水體污染原位修復技術

——化學修復方法組員：王星、王志國、張寶中、張倬瑋水體污染原位修復技術

——化學修復1主要內容4.1污染水體的化學修復技術4.2化學修復技術在污染水體中的應用4.3化學修復技術的前景和展望主要內容4.1污染水體的化學修復技術2關于化學修復污水的化學處理是利用化學反應去除水中的雜質。處理對象主要是污水中無機的或有機的（難生物降解的）溶解物質或膠體物質。化學修復技術是指通過化學手段，利用化學反應，處理被污染的水體以達到去除水體中污染物的一種方法。突出特點：見效快、方法簡單、易操作。在某些特殊的條件下對污染嚴重的城市河流運用化學處理法，能夠起到控制和緩解污染的作用。關于化學修復污水的化學處理是利用化學反應去除水中的雜質。34.1污染水體的化學修復技術4.1.1投加殺藻劑4.1.2化學絮凝處理技術4.1.3天然礦物絮凝法4.1.4重金屬的化學固定4.1.5化學氧化技術4.1.6可滲透反應墻4.1.7電動力學修復4.1污染水體的化學修復技術4.1.1投加殺藻劑44.1.1投加殺藻劑水華（赤潮）：淡水水體中藻類大量繁殖的一種自然生態現象，是水體富營養化的一種特征。由于生活及工農業生產中含有大量的氮、磷、鉀廢水進入水體后，使藻類大量繁殖。另外在海水中出現這種現象，稱為赤潮。能殺死水華（或赤潮）生物的化學藥劑主要有：硫酸銅、含有銅的有機螯合物、高錳酸鉀、次氯酸鈉、氯氣、過氧化氫、臭氧、過碳酸鈉、西瑪三嗪等。其中由于藍藻對硫酸銅特別敏感，含銅類藥劑是研究和應用較早和較多的殺藻藥品。4.1.1投加殺藻劑水華（赤潮）：淡水水體中藻類大量繁殖的54.1.1投加殺藻劑硫酸銅改進的含銅化合物殺藻：晶體硫酸銅：CuSO4·5H2O俗稱膽礬或銅礬。殺藻原理：1、晶體硫酸銅在水中分解的Cu2+與藻體中蛋白質結合，使得藻體中蛋白質變性死亡。Cu2+在水中被吸附或形成了有機物沉淀，下沉至池底。2、Cu2+作為重金屬離子，能超過Mg2+、Na+等更快與藻類植物當中的葉綠體結合，導致葉綠體重金屬中毒，失去光合作用，導致藻類死亡，沉淀至池底。4.1.1投加殺藻劑硫酸銅改進的含銅化合物殺藻：64.1.1投加殺藻劑殺藻劑應用弊端：1、需要連續投加，使得控制水華成本增大。2、在殺除有害藻類的同時也殺死了大量非水華藻類，破壞生態平衡。3、硫酸銅殺死藻類后，實體腐敗分解消耗大量氧氣，導致魚類、浮游生物、底棲動物等非靶標生物缺氧死亡。4、殺藻劑殺死的藻類依然會存留在水體中，不僅無法將氮磷帶出水體，還會產生惡臭和藻毒素，造成二次污染，使富營養化程度不僅沒有降低反而繼續惡化，并未解決根源問題。結論投加殺藻劑需要科學的評估其風險，除非應急和健康安全許可，一般不宜采用。4.1.1投加殺藻劑殺藻劑應用弊端：74.1.2化學絮凝處理技術化學絮凝處理技術是：通過投加化學藥劑，利用物質的膠體化學性質，應用絮凝原理，使水華生物凝聚沉淀到水體底部或加以回收以去除水體中污染物，從而達到改善水質的污水處理技術。關于混凝劑：現在國際上使用的混凝劑主要為鋁鐵系無機混凝劑（如硫酸亞鐵、氰化亞鐵。硫酸鋁、堿式氯化鋁。明礬）以及表面活性劑等。此外聚氯化鋁（PAC），聚丙烯酰胺（PAM）等高分子混凝劑在市場上也占有很重要的地位。4.1.2化學絮凝處理技術化學絮凝處理技術是：通過投加化學84.1.2化學絮凝處理技術化學絮凝處理技術修復水體是：通過投加絮凝劑，使其與水中的磷結合，可使絮凝沉淀進入底泥。而當水體底部缺氧時，底泥中的有機物被厭氧分解，形成的酸性環境又易使沉淀的磷重新溶解進入水中。若加入適量的石灰則可以增加磷酸鈣的穩定度，同時調節底泥的pH值為7.0-7.5，可達到脫氮的目的。若加入足量的硫酸鋁，底泥表層會附著一層厚3-6cm富含氫氧化鋁的污泥層，鈍化底泥中的磷。