《水平可滲透反應(yīng)墻與原位注入氧化耦合技術(shù)應(yīng)用指南》（征求意見稿）

1T/SDSESXXX—202X水平可滲透反應(yīng)墻與原位注入氧化耦合技術(shù)應(yīng)用指南本文件規(guī)定了水平可滲透反應(yīng)墻（PermeableReactiveBarrier,PRB）與原位注入氧化耦合技術(shù)涉及的地塊條件調(diào)査、技術(shù)經(jīng)濟評估、工程設(shè)計、工程施工、工程運行監(jiān)測、工程效果評估及后期環(huán)境監(jiān)管與維護等相關(guān)技術(shù)方法、流程、工作內(nèi)容和技術(shù)要求。本文件適用于污染地塊地下水水平PRB與原位注入氧化耦合技術(shù)的篩選、工程建設(shè)與運行管理，可作為制定技術(shù)方案、工程設(shè)計、施工、運行監(jiān)測、效果評估以及后期環(huán)境監(jiān)管的參考依據(jù)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB8978—1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB12523—2011建筑施工場界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)GB16297—1996大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB/T31962—2015污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB50034—2013GB50052—2016GB50055—2011GB50058—2014建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范GB/T50062—2008電裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范GBJ65—1983工業(yè)及民用電力裝置的接地設(shè)計規(guī)范GBZ1—2010工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GBZ2.1—2007工作場所有害因素職業(yè)接觸限值第1部分：化學(xué)有害因素GBZ2.2—2007工作場所有害因素職業(yè)接觸限值第2部分：物理因素DZ/T0148—2014水文水井地質(zhì)鉆探規(guī)程HG/T20715—2020工業(yè)污染場地豎向阻隔技術(shù)規(guī)范HJ25.1—2019建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則HJ25.2—2019建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控和修復(fù)監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則HJ25.3—2019建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則HJ25.5—2018污染地塊風(fēng)險管控與土壤修復(fù)效果評估技術(shù)導(dǎo)則HJ25.6—2019污染地塊地下水修復(fù)和風(fēng)險管控技術(shù)導(dǎo)則HJ494—2009水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)HJ2015—2012水污染治理工程技術(shù)導(dǎo)則HJ/T91—2002地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范HJ/T55—2000大氣污染物無組織排放監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則HJ/T164—2004地