1、第九章第九章 污染地下水的生物修復污染地下水的生物修復抽提抽提-處理修復處理修復1空氣吹脫修復空氣吹脫修復2原位工程生物修復原位工程生物修復3地下水的自然生物修復地下水的自然生物修復4第一節第一節 抽提抽提- -處理修復處理修復v 抽提抽提-處理修復（處理修復（extraction-treatment）是一種傳統的異位）是一種傳統的異位修復技術，通過采用一定方法，將地下水中的液態污染物與修復技術，通過采用一定方法，將地下水中的液態污染物與氣態污染物抽取出來，在地面進行處理凈化，又分為泵氣態污染物抽取出來，在地面進行處理凈化，又分為泵-處處理修復和氣體抽提修復理修復和氣體抽提修復v 泵泵-處理修

2、復（處理修復（pump-treatment） 概述概述 在地下水層受到污染時，采用水泵將地下水抽取出來，進行地面在地下水層受到污染時，采用水泵將地下水抽取出來，進行地面處理處理 一方面可以防止受污染的地下水向周圍遷移、擴散，另一方面，一方面可以防止受污染的地下水向周圍遷移、擴散，另一方面，抽取出來的地下水可以在地面得到合適的處理凈化，然后再重新抽取出來的地下水可以在地面得到合適的處理凈化，然后再重新注入地下或排放進入地表水體，從而減少了地下水和土壤的污染注入地下或排放進入地表水體，從而減少了地下水和土壤的污染程度程度泵泵-處理修復處理修復 地下水通過水泵和一個或多個水井抽取上來，在抽取過程中，

3、地下水通過水泵和一個或多個水井抽取上來，在抽取過程中，水井水位下降，與周圍地下水形成水力梯度，導致周圍的地下水井水位下降，與周圍地下水形成水力梯度，導致周圍的地下水不斷流向水井，從而在每個水井周圍形成一個漏斗形狀地下水不斷流向水井，從而在每個水井周圍形成一個漏斗形狀地下水區域水區域 水井應該合理的覆蓋污染區域，并且水井的抽水速率應該高于水井應該合理的覆蓋污染區域，并且水井的抽水速率應該高于污染物在地下水中的擴散速率污染物在地下水中的擴散速率 盡管用泵抽取出來的水中的污染物可以得到高效率的去除，但盡管用泵抽取出來的水中的污染物可以得到高效率的去除，但卻不能保證地下水尤其是土壤中的污染物能夠得到有

4、效的去除卻不能保證地下水尤其是土壤中的污染物能夠得到有效的去除 污染物在土壤顆粒表面存在吸附污染物在土壤顆粒表面存在吸附- -脫附現象，從而導致地下水修脫附現象，從而導致地下水修復過程比理論預測長很多復過程比理論預測長很多泵泵-處理修復處理修復 現場調查和試驗現場調查和試驗 現場調查現場調查 地質和水力參數包括：地質和水力參數包括： 水力滲透率水力滲透率（水在土中流動的過程中將受到土阻力的作用，使水在土中流動的過程中將受到土阻力的作用，使水頭逐漸損失。同時，水的滲透將對土骨架產生拖曳力，導致水頭逐漸損失。同時，水的滲透將對土骨架產生拖曳力，導致土體中的應力與變形發生變化。這種滲透水流作用對土骨

5、架產土體中的應力與變形發生變化。這種滲透水流作用對土骨架產生的拖曳力稱為滲透力。生的拖曳力稱為滲透力。）水力梯度水力梯度（在含水層中沿水流方向每單位距離的水頭下降值。在含水層中沿水流方向每單位距離的水頭下降值。指沿滲透途徑水頭損失與滲透途徑長度的比值；可以理解為水指沿滲透途徑水頭損失與滲透途徑長度的比值；可以理解為水流通過單位長度滲透途徑為克服摩擦阻力所耗失的機械能；或流通過單位長度滲透途徑為克服摩擦阻力所耗失的機械能；或為克服摩擦力而使水以一定流速流動的驅動力。為克服摩擦力而使水以一定流速流動的驅動力。）等）等泵泵-處理修復處理修復 現場調查和試驗現場調查和試驗 現場調查現場調查 污染物方面

6、的參數：包括污染物性質、溶解度、可吹脫特性（污染物方面的參數：包括污染物性質、溶解度、可吹脫特性（吹脫、吹脫、氣提法用于脫除水中溶解氣體和某些揮發性物質。即將氣體（載氣：氣提法用于脫除水中溶解氣體和某些揮發性物質。即將氣體（載氣：空氣或水蒸汽）通入水中，使之相互充分接觸，使水中溶解氣體和揮空氣或水蒸汽）通入水中，使之相互充分接觸，使水中溶解氣體和揮發性物質穿過氣液界面，向氣相轉移，從而達到脫除污染物的目的。發性物質穿過氣液界面，向氣相轉移，從而達到脫除污染物的目的。）、吸附特性、可生物降解特性以及環境排放標準等）、吸附特性、可生物降解特性以及環境排放標準等 水化學特性：水化學特性：pH值、總溶