若湖外營養物質輸送當中的磷含量明顯降低，或者湖水的pH高DO低時，底泥當中的磷都會釋放到水層中，成為湖水中磷的重要來源，這些磷轉移到湖泊上層就會刺激水華的發展。4.1.2化學絮凝處理技術化學絮凝處理技術修復水體是：94.1.2化學絮凝處理技術化學絮凝處理技術的優缺點：混凝劑沉淀法在水華生物密集時極為有效，作用時間短，對非水華生物的影響也比殺藻劑小，同時還可以消除水體中其他的懸浮物質，凈化水質。也有局限性，許多混凝劑，如聚鐵本身顯色，投藥后水體變色，且鐵鹽又為水華生物繁殖的促進物質，鋁鹽則被證明存在一定的生物毒性。4.1.2化學絮凝處理技術化學絮凝處理技術的優缺點：104.1.3天然礦物絮凝法天然礦物絮凝法：利用粘土礦物（如蒙脫土、高嶺土、伊利土）治理赤潮。黏土礦物具有離子交換、吸附、催化等性能，改性過后的黏土物理化學性能發生極大改變，提高了粘土的絮凝藻的能力，對赤潮生物起到絮凝作用。天然礦物絮凝法缺點：由于黏土無法分解藻毒素，毒藻只是從表層水中轉移到水底并未被消除，這不僅對水底生物產生污染也對水體造成二次污染。4.1.3天然礦物絮凝法天然礦物絮凝法：利用粘土礦物（如蒙114.1.4重金屬的化學固定原理：河流底泥中的重金屬在一定條件下會以離子態或某種化合態進入水體，如果能將重金屬結合在底泥中抑制重金屬的釋放，則可降低其對河流生態系統的影響。調高pH是將重金屬結合在底泥中的主要化學方法。作用機理：在較高pH環境下，重金屬會形成硅酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物等難溶性沉淀物。加入堿性物質將底泥的pH控制在7-8可以抑制重金屬以溶解態進入水體。常用的堿性物質：石灰、硅酸鈣爐渣、鋼渣等，還可以配施鈣鎂磷肥、硅肥等堿性肥料4.1.4重金屬的化學固定原理：河流底泥中的重金屬在一定條124.1.4重金屬的化學固定投加量：根據底泥中重金屬的種類、含量及pH的高低而定。但施用量不應太多，以免對水生生態系統產生不良影響。對于重金屬含量雖超過《土壤環境質量標準》二級標準，但各項指標均未超過《農用污染中污染物控制標準》的底泥，仍可以作為肥料施于農田。一般每年每公頃施用量不超過3萬kg(以干污泥計)，在施用底泥的同時，也必須同時施用堿性物質以中和土壤酸性。4.1.4重金屬的化學固定134.1.5化學氧化技術基本原理：將化學氧化劑引入地下，通過氧化還原作用來去除地下水中的污染物。氧化劑：二氧化氯、芬頓試劑、高錳酸鹽、過氧化物、過硫酸鹽、臭氧和過氯化物等。特點：修復的時間短，而且作用面積的分布較廣。但是，氧化劑的使用量的多少會存在一定的風險性，可能會造成二次污染等。在修復之后產生的殘余污染物進行清除。比如，運用物理方法清淤泥。可作為生物修復和自然修復降解之前的一項經濟而有效的預處理方法4.1.5化學氧化技術基本原理：將化學氧化劑引入地下，通過144.1.6可滲透反應墻（格柵）原理：可滲透反應墻是一個填充有活性反應介質的被動反應區，當污染地下水通過時，污染物能被降解或吸附。過程：污染物靠自然水力傳輸通過預先設計好的介質時，溶解的有機物、金屬、核素等污染物被降解、吸附、沉淀或去除，墻體中含有降解揮發性有機物的還原劑、固定金屬的絡(鰲)合劑或其他試劑。去除機理:吸附、沉淀、氧化還原和生物降解。4.1.6可滲透反應墻（格柵）原理：可滲透反應墻是一個填充154.1.6可滲透反應墻根據格柵的填充介質不同可分為：化學沉淀反應格柵：介質為沉淀劑(如經基磷酸鹽、CaCO3等)，可使水中的微量金屬產生沉淀。吸附反應格柵：介質為吸附劑，如沸石、顆粒活性炭、鐵的氫氧化物、粘土礦物等。生物降解反應格柵：介質主要分為含釋氧化合物(如MgO2、CaO:等固態過氧化物)的混凝土顆粒和含NO3-的混凝土顆粒。前者使有機物在好氧條件下，以氧氣作為電子受體被氧化分解，后者則是使有機物在反硝化條件下，以NO3-作為電子受體被厭氧降解。氧化還原反應格柵。