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摘 要:地下水是指赋存于地面以下、岩土体孔隙中的水。而地下水污染是由于人类活动使地下水物理、生物、化学等方面的特性发生改变,从而造成水质恶化的现象。当今社会,经济飞速发展,人口不断增长,对水资源的需求量也急速递增。但由于对地下水资源的过度开采,导致地下水位下降,加上地表环境污染,使地下水污染现状日益严重。在过度开发与地下水资源污染的联合作用下,中国淡水资源越发匮乏。而人们生产生活所产生的废水、废物、废气等近些年在不断增加,但往往不能及时有效地解决好存在的问题,严重影响了人们的生产生活,因此,采取有效措施修复地下水污染刻不容缓。基于此,本文对地下水污染修复技术进行研究,作出以下讨论仅供参考。
关键词:地下水污染;修复技术;应用
引言
地下水作为宝贵的淡水资源,是维持人类生存与发展的物质基础。但随着现代社会工业化进程的不断发展,地下水污染问题日益严重,并逐渐威胁到人体健康。从20世纪60年代开始,地下水污染逐渐加剧,于是地下水的修复技术也随之发展起来。
1地下水污染的特点
我国目前地下水污染主要为酸化明显,盐渍化、矿化度变高,重金属污染,微量有机污染显现,并且多呈现复合型污染。地下水污染具有隐蔽性,人为污染物扩散至地下水中,因其迁移速度相对较慢且深埋地下,若不进行长期专项监测,很难发现地下水污染,通常发现时污染已严重;地下水污染治理困难,虽然水具有自净能力,但其能力有限,地下水系统循环相对较缓,即使立即切断污染源,但已进入水体的污染物会长时间滞留在水体当中,难以分离,并且会不断蔓延扩张,难以根除。若要进行人为处理,不仅要求充足的人力物力财力,而且需要相对成熟的技术。总体来看,我国地下水污染具有污染源点面广,污染防治难度大,污染源和污染途径的确定很困难,并且污染有隐蔽性、滞后性和复杂性等特点。地下水一旦被污染,不仅造成自然界严重的污染事故,同时,由此带来的后果也无法估计。
2地下水污染修复技术分类
2.1抽出处理技术
抽出处理技术是将受污染的地下水抽出至地表,再由处理设施进行处理的技术,处理方法包括物理法、化学法和生物法。另外,为了防止污染物扩散,一般用物理屏蔽技术封闭污染区。抽出处理技术中,处理后的地下水有两个去向(直接使用和回灌)。回灌用于多一些,原因是:回灌不仅使污染水体得到稀释,冲洗含水层,而且加速地下水的循环流动,从而缩短地下水的修复时间。该技术具有操作简单,短期处理量大,处理效率较高等优点;其缺点是:①难处理非水相液体;②耗能大,必须持续工作,处理成本高;③需定期的维护与监测;④常常导致土壤结构破坏、土壤生物活性下降和土壤肥力退化等。
2.2物理屏蔽技术
物理屏蔽技术即在地下建立物理屏障,圈闭受污染水体,减少污染扩散的技术,也称地下帷幕阻隔技术。具体措施:以钢铁、水泥、皂土或灰浆等材料,在受污染地区修建隔离墙,防止污染地区的地下水流到周围地区[14]。其中,水泥是最便宜最常用的材料,但其防渗效果不够理想,且凝固后呈刚性体,在外力作用下容易断裂和破损。为此董蕾等[15]采用粉喷膨润土方法构筑柔性物理屏障,不怕干裂,不易震裂,解决了以上问题。另外,为减少地表水的下渗,还可以在污染土壤上覆盖一层合成膜,或在污染土壤下面铺一层水泥和石块混合层[16]。
2.3電动力学修复技术
由铁阳极组成的太阳能电池驱动电化学系统可用于去除模拟地下水中的各种污染物,如TCE、Cr(VI)和硝酸盐等物质。一般来说,电解铁离子和阴极上的电化学还原过程使电化学系统具备对污染物的去除能力。现有数据显示,垃圾填埋场污染地下水中的氯离子浓度呈现出从百万分之几到千分之一不等的较高水平。针对受氨污染的地下水,需要重新优化电化学系统以实现氨的转化。这个重要的信息给予我们启示,能产生活性氯(氯/次氯酸/次氯酸盐)的电化学系统,可以用来修复垃圾填埋场地下的氨污染地下水。
3地下水污染修复技术具体应用
3.1设置抽提井
设置抽提井是抽出处理技术应用中的关键技术,在此过程中需要根据两方面内容进行,第一,步井方式。需要对以往实施的施工案例进行参考,合理应用经验,确定适合实际施工的步井方式。第二,数值模拟软件。该软件在实际应用的过程中,能够对施工场地的特生等相关资料进行收集整理,采用不同的抽下水方式,提升整个污水处理的实际应用效率。例如,在低水坡的环境条件下,可以使用一抽二注和二抽二注的方式进行,能够对地下水进行有效整治。在高水力的坡度下,可以使用一抽二注的方式,而采用中心线轴的处理方式,能够在高水力以及地水力的情况下,针对99%以上污水进行处理,但是在高水力梯度和低水位泄降的条件下,以上几种步井方式的实际应用效果并不理想。通过以上分析能够看出,中心线抽以及一抽二注两种步井方式,综合使用效果最好,目前已经成为常用的步井方式。