7、解性固體、電導率、總懸浮固體、總鐵、溶值、總溶解性固體、電導率、總懸浮固體、總鐵、溶解性鐵、解性鐵、DO和溫度等和溫度等 地下水流量變化：包括短期變化、長期變化和流量的穩定性等地下水流量變化：包括短期變化、長期變化和流量的穩定性等 土壤特性：土壤地質起源、土壤分層結構、顆粒尺寸分布、孔隙率、土壤特性：土壤地質起源、土壤分層結構、顆粒尺寸分布、孔隙率、有機質含量等有機質含量等環境標準、土壤修復標準、水處理和排放標準環境標準、土壤修復標準、水處理和排放標準泵泵-處理修復處理修復l實驗實驗 通過實驗，實際測定水泵的出流流量、持續時間，以及控制污染通過實驗，實際測定水泵的出流流量、持續時間，以及控制污

8、染帶遷移計算所需要的水力傳導系數（在單位土水勢梯度作用下，帶遷移計算所需要的水力傳導系數（在單位土水勢梯度作用下，單位時間內通過單位面積土壤橫斷面的水量。也即單位水勢梯度單位時間內通過單位面積土壤橫斷面的水量。也即單位水勢梯度下的滲透速度。）等下的滲透速度。）等 基于實地水泵抽提實驗得到的數據進行設計會更可靠基于實地水泵抽提實驗得到的數據進行設計會更可靠 水泵抽提實驗水泵抽提實驗 可以在專門挖掘的井或者在已有的觀察監測井中進行可以在專門挖掘的井或者在已有的觀察監測井中進行 對于開放式的蓄水層，需要實驗時間一般是對于開放式的蓄水層，需要實驗時間一般是72h；對于承壓蓄水層，；對于承壓蓄水層，24

9、h即可即可 在某些水量比較低的情況下，在某些水量比較低的情況下，824h即可即可 通過水泵實驗，應該測定泵水流水量隨時間的下降趨勢，根據相關方通過水泵實驗，應該測定泵水流水量隨時間的下降趨勢，根據相關方程獲得相應的水力傳導系數、比產率系數和比貯存系數程獲得相應的水力傳導系數、比產率系數和比貯存系數現場實驗現場實驗v 地下水位實驗地下水位實驗 方法一：在瞬間抽取出一定的水量，然后觀察記錄水位隨著方法一：在瞬間抽取出一定的水量，然后觀察記錄水位隨著時間的恢復過程時間的恢復過程 方法二：瞬間將一大塊固體放入地下水，然后觀察地下水位方法二：瞬間將一大塊固體放入地下水，然后觀察地下水位隨著時間回落的過程

10、隨著時間回落的過程 這兩個方法都可以估算水力傳導系數，但實際上僅僅測定了這兩個方法都可以估算水力傳導系數，但實際上僅僅測定了局部的水力傳導系數，具有一定的局限性，結果都沒有水泵局部的水力傳導系數，具有一定的局限性，結果都沒有水泵抽提實驗準確抽提實驗準確 優點：方便、成本低廉，不需要安裝水泵等設備優點：方便、成本低廉，不需要安裝水泵等設備泵泵-處理修復處理修復 設計內容及原理設計內容及原理 設計內容包括水井的作用范圍、位置、數目、直徑大小、深設計內容包括水井的作用范圍、位置、數目、直徑大小、深度、井的建造材料、抽水速率或者流量、操作方式（連續或度、井的建造材料、抽水速率或者流量、操作方式（連續或

11、間歇周期）、地面處理工藝、處理后的地下水的處置方式等間歇周期）、地面處理工藝、處理后的地下水的處置方式等 單井作用范圍單井作用范圍 將單井的作用范圍置于將單井的作用范圍置于x-y坐標，其邊緣界限曲線可以用方程描坐標，其邊緣界限曲線可以用方程描述述 Q為井水抽取流量，為井水抽取流量，m3/s；B為蓄水層厚度，為蓄水層厚度，m；u為井周圍地為井周圍地下水流速，下水流速，m/sQ/2Bu數值越大，即流量越大，地下水流速越慢或者蓄水層越數值越大，即流量越大，地下水流速越慢或者蓄水層越薄，水井的影響范圍越大薄，水井的影響范圍越大泵泵-處理修復處理修復 水井的個數水井的個數 估算地下水抽取流量估算地下水抽

12、取流量 繪制單個水井的作用區范圍曲線繪制單個水井的作用區范圍曲線 將單個水井作用范圍曲線按地圖比例放置在污染區域地圖上將單個水井作用范圍曲線按地圖比例放置在污染區域地圖上 如果一個水井的作用范圍曲線足夠覆蓋整個污染區域，則說明單個如果一個水井的作用范圍曲線足夠覆蓋整個污染區域，則說明單個水井就足夠了水井就足夠了 否則就用多個水井的作用范圍曲線羅列在一起，直到能夠覆蓋整個否則就用多個水井的作用范圍曲線羅列在一起，直到能夠覆蓋整個污染區域，根據每一個作用范圍曲線，就可以確定每一個水井在地污染區域，根據每一個作用范圍曲線，就可以確定每一個水井在地圖上的具體位置圖上的具體位置對于復雜的工程計算，可以采