介質為還原劑，目前主要集中于零價鐵(Fe0)，Fe（II）礦物及雙金屬。4.1.6可滲透反應墻根據格柵的填充介質不同可分為：164.1.6可滲透反應墻設計考慮的問題：一個是PRB能嵌進隔水層或弱透水層中，防止地下水透過格柵邊部而不能被截留；另一個是確保地下水在反應材料中有足夠的水力停留時間。安裝：地下蓄水層，垂直于地下水流方向，防止污染羽狀體擴散。隨著污染地下水流經此反應設施，在反應介質的作用下，污染物濃度降低。4.1.6可滲透反應墻設計考慮的問題：一個是PRB能嵌進隔174.1.6可滲透反應墻目前PRB主要有兩種類型：連續格柵結構：結構簡單，但若污染區域或者蓄水層厚度較大，則連續格柵的面積將很大，造價也較高。漏斗—通道結構：通過使用低滲透性的板樁或者泥漿墻來引導污染水流流向可滲透的處理通道。可以根據不同類型的污染物利用多通道反應系統，即選擇不同的反應介質，在漏斗—通道系統內形成多個反應區，由于反應區較小，因此當墻體活性材料消耗殆盡或者是出現堵塞等問題后可以比較方便地清除和更換。所以該結構更易于在現場實現。4.1.6可滲透反應墻目前PRB主要有兩種類型：184.1.6可滲透反應墻4.1.6可滲透反應墻194.1.6可滲透反應墻PRB的影響因素自然因素：地形地貌、地下水埋深、含水層厚度、地下水流向、含水層的滲透性等地質和水文情況、溫度、壓力、氧化還原電位以及污染物的種類和濃度、污染羽狀體的范圍及形狀等。水力停留時間和滲透性。水力停留時間越長，則反應介質與污染物接觸的時間也越長，修復效果自然越好。反應介質的滲透系數要大于周圍含水層介質的滲透系數，一般要求墻體的滲透性是含水層的兩倍，目的是防止反應介質滲透系數過低或反應介質堵塞而引起格柵上游的地下水位升高，而改變水動力場，降低處理的有效性。4.1.6可滲透反應墻PRB的影響因素204.1.6可滲透反應墻反應介質：不同的反應介質對于不同的污染物去除效率是不同的。用被垃圾滲濾液污染的地下水為研究對象，分別用零價鐵、零價鐵和活性炭、零價鐵和沸石的混合物作為反應介質進行實驗，結果表明：3種不同介質對COD的去除率分別達到80%,90%,70%以上，零價鐵和沸石對Mn離子、Zn離子的去除率分別達到90%,80%和81%污染物種類：地下水的污染物一般比較復雜，不僅僅為一種，不同的污染物對應于相同的反應介質，其去除效果也不相同。澳大利亞被石油溶劑污染的地下水，對單環芳烴的處理效率在63%-96%之間，而對C29-C36烴的平均去除率僅達到54%。4.1.6可滲透反應墻反應介質：不同的反應介質對于不同的污21原理：將電極插入受污染土壤及地下水區域，施加直流電形成電場，利用直流電場產生的各種電動力學效應(包括電滲析、電遷移和電泳等)，引起土壤孔隙水及水中的離子和顆粒物質沿電場方向進行定向運動，污染物在此過程中遷移至設定的處理區進行集中去除(包括電鍍、沉淀、吸附、離子交換、生物降解等)的一種技術。其實際的操作系統可能包括:陰極、陽極、電源、收集井(一般在陽極一側)、注入井以及循環液罐等。4.1.7電動力學修復原理：將電極插入受污染土壤及地下水區域，施加直流電形成電場，224.1.6電動力學修復4.1.6電動力學修復234.1.7電動力學修復電化學動力修復技術主要應用于土壤和地下水的修復，主要以土壤的修復為主。電動力修復技術既克服傳統技術中嚴重影響土壤的結構和地下所處生態環境的缺點，又可以克服現場生物修復過程非常緩慢、效率低的缺點，而且該技術安裝和運行簡單，成本較低，許多國家已逐漸將該技術作為一種主流環境技術項目。4.1.7電動力學修復電化學動力修復技術主要應用于土壤和地244.2化學修復技術在污染水體中的應用4.2.1地下水修復4.2.2湖泊水庫修復4.2.3河流修復4.2.4海水修復4.2化學修復技術在污染水體中的應用4.2.1地下水修復254.2.1地下水修復地下水是相對于地表水而言的，是處于地表以下的水，與地表水一起共同組成了地球上的淡水資源。