地下水污染原位修复技术研究进展

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第36卷第7期2010年7月水处理技术

TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.36No.7Jul.,2010

地下水污染原位修复技术研究进展

井柳新,程

(中国地质大学(北京)水资源与环境学院,北京100083)

摘要:综述了地下水曝气、电动修复、原位化学氧化、原位生物处理和可渗透反应格栅5种地下水污染原位修复技

术的研究进展情况,并进行了性能比较及适用性分析。在此基础上讨论了该技术的发展前景。

关键词:地下水;修复技术;自然衰减;可渗透反应格栅中图分类号:X523

文献标识码:A

文章编号:1000-3770(2010)07-0006-004

地下水作为人类宝贵的淡水资源,随着现代社会工业化进程的不断发展,出现了不同程度的污染

地下水污染逐渐加问题。从上个世纪60年代开始,

剧,于是地下水的修复技术也随之发展起来[1]。

地下水污染修复技术包括异位修复、原位修复和监测自然衰减技术。异位修复技术是将受污染的地下水抽出至地表再进行处理的技术。该技术在短

处理效率较高,但长期应用普遍存在期内处理量大、

着拖尾、反弹等现象,最终降低了处理效率,增加处理成本。监测自然衰减技术是充分依靠自然净化能力的修复技术,需要的修复时间很长[2]。加之地下水中污染物的种类日益增多,除有机物外,还包括重金属、无机盐和放射性元素等,于是地下水污染原位修复技术便以其修复彻底、处理污染物种类多、时间相对较短、成本相对低廉等优势在地下水污染修复领域崭露头角,到今天得到了广泛应用[3]。

1地下水污染原位修复技术

地下水污染原位修复技术是在人为干预的条件下省去抽出过程在原位将受污染地下水修复的技术。根据修复机理不同,可分为物理修复、化学修复、生物修复和可渗透反应格栅修复技术。1.1物理修复技术

常用的物理修复技术有地下水曝气技术和电动修复技术。

地下水曝气技术

地下水曝气技术(Airsparging,AS)是从土壤

SVE)发展而来的。抽气技术(Soilvaporextraction,

SVE技术是利用真空泵产生负压使空气流过受污染的土壤层进入空气井,挥发性有机污染物会随着流动的空气被抽提出来[4]。AS技术正是在此基础上,将空气井深入含水层饱水带中把负压抽气改为正压曝气,使空气扰动水体而促进有机物的挥发[5]。

AS是去除土壤和地下水中挥发性和半挥发性有机物的最有效方法之一[6]。郑艳梅等利用AS技术处理土壤及地下水中的甲基叔丁基醚(MTBE)污染,去除率可达95%[7]。武强等以山东德州胜利油田石油开采区为研究区域,考察现场水文地质条件、曝气操作特性对该技术工程设计参数的影响,结果表明,气流分布及影响半径受土壤介质特性和曝气深度的控制,对于松散地层,曝气深度越大,影响半径越大、气流分布越稀松[8]。张玉平等对地下水曝气技术的质量迁移转化机制进行了研究,发现常见的是挥发、溶解、吸附/解吸及生物降解等作用[9]。Mur-ray等在美国杰克逊维尔的海军航空站建立了5个小型地下水曝气试验基地,试验结果表明,AS技术在处理地下水石油烃污染方面成效显著[10]。1.1.2电动修复技术

电动修复技术是利用电动效应将污染物从土壤和地下水中去除的原位修复技术。

1.1.1

收稿日期:2009-09-16基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07212-003)作者简介:井柳新(1985-),女,硕士研究生,研究方向为水处理技术联系电话:[1**********];E-mail:[email protected]联系作者:程丽,博士后;E-mail:[email protected]

井柳新等,地下水污染原位修复技术研究进展电动效应包括电渗析、电迁移和电泳。电渗析是在外加电场作用下土壤孔隙水的运动,主要去除非离子态污染物;电迁移是离子或络合离子向相反电极的移动,主要去除地下水中的带电离子;电泳是带电粒子或胶体在直流电场作用下的迁移,主要去除吸附在可移动颗粒上的污染物[11]。