13、用相應的地下水模型軟件，目前應該對于復雜的工程計算，可以采用相應的地下水模型軟件，目前應該較廣的是美國的較廣的是美國的MODFLOW模型軟件模型軟件泵泵-處理修復處理修復 水泵選擇水泵選擇 常用水泵有兩種：安裝在地面上的離心泵和安裝在井內的潛水泵常用水泵有兩種：安裝在地面上的離心泵和安裝在井內的潛水泵 離心泵抽吸提升高程一般離心泵抽吸提升高程一般6m，適用于具有比較高的地下水位的地，適用于具有比較高的地下水位的地方，比較廣泛采用的是變流量離心泵方，比較廣泛采用的是變流量離心泵 潛水泵也有兩種：一種是泵頭安裝在井內而電機安裝在井口，另一潛水泵也有兩種：一種是泵頭安裝在井內而電機安裝在井口，另一種

14、是電機和泵頭都在井內；后一種潛水泵安裝方便，但更換和維修種是電機和泵頭都在井內；后一種潛水泵安裝方便，但更換和維修不方便不方便 一般情況下，電機和潛水泵頭在一起時，不必是防爆型的一般情況下，電機和潛水泵頭在一起時，不必是防爆型的倘若電機不在水下，則要求電機是防爆型倘若電機不在水下，則要求電機是防爆型泵泵-處理修復處理修復 地面修復工藝地面修復工藝利用活性污泥工藝或生物膜工藝，將抽取上來的地下利用活性污泥工藝或生物膜工藝，將抽取上來的地下水中的有機物進行生物氧化分解水中的有機物進行生物氧化分解也可以用空氣吹脫、活性炭吸附、化學氧化、石灰或也可以用空氣吹脫、活性炭吸附、化學氧化、石灰或堿蘇打沉淀重

15、金屬離子、交換樹脂、膜分離等物理化堿蘇打沉淀重金屬離子、交換樹脂、膜分離等物理化學方法學方法v氣體抽提修復氣體抽提修復（air extracted-treatment） 抽提修復抽提修復 利用真空泵和井，在受污染區域誘導產生氣流，將有機利用真空泵和井，在受污染區域誘導產生氣流，將有機污染物蒸氣，或者將被吸附的、溶解狀況的或者自由相污染物蒸氣，或者將被吸附的、溶解狀況的或者自由相的污染物轉變為氣相，抽提到地面，然后在進行收集處的污染物轉變為氣相，抽提到地面，然后在進行收集處理理 典型的氣體抽提系統包括抽提井、真空泵、適度分離裝典型的氣體抽提系統包括抽提井、真空泵、適度分離裝置、氣體收集管道、氣體

16、凈化處理設備和附屬設備等置、氣體收集管道、氣體凈化處理設備和附屬設備等氣體抽提修復氣體抽提修復 氣體抽提技術的主要優點氣體抽提技術的主要優點 能夠原位操作，比較簡單，對周圍的干擾能夠限定在盡可能夠原位操作，比較簡單，對周圍的干擾能夠限定在盡可能小的范圍之內能小的范圍之內 非常有效的去除揮發性有機物非常有效的去除揮發性有機物 在可接受的成本范圍內能夠處理盡可能多的受污染土壤在可接受的成本范圍內能夠處理盡可能多的受污染土壤 系統容易安裝和轉移系統容易安裝和轉移容易與其他技術組合使用容易與其他技術組合使用氣體抽提修復氣體抽提修復 抽提技術的基礎是土壤污染物的揮發特性抽提技術的基礎是土壤污染物的揮發特

17、性 在孔隙空氣流動時，土壤污染物質不斷揮發，形成蒸氣，并在孔隙空氣流動時，土壤污染物質不斷揮發，形成蒸氣，并隨著氣流，遷移至抽提井，集中收集抽提出來，再進行地面隨著氣流，遷移至抽提井，集中收集抽提出來，再進行地面凈化處理凈化處理 抽提技術可行與否，取決于污染物質的揮發特性和土壤結構抽提技術可行與否，取決于污染物質的揮發特性和土壤結構對氣流的滲透特性對氣流的滲透特性有機污染物在土壤中以不同的狀態存在，包括：吸附在土有機污染物在土壤中以不同的狀態存在，包括：吸附在土壤顆粒表面，呈現膜狀；在土壤空隙中呈現乳化狀態；壤顆粒表面，呈現膜狀；在土壤空隙中呈現乳化狀態；在土壤空隙氣相中呈蒸氣狀態；溶解于水或

18、者地下水中；在土壤空隙氣相中呈蒸氣狀態；溶解于水或者地下水中；作為獨立的相漂浮于地下水層或者沉積于下層作為獨立的相漂浮于地下水層或者沉積于下層氣體抽提修復氣體抽提修復 土壤中有機污染物的揮發性能可以用幾種參數表示土壤中有機污染物的揮發性能可以用幾種參數表示 蒸氣壓蒸氣壓 表示一個化合物揮發轉變為氣相的趨勢表示一個化合物揮發轉變為氣相的趨勢 一般蒸氣壓大于一般蒸氣壓大于66.661133.322pa的化合物（如苯、三氯乙烯）的化合物（如苯、三氯乙烯），可以采用抽提技術有效的去除，可以采用抽提技術有效的去除 對于混合性的污染物，蒸氣壓與各個組分物質的量比例有關對于混合性的污染物，蒸氣壓與各個組分物

