3抽出處理污染地下水技術(shù)研究

1、抽出處理技術(shù)研究3.1技術(shù)基本原理地下水抽出處理技術(shù)是地下水污染場(chǎng)地修復(fù)中使用最為廣泛的技術(shù)。抽出處理技術(shù)原理（圖2）:根據(jù)場(chǎng)地地下水污染范圍，在污染場(chǎng)地布設(shè)一定數(shù)量的抽水井，通過(guò)水泵和水井將地下水捕捉區(qū)內(nèi)的溶解相抽取出來(lái)，然后利用地面設(shè)備處理；將處理達(dá)標(biāo)后的地下水回灌或排入管網(wǎng)。圖2地下水抽出處理示意地下水抽出處理技術(shù)的修復(fù)機(jī)制主要包括兩個(gè)方面：1）控制污染暈的擴(kuò)散：通過(guò)抽提地下水的過(guò)程改變了地下流場(chǎng)，通過(guò)該水力流場(chǎng)改變攔截污染的進(jìn)一步擴(kuò)散。2）移除地下水中溶解相污染物：通過(guò)抽提作用將地下水環(huán)境中溶解相污染物質(zhì)移至地表進(jìn)行處理。地下水抽出處理系統(tǒng)包括地下水抽出系統(tǒng)、污染物處理和排放系統(tǒng)和地下

2、水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。主要設(shè)備包括鉆井設(shè)備、建井材料、抽水泵、壓力表、地下水水位儀、地下水在線監(jiān)測(cè)設(shè)備、污水處理設(shè)施等。3.2技術(shù)適用條件地下水污染控制修復(fù)采用地下水抽提處理技術(shù)的適用條件如下：1）修復(fù)前提條件需將場(chǎng)地內(nèi)污染源去除；2）適用于中至高滲透性含水層，一般要求k>105cm/s;3）較均質(zhì)的地層條件；4）無(wú)需短時(shí)間內(nèi)完成修復(fù)。地下水抽提處理技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：1）修復(fù)技術(shù)工藝原理簡(jiǎn)單，設(shè)備操作維護(hù)較為容易；2）對(duì)含水層破壞性低；3）可直接移除地下水環(huán)境中污染物并同時(shí)控制污染物的擴(kuò)散；4）可以靈活與其他修復(fù)技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用。地下水抽提處理技術(shù)應(yīng)用的限制性因素如下：1）修復(fù)耗時(shí)長(zhǎng)。工程經(jīng)驗(yàn)一般要求孔隙

3、水需置換上百次，才可使其中的污染物含量達(dá)標(biāo)，耗時(shí)可能需要幾年至幾十年；2）修復(fù)的長(zhǎng)期運(yùn)行維護(hù)總費(fèi)用大；3）可能促使污染物從上游遷移至下游；4）難處理含NAPL或黏稠性較高的污染物；5）地層條件對(duì)污染物的去除效率影響較大；6）可能存在嚴(yán)重的拖尾或回彈效應(yīng)。3. 3系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行抽出處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于合理的布置抽提井并將地下污染區(qū)污染物有效的抽出到地表進(jìn)行處理。表2中列出了用于評(píng)價(jià)抽出處理技術(shù)可行性和技術(shù)設(shè)計(jì)的需要獲取的場(chǎng)地相關(guān)資料。主要介紹地下水抽出處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，包括抽提井的布設(shè)、地下水抽提處理運(yùn)行優(yōu)化措施、抽出后地下水的處理、修復(fù)過(guò)程的監(jiān)測(cè)及拖尾和反彈效應(yīng)。表2抽出

4、處理系統(tǒng)需獲取的場(chǎng)地相關(guān)資翔增噴孽口瓶舁應(yīng)用賃網(wǎng)較取方式向水力幡度和何即曾水層注透強(qiáng)甘、用水用于確定地F米抽展抽水試驗(yàn)水試據(jù)敏的可打件-拗出姓理技或透試驗(yàn)京現(xiàn)行慢場(chǎng)地再逐將即，、常售瘠定陸地污染可窄；土博和施F術(shù)系樣河沒污把危困解是否有、.針1.存在；型內(nèi)肩律結(jié)慎俎盤奉污4土埴特性1密度*、中的-依竹配樂觸.十.填懺觀景含吊-吸時(shí)期E：理靜陰圮河褪物的ii號(hào)號(hào)總獻(xiàn)依輪空制認(rèn)稗件成提業(yè)理軟本國(guó)r卡別含水星相性M宓模型整計(jì):摘出她水文地膜枸堂崗、站（類型般厚度.代曜理設(shè)計(jì).。至行亂配錄.蠟順討也庖黑等吉水屋水位探度水井抽水方式的役水文電庾構(gòu)造照.監(jiān)rl:抽促七里的母竹福井討水JrHL/求'