时文歆等利用电动修复技术修复重金属污染的土壤和地下水,试验证明,该技术对低渗透性含水层中砷、镉、铬、汞和铅等重金属的去除率高达85%~95%,而对多孔、高渗透性的含水层中重金属的去除率低于65%[11]。尹晋等通过电动修复不同形态铬污染含水层时发现,电动修复技术对六价铬的去除效率明显高于三价铬[12]。电动修复技术在应用过程中常出现活化极化、电阻极化和浓差极化等现象从而导致处理效率降低。后来,为了增强该技术的修复能力,有许多学者又开始寻找一些化学强化剂。Pazos等对RB5染料污染的高岭土进行电动修复试验研究,以电解质K2SO4来提高修复体的导电性和促进染料的解吸,用H2SO4和NaOH作为pH调节剂,试验结果表明,

RB5染料的去除率高达94%[13]。1.2化学修复技术

化学修复技术主要是利用氧化还原试剂与土壤及地下水中污染物发生反应从而达到净化效果的一种地下水污染原位修复技术。常见的有原位化学氧化技术。

原位化学氧化(In-situchemicaloxidation,IS-CO)是将化学氧化剂引入到地下,通过氧化还原作用来去除土壤和地下水中的污染物。ISCO技术所采用的氧化剂种类很多,如二氧化氯、Fenton试剂、高锰酸钾和臭氧等。1.2.1二氧化氯氧化

二氧化氯通常以气体的形式直接注入污染区,氧化其中的有机污染物,在反应过程中几乎不生成致癌性的三氯甲烷和挥发性有机氯。

1.2.2Fenton试剂氧化

Fenton试剂是1894年法国科学家Fenton发现的。传统的Fenton反应必须控制在pH=3左右,这会使土壤生态系统遭到破坏,还会强化土壤中重金属的溶解而形成复合型污染。为此有人提出用Fe(Ⅲ)的络合物代替Fe(Ⅱ)离子的方法,在接近中性的土壤pH条件下与双氧水发生类Fenton反应而产生羟基自由基,从而达到氧化土壤及地下水中的农药和多环芳烃等污染物的目的。

7

1.2.3高锰酸钾氧化

高锰酸钾是一种固体氧化剂,具有较大的水溶性,可通过水溶液的形式导入受污染的土壤和地下水中。高锰酸钾适用的pH范围较广,它不仅对三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶剂有很好的氧化效果,且对烯

烃、

酚类、硫化物和MTBE等其他污染物也很有效。1.2.4臭氧氧化

臭氧以气体的形式通过注射井进入污染区。臭氧的强氧化性不仅可以氧化大分子及多环类有机污染物,也可氧化分解柴油、汽油、含氯溶剂等。臭氧在

水中的溶解度是氧气的12倍,

因此它可迅速溶于水并与污染物反应。臭氧自身分解产生的氧气可被土壤中的微生物利用[14]。

在美国洛杉矶一服务站,曾用原位化学氧化技术修复受汽油污染的土壤及地下水,选用Fenton试剂作为氧化剂,结果表明,大部分的BTEX(苯、甲

苯、

乙苯和二甲苯)及总石油烃都得到了有效去除,去除率分别为96%和93%[15]。1.3生物修复技术

生物修复技术是一种通过微生物的吸收、吸附、降解等作用净化土壤及地下水中污染物的原位修复技术。常用的技术有原位生物处理技术。

地下水原位生物处理技术是一种在饱水带利用土著或人工驯化的微生物降解污染物的原位修复方法。该方法实际上是监测自然衰减技术的拓展与改进,它增加了许多人为干预手段,如将空气、营养、能量物质注入含水层中促进微生物的降解等[10]。

早在1984年,美国就应用原位生物处理技术修复了密苏里州西部的石油泄漏场地[16]。该技术在应用初期主要是进行有机污染修复,后来随着反硝化菌的发现,又逐渐被应用于地下水硝态氮污染的修复中。张胜等采用在野外试验井中加入少量乙醇营养物质和分离培养的反硝化细菌菌液的试验方法,进行了硝态氮污染地下水原位生物修复技术的研究,结果显示,地下水中硝酸盐的去除率可达到98.8%[17]。万东锦等对硫自养反硝化去除地下水中硝酸盐氮进行了研究,发现温度对硫自养反应影响较大且该反应动力学过程符合1/2级反应动力学模型[18]。1.4可渗透反应格栅修复技术

