渗透性反应墙
渗透性反应墙（PRB）
一、渗透反应墙技术简述
从广义上来讲，PRB是一种在原位对污染的羽状体进行拦截、阻断和补救的污染处理技术。它将特定反应介质安装在地面以下，通过生物或非生物作用将其中的污染物转化为环境可接受的形式，但不破坏地下水流动性和改变地下水的水文地质Ⅲ。PRB主要由透水的反应介质组成。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。它要求捕捉污染羽状体的污染物的“走向”．即把可渗透反应墙安装在含有此污染物羽状体地下水走向的下游地带含水层。从而使污染物顺利进入可渗透反应墙装置与反应材料进行有效接触．使其污染物能转化为环境可接受的另一种形式．实现使污染物浓度达到环境标准的目标?。此法可去除地下水溶解的有机物、金属、放射性物质及其他的污染物质。可渗透反应墙示意图如图所示：
二、渗透反应墙技术的分析
PRB技术简单的讲就是在被污染的地下水流动方向建一个选择性的透过“屏障”，使得地下水在通过这个“屏障”时，水中的污染物被反应墙内的填充介质吸附、氧化还原或者降解。因受到地下水流和开沟槽的深度限制，目前该技术多用于有地下水流的饱和污染层的修复．
1、PRB的修复机理
①物理作用
通过反应材料的高吸附性，去除地下水中的污染组分，常用的活性材料有活性炭、泥煤、氧化物和沸石类。
②化学作用
通过改变地下环境的一些条件和反应材料的溶解，使地下水中的污染组份发生化学反应，产生沉淀、气体或生成其他的形式，从而达到去除的目的。
③生物作用
通过反应材料作为微生物电子受体，并供其生长繁殖所需的能量和营养元素，增强地下水
中的微生物的代谢活动，从而加速地下水污染组份的降解速率。
2、根据填充物质与污染物的反应机理可分为几种反应墙
根据地下水污染物的类型，选择对污染物反应最佳的填充物质。主要的填充物质有
反应墙类型
①化学沉淀反应墙
墙中使用的反应介质为沉淀剂，它可使地下水中的有关污染因子产生沉淀。这种沉淀剂应是无毒的，且其溶解度应高于所形成的沉淀物的溶解度。常见的反应介质为：CaCO3和羟基磷酸盐等，可使水中的微量金属产生沉淀。反应方程式如下所示：
3Ca2+ +3HCO3- +PO43- ——Ca3(HCO3)3PO4；
2Ca2++HPO42- +2OH-——Ca2HPO4(OH)2；
5Ca2+ +3PO43- +OH- ——Ca3(PO4)3OH ；
Ca2+ +HPO42-+2H2O——CaHPO4 +2H2O；
②氧化—还原反应墙
墙中使用的反应介质为还原剂，其本身被氧化，可使一些污染因子参与氧化还原反应，从而达到污染因子被沉淀(固化)或者气化的目的。或者说墙中使用的反应介质为沉淀剂，它们可使一些无机污染物还原为低价态的，并产生沉淀。常见的反应介质为：Fe0、Fe2+和双金属等。反应方程式如下所示：
Fe0+CrO42-+8H+—— Fe3+ +Cr3+ +4H2O
Fe0+UO2+ ——Fe2+ +UO2 (s)
3Fe0 +HSeO4- +7H+ ——3F2+ +Se0(s) + 4H2O
4Fe0 +N03- + 10H+ ——4Fe2+ + NH4+ +3H2O
③吸附反应墙
墙中使用的介质为吸附剂。吸附无机成分的吸附介质包括沸石、颗粒活性炭、铁的氢氧化物、铝硅酸盐等。地下水中有机污染物主要吸附在有机碳上，因此增加反应介质中的有机碳含量可有效去除水中有机污染物。吸附反应墙主要缺点是吸附介质的容量是有限的，一旦介质吸附容量饱和，污染物就会穿透PRB。因此，使用这类反应墙时，必须确保有清除和更换这种吸附介质的有效方法，如果不能很好解决的话，费用较高。
④生物降解反应墙
目前，墙中的反应介质有2种，一种是含释氧化合物(ORC)的混凝土颗粒，其形态为固态的过氧化合物，如MgO2、CaO2 等，它们向水中释氧，为好氧微生物提供氧源和电子受体，使有机污染物产生好氧生物降解。另一种是含NO 的混凝土颗粒，它们向水中释放NO3-N电子受体，使有机化合物在反硝化条件下产生厌氧(缺氧)生物降解。微生物与硝酸盐、硫酸盐的化学反应如下：
5CH2O++4NO3-——2N2+5HCO3- +2H2O +H+
2CH2O+ SO42- +2H+——H2S+2CO2 +2H2O
Me2+ +H2S——MeS+2H+
3、优缺点
PRB作为新技术的在地下水修复工程中的应用，能够处理单一或者多种混合污染物。与其他地下水污染的修复技术相比，PRB的主要优点是它不需要泵抽和地面的处理系统，并且反应介质消耗缓慢，运行费用低，处理周期长。PRB具有可渗透性，不会扰动地下水的流动，且可以拦截地下水的污染物，像过滤一样，适用大规模异位修复又必须拦截污染物的工程中。尽管PRB技术在地下水修复中已得到了广泛的研究和应用，但技术本身还是面临一些缺陷和问题。
①反应材料的阻塞、失活可能使得反应墙的处理能力降低
②反映材料与地下水中某些物质反应产生二次污染
③对于复杂的含有多种污染组成的地下水处理还需要研究。
④PRB设计的必须依托于污染物特征分析和现场水文地质参数的选取，需要建立污染物迁移模型和地下水动力学模型，深入研究地下水运行特性。在设计PRB时，需要进行庞大的前期调查工作和建立工作模型。
地下水污染修复中的PRB技术