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范HJ/T166—2004土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范HJ/T373—2007固定污染源監(jiān)測質(zhì)量保證與質(zhì)量控制技術(shù)規(guī)范HJ/T397—2007固定源廢氣監(jiān)測技術(shù)規(guī)范勞動防護用品配備標(biāo)準(zhǔn)（試行國經(jīng)貿(mào)安全〔2000〕189號）地下水污染可滲透反應(yīng)格柵技術(shù)指南（試行環(huán)辦土壤〔2022〕16號）2T/SDSESXXX—202X關(guān)于印發(fā)《地下水環(huán)境狀況調(diào)查評價工作指南》等4項技術(shù)文件的通知（環(huán)辦土壤函〔2019〕7703術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1場地site某一地塊范圍內(nèi)的土壤、地下水、地表水以及地塊內(nèi)所有構(gòu)筑物、設(shè)施和生物的總和。3.2土壤soi1指由礦物質(zhì)、有機質(zhì)、水、空氣及生物有機體組成的地球陸地表面上能生長植物的疏松層。3.3地下水groundwater埋藏于地表以下的各種形式的重力水。3.4污染場地contaminatedsite因堆積、儲存、處理、處置或其他方式（如遷移）承載了有害物質(zhì)的，對人體健康和環(huán)境產(chǎn)生危害或具有潛在風(fēng)險的空間區(qū)域。包括土壤和地下水。3.5土壤污染soilpollution人類活動或自然過程產(chǎn)生的有害物質(zhì)進入土壤，致使某種有害成分的含量明顯高于土壤原有含量，從而對生物、水體、空氣和人體健康產(chǎn)生危害的現(xiàn)象。3.6地下水污染groundwaterpollution人為或自然原因?qū)е碌叵滤瘜W(xué)、物理、生物性質(zhì)改變從而使水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。3.7修復(fù)技術(shù)remediationtechnology可改變待處理污染物的結(jié)構(gòu)，或減輕污染物毒性、遷移性或數(shù)量的單一或系列的化學(xué)、物理或生物治理措施。3.8場地修復(fù)目標(biāo)siteremediationgoal由場地環(huán)境調(diào)查和風(fēng)險評估確定的目標(biāo)污染物對人體健康和生態(tài)受體不產(chǎn)生直接或潛在危害，或不具有環(huán)境風(fēng)險的污染修復(fù)終點。3.9原位in-situ在污染土壤或地下水的原地點。3.10化學(xué)氧化法chemicaloxidation通過氧化劑通過失去電子對目標(biāo)物進行氧化的方法。3.11地下水污染羽groundwaterpollutionplume進入含水層的污染物從污染源向周邊遷移擴散所形成的污染區(qū)域。3.12抽出-處理技術(shù)pump-treattechnology是指根據(jù)地下水污染范圍，在特定位置布設(shè)抽水井，通過抽水設(shè)施將污染的地下水從含水層中抽取到地面加以處理的技術(shù)。3.13污染源削減策略pollutionsourcemitigationstrategy是指利用抽出一處理技術(shù)快速、大幅削減飽和含水層中污染物含量，最大限度減少和降低高濃度污染物的工作思路。3T/SDSESXXX—202X3.14污染羽控制策略pollutionplumecontrolstrategy是指利用抽出一處理技術(shù)控制地下水流場阻止污染羽遷移擴散，將污染盡可能限定在最小范圍的工作思路污染羽修復(fù)策略:是指采用抽出一處理技術(shù)降低飽和含水層中污染物濃度至地下水修復(fù)目標(biāo)的工作思路。