19、質的量比例有關 溶解度溶解度： 溶解度小的化合物容易揮發，而溶解度大的化合物可能隨水滲溶解度小的化合物容易揮發，而溶解度大的化合物可能隨水滲流，遷移至更遠的地方流，遷移至更遠的地方對于混合性的污染物，溶解度同樣取決于各個組分物質的比例對于混合性的污染物，溶解度同樣取決于各個組分物質的比例氣體抽提修復氣體抽提修復v 亨利系數亨利系數 表示一個化合物在水相和氣相分配的程度表示一個化合物在水相和氣相分配的程度 KH=cv/c1（KH為亨利系數；為亨利系數；cv 為化合物在氣相中的平衡濃度；為化合物在氣相中的平衡濃度；c1為化合為化合物在水相中濃度）物在水相中濃度）v 吸附吸附 污染物吸附與土壤顆粒特

20、性及所含有的有機物成分有關，有機成分可以污染物吸附與土壤顆粒特性及所含有的有機物成分有關，有機成分可以用總碳表示，吸附程度用吸附系數用總碳表示，吸附程度用吸附系數Kd表示表示 Kd=focKoc（foc為土壤含有機物的比例，一般為為土壤含有機物的比例，一般為18%，對于沙子，則小，對于沙子，則小于于1%；Koc為該污染物在土壤有機物中的分配系數，可以利用辛醇為該污染物在土壤有機物中的分配系數，可以利用辛醇-水水分配系數獲得）分配系數獲得）v 土壤方面影響因素包括：孔隙率，越小將降低擴散速率；含水率，土壤方面影響因素包括：孔隙率，越小將降低擴散速率；含水率，高會影響擴散速率，低會增加吸附特性；土

21、壤層結構的多向異性高會影響擴散速率，低會增加吸附特性；土壤層結構的多向異性氣體抽提修復氣體抽提修復 抽提過程操作：抽提過程操作：抽提技術作用一般分為幾個階段抽提技術作用一般分為幾個階段 初期，土壤孔隙中的空氣含有的揮發性有機物處于平衡甚至飽和初期，土壤孔隙中的空氣含有的揮發性有機物處于平衡甚至飽和狀態狀態 當啟動抽提技術時，呈飽和平衡狀態的氣相首先移走，液相狀態當啟動抽提技術時，呈飽和平衡狀態的氣相首先移走，液相狀態的有機物傳質至氣相并被帶出，氣流中有機物濃度相對比較穩定的有機物傳質至氣相并被帶出，氣流中有機物濃度相對比較穩定 當大部分自由相狀態的有機物被移走，平衡破壞，氣相移動的速當大部分自

22、由相狀態的有機物被移走，平衡破壞，氣相移動的速度或者說將污染物帶出的速度大于污染物從液相或固相揮發傳質度或者說將污染物帶出的速度大于污染物從液相或固相揮發傳質的速度，此時，液相呈乳化狀態或者黏附在土壤顆粒表面物質逐的速度，此時，液相呈乳化狀態或者黏附在土壤顆粒表面物質逐漸揮發漸揮發 最后是水相中呈溶解狀態物質的揮發，被吸附在土壤顆粒表面上最后是水相中呈溶解狀態物質的揮發，被吸附在土壤顆粒表面上的有機物的脫附的有機物的脫附氣體抽提修復氣體抽提修復注意事項注意事項 為了有效的增加空氣流量，為了有效的增加空氣流量，一般把抽提井周圍的地面用一般把抽提井周圍的地面用塑料覆蓋，使空氣在更大范塑料覆蓋，使空

23、氣在更大范圍內擴散，使有限的空氣通圍內擴散，使有限的空氣通過更多的土壤過更多的土壤 周邊覆蓋還可以減少雨淋，周邊覆蓋還可以減少雨淋，減少水滲流產生的不利影響減少水滲流產生的不利影響注意事項注意事項 為了增加抽提效果，也可以特別設置空氣注入井，直接插入到空氣為了增加抽提效果，也可以特別設置空氣注入井，直接插入到空氣難以通過的污染區域難以通過的污染區域 在使用真空泵抽吸時，為了減少地下水上升所造成的影響，需要將在使用真空泵抽吸時，為了減少地下水上升所造成的影響，需要將抽提井的底部封住抽提井的底部封住 在應用抽提技術時，需要考慮污染物成分、類型、時間、濃度、階在應用抽提技術時，需要考慮污染物成分、類

24、型、時間、濃度、階段與分布、區域特征（地質條件、土壤濕度、地表特征、地下水深段與分布、區域特征（地質條件、土壤濕度、地表特征、地下水深度等）度等） 抽提技術運用于滲透性和均一性比較好的地層，因此需要對受污染抽提技術運用于滲透性和均一性比較好的地層，因此需要對受污染地區進行詳細調查，包括地質和水力特征、污染物分布區域、土壤地區進行詳細調查，包括地質和水力特征、污染物分布區域、土壤空氣成分、地下水變化、氣壓變化特征、地下水中輕質有機污染物空氣成分、地下水變化、氣壓變化特征、地下水中輕質有機污染物（LNAPL）的存在狀態和地下水濃度等）的存在狀態和地下水濃度等氣體抽提修復氣體抽提修復 現場中試現場中

