某Cr(Ⅵ)污染场地修复的PRB反应材料及结构设计研究

渗透反应格栅(permeable reactive barrier,PRB)在国外被广泛应用于场地尺度的地下水污染修复,因其无须外源动力、不占地面空间、运行成本低等优势在国内受到广泛关注。不同场地水文地质条件、污染物类型、污染羽分布具有差异性,前期场地调查、反应材料的筛选、反应墙尺寸结构的设计对于PRB的有效运行至关重要。本文以PRB修复河南某Cr(Ⅵ)污染场地为例,详细阐述场地调查、材料筛选、材料反应参数确定、PRB结构优化等方面的研究过程及成果,可为后续PRB修复技术的应用提供参考。研究结果表明:PRB修复技术适用于该场地,铸铁与活性炭混合材料为最佳修复材料;反应门长40 m(反应材料厚2 m,上下游分别为2 m厚砾石层),东西两侧隔水墙长为60 m的U型漏斗-门系统型PRB,可有效捕获并修复污染羽,工程成本远低于连续反应墙式PRB,为该场地修复最优PRB结构类型。     

中试尺度下可渗透反应墙位置优化模拟——以铬污染地下水场地为例

可渗透反应墙（PRB）是一种高效的地下水污染原位修复技术。不同水文地质条件下,污染场地墙体位置布设合理性影响其修复效果,而利用地下水数值模拟可实现墙体位置优化。文章以某Cr6+污染地下水场地为例,基于Visual Modflow建立了研究区平面二维稳定流数值模型,并通过模型检验。根据墙体的设计尺寸（长20 m×宽2 m×深12 m）及填充材料的渗透系数（80 m/d）,利用所建模型分别计算了4种布设方案（墙体尺寸大小和填充材料渗透系数相同,布设位置不同）下墙体的捕获区宽度、粒子滞留时间和通过墙体的Cr6+通量。结果表明:4种布设方案模拟的滞留时间和捕获区宽度取值差异性不大,变异系数小于2%;Cr6+通量差别较大,变异系数高达76.32%,主要由地下水中Cr6+浓度空间分布不均引起。对比分析4种方案的各评价指标,方案2求得的捕获区宽度为21.9 m,粒子滞留时间为4.1 d,Cr6+去除量可达127.7 mg/d,可作为最佳布设方案。本研究建立的地下水流数值模型符合场地实际情况,可有效评估PRB截获污染羽的范围和去除目标污染物的能力,为铬渣类污染场地PRB原位修复工程设计与实施提供技术支撑和参考依据。     

污染地下水原位处理PRB技术研究进展

系统介绍了一种新型地下水污染治理技术,PRB（可渗透反应墙）技术。阐述了PRB的类型、活性材料的选取、反应机理、PRB的构建、应用实例以及存在问题等。并展望了其今后还需深入研究的方向。认为其是一种非常有发展前景的环境污染修复技术。这将为在我国开展该方法的研究和应用打下基础。     

铬污染地下水的PRB反应介质筛选及修复试验

通过实验研究筛选出一种经济可行的用于修复Cr(Ⅵ)污染地下水的PRB反应介质。实验以Cr(Ⅵ)污染地下水为研究对象,选用MB、Fe0、粉煤灰和活性炭4种材料进行PRB介质筛选的静态实验,选取处理效果好且经济的MB作为PRB反应介质进行动态修复实验。结果表明:以MB作为PRB反应介质可以使Cr(Ⅵ)的质量浓度从0.50 mg/L降低到0.05 mg/L以下,达到地下水水质Ⅲ类标准;且MB具有吸附量大、固液分离容易、无解吸、无二次污染等优点。以MB作为PRB反应介质修复Cr(Ⅵ)污染的地下水是可行的。     

