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1、地下水原位修复第1页，本讲稿共19页概念概念:只要在地下水污染治理过程中对地下水实施了抽取或注入只要在地下水污染治理过程中对地下水实施了抽取或注入的的,都归类为都归类为 P&T技术。技术。第2页，本讲稿共19页P&T技术适用范围技术适用范围:范围广范围广,对于污染范围大、污染晕对于污染范围大、污染晕埋藏深的污染场地也适用。埋藏深的污染场地也适用。局限性局限性:当非水相溶液出现时当非水相溶液出现时,由于毛细张力而滞留的非水相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溶液几乎不太可能通过泵抽的办法清除;该技术开挖处理工程费用昂贵该技术开挖处理工程费用昂贵,而且涉及地下水的而且涉及
2、地下水的抽提或回灌抽提或回灌,对修复区干扰大对修复区干扰大;如果不封闭污染源如果不封闭污染源,当停止抽水时当停止抽水时,拖尾和反弹现拖尾和反弹现象严重象严重;需要持续的能量供给需要持续的能量供给,以确保地下水的抽出和水处以确保地下水的抽出和水处理系统的运行理系统的运行,同时还要求对系统进行定期的维护与同时还要求对系统进行定期的维护与监测。监测。back第3页，本讲稿共19页空气注入空气注入(Air Sparging)修复技术修复技术(简称简称 AS 技术技术)渗透性反应墙渗透性反应墙(Permeable Reactive Barrier)修复技术修复技术(简简称称 PRB 技术技术)原位生物原
3、位生物(Bioremediation)修复技术修复技术 多相抽提多相抽提(Multi2Phase Extraction)修复技术修复技术 原位化学原位化学 修修 复复(Chemical Treatment)技技 术术 植植 物物 修修 复复(Phytoremediation)技术技术 多种方法相结合的修复技术多种方法相结合的修复技术 较典型的地下水原位修复技术有较典型的地下水原位修复技术有:第4页，本讲稿共19页空气注入修复技术空气注入修复技术(AS 技术技术)：在一定的压力条件下，将压缩空气注入受在一定的压力条件下，将压缩空气注入受污染区域，将溶解在地下水中的挥发性化合物，吸附在土壤颗粒表面
4、上的化污染区域，将溶解在地下水中的挥发性化合物，吸附在土壤颗粒表面上的化合物，以及阻塞在土壤空隙中的化合物驱赶出来。合物，以及阻塞在土壤空隙中的化合物驱赶出来。第5页，本讲稿共19页AS 技术具有如下特点技术具有如下特点:设备简单设备简单,安装方便安装方便,易操作易操作;修复效率高修复效率高,治理时间短治理时间短,一般情况下修复期为一般情况下修复期为 14 a更适于消除地下水中难移动处理的污染物更适于消除地下水中难移动处理的污染物(如如 Dense Non2aqueous Phase Liquid,简称简称DNAPL,密度大于密度大于 1 的非水的非水 相溶液相溶液);现场原位修复现场原位修复
5、,对修复点干扰小。对修复点干扰小。第6页，本讲稿共19页该技术的局限性该技术的局限性：对于非挥发性的污染物不适用对于非挥发性的污染物不适用;受地质条件限制受地质条件限制,不适合在低渗透率或不适合在低渗透率或高黏土含量的地区使用高黏土含量的地区使用;不能应用于承压含水层及土壤分层情不能应用于承压含水层及土壤分层情况下的污染物治理。况下的污染物治理。back第7页，本讲稿共19页PRBs 是一个填充有活性反应介质的被动反应区，当污染地下水通过时污是一个填充有活性反应介质的被动反应区，当污染地下水通过时污染物能被降解或吸附。污染物靠自然水力传输通过预先设计好的介质时，染物能被降解或吸附。污染物靠自然