3.2去除金属及污染物
(1)在项目降水和提取过程中,废水包含土壤固体颗粒,在游泳池调整后设置初始沉淀,可去除沉淀的固体颗粒,以满足后续处理工艺要求(沉淀污泥由具备危险废物处理资格的公司处理)。(2)芬顿高级氧化。Fenton氧化是以铁离子(Fe 2+)为催化剂,用过氧化氢(h 2 o 2)处理化学氧化中废水的方法。由铁离子和过氧化氢组成的系统,也称为Fenton试剂,可产生强烈的氧化氢氧化基自由基,在水溶液中产生可降解性强的有机物和有机自由基,从而产生氧化降解效果。(3)混凝沉淀过程。在工业水和生活水处理中,这是最基本和最重要的处理过程,在水中添加一些药物(凝固剂和凝固剂),使难以沉淀在水中的粒子相互结合形成胶体,然后与水中的杂质结合,形成更大的凝聚体。絮凝体不仅具有悬浮物质,还具有吸附某些细菌和溶解性物质的强大吸附力。聚集体通过吸附增加体积沉淀,最终水进入清水台,通过验水排出。
3.3电化学治理
地下水的氨作为电化学生成活性氯处理,可有效地转化为氮,而不是亚硝酸盐/硝酸盐。与此同时,电流密度越高,生成的活性氯就越多,去除氨的效率就越高,而电流和间隙数量比率发生变化,水位的变化就会改变氨的去除效率。另外,氨氮与溶解的有机物相比,受氯介导活性氧化更好。这表明,电动力学修复技术在垃圾填埋场地下水氨污染修复方面具有广泛的应用前景。但在实际应用之前,应综合评价现场实验。
3.3地下水处理
在完成地下水抽取之后,需要对其进行处理,通常情况下采用废水处理的方式,其中包括生物法、化学法两种类型,并且在EPA的基础上进行归纳总结,最终制定相应的地下水处理方式。第一,生物法。生物法中的废水处理技术为活性污泥处理、SBR序批式处理系统以及活性炭污泥处理方式等。第二,物理化学处理法。其中主要包括空气吹脱、活性炭吸附法、反渗透法以及化学沉淀法等。
结束语
地下水是全球水循环系统中的重要部分,在各方面都发挥着重要的作用,我国作为一个仍需发展的国家,地下水污染将严重制约我国的可持续发展。随着当今经济日益发展,对水资源的需求量也在不断提高,为保证资源的可持续性利用与发展,地下水污染已成为人类急需解决的难题,研究和开发地下水修复技术是十分必要的。
参考文献
[1] 丁乃春,汪宝英.垃圾填埋场地下水污染修复技术研究[J].环境与发展,2018,30(12):95+97.
关键词:地下水污染;修复技术;应用
引言
地下水作为宝贵的淡水资源,是维持人类生存与发展的物质基础。但随着现代社会工业化进程的不断发展,地下水污染问题日益严重,并逐渐威胁到人体健康。从20世纪60年代开始,地下水污染逐渐加剧,于是地下水的修复技术也随之发展起来。
1地下水污染的特点
我国目前地下水污染主要为酸化明显,盐渍化、矿化度变高,重金属污染,微量有机污染显现,并且多呈现复合型污染。地下水污染具有隐蔽性,人为污染物扩散至地下水中,因其迁移速度相对较慢且深埋地下,若不进行长期专项监测,很难发现地下水污染,通常发现时污染已严重;地下水污染治理困难,虽然水具有自净能力,但其能力有限,地下水系统循环相对较缓,即使立即切断污染源,但已进入水体的污染物会长时间滞留在水体当中,难以分离,并且会不断蔓延扩张,难以根除。若要进行人为处理,不仅要求充足的人力物力财力,而且需要相对成熟的技术。总体来看,我国地下水污染具有污染源点面广,污染防治难度大,污染源和污染途径的确定很困难,并且污染有隐蔽性、滞后性和复杂性等特点。地下水一旦被污染,不仅造成自然界严重的污染事故,同时,由此带来的后果也无法估计。
2地下水污染修复技术分类
2.1抽出处理技术
抽出处理技术是将受污染的地下水抽出至地表,再由处理设施进行处理的技术,处理方法包括物理法、化学法和生物法。另外,为了防止污染物扩散,一般用物理屏蔽技术封闭污染区。抽出处理技术中,处理后的地下水有两个去向(直接使用和回灌)。回灌用于多一些,原因是:回灌不仅使污染水体得到稀释,冲洗含水层,而且加速地下水的循环流动,从而缩短地下水的修复时间。该技术具有操作简单,短期处理量大,处理效率较高等优点;其缺点是:①难处理非水相液体;②耗能大,必须持续工作,处理成本高;③需定期的维护与监测;④常常导致土壤结构破坏、土壤生物活性下降和土壤肥力退化等。
