现地电解的地下水整治方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种地下水的处理方法，且特别是有关于一种现地处理受污染地下水的电解方法
【背景技术】
[0002]长久以来，含氯有机溶剂即为地下水中最常见的有机污染物，如三氯乙烯及四氯乙稀等含氯脂肪族碳氢化合物(Chlorinated Aliphatic Hydrocarbons, CAHs)。二十多年来，美国约有80%的超级基金场址(Superfund sites)及超过3，000个国防部隶属单位(Department of Defense, DOD)场址中，皆可发现这两种污染物的踪迹。而在台湾，如桃园县美国无线电公司(RCA)地下水的含氯溶剂(包括氯乙烯、1，1-二氯乙烯、1，1-二氯乙烷、顺-1，2-二氯乙烯、1，I, 1-三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯等污染)污染场址，高雄县大寮乡义仁村赤崁福德爷庙的地下水井含三氯乙烯污染及高雄台塑林园厂氯乙烯污染等，都可发现CAHs的存在。要去除这些地下水中含氯有机溶剂污染物所需耗费的时间难以估计，且要将这些污染场址的环境水准提升至国家管制标准所需耗费的金额也将十分庞大，以美国的污染场址估算，总金额往往高达数十亿美金。
[0003]CAHs因其低水溶性及高沸点的特性，而被分类为最难去除的污染物之一；尤其当它以比水重的非水溶相液体(Dense Nonaqueous-Phase Liquid, DNAPL)污染源存在于地下环境时，其处理上的困难程度往往更高。在过去10至15年间，抽出处理法(Pump&Treatprocesses)已证明并不能迅速、经济且有效地处理DNAPL污染问题。而近年来新兴的一些污染源整治技术(SourceRemediat1n Technologies),如界面活性剂或乙醇冲排法(Surfactant or Alcohol Flooding)及现地热处理法(In Situ Thermal Treatment)等，对于一些DNAPL污染场址，已证明能有效地移除大量污染源，亦能降低污染源的污染释放量。应用电化学技术处理地下水污染物为一新颖的整治工法，主要通过氧化机制可对水中、大气中、土壤中难降解有机物，经由直接氧化或间接氧化的方式移除，如利用O2在阴极还原为H2O2，随后生成OH radical，将污染物氧化分解。有时为加速OH radical的生成，常在液体中加入少量Fe2+，使其产生类似Fenton的反应，此技术又称为电化过氧分解(electrochemical peroxidat1n)。
[0004]另一方面化石能源即将面临耗竭短缺的窘境，全球亦遭逢前所未见的气候变迀的冲击与温室暖化的危机，节能减碳已成为近期的潮流趋势，世界各国莫不以发展绿色能源科技取代传统能源为要项，台湾位于日照量充足的亚热带地区，非常适合发展太阳能发电系统，若能应用太阳能做为电化学处理系统的趋动电力，则实务的应用面更广，且处理整治的操作成本可能更低廉。因此，本系统中利用太阳能板将太阳能转为电能，以电池储存电能兼具稳压的功能，直接以直流电输出，提供电化学处理系统电力来源，进行地下水中含氯有机物等污染的降解作用。国内外有许多因工厂运作的溶剂泄漏或有害事业废弃物的不当处置，而造成地下水污染问题。例如，含氯有机物(三氯乙烯或四氯乙烯等含氯脂肪族碳氢化合物(Chlorinated Aliphatic Hydrocarbons ；CAHs)即是地下水中最常见的有机污染物。含氯有机物因其低水溶性及高沸点的特性，而被归类为最难去除的污染物之一。特别是当含氯有机物以比水重的非水溶相液体(Dense Nonaqueous-Phase Liquid ；DNAPL)污染源型态存在于地下水中时，去除含氯有机物的困难程度更为增加，且所需的时间及成本亦难以估计。
[0005]土壤地下水污染物而言，一般依照处理技术与处理场址的关系可分为三类。第一类为现地(in-situ)处理技术，指未经过开挖污染土壤程序，直接在现地进行污染物的处理。第二类为现场(on-site)处理，即经过开挖程序后直接在现场处理。第三类为离场(ex-situ)处理，即开挖受污染土壤后将土壤运离处理场址再进行处理。
