地下水污染修复技术

摘要：文章主要论述了几种主要的地下水污染修复技术，比如，抽出------处理技术，生物修复技术，反应渗透墙修复技术等。

关键字：地下水污染修复，抽出------处理技术，生物修复技术，反应渗透墙技术

地下水污染

  地下水是水环境系统的一个重要组成部分，是人类赖以生存的物质基础条件之一。地下水污染（ground water pollution）主要指人类活动引起地下水化学成分、物理性质和生物学特性发生改变而使质量下降的现象。地表以下地层复杂，地下水流动极其缓慢，因此，地下水污染具有过程缓慢、不易发现和难以治理的特点。地下水一旦受到污染，即使彻底消除其污染源，也得十几年，甚至几十年才能使水质复原。至于要进行人工的地下含水层的更新，问题就更复杂了。

  我国存在大量的地下水污染场地，给地下水资源的使用带来了严重威胁。将地下水污染场地划分为4大类，15个亚类，为制定不同地下水污染场地的管理、控制和修复规定提供了依据；对地下水污染防治规划的内容和方法技术进行了论述。提出了建立地下水污染的预警系统，为污染的预防奠定基础；介绍了地下水污染的控制与修复技术，并对地下水污染防控和治理的基本原则进行了探讨。

地下水污染修复

  广义上看，地下水污染修复，地下水污染控制及地下水污染预防是人类处理污染的三种方式。地下水污染预防是指从源头上使用不至于产生污染的理想设施或环境友好材料的污染处理方式；地下水污染控制是指人类在生产、生活中产生的污染，在污染物被释放到环境之前，捕获或改变污染物的结构形态，达到净化目的的污染处理方式；地下水污染修复是指人类在生产、生活中产生的污染，先释放到环境，然后再实施净化的污染处理方式。地下水修复代价及其昂贵。

地下水污染修复技术

  第一类是最简单、最便宜的修复方法，即自然修复法或称被动修复法，其依赖于自然的过程作用，包括生物降解、挥发和吸附。

  自然修复的机制很复杂，而且重要的物理化学特征极其多变。

  第二类最简单的应用型修复技术是挖出土壤并将其运往适宜场所处理的技术。

  第三类地下水主要修复技术包括地下水的抽出------处理系统和土壤的气相抽提系统等。

  总的来说，最常见的地下水修复系统是抽出------处理系统。污染的地下水通过生产井得到修复。在地表使用吹脱、活性炭吸附、生物处理或其他方法来处理废水。若存在碳氢化合物，则可能需要油水分离器。通过注射井或由表面排水处置过的废水可能会再次回到含水层。已有经验表明对于地下水污染物的去除，抽出------处理系统效果明显。然而这种修复方法，代价高昂且耗时，所以常对整个修复所需的时间估计不足。 

  抽出------处理技术

  近年来对于地下水去除污染的研究越来越引起人们的重视，因为它与资源和环境的保护问题密切相关。目前应用最普遍的去污措施是抽出------处理（包括抽出处理回灌）。该技术根据大多数有机物密度小而浮于地下水面附近的特点，抽取含水层中地下水面附近的地下水，从而把水中的有机污染物带回地表，然后用地表污水处理技术净化抽取出的水。为了防止大量抽水而导致的地面沉降，或海水、咸水入侵，还得把处理后的水注入地下水中。该技术应用初期取得了良好成效，后来随着地下水中有机污染物种类的增多，弱点日益显现出来。虽然它能去除有机污染物中的轻非水相液体，但对于重非水相液体的治理效果甚微。此外，地下水系统的复杂性和污染物在地下的复杂性常常影响此方法的有效性。

  抽出------处理技术指从污染场地抽出被污染的水，并用清洁的水置换它；对抽出的水加以治理，污染物最终可以被去除。根据污染物类型和处理费用来选用，大致可分为三类：（1）物理法，包括吸附法、重力分离法、过滤法、反渗透法、气吹法和焚烧法等；（2）化学法，包括混凝沉淀法、氧化还原法，离子交换法和中和法等；（3）生物法，包括活性污泥法，生物膜法，厌氧消化法和土壤处置法等。受污染的地下水抽出后的处理方法与地表水的处理方法相同。需要指出的是，在受污染的地下水的抽出处理中，井群系统的建立是关键，井群系统要能控制整个受污染水体的流动。处理后的地下水的去向有两个，一是直接使用，另一个则是用于回灌。用于回灌的水多一些的原因是回灌一方面可稀释受污染水体，冲洗含水层；另一方面还可加速地下水的循环流动，从而缩短地下水的修复时间。不仅有利于农业生产，而且也利用了土壤层进行天然净化，促使被污染地下水的循环交替并加快净化速度。但必须注意土壤层的自净能力、污染水体内有害物质的浓度、灌溉方式和灌溉制度等，以防土壤层产生毒化而带来的相反效果。

  该技术修复地下水一般可分为两大部分：地下水动力控制过程和地上污染物处理过程。该技术根据地下水污染范围，在污染场地布置一定数量的抽水井，通过水泵和水井将污染了的地下水抽取上来，然后利用地面净化设备进行地下水污染治理。在抽取过程中，水井水位下降，在水井周围形成地下水降落漏斗，使周围地下水不断流向水井，减少了污染扩散。最后根据污染场地的实际情况，对处理过的地下水进行排放，可以排入地表径流、回灌到地下或用于当地供水等。