科技信息 SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION 2010年第21期地下水是地球上人类利用较多的淡水资源，我国的北方大部分地区以地下水作为生活以及工农业生产的主要水源。然而，随着社会经济的发展，人类对地下水资源的污染越来越严重。世界卫生组织的调查表明，全世界每年至少有1500万人死于水污染引起的疾病[1]。同时，我国又是一个严重缺水的国家，水资源人均占有量仅为2300m 3，仅相当于世界人均占有量的四分之一[2]。因此，研究地下水的污染状况，并制定符合实际的污染处理方法，已经成为水资源保护的重要工作之一。 20世纪80年代提出的可渗透反应墙技术，自90年代开始在欧美的一些国家开始流行，得到了广泛的应用，但我国在这方面仍然处于探索阶段。 1PRB 的概念和原理 PRB(Permeable Reactive Barrier)是一种被动的原位修复技术，根 据美国环保局(USEPA ，1998)发行的《污染物修复的PRB 技术》手册的定义，PRB 技术是指在地下安装活性材料墙体以便拦截污染物羽状体，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[3]。 PRB 由透水的反应介质组成，通常将其置于地下水污染羽状物的下游，当污染地下水通过PRB 时，通过产生沉淀、吸附、氧化还原等作用来去除水体中的污染物，从而得到清洁的地下水[3]。 2PRB 的结构类型 我们通常所说的可渗透反应墙按其结构可分为两类：连续墙式PRB 、隔水漏斗—导水门式PRB 。 连续墙式PRB 即在污染地下水下游区域内安装渗透墙，此种结构适于处理地下水污染的羽状体较小的情况，墙体必须囊括整个羽状体的宽度和深度。 为弥补连续墙式PRB 在处理大型地下水污染羽状体上的不足，人们提出了隔水漏斗—导水门式PRB 。隔水漏斗—导水门式PRB 将隔水漏斗嵌入隔水层中，引导地下水流进入导水门，将水流汇聚后再通过渗透反应介质进行处理，从而防止污染羽状体通过渗流进入下游未污染区域。隔水漏斗—导水门式PRB 的反应区域小，在墙体材料被沉淀、微生物的堵塞时易清除和更换，因而更适合现场治理[5]。 3PRB 反应材料的选取 通过研究显示[6]，为了确保PRB 系统的有效性，反应材料必须满足三个基本条件：(1)污染组分与反应材料之间应有一定的物理、化学或生物反应性，从而确保其流经系统时，污染组分能全部被清除；(2)反应材料应能易于大量获得，以确保处理系统能长期有效地发挥功用；(3)反应材料不应产生二次污染。由于地下水污染物多以重金属和有毒有害的有机物为主，所以选取的材料又必须具有以下特征：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；③与污染物及地下水反应时无有毒有害的副反应物产生；④在地下水环境下及发生反应时具有较强的抗腐蚀性；⑤墙体渗透系数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；⑥力度均匀且利于施工安装[7]。 综合以上各种性质，在现在的研究阶段，主要使用的活性材料有：活性炭、沸石、石灰石、粘土矿物、煤炭、离子交换树脂、铁氧化物，氢氧化物、磷酸盐以及城市堆肥，木屑等有机材料，而其中得到最广泛应用 的材料是零价铁，因其能够降解和吸附多种重金属以及有机物质，且原料容易获得，经济价值高，从而得到了广泛的重视[8]。利用零价铁去除污染物的机理主要利用其还原性与地下水中的金属离子以及拥有氧化作用的有机物发生氧化还原反应，从而使重金属以单质或者其他不可溶的物质析出，使有害的有机物降解，从而改善地下水环境。 4PRB 技术应用实例 我国对于PRB 可渗透反应墙的应用依然处于试验阶段，但在欧美的一些发达国家已经得到了广泛的应用。 美国北卡罗来纳州Elizabeth 地区的C r 6+ 和TCE 污染严重，采用铁屑作为活性材料，构建的连续型可渗透反应墙，成功的修复了该地区被污染的地下水。经过墙体后，地下水中铬的浓度由10.00mg/L 降为0.010mg/L ，TCE 由6.000mg/L 降为0.005mg/L ，达到了当地的相关地下水标准[9,10]。 表1可渗透反应墙部分应用实例 5PRB 技术存在的问题 PRB 技术与传统的地下水修复技术相比，无需将地下水用泵抽取 至地面后在进行处理，不占地面空间，从而减少了运输、清理、管理的费用。实践表明[11]，采用该技术的运转费用相当低廉，是一项值得研究和推广的用于土壤及地下水修复的创新技术。 然而，PRB 技术也存在一定的限制性。首先PRB 技术不能保证污染物的处理效果，即带有一定的随机性。其次，随着地下水中的污染物在墙体表面不断积累，使得墙体活性材料逐渐失去活性，所以需要定期的更换活性物质，以保证处理效率。而更换下来的活性材料需作为有害废弃物加以处置。如果该装置用来处理金属的污染问题，那么就很难确定该活性物质在多长的时间内对有毒金属的固定作用有效；也很难弄清哪些环境条件可以导致被固定的金属重新活化。而且，若零价铁等活性物质的浓度过高，就有可能溢出，从而造成新的环境污染问题[12,13]。再次，在其设计施工过程中，受地下水水流以及地质环境的影响较大。此外，现今国内的PRB 技术研究多停留在其推广的可能上，对其机理的深入研究较少，从而导致该技术面向污染物单一，改进工艺较少的局面的产生。 