矿区污染场地地下水修复技术简介

矿区污染场地地下水修复技术简介1.1 异位抽出-处理-回灌技术1.1.1技术原理抽提－处理－回灌技术简称抽出处理技术，通过抽取污染带地下水，在地面进行处理，处理达标后回灌到上游和下游的地下水污染修复方法（见图4-7）。通过不断地抽取污染地下水，使污染羽的范围和污染程度逐渐减小，并使含水层介质中的污染物通过向水中转化而得到清除。处理地后抽提非饱和区污染饱和回灌图4-7 地下水抽提-处理-回灌技术示意1.1.2技术适用性20世纪80年代开展地下水污染修复至今，地下水污染治理仍以该技术为主，该技术适合处理地下水埋设深，污染严重的地下水。抽出处理技术非常适合地下水污染面积小的场地，当地下水污染面积很大时，抽出处理技术的应用需要系统评估。该技术的难点是需要通过对地下水流场的控制来达到防止污染扩散的目的。此外，该技术在实际应用中，存在两方面主要问题：饱和含水层与重金属离子存在吸附/解吸反应，致使重金属离子通过含水层比水通过含水层要慢（存在滞后性），因此实际修复抽水水量要比治理开始时受污染水体的体积多；含水层中存在粉质或粘质透镜体，由于渗透系数较低，不能与高渗透区的砂砾含水层同步修复，会进一步增大抽出处理的水量及时间。从而导致抽出处理技术存在成本高、周期长、易造成地下水二次污染等关键问题。1.1.3技术要求在选择异位抽出处理工艺路线时应确保不造成新的环境污染。异位抽出处理系统应配备自动控制系统和在线监测系统，以控制抽出系统、水处理系统、回灌系统；并显示运行工况，包括抽水量、药剂投加量、pH、回灌速度等。抽出处理后对污染地下水的处理有很多方法，如：吸附、过滤、离子交换、微生物降解、化学沉淀等。水处理系统在满足出水水质达标的同时，还应着重考虑污泥的减量化问题。1.2 原位PRB技术1.2.1技术原理可渗透反应屏障(PermeableReactiveBarrier，PRB)也称可渗透反应墙技术，包括在污染源的下游开挖沟槽，然后填充反应介质，当被污染的地下水靠自然水力传输通过预先设计铺设好的介质时，与流经的重金属污染地下水进行反应，使污染物得到处理。技术示意见下图。用于反应的填充介质可以包括零价铁、活性炭、沸石、锯屑、蒙脱石、微生物或其他物质。按填充介质的作用机制分类，PRB可分为微生物PRB 技术、化学还原PRB 技术、物理吸附PRB技术。含填可污重岩1.2.2技术适用性该技术是目前国外成熟的原位修复技术，不需要动力，维护成本低，二次污染小；但比较适用于比较浅的含水层，因此，污染区必须要进行详细的勘测和描绘，比如污染深度，地下水位、断层情况等。同时，地下水污染物浓度较高时，反应墙易失效，因此，该技术更适合于污染程度较轻的情况。此外，还需注意，反应墙的渗透系数等特性与土壤不同，构建反应墙会改变地下水的流场，很可能造成污染的扩散。因此，对于地下水流场的模拟控制需要进行详细的研究。1.2.3技术要求在选择原位PRB技术路线时应确保不引入可能造成新的环境污染的物质。原位PRB系统应配备在线监测系统，显示运行工况，包括pH、温度、氧化还原电位、渗透系数等。应根据不同含水层特性、不同污染程度地下水来确定合适的工艺条件，包括介质填充量、填充厚度、停留时间、填充介质更换频次等。1.3原位反应带技术1.3.1技术原理原位反应带技术利用注入井（井排）在污染源的下游地带注入反应介质，形成一个“污染物的反应带”，污染物与注入的介质发生物理、化学和生物化学作用而使地下水中的污染物得以阻截、固定或降解。对于重金属污染地下水的修复，原位反应带技术按作用机制又分为化学反应带和微生物反应带。1.3.2技术适用性该技术适用于处理污染范围较大、污染程度较严重的地下水污染。原位化学反应带技术具有操作简单、经济、高效等优点；其局限性在于注入还原剂自身及反应产物是否会造成二次污染。原位微生物反应带技术具有操作简单、经济、效率高、很少造成二次污染等优点；其局限性在于受电子受体浓度和营养物质的限制，此外，由于微生物降解缓慢，达到降解目标的时间可能受到限制。1.3.3技术要求在选择原位反应带技术路线时应确保不引入可能造成新的环境污染的物质。原位反应带系统应配备自动控制系统和在线监测系统，以控制药剂/营养液添加量、温度、pH、氧化还原电位等运行参数；并显示运行工况，包括pH、温度、氧化还原电位、渗透系数等。应根据不同含水层特性、不同污染程度地下水来确定合适的工艺条件，包括温度、pH、氧化还原电位、药剂/营养液投加类型、药剂/营养液投加方式、药剂/营养液投加配比等，同时应保证充分的反应时间。1.4自然衰减1.1.1技术原理自然衰减（naturalattenuation，NA）是依靠自然界的作用去除污染物的过程，它包括吸附、挥发、稀释、弥散等对污染物的非破坏性过程和生物降解、化学降解等破坏性过程。采用自然衰减修复的地下水污染场地必须进行长期监测，故也称监测下的自然衰减（monitorednaturalattenuation，MNA）。1.1.2技术适用性一般来说，MNA方法对于那些污染程度低的场地更为适合，如：严重污染场地的外围，或污染源很小的情形。总之，如果污染物的自然衰减速率大于污染物的迁移速率，应用自然衰减方法是有效可行的。一般可通过风险评价具体判断MNA技术是否可行。有时，为提高自然衰减的效率，也可以通过向地下环境注入营养物质或添加电子受体等手段进行强化，称为强化自然衰减（enhanced-MNA，E-MNA）技术。MNA技术的优点包括：一般不会产生次生污染物，对生态环境的干扰程度较小；工程设施简单，对污染场地周围环境破坏小；运行和维护造价低，修复费用远远低于其他修复技术；可以与其他修复技术结合使用，工艺组合多样。该技术的局限在于：污染物去除的时间较长，在风险较大的敏感场地不能单独使用。1.5物理阻隔技术物理阻隔技术是采用物理墙技术将污染地下水与周围的未污染地下水分隔开来，防止污染物的扩散的一种技术。该技术适合于低毒和低迁移性的污染物的治理。这种方法的优点是简单、快速，能治理大块的污染地下水。但这只是一种暂时的措施，而不是根本意义上的“修复”技术。要最终消除污染，需要采取其他的处理处置方法。1.6组合人工湿地技术组合人工湿地是模拟和仿照不同类型的自然湿地生态系统的结构与特点，通过组合设计与工程手段强化湿地生态系统净化与景观功能的复合系统。常用的组合人工湿地系统包含了垂直流、潜流和表流湿地单元。人工湿地在液固废物处理中具有很高的应用价值，通过组合构成的人工湿地系统适用面广，其不仅可以达到处理目标，还具有高效益、低能耗、污水回用可作为灌溉水源、为野生动植物提供栖息场