地下水污染修复.ppt

1、第三节第三节地下水污染修复技术与方法地下水污染修复技术与方法 目录目录目录目录 1111总论总论总论总论 2222监控条件下的自然衰减法监控条件下的自然衰减法监控条件下的自然衰减法监控条件下的自然衰减法(MNA)(MNA)(MNA)(MNA)3333抽出处理法抽出处理法抽出处理法抽出处理法(PAT)(PAT)(PAT)(PAT)4444渗透性反应墙法渗透性反应墙法渗透性反应墙法渗透性反应墙法(PRB)(PRB)(PRB)(PRB)5555生物修复法生物修复法生物修复法生物修复法2 总论总论oo地下水环境修复技术是近年来环境工程和水文地质地下水环境修复技术是近年来环境工程和水文地质地下水环境修复

2、技术是近年来环境工程和水文地质地下水环境修复技术是近年来环境工程和水文地质学科发展学科发展学科发展学科发展最为迅猛的领域最为迅猛的领域最为迅猛的领域最为迅猛的领域之一之一之一之一 oo19801980年，美国国会首次把地下水净化列为国家最年，美国国会首次把地下水净化列为国家最年，美国国会首次把地下水净化列为国家最年，美国国会首次把地下水净化列为国家最优先问题之一，通过了优先问题之一，通过了优先问题之一，通过了优先问题之一，通过了综合环境响应，赔偿和责任综合环境响应，赔偿和责任综合环境响应，赔偿和责任综合环境响应，赔偿和责任法案（简称法案（简称法案（简称法案（简称CERCLACERCLA），即一

3、般所谓超级基金，即一般所谓超级基金，即一般所谓超级基金，即一般所谓超级基金（SuperfundSuperfund）法案，用于支付净化废弃的有害）法案，用于支付净化废弃的有害）法案，用于支付净化废弃的有害）法案，用于支付净化废弃的有害废物场地废物场地废物场地废物场地 oo19841984年，美国国会通过了修订年，美国国会通过了修订年，美国国会通过了修订年，美国国会通过了修订资源保护与恢复法资源保护与恢复法资源保护与恢复法资源保护与恢复法案（简称案（简称案（简称案（简称RCRARCRA），拓展了地下水净化计划，拓展了地下水净化计划，拓展了地下水净化计划，拓展了地下水净化计划 3 地下水环境修复技术

4、地下水环境修复技术oo不同的修复技术对于不同的修复技术对于不同的修复技术对于不同的修复技术对于不同的介质和污染物适用性是不同的介质和污染物适用性是不同的介质和污染物适用性是不同的介质和污染物适用性是不同不同不同不同的的的的 n n1.1.分离、活化和提取技术分离、活化和提取技术分离、活化和提取技术分离、活化和提取技术 n n2.2.生物和化学反应技术生物和化学反应技术生物和化学反应技术生物和化学反应技术 oo必须建立监测系统，必须建立监测系统，必须建立监测系统，必须建立监测系统，值得重视的共同点，以确认修值得重视的共同点，以确认修值得重视的共同点，以确认修值得重视的共同点，以确认修复工程（或内

5、在生物修复系统）的长效运行复工程（或内在生物修复系统）的长效运行复工程（或内在生物修复系统）的长效运行复工程（或内在生物修复系统）的长效运行 oo添加各种反应物添加各种反应物添加各种反应物添加各种反应物，许多原位修复技术都需要，许多原位修复技术都需要，许多原位修复技术都需要，许多原位修复技术都需要治理不同污染介质的技术类型治理不同污染介质的技术类型 添加氧化添加氧化/还原剂后潜在的地球化学变化还原剂后潜在的地球化学变化 6 地下水污染修复中的地下水污染修复中的新材料新材料oo生物质生物质生物质生物质 n n树皮树皮树皮树皮/富含丹宁酸的物质富含丹宁酸的物质富含丹宁酸的物质富含丹宁酸的物质 n

6、n木质素木质素木质素木质素 n n几丁质几丁质几丁质几丁质/甲壳质甲壳质甲壳质甲壳质 n n死的生物体死的生物体死的生物体死的生物体 n n苔鲜苔鲜苔鲜苔鲜 n n海草海草海草海草/海藻海藻海藻海藻/褐藻酸褐藻酸褐藻酸褐藻酸 n n废弃的茶叶等废弃的茶叶等废弃的茶叶等废弃的茶叶等oo岩土材料岩土材料岩土材料岩土材料 n n沸石沸石沸石沸石 n n粘土粘土粘土粘土 n n泥泥泥泥 n n有铁氧化物包壳的砂有铁氧化物包壳的砂有铁氧化物包壳的砂有铁氧化物包壳的砂 n n粉煤灰粉煤灰粉煤灰粉煤灰 n n菱铁矿菱铁矿菱铁矿菱铁矿 n n黄土等黄土等黄土等黄土等 7 1、生物质、生物质oo富含丹宁酸物质富