矿物介质材料在渗透反应格栅技术中的应用研究进展

渗透反应格栅(Permeable Reactive Barrier, PRB)技术是一种有效、实用的地下水原位修复技术,反应介质材料是PRB技术的核心。鉴于传统铁基介质材料在PRB运行中存在易氧化、堵塞的问题,本文围绕3大类典型矿物材料(含铁矿物、孔道/层状结构矿物和磷灰石),结合其晶体结构特点,介绍了它们作为PRB介质材料的原理及应用研究进展,并进一步讨论了目前相关研究的局限及未来发展的重点方向。     

棕地地下水污染修复技术筛选方法研究——以某废弃化工厂污染场地为例

科学合理的地下水污染修复技术筛选方法对于有效修复受污染地下水体、节约修复工程成本、保护地下水资源、维护生态系统安全和人体健康具有重要意义。以某化工厂遗址早期排污渗坑为目标污染源,在结合水文地质勘查和地下水人体健康风险评价的基础上确定场地受污染地下水修复目标污染物,根据污染物迁移性、降解性、人体健康风险等指标及抽出处理、化学修复、生物修复、渗透反应格栅等地下水污染修复技术特点,使用偏好顺序结构评估法(PROMETHEE)进行修复技术筛选。结果显示,该场地地下水中主要污染物为1,2-二氯乙烷、1,4-二氯苯等有机污染物,其中1,2-二氯乙烷在呼吸吸入条件下的最大致癌风险达9.54×10-7。化学清除、监测自然衰减等四项技术适用于该场地地下水1,2-二氯乙烷修复,化学清除法综合排序分值最高,而在成本优先控制条件下,监测自然衰减技术更为适宜。研究对于我国场地地下水污染调查评估及修复工作具有积极的参考意义。     

铬污染土壤和地下水的修复技术研究进展

上海20世纪70年代含铬废水排放量大,其中六价铬毒性大、溶解度高、迁移性强,极易随水淋溶污染地下水系统。开展高效、经济的土壤和地下水中铬污染修复方法的研究,具有重要的现实意义。本文系统地综述了铬污染场地修复技术现状,包括还原稳定、渗透反应墙、电动修复、生物修复等,重点探讨了上海地区污染深度大于4m的低渗透性的铬污染场地电动反应墙联合修复技术的发展趋势。     

青海海晏海北化工厂地下水Cr(Ⅵ)污染机理及治理方案

为研究青海省海晏县海北化工厂地下水Cr(Ⅵ)污染治理方案,在深入分析青海省海北化工厂一带环境水文地质条件、历年地下水及地表水环境Cr(Ⅵ)监测资料、地下水Cr(Ⅵ)点状污染源现状规模、污染羽空间展布特征以及地下水污染途径等的基础上,分析了海北化工厂地下水Cr(Ⅵ)污染地下水污染机理。基于此,从保护水环境的角度,经多方案比选,推荐可渗透反应墙(PRB)技术为修复治理海北化工厂Cr(Ⅵ)污染地下水的最佳方案。     

PRB技术在地下水污染修复中的研究进展

在综合分析可渗透反应墙（PRB）修复污染技术基础上,提出了存在问题及发展趋势,进而理出需通过深入研究,提高修复系统性能及其可行途径。预计在不远的将来,PRB处理工艺的持续性也同样会有大幅度改进和发展。     

岩溶型尾矿库渗滤液重金属污染防治技术研究进展

文章通过对岩溶型尾矿库渗滤液重金属污染防治技术相关方法进行研究,结果表明可渗透反应墙(PRB)处理污染地下水具有初期建设投资低、可以根据所要处理的污染物质灵活选择、运行期不需要能量供给而且处理设施不会占用宝贵的土地资源等显著优点,是岩溶型尾矿渗滤液治理方面最具发展前景的方法之一。     

典型潜水层苯系物污染羽稳定性主控因子及统计建模

场地或区域地下水污染羽能否达到稳定及其稳定性特征直接决定自然衰减修复的可行性.本文构建了从上到下依次为潜水层、弱透水层、承压层的典型含水结构,模拟量化潜水层恒定源地下水污染羽迁移扩散,以污染羽稳定面积、稳定浓度和稳定所需时间为特征因子,充分考虑可能影响污染羽迁移扩散的水文地质和水化学参数.首先通过敏感性分析筛选出较敏感因子,然后利用正交试验进行主控因子识别,最后采用多元回归模型构建特征因子与主控因子的定量统计关系.结果表明,对污染羽特征因子具有广泛影响的主控因子为降解系数、弥散度、渗流速度和源浓度,特征因子与主控因子之间具有良好的统计关系,根据实际情况可选用不同主控因子数量表征的统计模型对特征因子进行预测,这将为基于自然衰减修复的场地或区域地下水污染优化控制与高效修复提供重要依据.     