地下水現狀：由于我國人口增長、經濟快速發展、城市化進程加快，地下水面臨嚴重的危機。地下水資源過度開采使得地下水污染加重。全國有97%的城市地下水受到了不同程度的污染，40%的城市地下水污染趨勢加重。有些地區，地下水污染已經造成了嚴重的危害，危及供水安全。目前已發現地下水污染物主要有180多種，其中包括芳香烴類、鹵代烴類及農藥類等。并且數量和種類還在不斷增加，所以修復地下水已成為當務之急。4.2.1地下水修復地下水是相對于地表水而言的，是處于地表264.2.1地下水修復4.2.1地下水修復274.2.1地下水修復地下水修復實例：1、在山東淄博，因某石化公司快速發展及城市化進程加快，工業及居民用水量日益增加，地下水被大量開采。另外由于該公司的一些生產車間建立在地下水源上，在生產過程中跑、冒、漏等現象時有發生，加之生產污水的排放以及部分不合格農灌水的使用，使地下水受到不同程度的污染，其油類污染物達到1.0mg/L。在對地下水油類污染物去除時使用二氧化氯做氧化劑，氧化前檢測出的14種毒性、致癌物中已經有5種致癌物被去除。處理前后的水質變化經色-質聯機分析，總油量下降了50%左右，在氧化過程中產生了一些次產物，但沒有一種有毒。4.2.1地下水修復地下水修復實例：284.2.1地下水修復淄博含油污水層治理的治理方法：聯合治理4.2.1地下水修復淄博含油污水層治理的治理方法：聯合治理294.2.1地下水修復2、PRB可以去除地下水中的有機物、重金屬等物質。在北美和歐洲已經進行了大量技術研究和商業應用，建造安裝超過了120座PRB。美國北卡羅來納州伊麗莎白東南5km處受到鉻和三氯乙烯的嚴重污染，現場土層鉻含量達到1450mg/L。1996年該地區建立一個PRB反應池，地下水通過PRB反應池后，鉻濃度由上游的10mg/L降至0.01mg/L，三氯乙烯的濃度由6mg/L降為0.005mg/L，低于規定的最大濃度水平。3、美國科羅拉多州空軍基地受三氯乙烯嚴重污染，該基地采用鐵屑作為活性材料，構建了由兩個4.3米的障礙墻和一個1.5米深3米厚的反應室組成的隔水漏斗-導水門處理系統，經該系統處理后，地下水采樣分析表明，三氯乙烯在反應墻表面前0.6米就已經完全降解，達到修復目的。4.2.1地下水修復2、PRB可以去除地下水中的有機物、重304.2.1地下水修復4、臭氧是一種強氧化劑，可與水中存在的各種形態的物質起反應，將水中不同的復雜物質轉化為簡單物質，使污染物的極性、生物降解性、親水性、毒性發生改變，對受石油污染的地下水也具有較好的處理效果。金彪等利用臭氧對淄博市受石油污染的地下水進行了氧化處理。山東淄博堠皋3＃井地下水含油量為4-8mg/L，經臭氧處理后，油的平均質量濃度由6.51mg/L降低到2.67mg/L，平均去除率為59.0%，同時采用色-質聯機方法，分析了臭氧單元進出水中有機物質組分的變化，有機物種類由25種減少到17種。4.2.1地下水修復4、臭氧是一種強氧化劑，可與水中存在的314.2.1地下水修復4.2.1地下水修復324.2.1地下水修復結論:臭氧能夠氧化地下水中的石油化工類污染物。對于水中有機污染物的去除轉化效果明顯。試驗證明,在動態試驗中去除石油類污染物的最佳條件為:pH值為中性或堿性,接觸反應時間20min,臭氧投加倍數為112~115倍。經臭氧化處理后,有機物種類由進水的17種減少到出水的6種,臭氧對稠環芳烴類污染物質去除效果十分明顯,并具有降低中間產物原有毒性的趨勢。4.2.1地下水修復結論:334.2.3湖泊水修復湖泊是重要的淡水資源之一，它與經濟可持續發展以及人們的生活息息相關。近年來，由于許多自然因素和人為因素的影響，排入湖泊水庫的氮磷等營養物質不斷增加，致使水體富營養化狀況加劇，導致各地水華的爆發越來越頻繁，規模也越來越大。