7、含丹宁酸物质富含丹宁酸物质富含丹宁酸物质 oo丹宁酸中多羟基酚是丹宁酸中多羟基酚是丹宁酸中多羟基酚是丹宁酸中多羟基酚是吸附重金属的活性组吸附重金属的活性组吸附重金属的活性组吸附重金属的活性组分分分分 oo二者可发生离子交换二者可发生离子交换二者可发生离子交换二者可发生离子交换作用发生作用发生作用发生作用发生,并形成螯合并形成螯合并形成螯合并形成螯合物物物物 oo可溶性酚引起的水变可溶性酚引起的水变可溶性酚引起的水变可溶性酚引起的水变色问题，可用预处理色问题，可用预处理色问题，可用预处理色问题，可用预处理如甲醛、酸、碱预处如甲醛、酸、碱预处如甲醛、酸、碱预处如甲醛、酸、碱预处理，排除有色化理，排

8、除有色化理，排除有色化理，排除有色化8 1、生物质、生物质oo木质素木质素木质素木质素 n n木质素的成本比活性炭约低木质素的成本比活性炭约低木质素的成本比活性炭约低木质素的成本比活性炭约低2020倍倍倍倍 n n对对对对Pb,ZnPb,Zn的吸附能力分别为的吸附能力分别为的吸附能力分别为的吸附能力分别为186186，95mg/g 95mg/g n n硫酸木质素对硫酸木质素对硫酸木质素对硫酸木质素对HgHg的吸附能力为的吸附能力为的吸附能力为的吸附能力为150mg/g 150mg/g oo甲壳质和海味处理工艺废弃物甲壳质和海味处理工艺废弃物甲壳质和海味处理工艺废弃物甲壳质和海味处理工艺废弃物

9、n n几丁质存在于螃蟹的外骨骼、其他甲壳动物和一些真菌几丁质存在于螃蟹的外骨骼、其他甲壳动物和一些真菌几丁质存在于螃蟹的外骨骼、其他甲壳动物和一些真菌几丁质存在于螃蟹的外骨骼、其他甲壳动物和一些真菌细胞壁中细胞壁中细胞壁中细胞壁中,在自然界中的丰度仅次于植物纤维素在自然界中的丰度仅次于植物纤维素在自然界中的丰度仅次于植物纤维素在自然界中的丰度仅次于植物纤维素 n n甲壳质不但廉价甲壳质不但廉价甲壳质不但廉价甲壳质不但廉价,数量丰富数量丰富数量丰富数量丰富,它对重金属的吸附能力也很它对重金属的吸附能力也很它对重金属的吸附能力也很它对重金属的吸附能力也很强，相当于几丁质的强，相当于几丁质的强，相当

10、于几丁质的强，相当于几丁质的5656倍倍倍倍10 1、生物质、生物质oo死生物死生物死生物死生物 n nMatisMatis和和和和Zouboulis(1994)Zouboulis(1994)研究了死生物对金属离子研究了死生物对金属离子研究了死生物对金属离子研究了死生物对金属离子的吸附能力的吸附能力的吸附能力的吸附能力 n n死细胞聚集重金属的能力与活细胞相当甚至更强死细胞聚集重金属的能力与活细胞相当甚至更强死细胞聚集重金属的能力与活细胞相当甚至更强死细胞聚集重金属的能力与活细胞相当甚至更强 oo谷壳谷壳谷壳谷壳 n n作为水稻商业性收割的副产品作为水稻商业性收割的副产品作为水稻商业性收割的副

11、产品作为水稻商业性收割的副产品,稻壳具有与绿藻相似的结稻壳具有与绿藻相似的结稻壳具有与绿藻相似的结稻壳具有与绿藻相似的结构构构构 n n与藻类对与藻类对与藻类对与藻类对CrCr和和和和PbPb的吸附能力相近的吸附能力相近的吸附能力相近的吸附能力相近,但它对但它对但它对但它对CdCd的吸附能力的吸附能力的吸附能力的吸附能力几乎是藻类的两倍几乎是藻类的两倍几乎是藻类的两倍几乎是藻类的两倍11 2、地质材料、地质材料oo沸石沸石沸石沸石 n n最早用于重金属污染治理的地质材料最早用于重金属污染治理的地质材料最早用于重金属污染治理的地质材料最早用于重金属污染治理的地质材料 n n斜发沸石是斜发沸石是斜

12、发沸石是斜发沸石是4040多种天然沸石中储量最丰富的一种多种天然沸石中储量最丰富的一种多种天然沸石中储量最丰富的一种多种天然沸石中储量最丰富的一种 n n沸石的吸附特性源于它们的离子交换能力沸石的吸附特性源于它们的离子交换能力沸石的吸附特性源于它们的离子交换能力沸石的吸附特性源于它们的离子交换能力12 2、地质材料、地质材料o粘土粘土 n n具有比表面积大、孔隙率高、极性强等特征具有比表面积大、孔隙率高、极性强等特征具有比表面积大、孔隙率高、极性强等特征具有比表面积大、孔隙率高、极性强等特征,对对对对水中各种类型的污染物质有良好的吸附水中各种类型的污染物质有良好的吸附水中各种类型的污染物质有良