6、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。溶解的有机物、金属、核素等污染物被降解、吸附、沉淀或去除。第8页，本讲稿共19页优点：不需要泵抽和地面处理系统，且反应介质消耗很慢，优点：不需要泵抽和地面处理系统，且反应介质消耗很慢，由几年甚至几十年的处理能力，除了需长期监测外，几乎由几年甚至几十年的处理能力，除了需长期监测外，几乎不需运行费用。不需运行费用。局限性：局限性：工程设施投资大工程设施投资大设备不可循环再用设备不可循环再用随着有毒金属、盐和生物活性物质在随着有毒金属、盐和生物活性物质在PRB中不断地沉积和积累中不断地沉积和积累 PRB会逐渐失
7、去其活性会逐渐失去其活性如果反应介质如果反应介质FeO的浓度过高，会使地下水产生二次污染的浓度过高，会使地下水产生二次污染back第9页，本讲稿共19页生物修复技术：生物修复技术：利用自然环境中生息的微生物或投加的特定微利用自然环境中生息的微生物或投加的特定微生物生物,在人为促进工程化条件下在人为促进工程化条件下,分解污染物分解污染物,修复受污染的境。修复受污染的境。生物注射法生物注射法(biosparging)有机粘土法有机粘土法 抽提地下水系统和回注系统相结合法抽提地下水系统和回注系统相结合法 生物反应器法生物反应器法 第10页，本讲稿共19页特点：特点：它是在传统气提技术的基础上加以改进
8、形成的新技术。它是在传统气提技术的基础上加以改进形成的新技术。它主要是将加压后的空气注射到污染地下水的下部它主要是将加压后的空气注射到污染地下水的下部,气流加速地下水和土壤中有机物的挥发和降解。气流加速地下水和土壤中有机物的挥发和降解。这种方法主要是抽提、通气并用这种方法主要是抽提、通气并用,并通过增加及并通过增加及 延长停留时间促进生物降解延长停留时间促进生物降解,提高修复效率。提高修复效率。第11页，本讲稿共19页局限性：局限性：这项技术的使用会受到场所的限制这项技术的使用会受到场所的限制,它只适用于土壤它只适用于土壤气提技术可行的场所气提技术可行的场所生物注射法的效果亦受到岩相学和土层学
9、的影响生物注射法的效果亦受到岩相学和土层学的影响,空气空气在进入非饱和带之前应尽可能远离粗孔层在进入非饱和带之前应尽可能远离粗孔层,避免影响污避免影响污染区域。染区域。另外它在处理粘土层方面效果不理想。另外它在处理粘土层方面效果不理想。第12页，本讲稿共19页生物注射法新技术微泡法（生物注射法新技术微泡法（microbubble)微泡：含有微泡：含有125mg/L的表面活性剂的气泡的表面活性剂的气泡,只有只有55m大大,看起看起来很象乳状油脂来很象乳状油脂 back第13页，本讲稿共19页有机粘土法：利用人工合成的有机粘土有效去除有毒化合物。有机粘土法：利用人工合成的有机粘土有效去除有毒化合物
10、。back第14页，本讲稿共19页抽提地下水系统和回注系统相结合法抽提地下水系统和回注系统相结合法：将抽提地下水系统和回注系统：将抽提地下水系统和回注系统(注注入空气或入空气或H2O2、营养物和已驯化的微生物、营养物和已驯化的微生物)结合起来结合起来,促进有机污染物的促进有机污染物的生物降解生物降解 back第15页，本讲稿共19页生物反应器法：是抽提地下水系统和回注系统相结合法的改进生物反应器法：是抽提地下水系统和回注系统相结合法的改进,就是将地就是将地下水抽提到地上部分用生物反应器加以处理的过程。下水抽提到地上部分用生物反应器加以处理的过程。这种处理方法包括这种处理方法包括4 4个步骤个步