可渗透反应格栅(Permeablereactivebarriers,PRB)是一个填充有活性反应介质的被动反应区,污染物通过与反应介质发生吸附、沉淀、过滤、降解等作用而从地下水中去除。其中填充的活性反应介

8水处理技术第36卷第7期

质可根据污染物的种类进行调整,但都应具有抗腐蚀性好、活性持续久、粒径均匀等特点[19]。该技术综合有物理、化学、生物3种修复机理。目前对PRB系统的研究与应用已经屡见不鲜。1.4.1针对有机物污染

刘涉江等采用生物固定化双层PRB技术去除地下水中的MTBE,结果表明,系统中的释氧填料为生物降解提供了充足的氧气需求,膨胀珍珠岩则成为了良好的微生物载体[1];Gillham等用零价铁作为PRB反应介质去除地下水中的氯代烃,发现零价铁具有很强的还原性脱氯作用[20]。1.4.2针对重金属污染

FDiNatale等用活性炭作为填充介质构建镉的吸附反应格栅,结果表明,在低含盐量和高pH值条件下,活性炭对镉的吸附能力最强[21];MariaRosariaBoni等用体积比为1:1的青草堆肥和硅土砾石作为通过实验观察其混合填料,填充于PRB反应器中,对地下水中六价铬的去除效果,结果显示,六价铬的去除率达99%以上[22]。

复技术最常应用于土壤及地下水的重金属污染修复,其具有不破坏生态环境、处理成本较低等特点;针对难生物降解的有机物污染,应优先考虑原位化学氧化技术,其不仅处理时间短,且安装操作简便、能耗低,但在应用时要注意控制化学药剂的使用量,增加处理成本;以免过量投加而导致破坏生态环境、

针对可生物降解的有机物污染,应优先考虑原位生物处理技术,其能耗低、处理成本低,但需较长的处理时间;可渗透反应格栅技术,由于所填充的活性介质种类多样,则可用于修复多种污染物污染的地下水,该技术具有处理时间短、不破坏生态环境、安装操作简便、能耗低、处理成本低等特点。

3地下水污染原位修复技术前景展望

目前,地下水污染问题在一定程度上得到了缓解,但离最终的解决还存在着较远的差距。再加之,地下水资源日益短缺且社会发展对水资源需求量不断扩大,修复被污染的地下水使其成为可用资源则成了当前最重要的课题之一。地下水污染原位修复技术以其独特的优势从上个世纪末迅猛发展至今,对其未来的发展方向可以总结为以下3个方面:

(1)针对每项技术自身的改进和完善。如可渗透反应格栅技术,虽然现有的研究成果和应用实例很多,但一些反应机理至今尚不清晰,而且PRB的应用受水文地质条件的限制较大,在修复裂隙水污染中仍存在较大的难度。

(2)多项地下水污染原位修复技术的复合应用研究。地下水污染原位修复的每项技术都具有各自的特点和优势,应结合污染现场情况,取长补短、综合利用,选择恰当的技术组合形式。如原位化学氧化技术,为了避免应用过程中对生态环境可能造成的二次污染,可以组合原位生物处理技术或PRB技术协同应用。

(3)地下水污染原位修复技术与异位修复和监测自然衰减技术的复合应用研究。地下水污染异位修复和监测自然衰减技术发展至今已经成为了一类相对成熟的技术类型,但其在应用过程中出现的一

1.4.3针对其它污染物

厌氧生物反应格栅可有效去除地下水中的硝酸盐[23];以方解石为填充介质的PRB系统可去除地下水中的氟化物[24];铁格栅可修复地下水中砷污染[25];以零价铁和沸石混合物以及释氧化合物(ORC)等介质组成的串联PRB系统可修复垃圾渗滤液污染的地下水[26]。

2地下水污染原位修复技术的性能比较及适用性分析

综上所述,本文介绍了5种地下水污染原位修复技术,它们的特点各不相同。表1为地下水污染原位修复技术性能比较表,从处理对象、处理时间、是否破坏生态环境、安装操作过程、能耗和处理成本6个方面进行了比较。