13、好的吸附水中各种类型的污染物质有良好的吸附 n n蒙脱石具有最小的结晶度蒙脱石具有最小的结晶度蒙脱石具有最小的结晶度蒙脱石具有最小的结晶度,最大的表面积和最强最大的表面积和最强最大的表面积和最强最大的表面积和最强的阳离子交换能力的阳离子交换能力的阳离子交换能力的阳离子交换能力,从而应具有最强的吸附能力从而应具有最强的吸附能力从而应具有最强的吸附能力从而应具有最强的吸附能力 n n对重金属的吸附能力归因于细粒的硅酸盐矿物的对重金属的吸附能力归因于细粒的硅酸盐矿物的对重金属的吸附能力归因于细粒的硅酸盐矿物的对重金属的吸附能力归因于细粒的硅酸盐矿物的净负电荷结构性能净负电荷结构性能净负电荷结构性能净

14、负电荷结构性能13 2、地质材料、地质材料o 14 2、地质材料、地质材料o粉煤灰粉煤灰 n n火电厂的废物，含有碳和硅氧化物、铝氧化物、火电厂的废物，含有碳和硅氧化物、铝氧化物、火电厂的废物，含有碳和硅氧化物、铝氧化物、火电厂的废物，含有碳和硅氧化物、铝氧化物、铁氧化物及钙、镁、钠、钾、硫的氧化物铁氧化物及钙、镁、钠、钾、硫的氧化物铁氧化物及钙、镁、钠、钾、硫的氧化物铁氧化物及钙、镁、钠、钾、硫的氧化物 n n潜在优势：金属被吸附后，它容易固化潜在优势：金属被吸附后，它容易固化潜在优势：金属被吸附后，它容易固化潜在优势：金属被吸附后，它容易固化 oo因为粉煤灰所含火山灰颗粒，在有水的情况下能

15、与因为粉煤灰所含火山灰颗粒，在有水的情况下能与因为粉煤灰所含火山灰颗粒，在有水的情况下能与因为粉煤灰所含火山灰颗粒，在有水的情况下能与石灰反应形成水泥质的硅酸钙水化物石灰反应形成水泥质的硅酸钙水化物石灰反应形成水泥质的硅酸钙水化物石灰反应形成水泥质的硅酸钙水化物 n n值得注意：可能含有重金属及痕量放射性元素值得注意：可能含有重金属及痕量放射性元素值得注意：可能含有重金属及痕量放射性元素值得注意：可能含有重金属及痕量放射性元素15 2、地质材料、地质材料o黄土黄土 n分布广，成本低分布广，成本低 n富富含含碳碳酸酸盐盐和和粘粘土土矿矿物物，偏偏碱碱性性，且且具具有有大大孔孔隙隙、松松软软和较大

16、湿陷性和较大湿陷性 n重重金金属属（Cu、Cd、Pb、Zn、Cr、As）及及非非离离子子型型有机污染物（甲苯）有机污染物（甲苯）马兰黄土马兰黄土离石黄土离石黄土17 主要修复方法主要修复方法o异位修复方法异位修复方法 n n焚烧、置换、部分热解吸技术等焚烧、置换、部分热解吸技术等焚烧、置换、部分热解吸技术等焚烧、置换、部分热解吸技术等 o原位（就地）修复方法原位（就地）修复方法 n n监控条件下的自然衰减法（监控条件下的自然衰减法（监控条件下的自然衰减法（监控条件下的自然衰减法（MNAMNA）n n渗透性反应墙（渗透性反应墙（渗透性反应墙（渗透性反应墙（PRBPRB）o异位异位+原位修复方法原

17、位修复方法 n n抽出处理法（抽出处理法（抽出处理法（抽出处理法（PATPAT）1、监控条件下的自然衰减法、监控条件下的自然衰减法（MNA）2004-11-1119 监测条件下的自然衰减法监测条件下的自然衰减法（MNA,Monitored Natural Attenuation）美国美国EPA的定义的定义 l依赖依赖自然衰减作用自然衰减作用，在同其他更有效的方法所用，在同其他更有效的方法所用时间相比属时间相比属合理的时间合理的时间限定内，使特定地点达到限定内，使特定地点达到修复目的修复目的 l包括污染物的生物降解、扩散、稀释、吸附、挥包括污染物的生物降解、扩散、稀释、吸附、挥发、及化学或生物固

