可渗透反应墙在地下水污染修复中的应用及其存在的问题

可渗透反应墙在地下水污染修复中的应用及其存在的问题

周学军1王道军2

周学军1王道军2（1、黑龙江省水文地质工程地质勘察院，黑龙江哈尔滨1500302、黑龙江省林甸县国土资源局，黑龙江林甸166300）

摘要：可渗透反应墙技术是近年来比较流行的地下水污染原位处理方法，本文综述了渗透性反应墙技术的基本机理、主要结构类型、活性反应介质的选取原则。

关键词：渗透性反应墙；地下水；活性反应介质

1PRB发展现状

地下水修复技术是现在环境领域研究的一个热点问题。世界各国尤其是欧美国家对地下水污染的修复进行了大量的研究，抽出处理是应用最普遍的技术,该方法能有效地将污染区限制在抽出井上游，但是其作为一种长期的地下水处理方法则存在许缺陷，如只能限制污染的进一步扩散，不能够现场就地修复，且处理费用昂贵，同时也可能造成地下水资源的浪费，破坏当地原有的生态环境，不能从根本上解决地下水的污染修复问题。

可渗透反应墙（permeablereactivebarrier，PRB）是目前在欧美等许多发达国家新兴起来的用于原位去除地下水及土壤中污染组分的方法。根据美国环保署USEPA1998年发行的《污染物修复PRB的技术》手册中指出PRB是在地下安置活性材料墙体以便拦截污染羽状体，使污染羽状体通过反应介质后，其污染物能转化为环境接受的另一种形式，从而实现使污染物浓度达到环境标准的目标。重金属及石油烃的污染都可用PRB进行控制和处理,当污染物沿地下水水流方向进人PRB处理系统，在具有较低渗透性的化学活性物质的作用下，发生沉淀反应、吸附反应、催化还原反应或催化氧化反应，使污染物转化为低活性的物质或降解为无毒的成分。相对于传统方法，PRB法具有能持续原位处理污染物（5~10a）、处理多种污染物（如重金属、有机物等）、处理效果好、安装施工方便、性价比相对较高等优点。

目前，欧美一些发达国家已对其进行了大量的试验及工程技术研究，并已逐步开始投入商业应用，取得了不错的效果，目前正逐步取代运行成本昂贵的抽水处理技术,成为地下水修复技术的发展方向，在我国仍处于实验摸索阶段。

2PRB的结构类型

PRB主要由透水的反应介质组成，它通常置于地下水污染羽状体的下游，与地下水流相垂直。污染物去除机理包括生物和非生物两种，污染地下水在自身水力梯度作用下通过PRB时，产生沉淀、吸附、氧化还原和生物降解反应，使水中污染物能够得以去除，在PRB下游流出处理后的净化水。此法可去除地下水溶解的有机物、金属、放射性物质以及其他的污染物质。

USEPA根据PRB在结构形式上的差异将PRB分为两种类型：连续墙式PRB、隔水漏斗—导水门式PRB。

2.1连续墙式PRB（continuouswallPRB）（见图1）。当地下水污染羽状体影响范围较小时，将可渗透反应墙体放置于垂直于污染羽状体迁移途径的位置，墙体的宽度及高度要保证整个污染羽状体都能通过。同时，墙体的厚度也必须保证污染物通过墙体内介质（活性材料）处理后其浓度能达到规定的环境标准。连续墙式PRB结构比较简单，且不改变地下水的自然流向。

2.2隔水漏斗—导水门式PRB（funnel—and—gatePRB）（见图2）。隔水漏斗—导水门式PRB由不透水的介质（隔水漏斗）、导水门及渗透反应介质（活性材料）组成。隔水漏斗嵌入到隔水层中，以防止污染羽状体通过渗流进入下游未污染区。隔水漏斗由封闭的片桩或泥浆墙组成，引导或汇集地下水流进入导水门，然后再通过渗透反应介质进行处理，这种PRB系统应用于潜水埋藏浅的大型地下水污染羽状体。在设计时，要充分考虑污染羽状体的规模流向以便确定隔水漏斗与导水门的倾角，使污染羽状体不至于从旁边迂回流出。

3PRB活性反应介质的选取

活性材料的选择是地下渗滤墙修复效果良好与否的关键，地下水中的主要污染物质是重金属和有毒有害有机物，活性材料要求具有以下特性：（1）对污染物吸附降解能力强，活性保持时间长。（2）在水力和矿化作用下保持稳定变形较小。（3）抗腐蚀性较好。（4）粒度均匀，易于施工安装。（5）其渗透系数要是含水层渗透系数的2倍以上甚至更多，以保证墙体安装后不会影响当地的水文地质条件。在含水层渗透系数较好的地区，如果活性材料的渗透系数与含水层渗透系数的比值过高，会影响到活性材料的稳定性；在含水层渗透系数较差的地区，如果活性材料的渗透系数与含水层渗透系数的比值过低，则由于反应后的沉淀物又富集在反应墙的表面，又可造成地下水的滞留现象。所以对于活性材料的渗透系数与含水层渗透系数的具体倍数关系应根据当地的水文地质条件、污染物的种类、性质及浓度加以实验模拟分析确定，以便获得最佳去除率。（6）确保活性材料的长期使用。实验室研究中的活性材料有用于物理吸附的活性炭、沸石、有机粘土、煤炭用于化学吸附的磷酸盐、石灰石、金属铁、铁氧化物以及微生物等材料，目前，活性渗滤墙体最常用的材料是金属铁铁粉或铁屑，有效吸附和降解多种重金属和有机物（如PCE和DCE），容易取材、价格便宜，得到了广泛的重视和实际运用。

结语

目前中国地下水资源紧缺和资源浪费的状况同时并存，而我国有关地下水污染治理研究应用还处于起步阶段，还有待于更进一步加强，地下水的污染修复问题将越来越受到重视，渗透性反应墙技术作为一种原位地下水污染修复技术，能够长期有效运作，不影响生态环境，且造价低廉、维护简单，是一种很有前途的污染治理技术，将逐步成为地下水修复技术的主流。

参考文献

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