25、試 設計前最后進行中試，以獲得工程現場第一手的設計資料和參數，設計前最后進行中試，以獲得工程現場第一手的設計資料和參數，也稱為現場設計實驗也稱為現場設計實驗 中試包括測定土壤空氣滲透中試包括測定土壤空氣滲透率、蒸氣抽提范圍半徑、吹提率、蒸氣抽提范圍半徑、吹提出來的空氣的濃度和成分、出來的空氣的濃度和成分、所需要的空氣流量、真空水平、所需要的空氣流量、真空水平、真空泵功率、估計修復需要的真空泵功率、估計修復需要的時間和成本等時間和成本等氣體抽提修復氣體抽提修復 設計原理設計原理 設計的目的包括設計的目的包括 系統各個部分的規格，如真空泵或者鼓風機、抽提井個數和位系統各個部分的規格，如真空泵或者鼓

26、風機、抽提井個數和位置、井的構造、抽提物后處理單元、空氣置、井的構造、抽提物后處理單元、空氣/ /水分分離器、管道水分分離器、管道管件以及檢測和控制儀等管件以及檢測和控制儀等 選擇合適的操作條件如抽提所需要的真空水平、空氣流量、抽選擇合適的操作條件如抽提所需要的真空水平、空氣流量、抽提半徑范圍、污染物蒸氣濃度等提半徑范圍、污染物蒸氣濃度等 估算修復程度和效率、所需要的時間、殘余污染物濃度等估算修復程度和效率、所需要的時間、殘余污染物濃度等工程投資或者成本等工程投資或者成本等氣體抽提修復氣體抽提修復 抽提半徑方法抽提半徑方法 根據中試結果，可以確定一定的空氣流量或者真空水平所產生的有根據中試結果

27、，可以確定一定的空氣流量或者真空水平所產生的有效抽提半徑，進而確定修復整個受污染區域所需要的抽提井個數。效抽提半徑，進而確定修復整個受污染區域所需要的抽提井個數。因此，在實驗中需要測量抽提井周圍的真空水平，并按距離畫圖因此，在實驗中需要測量抽提井周圍的真空水平，并按距離畫圖 依據所需要的真空水平，就可以確定有效半徑范圍，采用所確定的依據所需要的真空水平，就可以確定有效半徑范圍，采用所確定的半徑，在需要修復的區域范圍內，畫出重疊的圓圈，即為抽提井的半徑，在需要修復的區域范圍內，畫出重疊的圓圈，即為抽提井的個數和位置個數和位置 確定了抽提井的個數和位置，根據所需要的真空水平和待修復土壤確定了抽提井

28、的個數和位置，根據所需要的真空水平和待修復土壤的滲透系數，就可以確定空氣流量，以此選擇真空泵等設備和儀表的滲透系數，就可以確定空氣流量，以此選擇真空泵等設備和儀表 實際工作過程中，污染物濃度逐漸降低，直至達到環境標準，完成實際工作過程中，污染物濃度逐漸降低，直至達到環境標準，完成修復工作修復工作抽提氣體后處理：抽提氣體后處理：生物過濾生物過濾第二節第二節 空氣吹脫修復空氣吹脫修復v 概述概述 空氣吹脫（空氣吹脫（blow-off）是在一定的壓力條件下，將壓縮空氣注）是在一定的壓力條件下，將壓縮空氣注入受污染區域，將溶解在地下水中的揮發性化合物、吸附在土入受污染區域，將溶解在地下水中的揮發性化合

29、物、吸附在土壤顆粒表面上的化合物以及阻塞在土壤空隙中的化合物驅趕出壤顆粒表面上的化合物以及阻塞在土壤空隙中的化合物驅趕出來來 空氣吹脫包括現場吹脫、揮發性有機物的揮發、有機物的好氧空氣吹脫包括現場吹脫、揮發性有機物的揮發、有機物的好氧生物降解等三個過程，前兩個過程進行的比較快，而生物降解生物降解等三個過程，前兩個過程進行的比較快，而生物降解過程在比較長的時間內才能顯現出來過程在比較長的時間內才能顯現出來 在實際應用中，空氣吹脫技術與抽提技術相結合，可以得到更在實際應用中，空氣吹脫技術與抽提技術相結合，可以得到更好的效果好的效果空氣吹脫修復空氣吹脫修復 選擇吹脫技術應該考慮亨利系數和蒸氣壓選擇吹

30、脫技術應該考慮亨利系數和蒸氣壓 亨利系數大于亨利系數大于101.32510-2Pam3/mol，蒸氣壓大于，蒸氣壓大于66.661133.322Pa，比較容易揮發或吹脫，比較容易揮發或吹脫 關于地質條件，影響最大的是底層土壤均一性，比較密實的關于地質條件，影響最大的是底層土壤均一性，比較密實的土層會阻斷空氣通道，導致空氣積累，高度松散的土壤也會土層會阻斷空氣通道，導致空氣積累，高度松散的土壤也會導致空氣短流，吹脫不能均勻進行導致空氣短流，吹脫不能均勻進行 在實際工作中，空氣注入到土壤地下水中后，根據不同的地在實際工作中，空氣注入到土壤地下水中后，根據不同的地層結構，或者以氣泡或者以氣流的形式擴

31、散，相應地，地下層結構，或者以氣泡或者以氣流的形式擴散，相應地，地下水從垂直方向和水平方向向周圍遷移水從垂直方向和水平方向向周圍遷移空氣吹脫修復空氣吹脫修復 不同情況下地下水位的變化不同情況下地下水位的變化 在空氣注入的開始階段，空氣進入地下水的流量大于其擴散流出的在空氣注入的開始階段，空氣進入地下水的流量大于其擴散流出的量，地下水位上升并達到其最高位置量，地下水位上升并達到其最高位置 隨著注入的空氣不斷流向包氣帶，地下水水位開始下降，此時空氣隨著注入的空氣不斷流向包氣帶，地下水水位開始下降，此時空氣從地下水區域向包氣帶流動的氣流通道開始形成從地下水區域向包氣帶流動的氣流通道開始形成 地下水位

