我国工业污染地块地下水修复技术应用实施

我国工业污染地块地下水修复技术应用实施

廖飞燕

威立雅，北京市 100073

摘要：当前我国工业发展的同时对土壤和地下水也造成污染。随着“土十条”和“土壤法”的颁布，国家对土壤和地下水修复工程逐渐重视。为改善生态环境，环保单位各方不断寻求科学可行的修复技术实施方案，以提高修复工程质量。

关键词：工业地块；地下水污染；修复工程；技术分析

前言

当前我国社会经济发展水平不断提高，导致生态环境污染问题日益突出。城市快速发展、经济结构转型，房地产开发过程中产生大量工业污染地块，地下水则是工业污染地块修复与控制的关键部分。国家有关部门近年逐步认识到修复土壤及地下水的重要性，并出台了一些列政策和技术导则。本文针对地下水修复的技术和工程问题进行了经验归纳，为工业污染地块地下水修复提供一些思路和参考。

1 工业污染地块地下水修复工程技术方法最新实施经验

1.1原位生物修复

1.1.1现场强化生物修复：该方法是在不松脱、不搅动污染土壤的前提下，对土壤进行修复处理，并将其与抽水系统、回灌系统结合，在一定程度上提高有机物的降解效率。采用该方法进行生物降解，可有效地修复被污染的环境。现场强化法成本低，系统操作方便，土壤生物降解效果好，主要取决于土壤土壤性质和土壤微生物生态体系结构等因素。

1.1.2植物修复（管控）: 植物修复技术：该技术主要利用植物群落具有的环境修复特性，对土壤和水源中的有害物质进行降解修复。例如：向日葵、油菜、白杨等植物，对重金属超标的水源和土壤有很好的修复效果，这些植物可以通过自身根系分泌质子来改善所在土壤的生态环境，或者利用自己分泌的还原酶来降解重金属残留物。适用性：可处理重金属(砷、镉、铅、镍、铜、锌、钴、锰、铬、汞等)以及特定的有机污染物(如石油烃、五氯酚、多环芳烃等)。

1.2 异位生物修复

1.2.1生物反应器法：这是一种改进的原位强化生物修复法，其原理是将受污染的地下水抽到地面上，在反应器内进行好氧反应，将处理过的水和氧气混合，加入一些养分，再将之排入地下，这样可以加速土壤中的生物降解。当前，全球范围内生物修复技术的应用非常广泛，该技术在不断更新和完善的同时，又取得了突破性的进展，各种衍生辅助技术应运而生。

1.3 原位物理/化学修复

1.3.1强化生物循环井：又称为井内曝气或井内气提法,是一种较先进的原位修复技术。该技术通过抽水及回水操作产生地下水循环，与吹脱、空气注入、气相抽提、强化生物修复和化学氧化等多种技术结合，通过地下水的抽注循环，在将地下水中溶解相污染物去除的同时，可对污染物的扩散进行有效控制，避免污染羽的进一步扩大。该技术目前已在国内焦化工厂项目上投入运用，最深修复深度达20米，使地下水污染物浓度在短期内有了明显下降，且具有良好的持续修复效果。下面是循环井某修复项目现场图：

1.3.2可渗透反应墙PRB：新兴技术，具有治理效果好、造价低廉、对生态环境影响小等特点，能够有效去除地下水中的有机氯化物、重金属、放射性核素和无机离子等。PRB在美国已广泛应用到工程项目当中并已实现商业化运作，在我国目前还处于实验室研究和现场中试阶段。PRB是在地下含水层安装填充透水反应介质的连续墙体，通过降解、沉淀和吸附将污染物转化为环境可接受的形式或直接截留在墙体内，达到处理或阻隔污染羽。

PRB在工程成功应用案例中，PRB结构类型多为连续反应墙和漏斗-导门式反应强，最常见的是具有较强还原作用的ZVI反应活性填料，零价铁PRB的应用最为广泛，处理的污染物主要为RCI和重金属。我国南土所于2018年在原长沙铬盐厂完成了PRB中试研究，成功拦截净化了铬污染地下水，展现了良好的应用前景，但还需不断改进，下面是PRB中试现场图：

1.3.3原位空气吹脱和气提：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。空气吹脱过程中，吹脱和挥发作用进行得比较快，而生物降解过程进行的比较缓慢。该技术能较好的修复均质、渗透性好的工业污染地块地下水挥发性/半挥发性污染物（如汽油，氯化溶剂）。但不能修复承压含水层、分层含水层可能会导致修复失败。

1.3.4 化学氧化/还原：通过向工业地块地下水注入氧化剂或还原剂，使地下水中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。化学氧化可处理石油烃、 BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、酚类、 MTBE(甲基叔丁基醚)、含氯有机溶剂、多环芳烃、农药等大部分有机物；化学还原可处理重金属类(如六价铬)和氯代有机物等。受腐殖酸含量、还原性金属含量、土壤渗透性、 pH值变化影响较大