3.15目標(biāo)捕獲區(qū)targetcapturearea根據(jù)策略需求，依據(jù)特征污染物某濃度等值線確定的水力控制邊界圈定的地下水流場范圍3.16可滲透反應(yīng)墻permeablereactivebarrier,PRB通過在受污染地下水流經(jīng)的方向建造由反應(yīng)材料組成的反應(yīng)墻，通過反應(yīng)材料的吸附、沉淀、化學(xué)降解或生物降解等作用去除地下水中的污染物。3.17反應(yīng)材料reactivemateria1指填充在PRB中可通過吸附、沉淀、氧化、還原或生物降解等作用去除地下水中污染物的材料。3.18惰性材料inertmaterials指填充在PRB中不與污染物發(fā)生反應(yīng)的材料，其主要作用是調(diào)節(jié)PRB的滲透能力等。例如，黃砂、礫石等。3.19指反應(yīng)材料和惰性材料按照一定比例混合填充到PRB中的材料。4工作內(nèi)容及流程4.1工作內(nèi)容4.1.1地塊條件調(diào)查獲取污染地塊水文地質(zhì)特征、水文地球化學(xué)特征和地下水中污染物分布特征等的信息。對地塊概念模型進行更新。4.1.2技術(shù)經(jīng)濟評估根據(jù)污染物特征、水文地質(zhì)條件和工程施工條件，結(jié)合實驗室小試、現(xiàn)場中試和模擬分析等，從技術(shù)成熟度、適用條件、效果、時間和環(huán)境風(fēng)險等方面開展技術(shù)適用性評價。評估施工前所需的費用、材料成本、施工費用和運行維護成本，判斷經(jīng)濟可行性。綜合分析技術(shù)與經(jīng)濟可行性，評估水平PRB與原位注入氧化耦合技術(shù)的工程應(yīng)用適宜性。4.1.3工程設(shè)計根據(jù)地塊的污染特征、水文地質(zhì)條件和修復(fù)目標(biāo)，結(jié)合PRB反應(yīng)填料和氧化劑的選擇結(jié)果，進行工程設(shè)計，制定技術(shù)路線，確定PRB填料和氧化劑的類型、位置和尺寸、工藝參數(shù)以及監(jiān)測井的數(shù)量和布局等。4.1.4工程施工包括抽出井和原位注入井建設(shè)、反應(yīng)墻構(gòu)筑以及PRB填料和氧化劑注入等。4.1.5工程運行監(jiān)測監(jiān)測污染地塊地下水的地球化學(xué)特征、污染羽的捕獲情況和水力性能評估等。4.1.6工程效果評估評估污染物去除效果是否達到預(yù)定目標(biāo)、工程性能是否達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以及修復(fù)工程對周圍環(huán)境的影響。對項目的投資成本與治理效果進行對比，評估經(jīng)濟效益。T/SDSESXXX—202X4.1.7后期環(huán)境監(jiān)管與維護根據(jù)地塊修復(fù)工程實施情況及工程效果評估結(jié)論，提出后期環(huán)境監(jiān)管要求和維護措施。4.2工作流程污染地塊地下水水平PRB與原位注入氧化耦合技術(shù)工作流程如圖1所示。5T/SDSESXXX—202X圖1工作流程圖5地塊條件調(diào)查6T/SDSESXXX—202X5.1資料核實根據(jù)前期按照HJ25.1—2019和HJ25.2—2019完成的地塊環(huán)境調(diào)査和按照HJ25.3—2019完成的污染地塊風(fēng)險評估等資料，核實地塊基本情況、水文地質(zhì)條件、地下水污染特征等。5.2現(xiàn)場踏勘考察地塊現(xiàn)狀，特別關(guān)注前期地塊環(huán)境調(diào)查和風(fēng)險評估后發(fā)生的重大變化，以及周邊地下水型飲用水源等受體的變化情況。考察地塊PRB施工條件，特別關(guān)注地塊用電、用水、交通、地下水監(jiān)測井等情況，明確是否有架空線路、地下管線或建構(gòu)筑物等。5.3補充資料通過核查地塊已有水文地質(zhì)條件、地下水污染特征等資料和現(xiàn)場踏勘情況，如發(fā)現(xiàn)已有資料不能滿足PRB工程設(shè)計要求，應(yīng)補充相關(guān)資料。必要時應(yīng)補充開展工程地質(zhì)勘察、水文地質(zhì)和地塊環(huán)境調(diào)查工作，進行人體健康風(fēng)險評估與地下水污染模擬預(yù)測。