32、持續下降直至空氣注入的流速等于其流出的速度，達到平地下水位持續下降直至空氣注入的流速等于其流出的速度，達到平衡時，注入井附近的地下水水位幾乎回復原位衡時，注入井附近的地下水水位幾乎回復原位 空氣通道在地下水中的分布，大體呈現傘狀形態。氣流通道的密空氣通道在地下水中的分布，大體呈現傘狀形態。氣流通道的密度和空氣與土壤接觸的表面積都與空氣流量有關，空氣流量大，度和空氣與土壤接觸的表面積都與空氣流量有關，空氣流量大，氣流通道的密度增加，相應的接觸表面積增加氣流通道的密度增加，相應的接觸表面積增加 空氣注入地下，能夠強化地下水的混合，從而克服分散傳質的局空氣注入地下，能夠強化地下水的混合，從而克服分散

33、傳質的局限性，大大加快傳質過程限性，大大加快傳質過程空氣吹脫修復空氣吹脫修復v 空氣吹脫現場中試空氣吹脫現場中試 由于空氣吹脫技術還沒有走出經驗性階段，因此需要進行現場中由于空氣吹脫技術還沒有走出經驗性階段，因此需要進行現場中試，以驗證技術的有效性，并獲得相應的設計參數試，以驗證技術的有效性，并獲得相應的設計參數 中試實驗主要的檢查內容包括：注入空氣的流量；溶解氧水中試實驗主要的檢查內容包括：注入空氣的流量；溶解氧水平；井水水位的變化；空氣注入壓力和土壤中氣體壓力的變平；井水水位的變化；空氣注入壓力和土壤中氣體壓力的變化，井壁附近壓力的變化；土壤氣體中污染物的濃度和吹脫效化，井壁附近壓力的變化

34、；土壤氣體中污染物的濃度和吹脫效率，尤其應注意避免可能達到爆炸或者燃燒水平的高濃度；實率，尤其應注意避免可能達到爆炸或者燃燒水平的高濃度；實驗流量和壓力對吹脫氣體影響半徑的影響，也可以檢查示蹤氣體驗流量和壓力對吹脫氣體影響半徑的影響，也可以檢查示蹤氣體的變化的變化 這些參數能夠揭示吹脫技術的可行性和效果，同時，需要詳細的這些參數能夠揭示吹脫技術的可行性和效果，同時，需要詳細的調查現場條件調查現場條件空氣吹脫修復空氣吹脫修復v 空氣吹脫設計空氣吹脫設計 空氣注入井布置空氣注入井布置 位置應該包圍整個污染區域，或者在其擴散流動方向進行阻截位置應該包圍整個污染區域，或者在其擴散流動方向進行阻截 每一

35、個注入井的半徑范圍需要通過現場實驗確定每一個注入井的半徑范圍需要通過現場實驗確定 可以設立實驗井，在其周圍輻射方向設立觀察井可以設立實驗井，在其周圍輻射方向設立觀察井空氣吹脫修復空氣吹脫修復 空氣注入的深度空氣注入的深度 原則上應該是比污染物所處最深處更深原則上應該是比污染物所處最深處更深3060m，但實際的深度受土壤結，但實際的深度受土壤結構等影響，一般不超過地下水水位以下構等影響，一般不超過地下水水位以下916m的深度的深度 注入井的深度影響空氣注入所需要的壓力和流量注入井的深度影響空氣注入所需要的壓力和流量 空氣注入所需要的壓力和流量空氣注入所需要的壓力和流量 注入空氣的壓力必須克服注入

36、點地下水的靜態壓力和土壤毛細管壓力，注入空氣的壓力必須克服注入點地下水的靜態壓力和土壤毛細管壓力，才能夠形成氣流通道才能夠形成氣流通道 在實踐中，并不是壓力越高，空氣流量越大，吹脫效果越好，為了增加在實踐中，并不是壓力越高，空氣流量越大，吹脫效果越好，為了增加空氣流量或者擴展吹脫半徑范圍而增高壓力時需要倍加小心，此時需要空氣流量或者擴展吹脫半徑范圍而增高壓力時需要倍加小心，此時需要逐漸提高壓力，循序漸進逐漸提高壓力，循序漸進 注入空氣的流量范圍一般在注入空氣的流量范圍一般在28425m2/min 選擇空氣流量時，也需要考慮為了回收蒸氣而進行抽提的能力選擇空氣流量時，也需要考慮為了回收蒸氣而進行

37、抽提的能力空氣吹脫修復空氣吹脫修復 注入方式注入方式 連續注入方式下，運行比較穩定連續注入方式下，運行比較穩定 在間歇注入方式下，地下水位升降比較明顯，可以強化傳質效在間歇注入方式下，地下水位升降比較明顯，可以強化傳質效果，從而提高空氣吹脫的效果，但間歇脈沖式的操作方式也可果，從而提高空氣吹脫的效果，但間歇脈沖式的操作方式也可能導致井周圍的土壤篩選分層現象產生，使比較細的土壤沉積能導致井周圍的土壤篩選分層現象產生，使比較細的土壤沉積在下層，導致阻塞現象在下層，導致阻塞現象 注入井的構造注入井的構造 與深度有關與深度有關 可采用聚氯乙烯管材進行加工而成可采用聚氯乙烯管材進行加工而成 注入井的直徑