1.3.5 热脱附处理：通过燃气或电加热，使得目标污染物气化挥发、分离、去除。该技术适用于挥发性有机物（如石油烃、农药、多氯联苯）和汞，不适用于无机污染土壤（汞除外），也不适用于腐蚀性有机物、活性氧化剂和还原剂含量较高的土壤。

1.4 异位物理/化学修复

1.4.1 抽提-处理（Pump and Treat）：该技术广泛应用于工业地块地下水有机物和重金属等污染物的修复。在阻断污染源的情况下，在污染场地布设一定数量的抽水井，通过水泵和水井将污染地下水抽取至地面进行处理。根据污染特征与水量，物化处理后进行回灌或外排。该技术经常和表面活性剂法结合，适宜处理多种复合污染物。不宜用于吸附能力较强的污染物，以及渗透性较差或存在 NAPL(非水相液体)的含水层。

常见的氧化剂包括高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧。常见的还原剂包括连二亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、多硫化钙、二价铁、零价铁等。

化学氧化可处理石油烃、BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、酚类、MTBE(甲基叔丁基醚)、含氯有机溶剂、多环芳烃、农药等大部分有机物，化学氧化不适用于重金属污染土壤的修复，对于吸附性强、水溶性差的有机污染物应考虑必要的增溶、脱附方式；化学还原可处理重金属类(如六价铬)和氯代有机物等，不适用于石油烃污染物的处理。

1.4.2表面活性剂法：该方法能有效地促进有机化合物的亲水性，将生物自身的降解能力提高一个等级。该方法的原理是，植物和微生物在活跃的生长过程中，产生一定量的活性物质，活性物质内部具有较大的分子空间和较低的胶束浓度，这种性质对生物降解有非常显著的作用。提高生物降解效率，也就是使被污染的土壤及地下水的处理效率得到进一步提高。

2华东地区某市工业地块地下水修复方案

2.1 场地规划为商业用地。

基础地质：规划区基岩埋藏深度一般在 300～320m 之间，主要为侏罗系上统寿昌组流纹英安岩、含角砾熔结凝灰岩。该华东地区某市地下水主要赋存于松散岩类孔隙介质中，其次是赋存于碎屑岩类孔 隙、碳酸盐岩类裂隙溶洞和基岩裂隙中。

2.2 地下水污染物和风险控制值

基于该华东某市环境监测中心的监测数据，在分析前期调查评估的基础上，编制了该工业地块污染地下水修复可行性研究报告，罗列了经过计算得到的地下水污染物及风险控制值。

2.3 修复技术

结合对场地污染状况的认识以及业主对场地修复提出的要求，根据修复时间和修复费用等考虑，在国内外成熟的地下水修复技术中筛选与评估。由于气相中污染物浓度降低，不需采用双相抽提技术，而选择传统地下水抽提处理技术。最终确定修复技术路线：水泥土搅拌桩隔离+抽提+废水处理工艺+ 纳管排放的组合工艺。污染地下水修复目标：地下水在处理达标后可就近纳入厂区原污水管进入市政污水管网，水中目标污染物的浓度满足纳管排放标准。

2.4 总体修复系统示意图如右图：

2.5地下水抽提处理设计

抽提井采用 PVC 材质，井径 30cm 左右，井深 7 米，井管筛管开口在地面以下1~5.5 米处。抽提井筛孔位置根据修复治理深度开孔。抽提井注入影响半径为 8m 左右。在污染地下水分布区域内布设抽提井，成对交错分布。3口地下水抽提井组成一组，由一口真空泵带动，真空泵的泵压不低于 2MPa。地下水抽提系统除包括抽提井外，还包括真空泵、蓄水池、沉砂池、旋转喷雾式气液分离机、尾气处理设备、水处理设施等。由旋转喷雾式气液分离机产生的废气经过活性炭吸附后达标排空。活性炭作为危险废物委托处置。

2.6验收监测和评估

地下水抽提并处理完成后，由有资质的单位作为第三方监测单位实施验收监测，确保修复完成。由于污染地下水方量较大，因此需分批次抽提及处理，分批次验收，分批次纳管排放。

2.7废气验收监测

在项目实施过程中，旋转喷雾式气液分离机将部分挥发性有机物分离产生有机废气，废气经过活性炭处理后，采集样品并测定其中苯、氯苯的含量。

2.8全过程环境监理

业主独立委托环境监理对整个过程进行监督管理。环境监理的主要内容包括污染地下水修复范围审核、水泥搅拌桩止水帷幕构建监督、现场中试试验监督、地下水抽提井数量及深度审核、地下水抽提和修复过程监督、废水纳管排放监督等。

结语

总而言之，地下水是工业污染地块控制与修复不可忽视的关键，而且地下水的污染范围往往大于土壤污染范围，地下水与土壤、地表水相互关联。因此，地下水污染的修复需要多学科交叉合作，共同解决非均质、低渗透污染地层的修复瓶颈问题，形成安全、实用的修复技术，同时严格控制污染物的排放，以保持生态环境平衡，实现可持续发展。

参考文献

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