嚴重的水華覆蓋到水面上，阻止水體中生物的光合作用，使水中DO迅速降低，造成水生動植物死亡以及周邊生態環境的破壞。4.2.3湖泊水修復湖泊是重要的淡水資源之一，它與經濟可持344.2.3湖泊水修復湖泊水庫水修復實例：1、美國的多個湖泊水庫外界磷的大量排入，導致藍藻水華發生。通常向水庫中投加鐵鹽或者鋁鹽，將水中溶解的無機磷轉化為不溶性的磷酸化合物沉淀，從而抑制藍藻的繁殖。比如布拉克曼水庫利用該方法向湖水中加入7mg/L的Fe2+后，藍藻消失，馬蹄灣湖利用該方法在水面下60cm處加入10mg/L的鋁鹽后，總磷年平均質量濃度由250mg/L降低到50mg/L，低水溫層磷的質量濃度降低幅度更大，且在冬季DO含量增加；斯內克湖向水中投加12mg/L的鋁鹽和鋁酸鈉溶液處理一年半后TP濃度由0.15-0.5mg/L降低到0.03-0.13mg/L，且冬季DO含量增加。該方法不論水中DO高低，都能去除水中的磷且不會因加入絮凝劑而產生毒性或破壞環境。4.2.3湖泊水修復湖泊水庫水修復實例：354.2.3湖泊水修復2、利用改性黏土治理水華在我國湖泊治理上也取得了成功。2005年9月-10月，第十屆全國運動會和中國首屆綠色博覽會在南京玄武湖舉行。但是入夏以來藍藻大量繁殖覆蓋在水面上，散發著惡臭，不僅影響玄武湖水質而且影響附近居民的生活。俞志明課題組根據水華特點將改性黏土技術應用于玄武湖水華治理，成功的清除了玄武湖水面的水華，有效的改善了水質，綜合污染指數、富營養化程度均有不同程度的下降，水體透明度升高。4.2.3湖泊水修復2、利用改性黏土治理水華在我國湖泊治理36第4章化學修復最終版課件37第4章化學修復最終版課件38第4章化學修復最終版課件394.2.4河流修復目前，全世界每年約有4200億m3的污水排入江河湖海，污染了55000億m3的淡水，相當于全球徑流總量的14%以上。我國國內的江河流域污染普遍比較嚴重，且城市河流污染日趨惡劣。所以對河流的修復當務之急。4.2.4河流修復目前，全世界每年約有4200億m3的污水404.2.4河流修復河流修復實例：天然硅藻土的主要成分為二氧化硅和三氧化二鋁，其余為氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂等。硅藻土經活化改性后表面積增大，硅藻土中的鐵、鋁等氧化物與酸反應可生成可溶性鹽類，在水中可形成混凝作用很強的聚合物。2003年有關人士在上海、蘇州選擇了三條特征不同的支河流，以硅藻土為混凝劑進行污染河水的強化混凝實驗，發現污染河水水質對混凝效果有顯著影響，磷的去除率可達90%，當河水COD小于80%mg/L時，處理水可達到地表水環境質量標準（GB3838-2002）中的Ⅴ類水質指標。另外，北京開發了“浮船式移動型絮凝-氣浮水質凈化船，確定PAC、PAM為最佳絮凝劑，對北京西土城溝、什剎海進行處理實驗，處理后COD由以前的超Ⅴ類地表水改善為Ⅲ地表水。4.2.4河流修復河流修復實例：414.2.5海水修復海洋的污染主要發生在靠近大陸的海灣。密集的人口和大量的工業廢水和固體廢物傾入海水，加上海岸曲折造成水流交換不暢，使得海水的溫度、PH、含鹽量、透明度、生物種類和數量等性狀發生改變，對海洋的生態平衡構成了危害。目前海洋污染突出表現為石油污染、赤潮、有毒物質積累、塑料污染和核污染幾個方面4.2.5海水修復海洋的污染主要發生在靠近大陸的海灣。密集424.2.5海水修復修復實例：2010年墨西哥灣鉆井平臺爆炸，泄露入海的油污需要用5年時間才能清理干凈，造成了嚴重的生態污染。除了收集泄露的原油，清除水體內的原油也是非常困難的。這次事故使用了大量墨西哥灣沿岸各基地的消油劑，還使用了美國政府各機構和英國石油公司從世界其他地方調集的消油劑（防止油水合二為一的唯一選擇就是噴消油劑，消油劑可以使原油快速分解，形成能消散在水中的微小球狀物）。