6结语及展望 我国是一个以农业为基础，以工业为发展驱动的发展中国家，农药以及工业废水对于土壤和地下水的污染相当严重。研究表明，土壤以及地下水中的污染物包括氯代烃、有机氯化合物农药以及铬、砷和铅等有毒有害重金属，污染位点较分散。采用PRB 技术较传统的抽取修复方法更加的高效、经济，比较符合我国的经济形（下转第407页） 地下水污染修复中的PRB 技术 王润沛陈龙雨杨先伟张满满 （中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116） 【摘要】可渗透反应墙（permeable reactive barrier ）技术是近年来比较流行的一种地下水原位处理方法，在许多的欧美国家已开始广泛的应用。本文阐述了该处理技术的概念、基本原理、系统的主要结构类型、反应活性材料的选取，现状应用情况，分析其存在的问题，并指出今后的发展方向。 【关键词】地下水污染修复；可渗透反应墙；问题；发展方向 地点反应墙类型处理污染物活性材料深度/m 安大略连续反应墙Ni 、Fe 活性炭 4.3纽约连续反应墙TCE Fe 0 4.6北卡罗来纳连续反应墙Cr 6+、TCE Fe 0 5.5堪萨斯隔水漏斗-导水门TCE 、TCA Fe 09.0科罗拉多隔水漏斗-导水门TCE Fe 0 1.5加利福尼亚 隔水漏斗-导水门 TCE 、DCE Fe 0 6.1 ○环保论坛○408
渗透性反应墙
渗透性反应墙（PRB） 一、渗透反应墙技术简述 从广义上来讲，PRB是一种在原位对污染的羽状体进行拦截、阻断和补救的污染处理技术。它将特定反应介质安装在地面以下，通过生物或非生物作用将其中的污染物转化为环境可接受的形式，但不破坏地下水流动性和改变地下水的水文地质Ⅲ。PRB主要由透水的反应介质组成。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。它要求捕捉污染羽状体的污染物的“走向”．即把可渗透反应墙安装在含有此污染物羽状体地下水走向的下游地带含水层。从而使污染物顺利进入可渗透反应墙装置与反应材料进行有效接触．使其污染物能转化为环境可接受的另一种形式．实现使污染物浓度达到环境标准的目标?。此法可去除地下水溶解的有机物、金属、放射性物质及其他的污染物质。可渗透反应墙示意图如图所示： 二、渗透反应墙技术的分析 PRB技术简单的讲就是在被污染的地下水流动方向建一个选择性的透过“屏障”，使得地下水在通过这个“屏障”时，水中的污染物被反应墙内的填充介质吸附、氧化还原或者降解。因受到地下水流和开沟槽的深度限制，目前该技术多用于有地下水流的饱和污染层的修复． 1、PRB的修复机理 ①物理作用 通过反应材料的高吸附性，去除地下水中的污染组分，常用的活性材料有活性炭、泥煤、氧化物和沸石类。 ②化学作用 通过改变地下环境的一些条件和反应材料的溶解，使地下水中的污染组份发生化学反应，产生沉淀、气体或生成其他的形式，从而达到去除的目的。 ③生物作用 通过反应材料作为微生物电子受体，并供其生长繁殖所需的能量和营养元素，增强地下水
污染地下水可渗透反应墙(PRB)技术
污染地下水可渗透反应墙(PRB)技术 近年来，我国工业化进程的加速导致城市地下水受到严重污染。原环境保护部公布的《2013年中国环境状况公报》表明，全国200个城市地下水水质监测点中较差-极差水质的比例为59.6%，地下水污染问题日趋严峻。人群长期饮用受污染的地下水会造成健康危害，工业活动采用污染地下水会降低产品质量，影响正常生产，农业生产使用污染地下水将影响土壤性质，抑制农作物生长。因此，地下水污染的治理修复和风险管控工作迫在眉睫。地下水污染修复技术和风险管控措施主要包括抽出处理技术、化学氧化∕还原技术、生物技术、曝气技术、可渗透反应墙(permeablereactivebarrier，PRB)技术、监测自然衰减技术、双∕多相抽提技术等。其中，PRB技术不涉及地下水的抽提，避免了传统抽出处理(pump-and-treat)的地下水泵取和处理工程消耗大，费用昂贵以及需定期维护和监测等问题，是一种基于原位的被动系统，具有无需外源动力，不占用地面空间，造价低廉，修复填料可更换，对污染物的去除具有普适性，安装完毕后几乎不需要运行费用，对生态环境影响较小等特点。 美国国家环境保护局(USEPA)于1982年提出PRB技术，并于1998年发布了?污染物修复的PRB技术?手册。加拿大Waterloo大学于1989年创建一套完整的PRB系统，并采用该技术成功修复了污染地下水。此后，欧美一些国家和地区对PRB技术做了大量的试验研究和工程探索，有效地去除了污染地下水中的重金属、有机物、放射性核素和无机离子。 一、PRB技术简介 1.1 PRB技术及其原理 PRB技术是在地下含水层安装填充透水反应介质的连续墙体，当地下水流在天然水力梯度作用下通过该反应介质时，利用物理、化学和生物降解等方法将地下水中的污染组分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的一种地下水原位修复技术。 PRB技术去除污染物的原理主要分为降解、沉淀和吸附。降解是通过氧化还原反应将污染物分解成无害的物质，或通过微生物生长和新陈代谢将污染物分解，达到去除污染物的目的。