从表1中分析得出,地下水曝气技术适合处理挥发性和半挥发性有机物污染的土壤及地下水,且其处理时间短、安装操作简便,但能耗较高;电动修

Tab.1

修复技术

表1地下水污染原位修复技术性能比较

Characteristicofthein-situremediationtechnologies处理对象

处理时间较短较短短较长较短

是否破坏生态环境

安装操作过程

较简便较简便较简便较简便较简便

能耗处理成本较高较低较低低低

较低较低高低低

地下水曝气技术挥发性和半挥发性有机物

有机物电动修复技术重金属、

难生物降解的有机物原位化学氧化技术

可生物降解的有机物、硝态氮原位生物处理技术

可渗透反应格栅技术有机物、重金属、硝态氮、氟化物、砷、放射性元素等否

否可能否否

井柳新等,地下水污染原位修复技术研究进展些缺陷至今没得到很好的完善,原位修复技术的优势恰好弥补了这一点。如果能够合理组合不同技术类型进行应用,必将事半功倍。总之,地下水污染原位修复技术是一种有效可行的地下水污染修复技术,具有广阔的发展前景。

trochimicaActa,2007,52:3393-3398.

9

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[13]PazosM,RicartMT,SanromanMA,etal.Enhancedelectroki-

PROGRESSANDSTATUSOFINSITUREMEDIATIONTECHNOLOGYOFGROUNDWATER

JingLiuxin,ChengLi

(ArtmentDeptartmentofWaterResourceandEnvironment,ChinaUniversityofGeoscience(Beijing),Beijing100083,China)

Abstract:Therecentresearchprogressesinin-situremediationtechnologyofgroundwater,includingairsparging,electrokineticremediation,in-situchemicaloxidation,in-situgroundwaterbioremediationandpermeablereactivebarrierswerereviewed.Inaddition,thecharacteristicofthesetechnolo-gieswerecomparedandevaluated.Finally,thedevelopingdirectionofin-situremediationtechnologyofgroundwaterwasprospected.

Keywords:groundwater;remediationtechnology;naturalattenuation;permeablereactivebarriers

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第36卷第7期2010年7月水处理技术

TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.36No.7Jul.,2010

地下水污染原位修复技术研究进展

井柳新,程

(中国地质大学(北京)水资源与环境学院,北京100083)

摘要:综述了地下水曝气、电动修复、原位化学氧化、原位生物处理和可渗透反应格栅5种地下水污染原位修复技

术的研究进展情况,并进行了性能比较及适用性分析。在此基础上讨论了该技术的发展前景。

关键词:地下水;修复技术;自然衰减;可渗透反应格栅中图分类号:X523

文献标识码:A

文章编号:1000-3770(2010)07-0006-004

地下水作为人类宝贵的淡水资源,随着现代社会工业化进程的不断发展,出现了不同程度的污染

地下水污染逐渐加问题。从上个世纪60年代开始,

剧,于是地下水的修复技术也随之发展起来[1]。

地下水污染修复技术包括异位修复、原位修复和监测自然衰减技术。异位修复技术是将受污染的地下水抽出至地表再进行处理的技术。该技术在短

处理效率较高,但长期应用普遍存在期内处理量大、

着拖尾、反弹等现象,最终降低了处理效率,增加处理成本。监测自然衰减技术是充分依靠自然净化能力的修复技术,需要的修复时间很长[2]。加之地下水中污染物的种类日益增多,除有机物外,还包括重金属、无机盐和放射性元素等,于是地下水污染原位修复技术便以其修复彻底、处理污染物种类多、时间相对较短、成本相对低廉等优势在地下水污染修复领域崭露头角,到今天得到了广泛应用[3]。

1地下水污染原位修复技术

地下水污染原位修复技术是在人为干预的条件下省去抽出过程在原位将受污染地下水修复的技术。根据修复机理不同,可分为物理修复、化学修复、生物修复和可渗透反应格栅修复技术。1.1物理修复技术