5、里氏水1地卜水演向一水邛，垂硝定合浦的布井位地F水粒冏鳳電位商地F木木位施至節(jié)的護(hù)忖布段屋花骨異黑星長(zhǎng)期末位監(jiān)制魚料變化NHT特件f嚴(yán)府.S!所海污辿物乖向今行：娶營(yíng)£斌.實(shí)旨辛測(cè)試庠.辭第寶）林麗姓再掩素效果評(píng)偉地卜木“地發(fā)水的聯(lián)福了解地盤木的再響漕南西同,河通哂*降雨f補(bǔ)均水平電.枝帶如果褥的寸地氣象局賀畀，龕場(chǎng)曲漏拉火井能管收也工,描山處段上程訛優(yōu)心,翟井彼科描水過(guò)_單,小率卡-的聊心錄|3.1抽提井的布設(shè)抽提井的合理布設(shè)是場(chǎng)地地下水抽出處理設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。抽提井/注入井的布設(shè)主要參考兩方面依據(jù)：1）參考以往類似成功修復(fù)案列的布井方式；2）采用數(shù)值模擬軟件，根據(jù)場(chǎng)地特征資料，模

6、擬不同抽水方式下污染物的抽提效率，選擇最優(yōu)布井模式。Satkin等利用美國(guó)地質(zhì)局MOC模型在不考慮拖尾和反彈效應(yīng)的情況下，預(yù)測(cè)了不同重要的水文地質(zhì)參數(shù)（水力梯度、水位泄降和水平彌散系數(shù)）對(duì)7種不同布井方式的污染物去除效率的影響。7種布井包括單井（single）、一抽一注（doublet）、中心線抽（centerline）、一抽二注（3-spot）、一抽四注（5-spot）、三抽三注（doubletriangle）和二抽二注（doublecell）,布設(shè)方式參見圖3。tl,抽一注三抽三注觸啊注一抽二注1>11不同布升方式示意結(jié)果顯不：1）在低水力坡度條件下，3-Spot、doublet&g

7、t;doublecell皆能有效降低整治時(shí)間及地下水抽除量；2）在高水力坡度及泄降條件下3-Spot布井方式的修復(fù)效果最佳；3）在高、低水力坡度條件下，Centerline布井方式皆能有效移除99%污染物；5-Spot布井方式下修復(fù)效果最差；5）在高水力梯度、低水位泄降及水平彌散度高的條件下，所有布井方式修復(fù)效果均不佳。綜上所述，一般情況下，中心線抽和一抽二注為優(yōu)選布井方式。3. 3.2地下水抽提處理技術(shù)優(yōu)化措施由于場(chǎng)地地下環(huán)境的復(fù)雜性及場(chǎng)地污染的特征各異，地下水抽提處理工程實(shí)施需根據(jù)抽提處理運(yùn)行過(guò)程中的情況反饋動(dòng)態(tài)地優(yōu)化布井位置、花管段位置和抽水率等運(yùn)行參數(shù)，以提高抽提處理效率。根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家

8、相關(guān)研究及工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)地下水抽提處理技術(shù)的優(yōu)化措施總結(jié)如下：1）兼顧污染源的去除和污染暈的控制。地下水抽提處理的首要設(shè)計(jì)原則便是達(dá)到污染源的去除和污染暈的控制，此處污染源指場(chǎng)地地下水污染的源頭或者為場(chǎng)地污染最嚴(yán)重的區(qū)域。Hoffman在美國(guó)LLNL場(chǎng)地，抽提井的布置方式為在地下水污染暈內(nèi)下游邊緣區(qū)域設(shè)置一排抽提井，同時(shí)在污染最嚴(yán)重的區(qū)域內(nèi)均勻布設(shè)抽提井以去除高濃度污染地下水，從而避免進(jìn)一步擴(kuò)散至周邊區(qū)域。82）分階段建井。采用分階段建井的方式，可以根據(jù)前一階段的抽水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)隨時(shí)調(diào)整優(yōu)化后一階段的布井及抽水方式。3）脈沖式抽水。由于土壤和地下水中的污染物一直在進(jìn)行交替遷移轉(zhuǎn)化，當(dāng)?shù)叵滤形廴疚锉?/p>

9、抽出后，土壤中的污染物又會(huì)不斷地溶解進(jìn)入新補(bǔ)充的地下水中。因此，在抽提過(guò)程中，采用脈沖式的抽水方式，有利于將地下水中污染物抽出，提高修復(fù)效率。3. 3.3抽出后地下水的處理抽出后的地下水采用地表廢水處理方式進(jìn)行處理，處理方法主要采用生物法和物理化學(xué)法兩類。根據(jù)美國(guó)環(huán)保署EPA歸納總結(jié)，抽出后的地下水處理方法主要有：1）生物法：最常用的處理技術(shù)包括活性污泥處理系統(tǒng)、SBR序批式處理系統(tǒng)、活性炭-活性污泥處理系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)式生物反應(yīng)器、好氧流化床等。2）物理化學(xué)法：最常用的處理技術(shù)包括空氣吹脫、活性炭吸附、離子交換、反滲透、化學(xué)沉淀、化學(xué)氧化、過(guò)濾和紫外線氧化等。3.3.4修復(fù)過(guò)程的監(jiān)測(cè)抽提處理監(jiān)測(cè)系