18、定、转化或破坏等发、及化学或生物固定、转化或破坏等 l这些作用在这些作用在无人为干扰无人为干扰的可行条件下，能够降低的可行条件下，能够降低土壤和地下水中的污染物的土壤和地下水中的污染物的数量、毒性、迁移性、数量、毒性、迁移性、体积或浓度体积或浓度2004-11-1121 监测条件下的自然衰减法监测条件下的自然衰减法优点优点 l污染物最终能被转化成无毒的副产物污染物最终能被转化成无毒的副产物 l无须人为介入无须人为介入 l不会涉及到废物的重新产生或迁移不会涉及到废物的重新产生或迁移 l费用低费用低 l克服机械化修复设施所带来的局限克服机械化修复设施所带来的局限2004-11-1122 监测条件下

19、的自然衰减法监测条件下的自然衰减法局限性局限性 l时间很长时间很长 l进行长期监测并负担相关费用，实施机构负责进行长期监测并负担相关费用，实施机构负责 l受当地的水文地质条件的自然变化及人为因素的影响受当地的水文地质条件的自然变化及人为因素的影响 l有利的水文和地球化学条件可能随着时间而发生变化，有利的水文和地球化学条件可能随着时间而发生变化，从而导致曾经稳定化了的污染物重新发生运移，对修从而导致曾经稳定化了的污染物重新发生运移，对修复成果产生负面的影响复成果产生负面的影响 l含水层的各向异性可能使场地特征复杂化含水层的各向异性可能使场地特征复杂化 l生物降解的中间产物可能会比原来的化合物更毒

20、生物降解的中间产物可能会比原来的化合物更毒2004-11-1123 主要的自然衰减作用主要的自然衰减作用非降解性作用非降解性作用 l仅引起污染物的仅引起污染物的浓度降低浓度降低，而系统中的污染，而系统中的污染物物总量并未改变总量并未改变的那些作用过程，包括水动的那些作用过程，包括水动力学弥散（机械弥散和扩散）、吸附、稀释力学弥散（机械弥散和扩散）、吸附、稀释和挥发等和挥发等 降解性作用降解性作用 l包括包括生物降解生物降解和和非生物降解非生物降解作用作用 l生物降解生物降解对污染物的降解对污染物的降解起主导作用起主导作用，取决取决于于污染物的类型污染物的类型及及电子供体电子供体或或碳源碳源的可

21、用性的可用性2004-11-1124 自然衰减作用的自然衰减作用的非非生物过程生物过程 物理过程物理过程 l对流对流：驱动地表下污染物运动的主要机制：驱动地表下污染物运动的主要机制 l弥散弥散：引起纵向、横向和垂向迁移；降低溶质的浓度：引起纵向、横向和垂向迁移；降低溶质的浓度 l扩散扩散：从较高浓度区域向较低浓度区域扩散：从较高浓度区域向较低浓度区域扩散 l挥发挥发：将污染物从地下水中去除，并转移到土壤气相中：将污染物从地下水中去除，并转移到土壤气相中 l吸附吸附：固着在含水层介质上，将溶质从地下水中去除：固着在含水层介质上，将溶质从地下水中去除 l稀释稀释：可能增加电子受体的浓度，特别是溶解

22、氧的浓度：可能增加电子受体的浓度，特别是溶解氧的浓度 化学过程化学过程 l水解与脱氢卤化作用水解与脱氢卤化作用:重要的自然衰减机理重要的自然衰减机理 2004-11-1125 水解反应水解反应取代反应取代反应 在反应中，化合物与水发生反应，卤代基被在反应中，化合物与水发生反应，卤代基被羟基（羟基（OH-）取代）取代 RX+HOH ROH+HX 有机化合物的水解反应常常生成醇类及烯烃有机化合物的水解反应常常生成醇类及烯烃 化合物上的卤代基越多，水解反应发生的几化合物上的卤代基越多，水解反应发生的几率就越小，反应的速率也越慢率就越小，反应的速率也越慢2004-11-1126 脱氢卤化反应脱氢卤化反

23、应 涉及到卤代烷烃的消除反应涉及到卤代烷烃的消除反应 在反应中，卤素原子从一个碳原子上去在反应中，卤素原子从一个碳原子上去除，紧接着邻近碳原子上的一个氢原子除，紧接着邻近碳原子上的一个氢原子也去除，而生成烯烃也去除，而生成烯烃 发生的可能性随着卤代基数量的增加而发生的可能性随着卤代基数量的增加而增加增加2004-11-1127 生物过程：内在生物降解作用生物过程：内在生物降解作用许多实验室和野外研究显示许多实验室和野外研究显示 l地下环境中土生的微生物能降解许多有机化合物，如汽油、煤地下环境中土生的微生物能降解许多有机化合物，如汽油、煤油、柴油、航空燃料；氯代乙烯、氯代乙烷、氯代甲烷、氯苯油、

24、柴油、航空燃料；氯代乙烯、氯代乙烷、氯代甲烷、氯苯等等 lNorris（1994）指出，）指出，99%的地区存在各种各样的能降解石油的地区存在各种各样的能降解石油类碳氢化合物的微生物群落类碳氢化合物的微生物群落 l地下水中，只有溶解或被吸附了的有机化合物，且对完成生物地下水中，只有溶解或被吸附了的有机化合物，且对完成生物降解过程有用的其它化合物（例如：溶解氧、硝酸盐等）存在降解过程有用的其它化合物（例如：溶解氧、硝酸盐等）存在时，才会发生生物降解时，才会发生生物降解 l在生物降解过程中，产生的中间产物可能比原始化合物更有危在生物降解过程中，产生的中间产物可能比原始化合物更有危害性害性2004-