38、一般為注入井的直徑一般為0.31.2m，實際直徑以，實際直徑以0.30.6m比較經濟比較經濟 深度比較大時，小口徑的井所需要的壓力可能比較高深度比較大時，小口徑的井所需要的壓力可能比較高空氣吹脫修復空氣吹脫修復 污染物類型和分布的影響污染物類型和分布的影響 污染物的分布受污染物揮發特性、溶解度和生物可降解性等因素污染物的分布受污染物揮發特性、溶解度和生物可降解性等因素影響，也受地下水流動、空氣氣流強化傳質等影響影響，也受地下水流動、空氣氣流強化傳質等影響 需要視具體情況和工程要求進行優化需要視具體情況和工程要求進行優化 吹脫技術設備選擇吹脫技術設備選擇 根據中試對壓力的需要選擇，壓力小選擇鼓風

39、機，壓力比較高時根據中試對壓力的需要選擇，壓力小選擇鼓風機，壓力比較高時選擇空氣壓縮機選擇空氣壓縮機 空氣吹脫技術的效率空氣吹脫技術的效率 空氣吹脫比傳統的抽取地下水進行地上處理的技術效率更高空氣吹脫比傳統的抽取地下水進行地上處理的技術效率更高 一般的運行時間在一般的運行時間在13年，多數工程在年，多數工程在1年之內就能夠達到預期的年之內就能夠達到預期的設計要求設計要求 進行修復的常見污染物包括汽油組分、氯代烴溶劑等進行修復的常見污染物包括汽油組分、氯代烴溶劑等空氣吹脫修復空氣吹脫修復 局限局限 當滲透率低于當滲透率低于10-3cm/s時，空氣擴散非常困難時，空氣擴散非常困難 對于非揮發性污染

40、物，空氣吹脫不但不能夠有效的去除污染物，對于非揮發性污染物，空氣吹脫不但不能夠有效的去除污染物，反而可能將污染物驅趕向其他區域，導致受污染區域進一步擴大反而可能將污染物驅趕向其他區域，導致受污染區域進一步擴大 改進改進 利用地下水平方向的施工技術提高空氣吹脫和蒸氣回收的效率利用地下水平方向的施工技術提高空氣吹脫和蒸氣回收的效率 單井同時進行吹脫和抽吸單井同時進行吹脫和抽吸 生物吹脫或者生物曝氣生物吹脫或者生物曝氣 生物曝氣技術是通過鼓氣方法，提高地下水中的溶解氧水平，從生物曝氣技術是通過鼓氣方法，提高地下水中的溶解氧水平，從而提高微生物的活性而提高微生物的活性 該技術能夠在去除揮發性的污染物質

41、的同時，還能夠借助生物過該技術能夠在去除揮發性的污染物質的同時，還能夠借助生物過程降解去除非揮發性有機物程降解去除非揮發性有機物v 工藝類型工藝類型 對于不同類型的受污染土壤和地下水，應該采用不同類型的生對于不同類型的受污染土壤和地下水，應該采用不同類型的生物修復技術物修復技術 對于包氣帶，一般采用生物曝氣；通過鉆井，鼓入空氣，通過對于包氣帶，一般采用生物曝氣；通過鉆井，鼓入空氣，通過地面滲透，輸送微生物所需要的營養，在共降解情況下，可以地面滲透，輸送微生物所需要的營養，在共降解情況下，可以在注入空氣的同時注入甲烷作為第一基質，促進共降解過程在注入空氣的同時注入甲烷作為第一基質，促進共降解過程

42、 對于包氣帶生物曝氣，類似于抽提和吹脫，但目的不同，前者對于包氣帶生物曝氣，類似于抽提和吹脫，但目的不同，前者的目的主要是提高分子氧，因此所需要的氣量要小得多，以盡的目的主要是提高分子氧，因此所需要的氣量要小得多，以盡量避免污染物的揮發，免去不必要的地面處理步驟量避免污染物的揮發，免去不必要的地面處理步驟第三節第三節 原位工程生物修復原位工程生物修復 對于受污染的地下水對于受污染的地下水 可以向地下水層鉆井注入空氣，提供氧氣，同時利用回收井，可以向地下水層鉆井注入空氣，提供氧氣，同時利用回收井，抽取地下水，進行循環；通過滲透、提供微生物所需要的各種抽取地下水，進行循環；通過滲透、提供微生物所需

43、要的各種營養，從水井抽取地下水，還可以控制污染物的遷移營養，從水井抽取地下水，還可以控制污染物的遷移 另一種工藝，利用曝氣井和抽提井組合，在注入空氣的同時，另一種工藝，利用曝氣井和抽提井組合，在注入空氣的同時，在另一側，抽提蒸氣和空氣，加快循環在另一側，抽提蒸氣和空氣，加快循環 對于飽和帶或地下水對于飽和帶或地下水 生物曝氣也是類似于空氣吹脫，但壓力保持得盡量低，以避免生物曝氣也是類似于空氣吹脫，但壓力保持得盡量低，以避免污染物從地下水中揮發，從而遷移至包氣帶，導致污染的轉移污染物從地下水中揮發，從而遷移至包氣帶，導致污染的轉移原位工程生物修復原位工程生物修復原位工程生物修復原位工程生物修復