不同介质材料组合可渗透反应墙渗透性能试验研究

渗透系数是可渗透反应墙(PRB)正常运行的关键参数之一,与PRB活性填充材料的选择密切相关。本试验采用常水头渗透系数测试法,首先选用斜发沸石、红辉沸石为作为PRB的活性介质材料,考察了沸石矿物的类型和粒径对PRB渗透系数的影响,试验结果显示,同一粒径的斜发沸石PRB和红辉沸石PRB渗透系数相差一个数量级;处于同一数量级渗透系数沸石PRB,斜发沸石的粒径大于红辉沸石的粒径。在此基础上,以膨润土作为掺和活性介质材料,讨论了渗透系数处于同一数量级沸石PRB,掺和比例对渗透系数的影响,结果表明,膨润土的掺和能导致沸石PRB渗透系数量级上的差异,与斜发沸石相比,红辉沸石更有利于实现沸石PRB系统渗透系数的可调性。     

地下水污染场地风险管理与修复技术筛选

国际上对于地下水污染场地的控制与修复研究已经取得了许多成果,已有成功的修复实例。我国虽然起步晚,但非常重视地下水污染的防治,开展了全国范围的地下水污染调查,并进行了地下水污染的防治规划。地下水污染的控制与修复已经逐渐进入示范性研究阶段。面对地下水污染场地风险管理的不同方法,以及众多的污染修复技术,如何制定风险管理策略,如何在各种各样的修复技术中筛选合适的技术或技术组合,对于地下水污染场地的防治具有非常重要的意义。笔者分析了发达国家地下水污染风险管理策略,结合在地下水污染场地研究方面的经验,对一些主要的地下水污染修复技术进行了分析论述,提出了考虑污染物特征、场地水文地质条件的地下水污染修复技术的筛选过程和方法。     

建设场地重金属污染土壤修复技术的筛选

通过分析国内重金属污染场地土壤修复技术,提出了重金属污染场地修复技术筛选的流程与方法。结合具体实例,从影响重金属污染场地修复技术选择的因素,如场地条件、技术条件、经济条件和环境条件,建立修复技术筛选指标体系,利用层次分析法和逼近理想解排序法,筛选出适合污染场地的最优技术。     

开封市垃圾场污染物运移模拟与控制

在对开封市某典型垃圾场进行野外调查的基础上,应用Visual Modflow建立了该垃圾场污染场地的水流和溶质运移耦合模型并进行数值模拟预测,预测了20年后该污染场地垃圾渗滤液污染羽运移范围、途径及方式等特点。模拟了应用防渗墙和抽水井两种方式控制地下水污染的措施和方案,并利用计算机模型对污染控制的效果进行了模拟分析。模拟结果表明,模拟初期污染羽覆盖了3个抽水井,污染羽前缘距离村庄688 m。模拟20年后污染羽已经覆盖了7个抽水井,其中浓度超标井有3口,污染羽前缘距离村庄605 m。建议在加强污染物监测的同时协助开展其他的污染控制措施,进一步控制污染羽的扩散。     

混合PRB介质处理渗滤液污染地下水的可行性研究

反应介质的选择是可渗透反应墙(PRB)系统原位处理污染地下水的一个关键问题。本实验采用两种混合介质A(陶粒与活性炭的混合物)和B(沸石与活性炭的混合物),对修复被渗滤液污染的地下水的可行性进行了研究。结果表明,混合介质A和B对CODCr的平均去除率分别达到了71.8%和63.4%;对NH4 的平均去除率分别为13.5%和58.7%;对重金属的去除,反应介质B则优于A。因此,PRB反应介质的选择要根据污染物的性质而定。     