25、11-1128 生物降解机制生物降解机制电子供体电子供体 l以相对还原态存在的化合物，包括自然有机物质、石油类碳以相对还原态存在的化合物，包括自然有机物质、石油类碳氢化合物、低氯代乙烯、乙烷、甲烷、以及氯代苯、溶解氢氢化合物、低氯代乙烯、乙烷、甲烷、以及氯代苯、溶解氢等等等等 电子受体电子受体 l以相对氧化态存在的单质或化合物，包括溶解氧、硝酸盐、以相对氧化态存在的单质或化合物，包括溶解氧、硝酸盐、铁（铁（III）、氢氧化物、硫酸盐、二氧化碳、以及几种氯代烃溶）、氢氧化物、硫酸盐、二氧化碳、以及几种氯代烃溶剂等等剂等等 微生物促发并利用电子供体微生物促发并利用电子供体/电子受体的氧化还原过程，

26、获取电子受体的氧化还原过程，获取能量，形成微生物群体，并降解有机物能量，形成微生物群体，并降解有机物2004-11-1129 生物降解类型生物降解类型1、有机化合物用作主要的、有机化合物用作主要的生长底物生长底物 l生物氧化反应生物氧化反应 l生物还原反应生物还原反应 l发酵反应发酵反应 2、共代谢、共代谢2004-11-1130 1、有机化合物用作、有机化合物用作生长底物生长底物 生物氧化反应生物氧化反应 l当微生物将有机化合物用作氧化还原总反应当微生物将有机化合物用作氧化还原总反应的电子供体（主要的生长基质）时，供应生的电子供体（主要的生长基质）时，供应生长的有机化合物就会发生微生物氧化反

27、应长的有机化合物就会发生微生物氧化反应 l在有氧或厌氧条件下都会发生生物氧化反应在有氧或厌氧条件下都会发生生物氧化反应 l可溶性石油碳氢化合物（如可溶性石油碳氢化合物（如BTEX）、）、DCE、氯代乙烯、氯代苯等低氧化氯代化合物，都氯代乙烯、氯代苯等低氧化氯代化合物，都能被用作微生物新陈代谢的电子供体能被用作微生物新陈代谢的电子供体2004-11-1131 1、有机化合物用作、有机化合物用作生长底物生长底物 生物还原反应生物还原反应 l当微生物将有机化合物用作氧化还原总反应当微生物将有机化合物用作氧化还原总反应的电子受体（主要的生长基质）时，供应生的电子受体（主要的生长基质）时，供应生长的有机

28、化合物就会发生微生物还原反应长的有机化合物就会发生微生物还原反应 lPCE、TCE、TCA、以及四氯化碳等氯代溶、以及四氯化碳等氯代溶剂剂 l在卤呼吸作用过程中，氯代碳氢化合物被直在卤呼吸作用过程中，氯代碳氢化合物被直接用作电子受体，而溶解氢则被直接用作电接用作电子受体，而溶解氢则被直接用作电子供体子供体2004-11-1132 1、有机化合物用作、有机化合物用作生长底物生长底物 发酵作用发酵作用 l在发酵反应中，有机化合物在反应的第一步在发酵反应中，有机化合物在反应的第一步既起着电子供体、也起着电子受体的作用既起着电子供体、也起着电子受体的作用 l发酵过程是唯一不需要外部电子受体的反应发酵过

29、程是唯一不需要外部电子受体的反应 l通过一系列的微生物催化下的内部电子迁移通过一系列的微生物催化下的内部电子迁移过程，有机化合物被转化成了无毒的化合物过程，有机化合物被转化成了无毒的化合物 l醋酸盐、水、二氧化碳、溶解氢等醋酸盐、水、二氧化碳、溶解氢等2004-11-1133 2、协同新陈代谢、协同新陈代谢 l污染物（特别是氯代溶剂）或新陈代谢污染物（特别是氯代溶剂）或新陈代谢的中间产物被酶或协同因子降解的过程的中间产物被酶或协同因子降解的过程 l而酶或协同因子又正好是由有机体为了而酶或协同因子又正好是由有机体为了其它目的而产生的其它目的而产生的 l在某些情况下，协同新陈代谢降解可能在某些情况