4.2.5海水修復修復實例：434.2.5海水修復化學消油劑的作用機理：化學消油劑中的主要成分是由親油基和親水基團兩部分組成的表面活性劑，由于表面活性劑對油和水都產生親和力，改變了油、水界面間的作用并極大地降低了油膜的表面張力。消油劑通過親油基團和親水基團把油和水連接起來，經機械攪拌混合和波浪的作用，使溢油分散成一個個水包油浮化粒子，隨著水體的自然運動擴散于水體之中，大大增加了油水的接觸面積，使油易于被微生物降解，從而加速了溢油的自然凈化。但是消油劑的作用只是把海面溢油分散成小油粒擴散于海水中，而不是使溢油從海上消失。溢油最終徹底消除靠的還是海洋的自凈能力。4.2.5海水修復化學消油劑的作用機理：444.3技術展望化學修復技術見效快，但因使用的是化學藥劑所以成本高，還容易造成二次污染，對周圍環境造成威脅。所以只能應急使用，不可作為長效治理。高效、廉價的安全藥劑(混凝劑、殺藻劑、x磷劑等)研制以及與生物技術(微生物、植物等)結合來處理污染水體是化學修復技術的發展方向，具有廣闊的應用前景。總之，物理方法、化學方法、與生物方法三者相結合來治理水體污染將是今后研究的重點，也為水污染治理指明了新的方向。4.3技術展望化學修復技術見效快，但因使用的是化學藥劑所以45謝謝觀看謝謝觀看46水體污染原位修復技術

——化學修復方法組員：王星、王志國、張寶中、張倬瑋水體污染原位修復技術

——化學修復47主要內容4.1污染水體的化學修復技術4.2化學修復技術在污染水體中的應用4.3化學修復技術的前景和展望主要內容4.1污染水體的化學修復技術48關于化學修復污水的化學處理是利用化學反應去除水中的雜質。處理對象主要是污水中無機的或有機的（難生物降解的）溶解物質或膠體物質。化學修復技術是指通過化學手段，利用化學反應，處理被污染的水體以達到去除水體中污染物的一種方法。突出特點：見效快、方法簡單、易操作。在某些特殊的條件下對污染嚴重的城市河流運用化學處理法，能夠起到控制和緩解污染的作用。關于化學修復污水的化學處理是利用化學反應去除水中的雜質。494.1污染水體的化學修復技術4.1.1投加殺藻劑4.1.2化學絮凝處理技術4.1.3天然礦物絮凝法4.1.4重金屬的化學固定4.1.5化學氧化技術4.1.6可滲透反應墻4.1.7電動力學修復4.1污染水體的化學修復技術4.1.1投加殺藻劑504.1.1投加殺藻劑水華（赤潮）：淡水水體中藻類大量繁殖的一種自然生態現象，是水體富營養化的一種特征。由于生活及工農業生產中含有大量的氮、磷、鉀廢水進入水體后，使藻類大量繁殖。另外在海水中出現這種現象，稱為赤潮。能殺死水華（或赤潮）生物的化學藥劑主要有：硫酸銅、含有銅的有機螯合物、高錳酸鉀、次氯酸鈉、氯氣、過氧化氫、臭氧、過碳酸鈉、西瑪三嗪等。其中由于藍藻對硫酸銅特別敏感，含銅類藥劑是研究和應用較早和較多的殺藻藥品。4.1.1投加殺藻劑水華（赤潮）：淡水水體中藻類大量繁殖的514.1.1投加殺藻劑硫酸銅改進的含銅化合物殺藻：晶體硫酸銅：CuSO4·5H2O俗稱膽礬或銅礬。殺藻原理：1、晶體硫酸銅在水中分解的Cu2+與藻體中蛋白質結合，使得藻體中蛋白質變性死亡。Cu2+在水中被吸附或形成了有機物沉淀，下沉至池底。2、Cu2+作為重金屬離子，能超過Mg2+、Na+等更快與藻類植物當中的葉綠體結合，導致葉綠體重金屬中毒，失去光合作用，導致藻類死亡，沉淀至池底。4.1.1投加殺藻劑硫酸銅改進的含銅化合物殺藻：524.1.1投加殺藻劑殺藻劑應用弊端：1、需要連續投加，使得控制水華成本增大。2、在殺除有害藻類的同時也殺死了大量非水華藻類，破壞生態平衡。3、硫酸銅殺死藻類后，實體腐敗分解消耗大量氧氣，導致魚類、浮游生物、底棲動物等非靶標生物缺氧死亡。