如利用零价铁(zerovalentiron，ZVI)氧化有机氯化物，使其发生脱卤或氢解反应实现无害化，或利用硝化细菌降解硝酸盐，使其转换为亚硝酸盐或氮气。沉淀是通过矿物颗粒的溶解和沉淀析出作用将污染物转化成不可溶解的、化学状态不可改变的沉淀而去除。如通过活性物质羟磷灰石的溶解提高磷酸盐浓度，利用磷酸盐与金属铅生成磷酸铅颗粒沉淀，去除金属污染物铅。吸附是通过吸附剂的吸附或生物络合作用，生成化学状态不变的物质，去除污染物。如通过活性炭的吸附作用去除有机污染物，通过沸石或者合成的离子交换树脂去除离子型污染物。 1.2 PRB技术结构 PRB技术结构类型需要根据污染场地的特定条件来确定，通常设置于垂直地下水流动方向、污染羽的下游。按结构类型不同，PRB结构分为连续反应带系统、漏斗-导门式反应系统、注入式反应系统和反应单元被动收集系统(图1)。
可渗透反应墙(PRB)技术综述
▲ HUANJINGYUFAZHAN 89 梅婷 （武汉智汇元环保科技有限公司，湖北 武汉430079） 摘要：为促进PRB 技术在国内的研究和发展，本文对PRB 技术原理、结构类型及优缺点、应用材料及其原理、设计方案等进行阐述,为我国PRB 技术的研究提供一些参考。 关键词：可渗透反应墙；PRB；地下水修复中图分类号：X3 文献标识码：A 文章编号：2095-672X(2019)08-0089-02DOI:10.16647/https://www.360docs.net/doc/3d7378913.html,15-1369/X.2019.08.050 Review of permeable reactive wall (PRB) technology Mei Ting (Wuhan Zhihuiyuan Environmental Protection Technology Co.,Ltd.,Wuhan Hubei 430079,China) Abstract:In order to promote the research and development of PRB technology in China, this paper expounds the PRB technology principle, structure type and advantages and disadvantages, applied materials and their principles and design schemes, and provides some references for the research of PRB technology in China. Key words:Permeable reaction wall;PRB;Groundwater remediation 有色金属矿山开采产生大量矿山酸性水和重金属污染，尾矿中金属硫化物氧化所释放出金属元素，形成重金属酸水污染晕，危及矿区生态系统和尾矿坝体结构稳定性[1]，所以有必要找到一种可以有效处理矿山酸性废水的技术方法。 1982年由美国环保局提出可渗透反应墙技术，20世纪90年代初期得到了深入的研究，该项技术具有经济、便捷、处理效果好等优点[2]。 1 PRB 的概念及基本原理 PRB 技术的原理是在地下水流方向上填充活性材料，利用天然地下水力梯度使污染地下水优先通过渗透系数大于周围岩土体的透水格栅并与填充在内的活性反应介质相接触反应达到去除污染物的目的[3]。 2?介质材料 2.1?还原型材料2.1.1 零价铁 Fe 0可为卤代烃提供电子，还原卤代烃生成挥发性气体乙烷和可溶性氯化物。Fe 0也可将铬酸根（CrO 42–）还原六价铬至三价铬化合物沉淀。 1996年6月，美国北卡罗来纳州伊丽莎白城铬污染非常严重，研究人员使用450t 铁屑进行充填安装了一个连续PRB 使地下水通过后，上游铬的浓度由10mg/L 降为0.01mg/L，污染的地下水成功被修复。铁（Ⅱ）矿物也可还原重金属离子等无机离子以单质或难溶性化合物沉淀去除；也可还原脱除卤素。2.1.2 双金属 双金属是指在一种金属的表面上镀上第二种金属，采用具有活性差的金属作为PRB 介质材料，用于处理地下水中的卤代烃等。Grittini 等[7]研究证明铅/铁双金属系统可降解十分难降解的多氯联苯。另有国外学者研究了铅/铁双金属系统，研究表明铁表面的铅加速脱氯过程，反应速率可以比Fe 0系统大10倍。随着反应进行，铁氧化膜降低催化剂钯的催化效率。2.2?沉淀型材料2.2.1 改性赤泥 改性赤泥含有铁铝的水合物、方钠石、氢氧化钙等碱性材料，pH 值8.0～10.5，对多数金属离子有较好的沉淀作用。孙道兴等将赤泥经强碱浸出氧化铝后，控制变量搅拌1h，静置2h 后研究对Pb 2+ 、Cd 2+ 、Cr 3+ 等离子去除效果，在添加量为20g/L 时，铅、铬、镉的吸附 率分别达到了90%、94%、85%以上，离子初始质量浓度越大，吸附率越小。还有国内学者研究了采用焙烧和盐水焙烧得到两种赤泥，拥有更能提高酸性水pH 值的能力，金属离子去除能力更强，盐水焙烧联合改性方法使得处理效果更稳定。2.2.2 石灰石 石灰石与废水中氢离子反应，使得废水的pH 升高。金属离子（Me）与OH -发生反应生成氢氧化物沉淀。但是如果地下水中硫酸盐的浓度较高是则不宜大量使用石灰石，因为生成的硫酸钙会覆盖在石灰石表面，导致石灰石失效。