常用的物理修复技术有地下水曝气技术和电动修复技术。

地下水曝气技术

地下水曝气技术(Airsparging,AS)是从土壤

SVE)发展而来的。抽气技术(Soilvaporextraction,

SVE技术是利用真空泵产生负压使空气流过受污染的土壤层进入空气井,挥发性有机污染物会随着流动的空气被抽提出来[4]。AS技术正是在此基础上,将空气井深入含水层饱水带中把负压抽气改为正压曝气,使空气扰动水体而促进有机物的挥发[5]。

AS是去除土壤和地下水中挥发性和半挥发性有机物的最有效方法之一[6]。郑艳梅等利用AS技术处理土壤及地下水中的甲基叔丁基醚(MTBE)污染,去除率可达95%[7]。武强等以山东德州胜利油田石油开采区为研究区域,考察现场水文地质条件、曝气操作特性对该技术工程设计参数的影响,结果表明,气流分布及影响半径受土壤介质特性和曝气深度的控制,对于松散地层,曝气深度越大,影响半径越大、气流分布越稀松[8]。张玉平等对地下水曝气技术的质量迁移转化机制进行了研究,发现常见的是挥发、溶解、吸附/解吸及生物降解等作用[9]。Mur-ray等在美国杰克逊维尔的海军航空站建立了5个小型地下水曝气试验基地,试验结果表明,AS技术在处理地下水石油烃污染方面成效显著[10]。1.1.2电动修复技术

电动修复技术是利用电动效应将污染物从土壤和地下水中去除的原位修复技术。

1.1.1

收稿日期:2009-09-16基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07212-003)作者简介:井柳新(1985-),女,硕士研究生,研究方向为水处理技术联系电话:[1**********];E-mail:[email protected]联系作者:程丽,博士后;E-mail:[email protected]

井柳新等,地下水污染原位修复技术研究进展电动效应包括电渗析、电迁移和电泳。电渗析是在外加电场作用下土壤孔隙水的运动,主要去除非离子态污染物;电迁移是离子或络合离子向相反电极的移动,主要去除地下水中的带电离子;电泳是带电粒子或胶体在直流电场作用下的迁移,主要去除吸附在可移动颗粒上的污染物[11]。

时文歆等利用电动修复技术修复重金属污染的土壤和地下水,试验证明,该技术对低渗透性含水层中砷、镉、铬、汞和铅等重金属的去除率高达85%~95%,而对多孔、高渗透性的含水层中重金属的去除率低于65%[11]。尹晋等通过电动修复不同形态铬污染含水层时发现,电动修复技术对六价铬的去除效率明显高于三价铬[12]。电动修复技术在应用过程中常出现活化极化、电阻极化和浓差极化等现象从而导致处理效率降低。后来,为了增强该技术的修复能力,有许多学者又开始寻找一些化学强化剂。Pazos等对RB5染料污染的高岭土进行电动修复试验研究,以电解质K2SO4来提高修复体的导电性和促进染料的解吸,用H2SO4和NaOH作为pH调节剂,试验结果表明,

RB5染料的去除率高达94%[13]。1.2化学修复技术

化学修复技术主要是利用氧化还原试剂与土壤及地下水中污染物发生反应从而达到净化效果的一种地下水污染原位修复技术。常见的有原位化学氧化技术。

原位化学氧化(In-situchemicaloxidation,IS-CO)是将化学氧化剂引入到地下,通过氧化还原作用来去除土壤和地下水中的污染物。ISCO技术所采用的氧化剂种类很多,如二氧化氯、Fenton试剂、高锰酸钾和臭氧等。1.2.1二氧化氯氧化

二氧化氯通常以气体的形式直接注入污染区,氧化其中的有机污染物,在反应过程中几乎不生成致癌性的三氯甲烷和挥发性有机氯。

1.2.2Fenton试剂氧化

Fenton试剂是1894年法国科学家Fenton发现的。传统的Fenton反应必须控制在pH=3左右,这会使土壤生态系统遭到破坏,还会强化土壤中重金属的溶解而形成复合型污染。为此有人提出用Fe(Ⅲ)的络合物代替Fe(Ⅱ)离子的方法,在接近中性的土壤pH条件下与双氧水发生类Fenton反应而产生羟基自由基,从而达到氧化土壤及地下水中的农药和多环芳烃等污染物的目的。