4、殺藻劑殺死的藻類依然會存留在水體中，不僅無法將氮磷帶出水體，還會產生惡臭和藻毒素，造成二次污染，使富營養化程度不僅沒有降低反而繼續惡化，并未解決根源問題。結論投加殺藻劑需要科學的評估其風險，除非應急和健康安全許可，一般不宜采用。4.1.1投加殺藻劑殺藻劑應用弊端：534.1.2化學絮凝處理技術化學絮凝處理技術是：通過投加化學藥劑，利用物質的膠體化學性質，應用絮凝原理，使水華生物凝聚沉淀到水體底部或加以回收以去除水體中污染物，從而達到改善水質的污水處理技術。關于混凝劑：現在國際上使用的混凝劑主要為鋁鐵系無機混凝劑（如硫酸亞鐵、氰化亞鐵。硫酸鋁、堿式氯化鋁。明礬）以及表面活性劑等。此外聚氯化鋁（PAC），聚丙烯酰胺（PAM）等高分子混凝劑在市場上也占有很重要的地位。4.1.2化學絮凝處理技術化學絮凝處理技術是：通過投加化學544.1.2化學絮凝處理技術化學絮凝處理技術修復水體是：通過投加絮凝劑，使其與水中的磷結合，可使絮凝沉淀進入底泥。而當水體底部缺氧時，底泥中的有機物被厭氧分解，形成的酸性環境又易使沉淀的磷重新溶解進入水中。若加入適量的石灰則可以增加磷酸鈣的穩定度，同時調節底泥的pH值為7.0-7.5，可達到脫氮的目的。若加入足量的硫酸鋁，底泥表層會附著一層厚3-6cm富含氫氧化鋁的污泥層，鈍化底泥中的磷。若湖外營養物質輸送當中的磷含量明顯降低，或者湖水的pH高DO低時，底泥當中的磷都會釋放到水層中，成為湖水中磷的重要來源，這些磷轉移到湖泊上層就會刺激水華的發展。4.1.2化學絮凝處理技術化學絮凝處理技術修復水體是：554.1.2化學絮凝處理技術化學絮凝處理技術的優缺點：混凝劑沉淀法在水華生物密集時極為有效，作用時間短，對非水華生物的影響也比殺藻劑小，同時還可以消除水體中其他的懸浮物質，凈化水質。也有局限性，許多混凝劑，如聚鐵本身顯色，投藥后水體變色，且鐵鹽又為水華生物繁殖的促進物質，鋁鹽則被證明存在一定的生物毒性。4.1.2化學絮凝處理技術化學絮凝處理技術的優缺點：564.1.3天然礦物絮凝法天然礦物絮凝法：利用粘土礦物（如蒙脫土、高嶺土、伊利土）治理赤潮。黏土礦物具有離子交換、吸附、催化等性能，改性過后的黏土物理化學性能發生極大改變，提高了粘土的絮凝藻的能力，對赤潮生物起到絮凝作用。天然礦物絮凝法缺點：由于黏土無法分解藻毒素，毒藻只是從表層水中轉移到水底并未被消除，這不僅對水底生物產生污染也對水體造成二次污染。4.1.3天然礦物絮凝法天然礦物絮凝法：利用粘土礦物（如蒙574.1.4重金屬的化學固定原理：河流底泥中的重金屬在一定條件下會以離子態或某種化合態進入水體，如果能將重金屬結合在底泥中抑制重金屬的釋放，則可降低其對河流生態系統的影響。調高pH是將重金屬結合在底泥中的主要化學方法。作用機理：在較高pH環境下，重金屬會形成硅酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物等難溶性沉淀物。加入堿性物質將底泥的pH控制在7-8可以抑制重金屬以溶解態進入水體。常用的堿性物質：石灰、硅酸鈣爐渣、鋼渣等，還可以配施鈣鎂磷肥、硅肥等堿性肥料4.1.4重金屬的化學固定原理：河流底泥中的重金屬在一定條584.1.4重金屬的化學固定投加量：根據底泥中重金屬的種類、含量及pH的高低而定。但施用量不應太多，以免對水生生態系統產生不良影響。對于重金屬含量雖超過《土壤環境質量標準》二級標準，但各項指標均未超過《農用污染中污染物控制標準》的底泥，仍可以作為肥料施于農田。一般每年每公頃施用量不超過3萬kg(以干污泥計)，在施用底泥的同時，也必須同時施用堿性物質以中和土壤酸性。4.1.4重金屬的化學固定594.1.5化學氧化技術基本原理：將化學氧化劑引入地下，通過氧化還原作用來去除地下水中的污染物。氧化劑：二氧化氯、芬頓試劑、高錳酸鹽、過氧化物、過硫酸鹽、臭氧和過氯化物等。