2.2物理屏蔽技术
物理屏蔽技术即在地下建立物理屏障,圈闭受污染水体,减少污染扩散的技术,也称地下帷幕阻隔技术。具体措施:以钢铁、水泥、皂土或灰浆等材料,在受污染地区修建隔离墙,防止污染地区的地下水流到周围地区[14]。其中,水泥是最便宜最常用的材料,但其防渗效果不够理想,且凝固后呈刚性体,在外力作用下容易断裂和破损。为此董蕾等[15]采用粉喷膨润土方法构筑柔性物理屏障,不怕干裂,不易震裂,解决了以上问题。另外,为减少地表水的下渗,还可以在污染土壤上覆盖一层合成膜,或在污染土壤下面铺一层水泥和石块混合层[16]。
2.3電动力学修复技术
由铁阳极组成的太阳能电池驱动电化学系统可用于去除模拟地下水中的各种污染物,如TCE、Cr(VI)和硝酸盐等物质。一般来说,电解铁离子和阴极上的电化学还原过程使电化学系统具备对污染物的去除能力。现有数据显示,垃圾填埋场污染地下水中的氯离子浓度呈现出从百万分之几到千分之一不等的较高水平。针对受氨污染的地下水,需要重新优化电化学系统以实现氨的转化。这个重要的信息给予我们启示,能产生活性氯(氯/次氯酸/次氯酸盐)的电化学系统,可以用来修复垃圾填埋场地下的氨污染地下水。
3地下水污染修复技术具体应用
3.1设置抽提井
设置抽提井是抽出处理技术应用中的关键技术,在此过程中需要根据两方面内容进行,第一,步井方式。需要对以往实施的施工案例进行参考,合理应用经验,确定适合实际施工的步井方式。第二,数值模拟软件。该软件在实际应用的过程中,能够对施工场地的特生等相关资料进行收集整理,采用不同的抽下水方式,提升整个污水处理的实际应用效率。例如,在低水坡的环境条件下,可以使用一抽二注和二抽二注的方式进行,能够对地下水进行有效整治。在高水力的坡度下,可以使用一抽二注的方式,而采用中心线轴的处理方式,能够在高水力以及地水力的情况下,针对99%以上污水进行处理,但是在高水力梯度和低水位泄降的条件下,以上几种步井方式的实际应用效果并不理想。通过以上分析能够看出,中心线抽以及一抽二注两种步井方式,综合使用效果最好,目前已经成为常用的步井方式。
3.2去除金属及污染物
(1)在项目降水和提取过程中,废水包含土壤固体颗粒,在游泳池调整后设置初始沉淀,可去除沉淀的固体颗粒,以满足后续处理工艺要求(沉淀污泥由具备危险废物处理资格的公司处理)。(2)芬顿高级氧化。Fenton氧化是以铁离子(Fe 2+)为催化剂,用过氧化氢(h 2 o 2)处理化学氧化中废水的方法。由铁离子和过氧化氢组成的系统,也称为Fenton试剂,可产生强烈的氧化氢氧化基自由基,在水溶液中产生可降解性强的有机物和有机自由基,从而产生氧化降解效果。(3)混凝沉淀过程。在工业水和生活水处理中,这是最基本和最重要的处理过程,在水中添加一些药物(凝固剂和凝固剂),使难以沉淀在水中的粒子相互结合形成胶体,然后与水中的杂质结合,形成更大的凝聚体。絮凝体不仅具有悬浮物质,还具有吸附某些细菌和溶解性物质的强大吸附力。聚集体通过吸附增加体积沉淀,最终水进入清水台,通过验水排出。
3.3电化学治理
地下水的氨作为电化学生成活性氯处理,可有效地转化为氮,而不是亚硝酸盐/硝酸盐。与此同时,电流密度越高,生成的活性氯就越多,去除氨的效率就越高,而电流和间隙数量比率发生变化,水位的变化就会改变氨的去除效率。另外,氨氮与溶解的有机物相比,受氯介导活性氧化更好。这表明,电动力学修复技术在垃圾填埋场地下水氨污染修复方面具有广泛的应用前景。但在实际应用之前,应综合评价现场实验。
3.3地下水处理
在完成地下水抽取之后,需要对其进行处理,通常情况下采用废水处理的方式,其中包括生物法、化学法两种类型,并且在EPA的基础上进行归纳总结,最终制定相应的地下水处理方式。第一,生物法。生物法中的废水处理技术为活性污泥处理、SBR序批式处理系统以及活性炭污泥处理方式等。第二,物理化学处理法。其中主要包括空气吹脱、活性炭吸附法、反渗透法以及化学沉淀法等。
结束语
地下水是全球水循环系统中的重要部分,在各方面都发挥着重要的作用,我国作为一个仍需发展的国家,地下水污染将严重制约我国的可持续发展。随着当今经济日益发展,对水资源的需求量也在不断提高,为保证资源的可持续性利用与发展,地下水污染已成为人类急需解决的难题,研究和开发地下水修复技术是十分必要的。
参考文献
[1] 丁乃春,汪宝英.垃圾填埋场地下水污染修复技术研究[J].环境与发展,2018,30(12):95+97.