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1.2.3高锰酸钾氧化

高锰酸钾是一种固体氧化剂,具有较大的水溶性,可通过水溶液的形式导入受污染的土壤和地下水中。高锰酸钾适用的pH范围较广,它不仅对三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶剂有很好的氧化效果,且对烯

烃、

酚类、硫化物和MTBE等其他污染物也很有效。1.2.4臭氧氧化

臭氧以气体的形式通过注射井进入污染区。臭氧的强氧化性不仅可以氧化大分子及多环类有机污染物,也可氧化分解柴油、汽油、含氯溶剂等。臭氧在

水中的溶解度是氧气的12倍,

因此它可迅速溶于水并与污染物反应。臭氧自身分解产生的氧气可被土壤中的微生物利用[14]。

在美国洛杉矶一服务站,曾用原位化学氧化技术修复受汽油污染的土壤及地下水,选用Fenton试剂作为氧化剂,结果表明,大部分的BTEX(苯、甲

苯、

乙苯和二甲苯)及总石油烃都得到了有效去除,去除率分别为96%和93%[15]。1.3生物修复技术

生物修复技术是一种通过微生物的吸收、吸附、降解等作用净化土壤及地下水中污染物的原位修复技术。常用的技术有原位生物处理技术。

地下水原位生物处理技术是一种在饱水带利用土著或人工驯化的微生物降解污染物的原位修复方法。该方法实际上是监测自然衰减技术的拓展与改进,它增加了许多人为干预手段,如将空气、营养、能量物质注入含水层中促进微生物的降解等[10]。

早在1984年,美国就应用原位生物处理技术修复了密苏里州西部的石油泄漏场地[16]。该技术在应用初期主要是进行有机污染修复,后来随着反硝化菌的发现,又逐渐被应用于地下水硝态氮污染的修复中。张胜等采用在野外试验井中加入少量乙醇营养物质和分离培养的反硝化细菌菌液的试验方法,进行了硝态氮污染地下水原位生物修复技术的研究,结果显示,地下水中硝酸盐的去除率可达到98.8%[17]。万东锦等对硫自养反硝化去除地下水中硝酸盐氮进行了研究,发现温度对硫自养反应影响较大且该反应动力学过程符合1/2级反应动力学模型[18]。1.4可渗透反应格栅修复技术

可渗透反应格栅(Permeablereactivebarriers,PRB)是一个填充有活性反应介质的被动反应区,污染物通过与反应介质发生吸附、沉淀、过滤、降解等作用而从地下水中去除。其中填充的活性反应介

8水处理技术第36卷第7期

质可根据污染物的种类进行调整,但都应具有抗腐蚀性好、活性持续久、粒径均匀等特点[19]。该技术综合有物理、化学、生物3种修复机理。目前对PRB系统的研究与应用已经屡见不鲜。1.4.1针对有机物污染

刘涉江等采用生物固定化双层PRB技术去除地下水中的MTBE,结果表明,系统中的释氧填料为生物降解提供了充足的氧气需求,膨胀珍珠岩则成为了良好的微生物载体[1];Gillham等用零价铁作为PRB反应介质去除地下水中的氯代烃,发现零价铁具有很强的还原性脱氯作用[20]。1.4.2针对重金属污染

FDiNatale等用活性炭作为填充介质构建镉的吸附反应格栅,结果表明,在低含盐量和高pH值条件下,活性炭对镉的吸附能力最强[21];MariaRosariaBoni等用体积比为1:1的青草堆肥和硅土砾石作为通过实验观察其混合填料,填充于PRB反应器中,对地下水中六价铬的去除效果,结果显示,六价铬的去除率达99%以上[22]。

复技术最常应用于土壤及地下水的重金属污染修复,其具有不破坏生态环境、处理成本较低等特点;针对难生物降解的有机物污染,应优先考虑原位化学氧化技术,其不仅处理时间短,且安装操作简便、能耗低,但在应用时要注意控制化学药剂的使用量,增加处理成本;以免过量投加而导致破坏生态环境、

