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地下水污染主要是指人類活動引起地下水化學成分、物理性質(zhì)和生物學特性發(fā)生改變而使質(zhì)量下降的現(xiàn)象。地表以下地層復雜,地下水流動極其緩慢,因此,一旦受到污染,至少需幾十年才能使水質(zhì)復原。
廢水從不同角度有不同的分類方法。據(jù)不同來源分為生活廢水和工業(yè)廢水兩大類;據(jù)污染物的化學類別又可分無機廢水與有機廢水;也有按工業(yè)部門或產(chǎn)生廢水的生產(chǎn)工藝分類的,如焦化廢水、冶金廢水、制藥廢水、食品廢水等。
地下水污染的治理技術歸納起來主要有:物理處理法、水動力控制法、抽出處理法、原位處理法。
地下水污染的治理1.1物理法
物理法是用物理的手段對受污染地下水進行治理的一種方法,概括起來又可分為:
①屏蔽法
該法是在地下建立各種物理屏障,將受污染水體圈閉起來,以防止污染物進一步擴散蔓延。常用的灰漿帷幕法是用壓力向地下灌注灰漿,在受污染水體周圍形成一道帷幕,從而將受污染水體圈閉起來。其他的物理屏障法還有泥漿阻水墻、振動樁阻水墻、板樁阻水墻、塊狀置換、膜和合成材料帷幕圈閉法等,原理都與灰漿帷幕法相似??偟膩碚f,物理屏蔽法只有在處理小范圍的劇毒、難降解污染物時才可考慮作為一種永久性的封閉方法,多數(shù)情況下,它只是在地下水污染治理的初期,被用作一種臨時性的控制方法。
②被動收集法
該法是在地下水流的下游挖一條足夠深的溝道,在溝內(nèi)布置收集系統(tǒng),將水面漂浮的污染物質(zhì)如油類污染物等收集起來,或將所有受污染地下水收集起來以便處理的一種方法。被動收集法一般在處理輕質(zhì)污染物(如油類等)時比較有效,它在美國治理地下水油污染時得到過廣泛的應用。
地下水污染的治理1.2水動力控制法
水動力控制法是利用井群系統(tǒng),通過抽水或向含水層注水,人為地改變地下水的水力梯度,從而將受污染水體與清潔水體分隔開來。根據(jù)井群系統(tǒng)布置方式的不同,水力控制法又可分為上游分水嶺法和下游分水嶺法。上游分水嶺法是在受污染水體的上游布置一排注水井,通過注水井向含水層注入清水,使得在該注水井處形成一地下分水嶺,從而阻止上游清潔水體向下補給已被污染水體;同時,在下游布置一排抽水井將受污染水體抽出處理。而下游分水嶺法則是在受污染水體下游布置一排注水井注水,在下游形成一分水嶺以阻止污染羽流向下游擴散,同時在上游布置一排抽水井,抽出清潔水并送到下游注入。同樣,水動力控制法一般也用作一種臨時性的控制方法,在地下水污染治理的初期用于防止污染物的擴散蔓延。
地下水污染的治理1.3抽出處理法
抽出處理法是當前應用很普遍的一種方法,可根據(jù)污染物類型和處理費用來選用,大致可分為三類:
①物理法。包括:吸附法、重力分離法、過濾法、反滲透法、氣吹法和焚燒法等。
②化學法。包括:混凝沉淀法、氧化還原法、離子交換法和中和法等。
③生物法。包括:活性污泥法、生物膜法、厭氧消化法和土壤處置法等。受污染地下水抽出后的處理方法與地表水的處理相同,需要指出的是,在受污染地下水的抽出處理中,井群系統(tǒng)的建立是關鍵,井群系統(tǒng)要能控制整個受污染水體的流動。處理后地下水的去向有兩個,一是直接使用,另一個則是用于回灌。用于回灌多一些的原因是回灌一方面可稀釋受污染水體,沖洗含水層;另一方面還可加速地下水的循環(huán)流動,從而縮短地下水的修復時間。
地下水污染的治理1.4原位處理法
原位處理法是地下水污染治理技術研究的熱點,不但處理費用相對節(jié)省,而且還可減少地表處理設施,最大程度地減少污染物的暴露,減少對環(huán)境的擾動,是一種很有前景的地下水污染治理技術。原位處理技術又包括物理化學處理法及生物處理法。
1.4.1物理化學處理法
①加藥法。通過井群系統(tǒng)向受污染水體灌注化學藥劑,如灌注中和劑以中和酸性或堿性滲濾液,添加氧化劑降解有機物或使無機化合物形成沉淀等。
②滲透性處理床。滲透性處理床主要適用于較薄、較淺含水層,一般用于填埋滲濾液的無害化處理。具體做法是在污染羽流的下游挖一條溝,該溝挖至含水層底部基巖層或不透水粘土層,然后在溝內(nèi)填充能與污染物反應的透水性介質(zhì),受污染地下水流入溝內(nèi)后與該介質(zhì)發(fā)生反應,生成無害化產(chǎn)物或沉淀物而被去除。常用的填充介質(zhì)有:a.灰?guī)r,用以中和酸性地下水或去除重金屬;b.活性炭,用以去除非極性污染物和CCl4、苯等;c.沸石和合成離子交換樹脂,用以去除溶解態(tài)重金屬等。
③土壤改性法。利用土壤中的粘土層,通過注射井在原位注入表面活性劑及有機改性物質(zhì),使土壤中的粘土轉變?yōu)橛袡C粘土。經(jīng)改性后形成的有機粘土能有效地吸附地下水中的有機污染物。
1.4.2生物處理法
原位生物修復的原理實際上是自然生物降解過程的人工強化。它是通過采取人為措施,包括添加氧和營養(yǎng)物等,刺激原位微生物的生長,從而強化污染物的自然生物降解過程。通常原位生物修復的過程為:先通過試驗研究,確定原位微生物降解污染物的能力,然后確定能最大程度促進微生物生長的氧需要量和營養(yǎng)配比,最后再將研究結果應用于實際?,F(xiàn)在所使用的各種原位生物修復技術都是圍繞各種強化措施來進行的,例如強化供氧技術大致有以下幾種:
①生物氣沖技術。該技術與原位物化法中的氣沖技術相似,都是將空氣注入受污染區(qū)域底部,所不同的是生物氣沖的供氣量要小一些,只要能達到刺激微生物生長的供氣量即可。
②溶氣水供氧技術。這是由維吉尼亞多種工藝研究所(VirginiaPolytechnicInstitute)的研究人員開發(fā)的技術,它能制成一種由2/3氣和1/3水組成的溶氣水,氣泡直徑可小到55μm。把這種氣水混合物注入受污染區(qū)域,可大大提高氧的傳遞效率。
③過氧化氫供氧技術。該技術是把過氧化氫作為氧源注入到受污染地下水中,過氧化氫分解以后產(chǎn)生氧以供給微生物生長。過氧化氫常常要與催化劑一起注入,催化劑用以控制過氧化氫的分解速度,使之與微生物的耗氧速度相一致。