11、骤,自然形成一闭路环自然形成一闭路环 ：(1)(1)将污染地下水抽提至地面将污染地下水抽提至地面;(2)(2)在地面生物反应器内对其进行好氧降解在地面生物反应器内对其进行好氧降解,生物反应器生物反应器在运转过程中要补充营养物和氧气在运转过程中要补充营养物和氧气;(3)(3)处理后的地下水通过渗灌系统回灌到土壤内处理后的地下水通过渗灌系统回灌到土壤内;(4)(4)在回灌过程中加入营养物和已驯化的微生物在回灌过程中加入营养物和已驯化的微生物,并注并注入氧气入氧气,使生物降解过程在土壤及地下水层内亦得使生物降解过程在土壤及地下水层内亦得到加速进行。到加速进行。第16页，本讲稿共19页生物修复技术的不
12、足生物修复技术的不足：生物修复技术虽然已经取得了长足的发生物修复技术虽然已经取得了长足的发展，但由于受生物特性的限制，生物修复技术还存在着许多的展，但由于受生物特性的限制，生物修复技术还存在着许多的局限性局限性由于污染物的种类繁多，微生物不能降解污染环境中的由于污染物的种类繁多，微生物不能降解污染环境中的所有污染物。所以具有难生物降解性、不溶性的污染物所有污染物。所以具有难生物降解性、不溶性的污染物以及污染物土壤腐殖质或泥土结合在一起常使生物修复以及污染物土壤腐殖质或泥土结合在一起常使生物修复难以进行。难以进行。在实施生物修复系统时，要求对地点状况进行详尽的考在实施生物修复系统时，要求对地点状
13、况进行详尽的考察。工程前期的考察往往费时、费钱。察。工程前期的考察往往费时、费钱。第17页，本讲稿共19页生物修复技术对土壤状况有严格的要求，一些低渗透性土壤往往不生物修复技术对土壤状况有严格的要求，一些低渗透性土壤往往不宜采用生物修复技术。宜采用生物修复技术。特定的微生物只降解特定的化合物类型，化合物形态一旦变化就难特定的微生物只降解特定的化合物类型，化合物形态一旦变化就难以被原有的微生物酶系降解。以被原有的微生物酶系降解。微生物活性受温度和其他环境条件的影响，一旦温度或其他条件不适微生物活性受温度和其他环境条件的影响，一旦温度或其他条件不适宜，微生物活性就会受到较大的影响，其对污染物的降解
14、能力就会下宜，微生物活性就会受到较大的影响，其对污染物的降解能力就会下降降有些情况下，生物修复不能将污染物全部去除，因为当污染物浓度有些情况下，生物修复不能将污染物全部去除，因为当污染物浓度太低不足以维持一定数量的降解菌时，残余的污染物就会留在土壤太低不足以维持一定数量的降解菌时，残余的污染物就会留在土壤中，为二次污染留下隐患。中，为二次污染留下隐患。第18页，本讲稿共19页纵使存在不足，但生物修复技术表现了极大的发展潜力纵使存在不足，但生物修复技术表现了极大的发展潜力。所以为了进一。所以为了进一步提高生物修复效率，发展了不少辅助技术：步提高生物修复效率，发展了不少辅助技术：利用计算机作为辅助
15、工具来设计最佳的修复环境利用计算机作为辅助工具来设计最佳的修复环境,预测微预测微生物的生长动态和污染物降解的动力学。生物的生长动态和污染物降解的动力学。将注意点转移到植物系统上将注意点转移到植物系统上,希望通过植物根际环境改善微希望通过植物根际环境改善微生物的栖息环境生物的栖息环境,从而加强其生长代谢来促进污染地下水的原从而加强其生长代谢来促进污染地下水的原位修复。位修复。寄希望于潜力极大的遗传工程微生物系统寄希望于潜力极大的遗传工程微生物系统,通过降解质粒通过降解质粒或基因螯合来获得降解能力更强或基因螯合来获得降解能力更强,清除极毒和极难降解清除极毒和极难降解有机污染物效果更好的微生物。有机污染物效果更好的微生物。第19页，本讲稿共19页