進一步明確地下水埋藏和補徑排條件，識別地下水污染程度、范圍和空間分布狀態(tài)，界定邊界條件，開展參數(shù)識別和模型驗證等，相關(guān)技術(shù)要求參照HJ25.1—2019、HJ25.2—2019、HJ25.3—2019、《關(guān)于印發(fā)<地下水環(huán)境狀況調(diào)查評價工作指南>等4項技術(shù)文件的通知》執(zhí)行。5.4更新地塊概念模型根據(jù)收集的地塊資料，分析地塊地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、地下水污染特征、受體與周邊環(huán)境情況等，對地塊環(huán)境調(diào)査和風(fēng)險評估階段構(gòu)建的地塊概念模型進行更新，重點關(guān)注地下水污染羽的分布和變化。地塊概念模型應(yīng)包括下列信息：a)地質(zhì)與水文地質(zhì)條件地層分布及巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水類型、含水層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。地下水分布條件、地下水流場、地下水動態(tài)變化特征、地下水補徑排條件等。b)地下水污染特征污染源、目標(biāo)污染物濃度、污染范圍、污染物遷移途徑、非水溶性有機物的分布情況等。c)受體與周邊環(huán)境情況結(jié)合地塊地下水使用功能和地塊規(guī)劃，分析污染地下水與受體的相對位置關(guān)系、受體的關(guān)鍵暴露途徑等。6技術(shù)經(jīng)濟評估6.1污染地塊技術(shù)適宜性評價根據(jù)污染地塊地下水污染物特征、地塊環(huán)境和水文地質(zhì)特征等，結(jié)合地下水污染模擬預(yù)測結(jié)果，確定是否適宜采用水平PRB與原位注入氧化耦合技術(shù)。6.1.2地下水污染特征6.1.2.1污染物類型重點關(guān)注污染物的密度、在水中的溶解性、飽和蒸氣壓、水中擴散系數(shù)等。6.1.2.2污染分布特征關(guān)注污染物在地下水中的存在形態(tài)（如非水相流體、溶解相等獲得地下水中污染物濃度的最高值和平均值等參數(shù)；明確地塊中污染源和污染羽的三維分布特征，包括受污染的含水層、污染羽的長度、寬度和深度、污染羽運移速度特征等。6.1.3地塊環(huán)境和水文地質(zhì)特征6.1.3.1地形地貌、環(huán)境條件關(guān)注地塊的地形地貌、建筑物或公共設(shè)施、高架線、地塊地下管線分布、構(gòu)筑物分布、周邊敏感目標(biāo)等。7T/SDSESXXX—202X6.1.3.2水文地質(zhì)特征關(guān)注地塊地質(zhì)條件（包括地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、滲透性能）、地下水含水層、隔水層（弱透水層）的巖性、埋深、厚度、結(jié)構(gòu)及物性參數(shù)，地下水水位埋深與標(biāo)高、地下水補給、徑流和拌泄條件、水力性質(zhì)（地下水流速和方向、水力梯度等）、水文地質(zhì)參數(shù)（如孔隙度、滲透性、含水層介質(zhì)的總有機碳含量等）、水動力彌散系數(shù)等。6.1.3.3地下水理化特征關(guān)注地下水的pH、溶解氧（DO）、氧化還原電位（ORP）、溫度、主要離子濃度（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-、SO42-、NO3-、NO2-等）、地下水中微生物群落特征等參數(shù)。6.1.4PRB填料適用性6.1.4.1PRB中反應(yīng)介質(zhì)去除污染物的機理主要包括吸附、沉淀、氧化、還原和生物降解等。根據(jù)地塊地下水的污染特征，初步篩選合適的PRB填料。典型污染物適用的PRB填料見表1。