2.2.3 炼钢炉渣 炉渣含有铁、钙、镁、铝元素的氧化物、硅酸盐以及硫和其他微量元素，同时其含有的石灰成分和硅铝酸盐可以作为缓冲剂使得地下水pH 值升高到12～13，Franklin Obiri-Nyarko 等[4]在室内试验使用炼钢炉渣进行试验，研究表明可以被用来处理地下水中的一些污染物。除此之外还使用过亚硫酸氢钠、硅铝酸盐、羟基磷灰石等沉淀型材料。2.3?吸附型材料2.3.1 活性炭 活性炭本身是一种很强的有机物吸附剂，对大分子的芳香烃、小分子腐殖质等有很高的吸附去除率。 李莉等通过对比实验发现，当零价铁和活性炭质量分数分别为40%、30%时，对六价铬的还原能力最强，除污效果非常明显。还有国内学者利用ORC （释氧化合物）、GAC （活性碳颗粒）和Fe 0联合起来使用。该技术的优势在于能使温度、压力和二氧化碳的浓度保持一定的稳定性，不易形成沉淀，可防止“生物堵塞”。2.3.2 沸石 沸石是一种铝硅酸盐矿物，沸石表面孔隙结构允许用于选择性吸附污染物，但不适合吸附有机化合物。 A.Z.WOINARSKI 等人在南极洲重金属污染水域发现具有Cu 2+交换特性的天然斜发沸石在2～22℃可促进PRB 修复重金属。根据一维质量转换模型的非平衡吸附Cu 2+固定床反应流显示，质量转换与流量无关，但传质系数随流速增加而增大。在相同的批试验中固定床内斜发沸石容量约为固定床的50%，传质系数在2～8倍之间。低温下固定床性能明显降低，在2℃时，其突破点和饱和容量比28℃要小60%～65%，低温
某铀矿尾矿堆场受污染地下水的渗透反应墙修复初探
第25卷 第3期2006年8月铀 矿 冶 U RAN IUM M IN IN G AND M ETALL U R GY Vol 125 No 13Aug 12006 收稿日期:20060226 作者简介:徐乐昌(1964— ),男,湖南省平江县人,博士,研究员级高级工程师,从事辐射防护与环境保护研究。某铀矿尾矿堆场受污染地下水的 渗透反应墙修复初探 徐乐昌1,周星火2,詹旺生3,尚 歆1,刘畅荣2,张 纯2 (1.核工业北京化工冶金研究院,北京101149;2.南华大学建筑工程与资源环境学院,湖南衡阳421001;3.中国核工业集团公司云南矿冶局,云南昆明650034) 摘要:渗透反应墙是一种原地修复受污染地下水的新型技术,具有发展前景。在某矿铀尾矿堆场退役治理过程中采用了该技术进行受污地下水的工程应用。综述了该尾矿堆场污染地下水渗透反应墙的修复机理、设计施工及实际应用效果。在尾矿堆场下游末端安装渗透反应墙后,尾矿渗出水的p H 由2171上升至6185,ρ(U )由12121mg/L 降至01003mg/L ;在受纳尾矿堆场渗漏水受纳河的入口下游50m 处,河水p H 由渗透反应墙安装前的3165上升到安装后的7150,ρ(U )由渗透反应墙安装前的0146mg/L 下降到安装后的01001mg/L 。关键词:地下水污染;渗透反应墙;修复 中图分类号:X 523 文献标识码:A 文章编号:10008063(2006)03015305 前言 地下水污染修复可以分为两大类———主动式 修复与被动式修复。被动式修复技术是利用天然能量(如势能、生物能、光合作用、化学能)而很少需人工维护的修复技术,是一种低费有效的技术,主要包括渗透反应墙、监控下的自然净化及一系列重力流地球化学反应器。 近20年来,为满足可持续发展对地下水资源的要求,世界各国尤其是发达国家积极开展污染地下水修复技术研究。但是,迄今为止,不少场址的常规地下水修复方法(抽出2处理法)治理费用昂贵、治理时间较久且治理效果不明显,如对美国截止1994年已运行的77个场址地下水抽出2处理法的调查表明,只有8个达到了预定目标,在42处场址要达到当前的修复目标是极不可能的[1]。美国自1977年开始对新墨西哥HMC 2Crant s 铀尾矿库附近污染的地下水进行抽出2处理修复,预计要到2010年才能达到修复目标[2]。相反,近10年来,西方发达国家最先研究开发的渗透反应墙(PRB )治理方法具有有效而更便宜的优点。渗透反应墙是指在地下水污染羽的流向上安置渗透反应墙,利用墙体内的反应材料使污染 物净化,从而达到修复地下水的目的。加拿大Waterloo 大学的R.W.G illham 于1989年首先提出渗透反应墙治理地下水的概念并开展室内实验,1991年成功地进行了第一次野外试验,1995年首次投入运行,墙体尺寸为高4m 、厚113m 、长13m ,对四氯乙烯和氯仿的去除效率分别达到91%和95%[3],[4]35。此后,该方法得到推广应用。到目前为止,加拿大已有近60个场址采用该方法治理地下水。德国已有50多处采用渗透反应墙。美国更多,据调查,在已污染的5000个地下水系统中,已有500～1500个采用该法治理[4]33,[5]。据美国对24个退役铀尾矿库地下水修复的研究表明,每个场址的治理费用由抽出2处理法018～116亿美元降到渗透反应墙的0114～0124亿美元[6];采用渗透反应墙修复方法可使美国每年至少节省10亿美元[4]33。 本世纪初我国开始应用渗透反应墙技术,但大都处在实验研究阶段。根据我国退役的某矿尾矿堆场及其地下水特性,进行了渗透反应墙技术修复该尾矿堆场受污的地下水的初步探索,包括小型试验、现场设计、施工和运行,取得较好结果,为渗透反应墙技术在我国受污地下水修复的应用方面提供了一些有益的经验。