可渗透反应墙对重金属离子Pb~(2+)、Cd~(2+)吸附效果的试验研究

以受尾矿库渗滤液重金属离子Pb2+、Cd2+污染的地下水为研究对象,用天然矿物材料红辉沸石与膨润土作为反应渗透墙(PRB)的活性介质填充材料,试验结果表明,膨润土∶红辉沸石=1∶7,PRB渗透系数处于10-4cm/s数量级且随时间下降最为缓慢;PRB对单一组分Pb2+和单一组分Cd2+去除率分别达99.95%和99.995%;但在双组分PRB体系中,重金属离子Pb2+的存在显著地抑制了PRB对Cd2+的吸附作用,优先选择性吸附顺序是Pb2+Cd2+。     

中国典型有机污染场地土层岩性和污染物特征分析

目前我国存在大量待修复场地,其分布具有一定的规律性和区域性,场地地层系统结构复杂、渗透性空间异质性显著,污染物种类复杂。总结场地典型土层结构和典型污染物有助于有针对性地开展修复技术的研发。为此,本文收集并整理了全国136处有机污染场地相关资料,对其地域性、地层及污染物特征总结如下:目前我国已经开展调查与修复的有机污染场地主要集中在京津冀和沪宁杭地区;有机污染场地土层基本都含有黏土等低渗透介质,而且都具有非均质性,其中67%场地土层有强非均质性;沪宁杭地区场地土层渗透性总体低于京津冀和辽中南地区,此外我国京津冀和辽中南地区场地调查深度(20.3 m)总体大于沪宁杭地区(12.8 m);我国有机污染场地地下水中最常见的有机污染物种类为氯代溶剂,依次为氯代烷烃类(场地数量占比84%)、氯代苯类(场地数量占比46%)和氯代烯烃类(场地数量占比33%);最常见的3种氯代溶剂依次为二氯乙烷、一氯苯和三氯甲烷。     

搬迁企业原址场地土壤挥发性有机物污染特征——以北京某搬迁化工厂为例

搬迁企业原址场地可能受原生产生活遗留有毒有害物质的污染,因此,在原场地再利用之前必须对其进行污染调查.对北京市某化工厂搬迁场地进行土壤污染初步调查,以超建设用地二类用地的筛选值或管制值来表征污染物超过土壤背景值的程度.初步污染调查结果表明,该场地土壤中苯、甲苯、氯苯、四氯化碳和氯仿浓度超标.其中苯、四氯化碳和氯仿的最大浓度分别超筛选值的32.5倍、59倍和151.2倍,且都超管制值,属于重度污染;甲苯最大浓度超筛选值(等于管制值)3.23倍,属于中—重度污染;氯苯略微超过筛选值,属于轻度污染,超标土样均来自同一钻孔AD56.场地污染特征,平面上呈点状分布,垂向上污染集中在约4 m深处的弱透水层,与地层岩性关系密切.经场地重点区域初步污染调查判定为污染地块,需进行详细调查和风险评估.     

上海某多环芳烃污染地块健康风险评估研究

通过对上海某多环芳烃污染地块的场地环境调查,按照调查结果和《上海市污染场地风险评估技术规范》要求,开展该地块健康风险评估工作。结果表明,该地块土壤中苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽对潜在敏感受体的健康风险值超过了可接受范围,该地块在开发前需进行场地修复。综合考虑后续修复的技术经济可行性以及实验室检测能力,场地风险控制值优先引用计算所得风险控制值,若计算结果小于上海市敏感用地筛选值,则选取敏感用地筛选值作为场地风险控制值。土壤中苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽的综合风险控制值分别为2.1mg/kg2.1mg/kg 0.4mg/kg 2.1mg/kg 0.2mg/kg,需要修复的土方量合计为152m~3。