地下水修复技术之地下水抽出处理技术
发布时间:2016-12-20

  1. 技术原理

  根据地下水污染范围,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上来,然后利用地面设备处理。处理后的地下水,排入地表径流回灌到地下或用于当地供水。

  2. 适用条件

  适用于污染地下水,可处理多种污染物。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。

  3. 技术路线

  3.1系统构成和主要设备:

  系统构成包括地下水控制系统、污染物处理系统和地下水监测系统。

  主要设备包括钻井设备、建井材料、抽水泵、压力表、流量计、地下水水位仪、地下水水质在线监测设备、污水处理设施等。

  3.2关键技术参数或指标:

  关键技术参数包括:渗透系数、含水层厚度、抽水井间距、抽水井数量、井群布局和抽提速率。

  (1)渗透系数:渗透系数对污染物运移影响较大,随着渗透系数加大,污染羽扩散速度加大,污染羽范围扩大,从而增加抽水时间和抽水量。

  (2)含水层厚度:在承压含水层水头固定的情况下,抽水时间和总抽水量都是随着承压含水层厚度增加呈线性递增的趋势;当含水层厚度呈等幅增加时,抽水时间和总抽水量都是呈等幅增加趋势。

  在承压含水层厚度固定的情况下,抽水时间和总抽水量都不随承压含水层水头的增加而变化(除了水头值为15m时)。其主要原因是,测压水位下降时,承压含水层所释放出的水来自含水层体积的膨胀及含水介质的压密,只与含水层厚度有关。

  对于潜水含水层,地面与底板之间厚度固定的情况下,抽水时间和总抽水量都是随着潜水含水层水位的增加呈线性递减的趋势。

  (3)抽水井位置:抽水井在污染羽上的布设可分为横向与纵向两种方式,每种方式中,抽水井的位置也不同。横向可将井位的布设分为两种:(a)抽水井在污染羽的中轴线上;(b)抽水井在污染羽中心。

  (4)抽水井间距:在多井抽水中,应重叠每个井的截获区,以防止污染地下水从井间逃逸。

  (5)井群布局:天然地下水使得污染羽的分布出现明显偏移,地下水水流方向被拉长,垂直地下水水流方向变扁。抽水井的最佳位置在污染源与污染羽中心之间(靠近污染源,约位于整个污染羽的三分之一处),并以该井为圆心,以不同抽水量下的影响半径为半径布设其余的抽水井。

  3.3技术应用基础和前期准备

  在利用抽提出理技术进行修复前,应进行相应的可行性测试,目的在于评估抽提出理技术是否适合于特定场地的修复并为修复工程设计提供基础参数,测试参数包括:

  (1)污染源情况:污染源的位置、污染物性质及其持续释放特性;土壤中污染物类型、浓度及分布特征。

  (2)水文地质条件:含水层地层情况、地下水深度、水力坡度、渗透系数、储水系数、水位变化、地下水的补给与径流;地下水和地表水相互作用。

  (3)自净潜力:污染物总量、污染物浓度变化趋势、土壤吸附能力、污染物转化过程和速率、污染物迁移速率、非水相液体成分、影响污染物迁移的其他参数。

  3.4主要实施过程

  (1)捕获区分析和优化系统设计:通过数学模型来计算捕获区、分析地下水流场、计算地下水抽出时间。对于相对复杂的污染地下水含水层,通过数学模型可以模拟抽出处理方法、设计地下水监测系统和监测频率。

  (2)建立地下水控制系统:①把污染源和地下水污染羽去除相结合,分阶段建立抽出井群系统,通过前期井群建立获取监测数据分析含水层抽出效果,指导后续井群选址;②安装抽水泵;③脉冲式抽取地下水,通过抽取最少量地下水达到最优的污染物去除效率。

  (3)处理抽出污染地下水:选择适当的处理设备和处理方法处理受污染地下水。具体处理方法包括生物法、物理/化学法等。

  (4)监测效果评估:建立地下水抽出处理监测系统,评价地下水抽出处理效果。

  (5)修复成功后关闭抽出处理系统。

  4. 技术成本

  其处理成本与工程规模等因素相关,美国处理成本约为15-215 美元/m3。

  5. 优缺点

  优点:简单易行、应用广泛、应用较早、成熟度高。

  缺点:①不能现场就地修复,对非水溶性的液体几乎不能抽出;②污染源不封闭,停止泵抽后会反弹,持续时间长;③抽出积水处理系统运行需持续的能量供给,定期监测、维护、耗资高;④抽提和回灌对修复区地下水干扰大。

  6. 修复效果

  受水文地质条件限制,含水层介质与污染物之间相互作用,随着抽水工程的进行,抽出污染物浓度变低,出现拖尾现象;系统暂停后地下水中污染物浓度升高,存在回弹现象。当污染物泄漏量较大时,抽出处理初期,修复效果较好,能够极大程度地减轻污染,去除污染物。但在地下水污染修复后期,修复效果越来越差。因此,该技术可以用于短时期的应急控制,不宜作为场地污染治理的长期手段。

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