  影响地下水污染处理的抽出------处理技术修复效率的主要因素包括：

（1）污染物与水的不混溶性。许多污染物在水中的溶解度相当低，极难从地下冲洗出来。

（2）污染物扩散进入水流动性有限的微孔和区域。污染物通过扩散进入水流动性有限的微孔和区域以后，由于它们的尺寸很小且不易接近，冲洗十分困难。

（3）含水介质对污染物的吸附。解吸的速度慢，因此将吸附在地下土壤上的污染物冲洗下来是一个相当慢的过程。

（4）含水介质的非均质性。由于含水介质的非均质性，使得不能准确预测污染物和水流的运移规律，而查明这种规律对污染物的冲洗十分重要。

  抽出------处理技术，对于污染范围大、污染物埋藏深的污染场地也使用。但其自身也存在一些局限性：

1　当非水相溶液出现时，由于毛细张力而滞留的非水相溶液几乎不太可能通过泵抽的办法清除；

2　该技术开挖处理工程费用昂贵，而且涉及地下水的抽取或回灌，对修复区干扰大；

3　如果不封闭污染源，当停止抽水时，拖尾和反弹现象严重；

4　需要持续的能量供给，以确保地下水的抽出和水处理系统的运行，同时还要求对系统进行定期的维护与监测。因此在实际工程中应该针对具体修复对象特性合理使用该项技术。

生物修复技术

  生物修复技术主要是利用土著的或外来的微生物在可环境条件下将有毒污染物转化为无毒组分的处理技术，被认为是最有前景的修复技术，也是近年来最热的研究热点之一。微生物不仅能降解、转化环境中的有机污染物，而且能将土壤、沉积物和水环境里的重金属、放射性元素及氮、磷营养盐等无机污染物清除或降低其毒性。

  生物修复是指采用工程化方法，利用微生物，将土壤、地下水和海洋中有毒有害污染物“就地”降解成CO2和水，或转化成为无害物质的方法。生物修复技术可分为天然生物修复和强化生物修复两种。

  天然生物修复是指在不添加营养物的条件下，土著微生物利用周围环境中的营养物质和电子受体，对地下水中的污染物进行降解的作用，其降解速度受到营养物质种类、数量及电子受体接受电子能力大小和其他物理条件的。

  天然生物修复需要的环境条件是：有足够的电子受体，PH值偏中性，含有适当的无机营养物，以及没有微生物生长的毒物。

  自然界中微生物对污染物特别是有机污染物的降解过程较慢，其原因是溶解氧、营养盐缺乏，实际应用中一般采用工程化方法来人为促进受污染环境的修复，即强化生物修复。强化生物修复技术是利用自然环境中生息的微生物或投加的特定微生物，通过提供适宜的营养物质、电子受体及改善其他生物修复速度的因素，分解污染物，修复受污染的环境。强化生物修复技术被划分为原位生物修复和异位生物修复两种。

  地下水的原位修复技术也叫就地生物修复技术，是指对受污染的介质不作搬运或运输，而在原位和易残留部位之间进行现场生物修复处理，修复过程主要依赖于被污染地自身微生物的自然降解能力和处理对象的特性、污染物性质、氧的水平、PH、营养盐的可利用性、还原条件等人为创造的合适降解条件，是自然生物降解过程的人工强化。含水层的原位生物修复技术通常有两种，第一种是通过刺激现有微生物的生长来降解有机污染物，方法是通过向含水层中注入无机营养物质以及在必要时向其中注入适当的电子受体；第二种是向被污染含水层内投加具有特殊新陈代谢能力的微生物来净化含水层，这些特殊的微生物种群可以通过对该微生物进行浓缩或基因控制来得到的。通常原位生物修复的过程为：先通过试验研究，确定原位微生物降解污染物的能力，然后确定能最大程度促进微生物生长的氧需要量和营养配比，最后再将研究结果应用于实际。该技术应用于被石油类碳氢化合物所污染的地下水治理已经有多年历史。

  地下水溶解氧的运输主要包括生物注射法、纯氧注入法、臭氧引入法、过氧化氢溶液引入法、胶态微气泡法及近年来新研究的ORC供养法等。强化营养物供应有渗透墙技术，该技术是在污染区域内垂直于地下水流方向建一道渗透墙，现将渗透墙内的水抽出，添加营养物后再回灌入渗透墙。这时，添加了营养物的渗透墙就成了一个营养物扩散源，在渗透墙下游就会形成一个生物活跃区，从而强化了生物的降解过程。

  异位生物修复是指将被污染介质移出和输送到他处进行生物修复处理。但这里的移出和输送是低限度的，而且更强调人为和创造更加优化的降解环境。异位生物修复包括生物反应器法、泥浆反应器法、土壤堆积法和堆肥法，其中对地下水的异位生物修复主要应用生物反应器法。

  生物反应器法是一种使用于处理表土及水体的污染，其处理过程为：将地下水或地表水抽起，经过生物反应器降解后，再注入地下或地表水。生物反应器提供降解菌所必需的营养物质、溶解氧，合适的PH值及其他一些降解条件。反应器的类型有土壤浆化反应器、悬浮生长生物反应器、固定化膜反应器和固定化细胞反应器、厌氧反应器等。

反应渗透墙修复技术

  反应渗透墙技术被定义为是一个填充有活性反应材料的被动反应区，当污染地下水通过时污染物能被降解或固定。其中污染物靠自然水力传输通过预先设计好的介质时，溶解的有机物、金属、核素等污染物被降解、吸附、沉淀或去除。屏障中含有降解挥发性有机物的还原剂、固定金属的络合剂、微生物生长繁殖所需要的营养物和氧气用以增强生物处理或其他试剂。PRB技术作为污染地下水的原位修复技术，其主要优点是不需要泵抽和地面处理系统，且反应介质消耗很慢，有几年甚至几十年的处理能力，除了需要长期监测外，几乎不需运行费用，能够长期有效运作，不影响生态环境。

文献参考：地下水污染控制下载本文