表1典型污染物的適用PRB填料反應(yīng)填料三氯乙烯、四氯乙烯、氯乙烯零價鐵、活性炭、改性沸石苯酚活性炭、改性沸石硝基苯零價鐵PCB、PAHs、DDE、DDT、DDD活性炭、零價鐵鎳、銅、鋅、汞、鉻零價鐵、石灰?guī)r、活性氧化鋁銨根離子零價鐵、鋸屑、木屑、堆肥、聚苯乙烯、小麥秸稈磷酸根離子零價鐵、氧化鐵、泥炭、砂、石灰石硫酸根離子零價鐵、氧化鐵、泥炭、砂、石灰石氯離子零價鐵、活性炭6.1.4.2篩選方法包括：a)初步篩選：根據(jù)目標(biāo)污染物的特性、地塊的水文地質(zhì)條件和水化學(xué)特征，查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻和成功案例。同時，可合成、改性或復(fù)配新型材料，以確定備選的反應(yīng)介質(zhì)。b)批量實驗篩選：對初步確定的備選反應(yīng)介質(zhì)進行批量實驗，以評估其去除目標(biāo)污染物的性能。批量實驗包括等溫反應(yīng)實驗和反應(yīng)動力學(xué)實驗。等溫實驗?zāi)芴峁┓磻?yīng)介質(zhì)對污染物的處理容量，而動力學(xué)實驗則用于測定去除反應(yīng)的速率。通過這些實驗，選擇反應(yīng)容量較大且反應(yīng)速率較快的介質(zhì)。c)柱實驗篩選：批量實驗未考慮地塊的水文地質(zhì)條件和介質(zhì)滲透性，因此直接用于地下水流條件可能有偏差。需通過柱實驗進一步確認(rèn)反應(yīng)介質(zhì)的去除性能和滲透性，以選定合適的材料6.1.5氧化劑適用性6.1.5.1根據(jù)地塊地下水污染物類型和質(zhì)量特征初步篩選氧化劑類型。常用的氧化劑包括雙氧水、芬頓試劑、過硫酸鈉、高錳酸鉀、臭氧等。6.1.5.2如果場地內(nèi)存在非水相液體（NAPL），由于溶液中的氧化劑只能和溶解相中的污染物反應(yīng)，因此反應(yīng)會限制在氧化劑溶液/非水相液體（NAPL）界面處。如果LNAPL（輕質(zhì)非水相液體）層過厚，建議LNAPL修復(fù)區(qū)結(jié)合或利用其它技術(shù)進行清除。6.2技術(shù)可行性分析根據(jù)污染物特征、水文地質(zhì)條件和工程施工條件，結(jié)合實驗室小試和現(xiàn)場中試等，從技術(shù)成熟度、適用條件、效果、時間和環(huán)境風(fēng)險等方面開展技術(shù)適用性評價。8T/SDSESXXX—202X6.2.2小試實驗實驗室小規(guī)模試驗應(yīng)專注于初步篩選水平PRB與原位注入氧化耦合技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重要參數(shù)，制定小試方案，采集污染地下水及含水層介質(zhì)。根據(jù)試驗結(jié)果，確定最佳工藝參數(shù)和可能產(chǎn)生的二次污染物。6.2.3中試實驗依據(jù)水平PRB與原位注入氧化耦合修復(fù)技術(shù)的特點，結(jié)合地塊條件、環(huán)境與水文地質(zhì)條件、污染物的類型及其空間分布特征等因素，選擇適當(dāng)?shù)膯卧M行中試，獲取設(shè)計和施工所需的工程參數(shù)。6.3經(jīng)濟可行性分析水平PRB與原位注入氧化耦合技術(shù)的成本由施工前費用、材料費、施工費用和運行維護費組成。通過與其他修復(fù)技術(shù)的成本對比，對水平PRB與原位注入氧化耦合技術(shù)的經(jīng)濟可行性進行初步評估。7工程設(shè)計7.1水平PRB工程設(shè)計7.1.1水平PRB工程設(shè)計總體應(yīng)遵循HJ25.5—2018和HJ25.6—2019的相關(guān)規(guī)定，并根據(jù)地塊的污染特征、水文地質(zhì)特性及修復(fù)目標(biāo)，結(jié)合反應(yīng)介質(zhì)的選擇結(jié)果或現(xiàn)場中試的成果，確定PRB的工程設(shè)計方案。關(guān)鍵步驟包括地下水?dāng)?shù)值模擬、反應(yīng)格柵厚度設(shè)計和地球化學(xué)特征評估等，其核心是在其整個使用壽命內(nèi)捕獲污染物羽流，并對污染羽進行修復(fù)以達到修復(fù)目標(biāo)。PRB填料是設(shè)計環(huán)節(jié)的重要單元。