30、下，协同新陈代谢降解可能危害生产酶或协同因子的微生物危害生产酶或协同因子的微生物主要的自然衰减作用主要的自然衰减作用 主要的自然衰减作用主要的自然衰减作用 2、水力学方法、水力学方法包括抽出处理法（包括抽出处理法（包括抽出处理法（包括抽出处理法（PATPAT）2004-11-1137 水力学方法水力学方法1、排水系统排水系统 l重力排水、浅井群井、深井重力排水、浅井群井、深井 2、注地水系统注地水系统 l补给水塘、注水井补给水塘、注水井 3、设置低水力传导系数的屏障设置低水力传导系数的屏障 可单独或联合使用构成水动力屏障系统可单独或联合使用构成水动力屏障系统2004-11-1138 水动力屏障

31、系统水动力屏障系统1、重力排水、重力排水2004-11-1139 水动力屏障系统水动力屏障系统1、重力排水、重力排水2004-11-1140 水动力屏障系统水动力屏障系统1、重力排水、重力排水 l 2004-11-1141 水动力屏障系统水动力屏障系统1、重力排水、重力排水 l 2004-11-1142 水动力屏障系统水动力屏障系统2、抽水井、抽水井 l 2004-11-1143 水动力屏障系统水动力屏障系统2、抽水井、抽水井 l 2004-11-1144 水动力屏障系统水动力屏障系统2、抽水井、抽水井 l 2004-11-1145 水动力屏障系统水动力屏障系统2、抽水井、抽水井 l 2004

32、-11-1146 水动力屏障系统水动力屏障系统3、抽水和注水系统、抽水和注水系统 l 2004-11-1147 水动力屏障系统水动力屏障系统3、抽水和注水系统、抽水和注水系统 l 2004-11-1148 水动力学方法水动力学方法不足不足 l许多污染物在水中的溶解度相当低，极难从许多污染物在水中的溶解度相当低，极难从地下冲洗出来；地下冲洗出来；l污染物通过扩散进入地下水滞留区，冲洗十污染物通过扩散进入地下水滞留区，冲洗十分困难；分困难；l将吸附在土壤上的污染物冲洗下来是一个相将吸附在土壤上的污染物冲洗下来是一个相当慢的过程。当慢的过程。l由于含水介质的的差异，很难预测污染物和由于含水介质的的差

33、异，很难预测污染物和水运动的路径水运动的路径49 抽出抽出-处理法处理法(Pump And Treatment)oo抽出抽出抽出抽出-处理法是最早使用、应用最广的经典方法处理法是最早使用、应用最广的经典方法处理法是最早使用、应用最广的经典方法处理法是最早使用、应用最广的经典方法 oo从污染场地抽出被污染的水，并用洁净的水置换之；对抽出的从污染场地抽出被污染的水，并用洁净的水置换之；对抽出的从污染场地抽出被污染的水，并用洁净的水置换之；对抽出的从污染场地抽出被污染的水，并用洁净的水置换之；对抽出的水加以处理，污染物最终可以被去除水加以处理，污染物最终可以被去除水加以处理，污染物最终可以被去除水加

34、以处理，污染物最终可以被去除 oo必须把对抽出必须把对抽出必须把对抽出必须把对抽出-处理系统的监测作为修复措施整体必不可少的组处理系统的监测作为修复措施整体必不可少的组处理系统的监测作为修复措施整体必不可少的组处理系统的监测作为修复措施整体必不可少的组成部分，监测系统的运行状态成部分，监测系统的运行状态成部分，监测系统的运行状态成部分，监测系统的运行状态 oo处理后地下水处理后地下水处理后地下水处理后地下水 n n直接使用直接使用直接使用直接使用 n n回灌回灌回灌回灌 oo稀释受污染水体，冲洗含水层稀释受污染水体，冲洗含水层稀释受污染水体，冲洗含水层稀释受污染水体，冲洗含水层 oo加速地下水

35、的循环流动加速地下水的循环流动加速地下水的循环流动加速地下水的循环流动50 抽出抽出-处理法处理法(Pump And Treatment)oo处理方法可根据污染物类型和处理费用来选用，大处理方法可根据污染物类型和处理费用来选用，大处理方法可根据污染物类型和处理费用来选用，大处理方法可根据污染物类型和处理费用来选用，大致可分为三类致可分为三类致可分为三类致可分为三类 n n物理法物理法物理法物理法 oo吸附法、重力分离法、过滤法、膜处理法、吹脱法等吸附法、重力分离法、过滤法、膜处理法、吹脱法等吸附法、重力分离法、过滤法、膜处理法、吹脱法等吸附法、重力分离法、过滤法、膜处理法、吹脱法等 n n化学

36、法化学法化学法化学法 oo混凝法、氧化还原法、离子交换法以及中和沉淀法等混凝法、氧化还原法、离子交换法以及中和沉淀法等混凝法、氧化还原法、离子交换法以及中和沉淀法等混凝法、氧化还原法、离子交换法以及中和沉淀法等 n n生物法生物法生物法生物法 oo生物接触氧化法、生物滤池法等生物接触氧化法、生物滤池法等生物接触氧化法、生物滤池法等生物接触氧化法、生物滤池法等3、反应性渗透墙反应性渗透墙（PRB）2004-11-1153 反应性渗透墙反应性渗透墙（PRB,Permeable Reactive Barrier）定义定义 l是一种原地处理技术是一种原地处理技术 l将含将含适当反应物质适当反应物质的可