[0006]地下水整治技术中，现地处理技术因其在经济面的优势及对场址的低破坏性，具有高度商业化潜力及技术性应用。其中，针对地下水整治技术中，传统整治方法主要以抽取处理法(Pump and Treat)为主，其缺点为处理时需抽取过量地下水，但因地下含水层质地的非均质性，某些区域污染物无法顺利抽出处理。以物理性整治工法而言，土壤气体抽除法(Soil Vapor Extract1n)广受采用。但土壤气体抽除法仅限于处理土壤中挥发性物质，抽出的污染气体仍须再进一步处理。另外结合空气注入法(Air Sparging)虽然同时可处理土壤与地下水的挥发性有机污染物，但仍限于土质较疏松区域，对于质地紧密的土壤处理效果不佳。以化学性整治工法而言，现地化学氧化法(In Situ Chemical Oxidat1n)近年来极为普遍，虽然可达到快速降解地下污染物的目的，但由于一般需添加化学药剂如双氧水(H2O2)、芬腾试剂(Fenton Reagent)、过硫酸盐药剂(Persulfate)等，因此若大量添加所费不赀。而生物性整治方法虽然被认为是最符合生态且有效的处理方法，但缺点为处理时间过长(长达数年之久)，无法满足实际需求。
[0007]电动力(Electrokinetics，EK)复育技术是近年来新崛起且极具发展潜力的处理方法，其主要优点为:(1)可以在异质性高且渗透性低的土壤介质中产生均匀的电渗透流；
(2)可以控制电渗透流的流动方向；(3)对污染物的去除效率良好；(4)具有相当高的经济效益；(5)可同时与其他整治技术整合使用；以及(6)可适用的污染物类型十分广泛。然而，目前电动力技术多应用于处理土壤重金属污染物，甚少应用于地下水污染物处理，亦无应用于地下水整治。目前所常见的处理方式是将电极放入受污染的土壤以及地下水中，通电过后可以使污染的土壤及地下水中的污染物因为电的异性相吸的原理将土壤及地下水中的污染物吸引至电极附近并加入药剂将污染物溶于药品中，最后再将含有土壤及地下水污染物的污水抽至地面做污水处理，将污水处理干净之后再次回到系统中循环。
【发明内容】
[0008]本发明的一目的在于提供一种现地处理地下水的电解方法，利用特定结构的电解装置深入污染物深度，邻近污染物范围，直接现地降解地下水污染物。另一目的在于提供一种现地处理地下水的电解方法，其具有降低处理成本、无二次污染防制的问题以及对处理场址具有低破坏性的优点。
[0009]本发明的又一目的在于提供一种现地处理地下水的电解方法，其所使用的电解装置具有方便携带，容易伸入处理场址的反应井中的优点，其适用于2吋以上井管的设置，且亦无设置深度的限制。根据本发明的上述目的，提出一种现地处理地下水的电解方法。在一实施例的现地处理地下水的电解方法中，包括下列步骤。提供电解装置，提供电源予所述电解装置，设定所述电源的电压于一预定范围；以及设定电解反应于一预定速率。
[0010]进一步地，所述预定电压为2.5伏特至5伏特。
[0011]进一步地，电解反应的生成物含有氯。
[0012]进一步地，现地处理地下水的电解方法还包括了加入电解质，以加速电解反应速率。
[0013]进一步地，所述电解质包括了硫酸钠(Na2SO4)。
[0014]进一步地，电解装置包括第一多孔电极管、第二多孔电极管、第一绝缘件以及第二绝缘件。第一多孔电极管具有相对的第一头部及第一尾部。第二多孔电极管设置于第一多孔电极管内且具有相对的第二头部及第二尾部。第一绝缘件设置于第一头部及第二头部之间。第二绝缘件设置于第一尾部及第二尾部之间。设置电解装置于场址的井管中，其中场址的地下水流经井管。进行驱动步骤驱动电解装置处理地下水，以使地下水的含氯有机物产生电解反应。
[0015]本发明一实施例，上述含氯有机物包含三氯乙烯。依据本发明一实施例，在进行上述驱动步骤时，并未加入化学药剂于地下水中。
[0016]依据本发明一实施例，上述现地处理地下水的电解方法更包含利用供电装置电性连接电解装置。
[0017]依据本发明一实施例，上述供电装置包含太阳能发电单元或电池。
[0018]依据本发明一实施例，上述驱动步骤的驱动电压为2.5伏特至5伏特，以及驱动时间为100分钟至20天。进一步地，所述预定电压为2.5伏特、3伏特、4伏特至5伏特。
[0019]依据本发明一实施例，上述第一多孔电极管的材质包含铂、金或铂钌合金。
[0020]依据本发明一实施例，上述现地处理地下水的电解方法，其中第二多孔电极管的材质包含铂、金或铂钌合金。
[0021]依据本发明一实施例，上述第一多孔电极管与第二多孔电极管之间具有距离，且距离为0.3