针对可生物降解的有机物污染,应优先考虑原位生物处理技术,其能耗低、处理成本低,但需较长的处理时间;可渗透反应格栅技术,由于所填充的活性介质种类多样,则可用于修复多种污染物污染的地下水,该技术具有处理时间短、不破坏生态环境、安装操作简便、能耗低、处理成本低等特点。

3地下水污染原位修复技术前景展望

目前,地下水污染问题在一定程度上得到了缓解,但离最终的解决还存在着较远的差距。再加之,地下水资源日益短缺且社会发展对水资源需求量不断扩大,修复被污染的地下水使其成为可用资源则成了当前最重要的课题之一。地下水污染原位修复技术以其独特的优势从上个世纪末迅猛发展至今,对其未来的发展方向可以总结为以下3个方面:

(1)针对每项技术自身的改进和完善。如可渗透反应格栅技术,虽然现有的研究成果和应用实例很多,但一些反应机理至今尚不清晰,而且PRB的应用受水文地质条件的限制较大,在修复裂隙水污染中仍存在较大的难度。

(2)多项地下水污染原位修复技术的复合应用研究。地下水污染原位修复的每项技术都具有各自的特点和优势,应结合污染现场情况,取长补短、综合利用,选择恰当的技术组合形式。如原位化学氧化技术,为了避免应用过程中对生态环境可能造成的二次污染,可以组合原位生物处理技术或PRB技术协同应用。

(3)地下水污染原位修复技术与异位修复和监测自然衰减技术的复合应用研究。地下水污染异位修复和监测自然衰减技术发展至今已经成为了一类相对成熟的技术类型,但其在应用过程中出现的一

1.4.3针对其它污染物

厌氧生物反应格栅可有效去除地下水中的硝酸盐[23];以方解石为填充介质的PRB系统可去除地下水中的氟化物[24];铁格栅可修复地下水中砷污染[25];以零价铁和沸石混合物以及释氧化合物(ORC)等介质组成的串联PRB系统可修复垃圾渗滤液污染的地下水[26]。

2地下水污染原位修复技术的性能比较及适用性分析

综上所述,本文介绍了5种地下水污染原位修复技术,它们的特点各不相同。表1为地下水污染原位修复技术性能比较表,从处理对象、处理时间、是否破坏生态环境、安装操作过程、能耗和处理成本6个方面进行了比较。

从表1中分析得出,地下水曝气技术适合处理挥发性和半挥发性有机物污染的土壤及地下水,且其处理时间短、安装操作简便,但能耗较高;电动修

Tab.1

修复技术

表1地下水污染原位修复技术性能比较

Characteristicofthein-situremediationtechnologies处理对象

处理时间较短较短短较长较短

是否破坏生态环境

安装操作过程

较简便较简便较简便较简便较简便

能耗处理成本较高较低较低低低

较低较低高低低

地下水曝气技术挥发性和半挥发性有机物

有机物电动修复技术重金属、

难生物降解的有机物原位化学氧化技术

可生物降解的有机物、硝态氮原位生物处理技术

可渗透反应格栅技术有机物、重金属、硝态氮、氟化物、砷、放射性元素等否

否可能否否

井柳新等,地下水污染原位修复技术研究进展些缺陷至今没得到很好的完善,原位修复技术的优势恰好弥补了这一点。如果能够合理组合不同技术类型进行应用,必将事半功倍。总之,地下水污染原位修复技术是一种有效可行的地下水污染修复技术,具有广阔的发展前景。

trochimicaActa,2007,52:3393-3398.

9

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(ArtmentDeptartmentofWaterResourceandEnvironment,ChinaUniversityofGeoscience(Beijing),Beijing100083,China)

Abstract:Therecentresearchprogressesinin-situremediationtechnologyofgroundwater,includingairsparging,electrokineticremediation,in-situchemicaloxidation,in-situgroundwaterbioremediationandpermeablereactivebarrierswerereviewed.Inaddition,thecharacteristicofthesetechnolo-gieswerecomparedandevaluated.Finally,thedevelopingdirectionofin-situremediationtechnologyofgroundwaterwasprospected.

Keywords:groundwater;remediationtechnology;naturalattenuation;permeablereactivebarriers


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