37、渗墙的可渗墙横跨横跨在污染在污染物羽状流束的物羽状流束的流径流径上。当被污染的水流上。当被污染的水流经墙体，污染物或被去除，或被降解，经墙体，污染物或被去除，或被降解，污染被清除后的水向下游流动污染被清除后的水向下游流动Case study 1 PRB to Intercept Contaminants in landfill leachate,USAmid 1930s to 1981 municipal&industrialPRBPRB2004-11-1155 反应性渗透墙的设计反应性渗透墙的设计 重点考虑：重点考虑：墙高：处理带的深度墙高：处理带的深度 墙宽：污染物与墙体填充材料的作用时间

38、墙宽：污染物与墙体填充材料的作用时间 填料：降解污染物的有效性、渗透性、可填料：降解污染物的有效性、渗透性、可再生性、成本等再生性、成本等 成本核算成本核算2004-11-1156 连续反应墙的局限性连续反应墙的局限性 l由于替换成本过高，反应墙难以被移走由于替换成本过高，反应墙难以被移走 l通过阶段性添加营养物或对地球化学条通过阶段性添加营养物或对地球化学条件进行改性等手段进行有效维护对于连件进行改性等手段进行有效维护对于连续反应墙来说是不可能的或在实践上是续反应墙来说是不可能的或在实践上是行不通的行不通的2004-11-1157 漏斗漏斗-门系统：反应性渗透门系统：反应性渗透墙与防渗墙技术

39、的结合墙与防渗墙技术的结合 漏斗漏斗-门系统门系统 lMcMurtry和和Cherry（1994）l用墙的防渗部分将地下水引至由反应物组成用墙的防渗部分将地下水引至由反应物组成的相对狭窄的区域的相对狭窄的区域 l防渗部分可通过泥浆墙和可密封的板桩等几防渗部分可通过泥浆墙和可密封的板桩等几种途径来修种途径来修 l反应部分反应部分“门门”可以具有不同的几何形状可以具有不同的几何形状和维度，门可以含有多个处理区，每个区处和维度，门可以含有多个处理区，每个区处理特定的污染物理特定的污染物2004-11-1158 2004-11-1159 漏斗漏斗-门系统设计门系统设计考虑的主要因素考虑的主要因素 l被

40、污染的水在反应物中的滞留时间被污染的水在反应物中的滞留时间 地下水达到目标浓度需要经过的滞留时间地下水达到目标浓度需要经过的滞留时间 天然地下水的流速天然地下水的流速 l漏斗与门的宽度比漏斗与门的宽度比地下水流经门的速地下水流经门的速度度地下水在反应区内流动的距离地下水在反应区内流动的距离地地下水适当的滞留时间下水适当的滞留时间2004-11-1160 填料：反应物填料：反应物（1）控制）控制无机污染物无机污染物的化学屏障的化学屏障 l通过通过氧化还原反应氧化还原反应来去除电化学性质活来去除电化学性质活跃的物质，零价铁；跃的物质，零价铁；l通过添加剂（通过添加剂（pH）使一些污染物）使一些污染

41、物沉淀沉淀，碎石灰；碎石灰；l通过激发通过激发生化过程生化过程来去除污染物，有机来去除污染物，有机物物脱氮脱氮2004-11-1161 填料：反应物填料：反应物（2）有机污染物的生物降解）有机污染物的生物降解 lKao和和Bordon(1992)进行了土柱实验，用进行了土柱实验，用双双层反应性渗透墙层反应性渗透墙来去除地下水中的来去除地下水中的BTEX l装置装置：墙：墙上端上端水流经过由水流经过由充满营养物质（充满营养物质（N和和P）的混凝土）的混凝土泥砖组成，泥砖组成，下面下面是一层是一层泥炭泥炭 l原理原理：当被污染的水流经泥砖时，营养物质：当被污染的水流经泥砖时，营养物质被释放，引发被

42、释放，引发脱氮作用脱氮作用来降解来降解BTEX。泥炭被。泥炭被作为介质来吸附流经泥砖层的低浓度作为介质来吸附流经泥砖层的低浓度BTEX 2004-11-1162 填料：反应物填料：反应物（3）机污染物的非生物降解）机污染物的非生物降解 l加拿大加拿大Robert Gillham教授的课题组教授的课题组近年来的杰出贡献，使得利用近年来的杰出贡献，使得利用零价金属零价金属来提高来提高卤化的有机污染物卤化的有机污染物的非生物降解的非生物降解速率成为现实速率成为现实 2004-11-1163 借助于数值模型设计借助于数值模型设计2004-11-1164 借助于数值模型设计借助于数值模型设计2004-1

