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地下水污染的治理

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  水污染,又称水体污染,各种污染物进入水体,其数量超过水体自净能力的现象。水污染主要来自生活污水和工业废水,常见的污染水体物质有:无机物质、无机有毒物质、有机有毒物质、需氧污染物质、植物营养素、放射性物质、油类与冷却水以及病源微生物等。

  地下水污染主要是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,一旦受到污染,至少需几十年才能使水质复原。

  废水从不同角度有不同的分类方法。据不同来源分为生活废水和工业废水两大类;据污染物的化学类别又可分无机废水与有机废水;也有按工业部门或产生废水的生产工艺分类的,如焦化废水、冶金废水、制药废水、食品废水等。

  地下水污染的治理技术归纳起来主要有:物理处理法、水动力控制法、抽出处理法、原位处理法。

  地下水污染的治理1.1物理法

  物理法是用物理的手段对受污染地下水进行治理的一种方法,概括起来又可分为:

  ①屏蔽法

  该法是在地下建立各种物理屏障,将受污染水体圈闭起来,以防止污染物进一步扩散蔓延。常用的灰浆帷幕法是用压力向地下灌注灰浆,在受污染水体周围形成一道帷幕,从而将受污染水体圈闭起来。其他的物理屏障法还有泥浆阻水墙、振动桩阻水墙、板桩阻水墙、块状置换、膜和合成材料帷幕圈闭法等,原理都与灰浆帷幕法相似。总的来说,物理屏蔽法只有在处理小范围的剧毒、难降解污染物时才可考虑作为一种永久性的封闭方法,多数情况下,它只是在地下水污染治理的初期,被用作一种临时性的控制方法。

  ②被动收集法

  该法是在地下水流的下游挖一条足够深的沟道,在沟内布置收集系统,将水面漂浮的污染物质如油类污染物等收集起来,或将所有受污染地下水收集起来以便处理的一种方法。被动收集法一般在处理轻质污染物(如油类等)时比较有效,它在美国治理地下水油污染时得到过广泛的应用。

地下水污染的治理1.2水动力控制法

  水动力控制法是利用井群系统,通过抽水或向含水层注水,人为地改变地下水的水力梯度,从而将受污染水体与清洁水体分隔开来。根据井群系统布置方式的不同,水力控制法又可分为上游分水岭法和下游分水岭法。上游分水岭法是在受污染水体的上游布置一排注水井,通过注水井向含水层注入清水,使得在该注水井处形成一地下分水岭,从而阻止上游清洁水体向下补给已被污染水体;同时,在下游布置一排抽水井将受污染水体抽出处理。而下游分水岭法则是在受污染水体下游布置一排注水井注水,在下游形成一分水岭以阻止污染羽流向下游扩散,同时在上游布置一排抽水井,抽出清洁水并送到下游注入。同样,水动力控制法一般也用作一种临时性的控制方法,在地下水污染治理的初期用于防止污染物的扩散蔓延。

  地下水污染的治理1.3抽出处理法

  抽出处理法是当前应用很普遍的一种方法,可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。受污染地下水抽出后的处理方法与地表水的处理相同,需要指出的是,在受污染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。

  地下水污染的治理1.4原位处理法

  原位处理法是地下水污染治理技术研究的热点,不但处理费用相对节省,而且还可减少地表处理设施,最大程度地减少污染物的暴露,减少对环境的扰动,是一种很有前景的地下水污染治理技术。原位处理技术又包括物理化学处理法及生物处理法。

1.4.1物理化学处理法

①加药法。通过井群系统向受污染水体灌注化学药剂,如灌注中和剂以中和酸性或碱性渗滤液,添加氧化剂降解有机物或使无机化合物形成沉淀等。
②渗透性处理床。渗透性处理床主要适用于较薄、较浅含水层,一般用于填埋渗滤液的无害化处理。具体做法是在污染羽流的下游挖一条沟,该沟挖至含水层底部基岩层或不透水粘土层,然后在沟内填充能与污染物反应的透水性介质,受污染地下水流入沟内后与该介质发生反应,生成无害化产物或沉淀物而被去除。常用的填充介质有:a.灰岩,用以中和酸性地下水或去除重金属;b.活性炭,用以去除非极性污染物和CCl4、苯等;c.沸石和合成离子交换树脂,用以去除溶解态重金属等。
③土壤改性法。利用土壤中的粘土层,通过注射井在原位注入表面活性剂及有机改性物质,使土壤中的粘土转变为有机粘土。经改性后形成的有机粘土能有效地吸附地下水中的有机污染物。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

1.4.2生物处理法

原位生物修复的原理实际上是自然生物降解过程的人工强化。它是通过采取人为措施,包括添加氧和营养物等,刺激原位微生物的生长,从而强化污染物的自然生物降解过程。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。现在所使用的各种原位生物修复技术都是围绕各种强化措施来进行的,例如强化供氧技术大致有以下几种:

①生物气冲技术。该技术与原位物化法中的气冲技术相似,都是将空气注入受污染区域底部,所不同的是生物气冲的供气量要小一些,只要能达到刺激微生物生长的供气量即可。
②溶气水供氧技术。这是由维吉尼亚多种工艺研究所(VirginiaPolytechnicInstitute)的研究人员开发的技术,它能制成一种由2/3气和1/3水组成的溶气水,气泡直径可小到55μm。把这种气水混合物注入受污染区域,可大大提高氧的传递效率。
③过氧化氢供氧技术。该技术是把过氧化氢作为氧源注入到受污染地下水中,过氧化氢分解以后产生氧以供给微生物生长。过氧化氢常常要与催化剂一起注入,催化剂用以控制过氧化氢的分解速度,使之与微生物的耗氧速度相一致。