反硝化墙去除地下水中硝酸盐的研究
万方数据
万方数据
万方数据
万方数据
万方数据
生物反硝化墙去除地下水中硝酸盐的研究 作者：邢林， 汪家权， XING Lin， WANG Jia-quan 作者单位：合肥工业大学,资源与环境工程学院,安徽,合肥,230009 刊名： 合肥工业大学学报（自然科学版） 英文刊名：JOURNAL OF HEFEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE) 年，卷(期)：2008,31(10) 参考文献(11条) 1.金赞芳;陈英旭;小仓纪雄以棉花为碳源去除地下水硝酸盐的研究[期刊论文]-农业环境科学学报 2004(03) 2.Schipper L A;Vojvodic-Vukovic M Five years of nitrate removal,denitrificication and carbon dynamics in a denitrification wall[外文期刊] 2001(14) 3.刘涉江;朱琳;李木金可渗透反应格栅/墙修复地下水技术[期刊论文]-中国给水排水 2006(16) 4.Schipper L A;Vojvodic-Vukovic M Nitrate removal from groundwater and denitrification rates in a porous treatment wall amended with sawdust[外文期刊] 2000(3) 5.Della Rocca C;Belgiorno V;Meri S Heterotrophic/autotrophic denitrification (HAD) of drinking water:prospective use for permeable reactive barrier[外文期刊] 2007(1/3) 6.李京森我国主要城市地下水水质问题的主要成因分析及其防治对策 1988 7.Della Rocca C;Belgiorno V;Meric S Cotton-supported heterotrophic denitrification of nitrate-rich drinking water with a sand filtration post-treatment 2005(02) 8.国家环境保护总局水和废水监测分析方法 2002 9.Su Chunming;Puls R W Removal of added nitrate in cotton burr compost,mulch compost,and peat:mechanisms and potential use for groundwater nitrate remediation[外文期刊] 2007(2) 10.Schipper L A;Vojvodic-Vukovic M Hydraulic constraints on the performance of a groundwater denitrification wall for nitrate removal from shallow groundwater[外文期刊] 2004 11.Aslan S;Cakici H Biological denitrification of drinking water in a slow sand filter[外文期刊] 2007(1/2) 本文读者也读过(6条) 1.孔繁鑫.陈洪斌原位生物修复脱氮墙去除地下水硝酸盐的进展[期刊论文]-安徽农业科学2008,36(29) 2.谢艳世界奇墙[期刊论文]-乡镇企业科技2004(9) 3.刘斌生物质挡尘墙设计与实验研究*[期刊论文]-农业工程学报2000,16(1) 4.孙泗民.程江峰.Sun Simin.Cheng Jiangfeng膜生物反应器应用于饮用水处理[期刊论文]-贵州化工2005,30(6) 5.赵迎新.冯传平电极强化生物膜法去除地下水中硝酸盐的研究[会议论文]-2009 6.金赞芳.陈英旭.小仓纪雄以棉花为碳源去除地下水硝酸盐的研究[期刊论文]-农业环境科学学报2004,23(3) 本文链接：https://www.360docs.net/doc/3d7378913.html,/Periodical_hfgydxxb200810006.aspx
渗透反应墙技术
Permeable Reactive Barrier Wall Technologies A permeable reactive barrier wall or Insitu Chemical Reduction (ISCR) are technologies that remediate contaminated groundwater and soil without mass excavation, disposal or conventional "pump and treat" methods. Usually, a treatment media, or reactive barrier, is buried in a narrow trench beneath