10、統(tǒng)的設(shè)計(jì)是抽提處理技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括水位水量監(jiān)測(cè)和水質(zhì)監(jiān)測(cè)兩部分。1）水位水量監(jiān)測(cè)。抽出處理系統(tǒng)主要在修復(fù)區(qū)域內(nèi)及修復(fù)邊緣設(shè)置監(jiān)測(cè)井，通過(guò)地下水位的定期監(jiān)測(cè)，定期繪制地下水流場(chǎng)圖，確保場(chǎng)地內(nèi)抽提井的運(yùn)行泄降影響范圍覆蓋整個(gè)修復(fù)區(qū)域。同時(shí)，定期監(jiān)測(cè)評(píng)估含水層出水量及各抽水井抽水量。分析評(píng)估監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并不斷調(diào)整優(yōu)化抽提井布設(shè)和運(yùn)行參數(shù)。2）水質(zhì)監(jiān)測(cè)。水質(zhì)監(jiān)測(cè)包括含水層水質(zhì)監(jiān)測(cè)和地表處理系統(tǒng)進(jìn)出水質(zhì)監(jiān)測(cè)。含水層地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)包括監(jiān)測(cè)污染源，污染暈上、中、下游及周邊地下水水質(zhì)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括：地下水中污染物濃度；是否有NAPL的存在及其厚度；可能影響地表處理系統(tǒng)的化學(xué)物質(zhì)含量，如鐵離子

11、；重要化學(xué)反應(yīng)因子，如溶解氧、二氧化碳、生物降解反應(yīng)產(chǎn)物含量等。地表水進(jìn)出口水質(zhì)的監(jiān)測(cè)指監(jiān)測(cè)廢水處理設(shè)施進(jìn)、出口的水質(zhì)，以確保處理系統(tǒng)的運(yùn)行效果和處理出水達(dá)標(biāo)。此外，可通過(guò)采樣分析修復(fù)區(qū)含水層土壤中污染物的含量，以監(jiān)測(cè)修復(fù)區(qū)中未溶解的污染物含量和消減量。3.4拖尾與反彈效應(yīng)拖尾和反彈效應(yīng)是指地下水抽出處理系統(tǒng)處理地下水污染物濃度降低至一定濃度后，繼續(xù)處置地下水中污染物濃度卻難以繼續(xù)下降至目標(biāo)值以下，而當(dāng)停止修復(fù)操作后，地下水中濃度又會(huì)有一定程度的反彈，如圖4所示。拖尾和反彈效應(yīng)是地下水抽出處理技術(shù)中常見的問(wèn)題，也是地下水難以處理達(dá)標(biāo)的重要障礙。)«埃錠里黎球£)«

12、埃錠里黎球£圖4地下水抽出處理系統(tǒng)拖尾和反彈雙應(yīng)示苴圖4地下水抽出處理系統(tǒng)拖尾和反彈效應(yīng)示意造成拖尾和反彈效應(yīng)的原因主要包括以下幾方面：1）非溶解相污染物或NAPL的存在：當(dāng)?shù)叵滤形廴疚餄舛冉档蜁r(shí)，由于濃度梯度的驅(qū)動(dòng)，非溶解相污染物又逐漸溶解進(jìn)入地下水中。當(dāng)?shù)叵滤焖倭鲃?dòng)時(shí)，溶解效應(yīng)不明顯，流速慢時(shí)，非溶解相污染物與地下水接觸時(shí)間增加，溶解現(xiàn)象更為明顯，造成反彈現(xiàn)象。2）污染物的脫附作用：有機(jī)質(zhì)含量高的土壤易于吸附污染物，當(dāng)?shù)叵滤袧舛冉档蜁r(shí)，被吸附的污染物脫附進(jìn)入地下水。3）擴(kuò)散作用：地下環(huán)境中由于優(yōu)先通道的存在，地下水流速不同，流速慢的區(qū)域污染物被滯留的可能性更大，且脫附和溶解效應(yīng)較為明顯，所以流速不同的區(qū)域中污染物的擴(kuò)散作用也是產(chǎn)生拖尾和反彈效應(yīng)的重要因素。4結(jié)論與建議1）抽出處理技術(shù)作為地下水修復(fù)中最為常用的技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：修復(fù)技術(shù)工藝原理簡(jiǎn)單、設(shè)備操作維護(hù)較為容易、對(duì)含水層破壞性低、可直接移除地下水環(huán)境中污染物并同時(shí)控制污染物的擴(kuò)散、可以靈活與其他修復(fù)技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用等。2）抽出處理技術(shù)具有一定的技術(shù)限制，如修復(fù)耗時(shí)長(zhǎng)、修復(fù)的長(zhǎng)期運(yùn)行維護(hù)總費(fèi)用大、可能促進(jìn)污染物從上游遷移至下游、難處理含NAPL或黏稠性較高的污染物、地層條件對(duì)污染物的去除效率