PRB填料篩選步驟如下：a)通過靜態(tài)小試確定填料對污染物的去除率、填料用量以及反應(yīng)中可能產(chǎn)生的副產(chǎn)物。b)再通過動態(tài)小試確定填料的最佳配比、顆粒級配和滲透系數(shù)等參數(shù)。c)得出填料對地塊污染物降解反應(yīng)的半衰期、水力性能和使用壽命，從而篩選出適合該地塊特征的填料。d)PRB填料的滲透系數(shù)應(yīng)大于含水層滲透系數(shù)的兩倍。7.2原位注入氧化工程設(shè)計7.2.1氧化劑類型選擇原位注入化學(xué)氧化試驗，可利用環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)對地塊內(nèi)不同污染程度的地下水進行取樣，在實驗室內(nèi)進行氧化藥劑的種類和投加比例試驗。不同場地，其土壤和地下水中的污染物類型和質(zhì)量存在差異，不同藥劑適用的污染物類型不同，常用的氧化劑包括雙氧水、芬頓試劑、過硫酸鈉、高錳酸鉀、臭氧等，針對不同污染物，首先進行氧化劑的初選，然后通過針對性的小試、中試實驗，并考慮場地建設(shè)條件，確定最終使用的氧化劑的類型。7.2.2氧化藥劑投加量藥劑的用量由污染物藥劑消耗量、土壤藥劑消耗量、還原性金屬的藥劑消耗量等因素決定。考慮到實際地塊環(huán)境條件，建議對藥劑投加比例在實際應(yīng)用中適量放大，如有條件建議進行現(xiàn)場中試級別驗證。8工程施工8.1處理系統(tǒng)建設(shè)據(jù)經(jīng)驗及前期實驗確定的填料以及藥劑對污染物的降解效果，選擇適用的填料及藥劑再結(jié)合中試試驗，確定水平PRB填料類型、結(jié)構(gòu)及藥劑注入濃度、注入量和注入速率。通過初步調(diào)查的點位土壤與地下水污染信息，對土壤污染情況和地下水監(jiān)測井污染情況總結(jié)，根據(jù)地下水流向擬定污染羽分布方向和范圍在污染羽上游和下游方向分別建設(shè)抽出井、原位注入井，確定注入井（孔）位置和數(shù)量，調(diào)試并連接水平PRB系統(tǒng)，建立水平PRB與原位注入氧化耦合技術(shù)處理系統(tǒng)。9T/SDSESXXX—202X8.2PRB填料填充及藥劑注入過程填入適宜PRB填料，藥劑注入前需要通過藥劑攪拌系統(tǒng)進行充分混合，藥劑注入過程要實時監(jiān)測藥劑注入過程中的流量和壓力變化。8.3修復(fù)監(jiān)測進行污染土壤和地下水修復(fù)過程監(jiān)測以及修復(fù)后的監(jiān)測。主要包括對污染物濃度、pH、氧化還原電位等參數(shù)進行監(jiān)測和現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測，如果污染物濃度出現(xiàn)反彈，可能需要進行補充注入。9工程運行監(jiān)測水平PRB與原位注入氧化耦合技術(shù)處理系統(tǒng)搭建成功后，通過日常巡查、監(jiān)測等方式掌握其運行情況。9.1監(jiān)測井布設(shè)監(jiān)測井一般布設(shè)在系統(tǒng)上游、下游、兩側(cè)及系統(tǒng)內(nèi)部。在系統(tǒng)上游可設(shè)置1個或多個監(jiān)測井，監(jiān)測系統(tǒng)進水濃度。在系統(tǒng)下游布設(shè)1個或多個監(jiān)測井，監(jiān)測系統(tǒng)對污染物的處理效果。在系統(tǒng)兩側(cè)各布設(shè)1個或多個監(jiān)測井，監(jiān)測系統(tǒng)對污染羽的截獲情況。在系統(tǒng)中可設(shè)置1個或多個監(jiān)測井，主要監(jiān)測污染物在在系統(tǒng)中是否存在穿透或越流、是否產(chǎn)生對環(huán)境有害的副產(chǎn)物等。9.2運行狀況監(jiān)測系統(tǒng)運行狀況監(jiān)測方法等參考《地下水污染可透反應(yīng)格柵技術(shù)指南(試行)》中的第7.3節(jié)。監(jiān)測頻率為1次/季度，應(yīng)確保每個季度可進行1次污染物濃度、地下水流速、地球化學(xué)組分等指標(biāo)的監(jiān)測。10工程效果評估10.1通用要求按照HJ25.5