the ground surface so that contaminated groundwater passes through the media, and it emerges 'clean' because contaminates are treated and/or removed by the reactive barrier. Typical treatment media used as a permeable reactive barrier wall include granular iron, activated carbon, engineered bacteria, chemicals, and special clays. Remediate and treat contaminated groundwater with a Permeable Reactive Barrier Wall (PRB) Often, slurry walls are used to funnel the groundwater toward a reactive media gate; this type of installation is called a "funnel and gate". Special construction considerations are needed for installing reactive barrier walls to ensure the design life of the media and to be cost-effective. Since any permeable reactive barrier wall must be buried deep underground and below the groundwater table, geotechnical methods are quite useful in minimizing excavation volumes, eliminating dewatering, and reducing costs. Save Money with Slurry Trenches In most cases, the least expensive method for installing funnel and gate is a slurry trench method. A slurry wall can provide the funnel to direct groundwater toward the reactive barrier materials. A Bio-Polymer slurry trench drain can provide the gate of the permeable reactive barrier wall for the installation of the reactive media. The savings from this combination of methods are considerable including savings in excavation volumes, disposals costs, mobilization, and construction time. Slurry trenching methods have been proven to permit the installation of reactive iron (ZVI), engineered bacteria, compost, carbon and other materials without significantly affecting the reactive potential of the reactive barrier walls. In some cases, i.e. bio-treatment schemes, the Bio-Polymer slurry can actually promote the reactivity of the media. The installation of the reactive iron using the bio-polymer slurry method requires special equipment , materials and methods that have been developed, in part, by Geo-Solutions. When In Situ Soil Mixing may be Best Used in Conjunction with Permeable Reactive Barrier Walls On some sites, the reactive media can be applied directly to the contamination instead of through a funnel and gate. Usually, these sites have lower groundwater flows and