44、生物修復技術也可以只在特定的活性區域實施，作為阻截手段生物修復技術也可以只在特定的活性區域實施，作為阻截手段 活性帶一般設置在垂直于地下水流向，在污染帶的下游，這是活性帶一般設置在垂直于地下水流向，在污染帶的下游，這是一種被動的方法，但非常有效，空氣和微生物營養直接注入活一種被動的方法，但非常有效，空氣和微生物營養直接注入活性帶性帶原位工程生物修復原位工程生物修復v 原位工程生物修復設計原位工程生物修復設計 生物修復技術設計的主要內容包括將電子受體、微生物營養和生物修復技術設計的主要內容包括將電子受體、微生物營養和活性微生物本身有效的輸送至受污染的目標區域活性微生物本身有效的輸送至受污染的目標

45、區域 在設計開始階段，需要對已知材料包括現場地質和水力數據、在設計開始階段，需要對已知材料包括現場地質和水力數據、污染評價報告、現場可行性研究結果和修復的要求進行仔細分污染評價報告、現場可行性研究結果和修復的要求進行仔細分析，確定修復工程需要達到的具體目標，也就是設計目標析，確定修復工程需要達到的具體目標，也就是設計目標 根據修復工程要求，選擇合適的生物修復工藝過程根據修復工程要求，選擇合適的生物修復工藝過程 確定了生物修復工藝，即可選擇相應的工藝參數確定了生物修復工藝，即可選擇相應的工藝參數 生物修復需要進行的時間可以根據總的需氧量和氧的輸送速率生物修復需要進行的時間可以根據總的需氧量和氧的

46、輸送速率來來“粗略粗略”估算估算原位工程生物修復原位工程生物修復 主要設計步驟主要設計步驟 確定是否需要向生物修復區域輸送微生物營養確定是否需要向生物修復區域輸送微生物營養 預料生物修復過程中可能出現的化學和微生物學方面的變化，預料生物修復過程中可能出現的化學和微生物學方面的變化，設計對應的措施設計對應的措施 設計輸送系統設計輸送系統 執行長期監測計劃執行長期監測計劃 對于好氧生物修復過程，電子受體的供應有物理和化學兩種對于好氧生物修復過程，電子受體的供應有物理和化學兩種方式方式 物理方式：直接輸送空氣或者純氧，或者經過充氧的水流物理方式：直接輸送空氣或者純氧，或者經過充氧的水流 化學方式：提

47、高能夠轉化為分子氧的化學物質，如過氧化氫化學方式：提高能夠轉化為分子氧的化學物質，如過氧化氫原位工程生物修復原位工程生物修復v 典型原位生物修復系統典型原位生物修復系統 包括地下水回收井、地包括地下水回收井、地面處理單元、營養添加面處理單元、營養添加單元、電子受體添加單單元、電子受體添加單元、回注地下受污染區元、回注地下受污染區域等域等原位工程生物修復原位工程生物修復 限制條件限制條件 對于許多生物修復系統來說，電子受體的濃度是過程限制性因素對于許多生物修復系統來說，電子受體的濃度是過程限制性因素 過氧化氫常常被用作氧氣的代用品，優點是其相對于氧氣在水中的過氧化氫常常被用作氧氣的代用品，優點是

48、其相對于氧氣在水中的溶解度高，可以更高的濃度注入地下水井遷移更遠的距離，但穩定溶解度高，可以更高的濃度注入地下水井遷移更遠的距離，但穩定性比較差性比較差 實際操作中可以根據情況采取不同的措施，提高生物修復的效率實際操作中可以根據情況采取不同的措施，提高生物修復的效率 采用純氧代替空氣或者過氧化氫，提高采用純氧代替空氣或者過氧化氫，提高DODO的濃度的濃度 采用硝酸鹽代替氧和過氧化氫作為電子受體采用硝酸鹽代替氧和過氧化氫作為電子受體 注入甲烷，提高甲烷細菌的活性，提高一些難降解物質的降解速率注入甲烷，提高甲烷細菌的活性，提高一些難降解物質的降解速率 采用厭氧和好氧和共代謝組合的方法采用厭氧和好氧

49、和共代謝組合的方法 總之，投加、傳質和混合是原位生物修復技術成功的關鍵環節總之，投加、傳質和混合是原位生物修復技術成功的關鍵環節第四節第四節 地下水的自然生物修復地下水的自然生物修復v 自然生物修復過程自然生物修復過程 是利用土壤和地下水原本就存在的自然野生微生物降解土壤和地下水中污是利用土壤和地下水原本就存在的自然野生微生物降解土壤和地下水中污染物，被視為自然環境的自我修復過程染物，被視為自然環境的自我修復過程 自然生物修復能夠降低受污染區域修復的費用，但并不是不采取任何措施自然生物修復能夠降低受污染區域修復的費用，但并不是不采取任何措施 實施自然生物修復，需要畫定一條零號線，在零號線上，實施自然生物修復，需要畫定一條零號線，在零號線上，生物降解的速率