43、1-1165 借助于数值模型设计借助于数值模型设计2004-11-1166 借助于数值模型设计借助于数值模型设计2004-11-1167 借助于数值模型设计借助于数值模型设计2004-11-1168 借助于数值模型设计借助于数值模型设计2004-11-1169 施工施工 l将地沟挖掘到适当深度，用反应物回填将地沟挖掘到适当深度，用反应物回填 l如挖掘深度远低于地下水位，地沟的墙如挖掘深度远低于地下水位，地沟的墙会坍塌，为此，使用可密封的板桩来支会坍塌，为此，使用可密封的板桩来支护墙护墙 l主要缺点主要缺点 如果地沟经过被污染的地区，被挖掘出的如果地沟经过被污染的地区，被挖掘出的物质可能需要转移

44、至有害废物处置场物质可能需要转移至有害废物处置场Layout of Full-Scale PRBTrench ExcavationMixing Iron&SandBackfilling Trench防渗墙防渗墙安装 反应器现场监测2004-11-1176 如何选择修复方法如何选择修复方法1、时间、时间 lMNAPRBPAT 2、成本、成本 lPATPRBMNA Regulatory threshold distance of GW flowTimeContaminant risk/loadMNA only (low cost)PRB(intermediate cost)SR(high cost

45、)Combined(intermediate cost)2004-11-1177 生物修复法：植物生物修复法：植物&微生物微生物运用植物和与之相关的微生物来原位处理受运用植物和与之相关的微生物来原位处理受到污染的水与土壤，它是能够有效、便宜清到污染的水与土壤，它是能够有效、便宜清除多种有机和无机废物的新技术除多种有机和无机废物的新技术 从本质上而言，植物修复法是运用人类的主从本质上而言，植物修复法是运用人类的主动性，来提高自然区的自然衰减，它是介于动性，来提高自然区的自然衰减，它是介于工程方法和自然衰减之间的一种方法工程方法和自然衰减之间的一种方法2004-11-1178 植物修复法的机制植物

46、修复法的机制降解降解 转移转移 固定（可容性）固定（可容性）2004-11-1179 1、污染物的降解、污染物的降解植物通过呼吸作用提供了更多的氧气进入土植物通过呼吸作用提供了更多的氧气进入土壤，加快了土壤中细菌的活性，同时，通过壤，加快了土壤中细菌的活性，同时，通过他们的根系来为土壤的细菌提供营养，使细他们的根系来为土壤的细菌提供营养，使细菌更有效的降解污染物菌更有效的降解污染物 在植物生长过程中产生酶，污染物在酶的作在植物生长过程中产生酶，污染物在酶的作用下能被分解成单分子的物质（如用下能被分解成单分子的物质（如H2O、CO2、乙醇及其它），这些物质够进入到植、乙醇及其它），这些物质够进入

47、到植的机体内，甚至能促进植物的生长的机体内，甚至能促进植物的生长2004-11-1180 2、污染物的转移、污染物的转移把污染区的污染物质通过植物的作用转移到把污染区的污染物质通过植物的作用转移到别的地方，使该区的污染不再那么严重别的地方，使该区的污染不再那么严重 有些植物可吸收土壤或地下水中单分子污染有些植物可吸收土壤或地下水中单分子污染物，污染物质被保存在植物的体内，随着污物，污染物质被保存在植物的体内，随着污染物质的富集，便会引起植物的中毒现象。染物质的富集，便会引起植物的中毒现象。此时，可通过收获这些植物，通过燃烧或别此时，可通过收获这些植物，通过燃烧或别的方法来从植物体内分解出这些物

48、质的方法来从植物体内分解出这些物质 2004-11-1181 3、对污染物的可容性、对污染物的可容性 利用植物及一些添加物质使环境中的金利用植物及一些添加物质使环境中的金属流动性降低，生物可利用性下降，使属流动性降低，生物可利用性下降，使金属对生物的毒性降低金属对生物的毒性降低 Cunningham等研究了植物对环境中等研究了植物对环境中土壤铅的固定，发现一些植物可降低土壤铅的固定，发现一些植物可降低Pb的生物可利用性，缓解的生物可利用性，缓解Pb对环境中对环境中生物的毒害作用生物的毒害作用2004-11-1183 植物的选择标准植物的选择标准易适应土壤和污染场所的条件易适应土壤和污染场所的条件 易于生长和供养易于生长和供养 生长迅速且纤维根系发达生长迅速且纤维根系发达 能够为土壤提供良好的覆盖效果，为防止土能够为土壤提供良好的覆盖效果，为防止土壤被风或水的侵蚀壤被风或水的侵蚀 较低的维护费用较低的维护费用 适于家畜食用或作为野生动物的草料适于家畜食用或作为野生动物的草料 美学的价值美学的价值84 生物修复法生物修复法分子微生物分子微生物85 联用技术联用技术“八五八五八五八五”国家项目国家项目国家项目国家项目“淄博石油污染含水层现场治理淄博石油污染含水层现场治理淄博石油污染含水层现场治理淄博石油污染含水层现场治理”谢谢！谢谢！