the contamination is less mobile. For these sites, In Situ Soil Mixing with ISCR provides an ideal method for applying the reactive materials directly without excavation or dewatering. In-situ treatment using soil mixing is usually much less expensive than off-site disposal and completely avoids excavation and transportation costs. Permeable Reactive Barrier Wall Illustration Placing Iron Fillings Mixed with Sand
可渗透反应墙在尾矿处理及垃圾填埋场中的应用
可渗透反应墙PRB在尾矿库及垃圾填埋场中的应用 1.可渗透反应墙PRB 1.1 PRB的概念 可渗透反应墙（permeable reactive barrier，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。 1.2 PRB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。图1 所示为一典型的可渗透反应墙系统的剖面图。 从污染源释放出来的污染物质在向下游渗流过程中,溶解于水形成一个污染地下水羽。这种污染地下水羽流经反应墙,通过物理、化学及生物过程,得到处理。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。 1.2.1 连续墙式PRB（continuous wall PRB）
如图2，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。 1.2.2 隔水漏斗—导水门式PRB（funnel—and—gate PRB） 如图3，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。 根据不同的实际情况，可以同时设置多个PRB系统，串联或并联使用。 1.2.3 处理机理及反应材料 无论是连续反应墙还是隔水漏斗- 导水门系统,都需要在其墙体或反应器中加入一定的反应材料,用来清除经过的污染地下水中的污染组分。反应材料的选择是可渗透反应墙设计和研究的重要内容。为了确保系统的有效,反应材料必须满足三个基本条件: ①当污染地下水流经反应墙或反应器时,污染组分与反应材料之间应有一定的物理、化学或生物反应性,从而确保其流经系统时,污染组分能全部被清除；②处理区的反应材料应能大量获得,以确保处理系统能长期有效地发挥功用；③反应材料不应产生二次污染。对反应材料的总体要求可概括成有效、经济和安全。 从反应材料去除污染组分的机理上来看,总结出五种不同的反应器。第一种主要通过改
环境修复原理与技术习题(答案)_30590
<<环境修复原理与技术>>习题: 一、名词解释 1、土壤改良 通过改良土壤性质（加入改良剂或调节土壤的氧化-还原电位Eh）的方法使污染物转变为难迁移、低活性物质或从土壤中去除 2、物理固定/稳定化 固化：将污染物包被起来，使之呈颗粒状或大块状存在，进而使污染物处于相对稳定状态。主要是将污染物封装在结构完整的固态物质中。 稳定化：将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性变小的状态和形式，即通过降低污染物的生物有效性，实现其无害化或者降低其对生态系统危害性的风险。 3、原位可渗透反应墙 是一种由被动反应材料构成的物理墙，墙体是由天然物质和一种或几种活性物质混合在一起构成的。当污染物沿地下水流向迁移，流经处理墙时，它们与墙中的活性物质相遇，导致污染物被降解或原位固定。 4、土地填埋 将废物作为一种泥浆，将其施入土壤，通过施肥、灌溉、添加石灰等方式调节土壤的营养、湿度和pH，保持污染物在土壤中的降解速率。 5、植物提取 通过种植具有积累污染物能力的修复植物，利用其根系吸收污染环境基质中的污染物质并运移至植物地上部分，收获植物地上部分并集中进行物理、化学及微生物处理清除污染物 6、生物强化法 改变生物降解中微生物的活性和强度，可分为培养土著微生物的培养法和引进外来微生物的投菌法。 生物培养法：定期向土壤投加H2O2和营养，以满足污染环境中已经存在的降解微生物的代谢需要，是土壤微生物通过代谢将污染物降解 投菌法：向污染土壤接入外源微生物，同时提供这些细菌生长所需氧和营养，使接入的微生物通过代谢将污染物降解 7、生物通风法 在污染土壤中设置通气井并于其中安装鼓风机和真空泵，向土壤输入气体并抽提其中生成的CO2和其他有害气体，使土壤氧含量提高的同时，CO2等量降低，进而提高微生物代谢速率 8、泵出生物法 在污染区域钻两组井，一组注入井，向土壤注入微生物、水、营养和电子受体（如：H2O2）；另外一组抽水井，向地面上抽取地下水，造成地下水在地层中流动；从而促进微生物和营养物质的均匀分布，保持氧气供应 9、环境修复 研究对被污染的环境采取物理、化学与生物