特點：修復的時間短，而且作用面積的分布較廣。但是，氧化劑的使用量的多少會存在一定的風險性，可能會造成二次污染等。在修復之后產生的殘余污染物進行清除。比如，運用物理方法清淤泥。可作為生物修復和自然修復降解之前的一項經濟而有效的預處理方法4.1.5化學氧化技術基本原理：將化學氧化劑引入地下，通過604.1.6可滲透反應墻（格柵）原理：可滲透反應墻是一個填充有活性反應介質的被動反應區，當污染地下水通過時，污染物能被降解或吸附。過程：污染物靠自然水力傳輸通過預先設計好的介質時，溶解的有機物、金屬、核素等污染物被降解、吸附、沉淀或去除，墻體中含有降解揮發性有機物的還原劑、固定金屬的絡(鰲)合劑或其他試劑。去除機理:吸附、沉淀、氧化還原和生物降解。4.1.6可滲透反應墻（格柵）原理：可滲透反應墻是一個填充614.1.6可滲透反應墻根據格柵的填充介質不同可分為：化學沉淀反應格柵：介質為沉淀劑(如經基磷酸鹽、CaCO3等)，可使水中的微量金屬產生沉淀。吸附反應格柵：介質為吸附劑，如沸石、顆粒活性炭、鐵的氫氧化物、粘土礦物等。生物降解反應格柵：介質主要分為含釋氧化合物(如MgO2、CaO:等固態過氧化物)的混凝土顆粒和含NO3-的混凝土顆粒。前者使有機物在好氧條件下，以氧氣作為電子受體被氧化分解，后者則是使有機物在反硝化條件下，以NO3-作為電子受體被厭氧降解。氧化還原反應格柵。介質為還原劑，目前主要集中于零價鐵(Fe0)，Fe（II）礦物及雙金屬。4.1.6可滲透反應墻根據格柵的填充介質不同可分為：624.1.6可滲透反應墻設計考慮的問題：一個是PRB能嵌進隔水層或弱透水層中，防止地下水透過格柵邊部而不能被截留；另一個是確保地下水在反應材料中有足夠的水力停留時間。安裝：地下蓄水層，垂直于地下水流方向，防止污染羽狀體擴散。隨著污染地下水流經此反應設施，在反應介質的作用下，污染物濃度降低。4.1.6可滲透反應墻設計考慮的問題：一個是PRB能嵌進隔634.1.6可滲透反應墻目前PRB主要有兩種類型：連續格柵結構：結構簡單，但若污染區域或者蓄水層厚度較大，則連續格柵的面積將很大，造價也較高。漏斗—通道結構：通過使用低滲透性的板樁或者泥漿墻來引導污染水流流向可滲透的處理通道。可以根據不同類型的污染物利用多通道反應系統，即選擇不同的反應介質，在漏斗—通道系統內形成多個反應區，由于反應區較小，因此當墻體活性材料消耗殆盡或者是出現堵塞等問題后可以比較方便地清除和更換。所以該結構更易于在現場實現。4.1.6可滲透反應墻目前PRB主要有兩種類型：644.1.6可滲透反應墻4.1.6可滲透反應墻654.1.6可滲透反應墻PRB的影響因素自然因素：地形地貌、地下水埋深、含水層厚度、地下水流向、含水層的滲透性等地質和水文情況、溫度、壓力、氧化還原電位以及污染物的種類和濃度、污染羽狀體的范圍及形狀等。水力停留時間和滲透性。水力停留時間越長，則反應介質與污染物接觸的時間也越長，修復效果自然越好。反應介質的滲透系數要大于周圍含水層介質的滲透系數，一般要求墻體的滲透性是含水層的兩倍，目的是防止反應介質滲透系數過低或反應介質堵塞而引起格柵上游的地下水位升高，而改變水動力場，降低處理的有效性。4.1.6可滲透反應墻PRB的影響因素664.1.6可滲透反應墻反應介質：不同的反應介質對于不同的污染物去除效率是不同的。用被垃圾滲濾液污染的地下水為研究對象，分別用零價鐵、零價鐵和活性炭、零價鐵和沸石的混合物作為反應介質進行實驗，結果表明：3種不同介質對COD的去除率分別達到80%,90%,70%以上，零價鐵和沸石對Mn離子、Zn離子的去除率分別達到90%,80%和81%污染物種類：地下水的污染物一般比較復雜，不僅僅為一種，不同的污染物對應于相同的反應介質，其去除效果也不相同。澳大利亞被石油溶劑污染的地下水，對單環芳烴的處理效率在63%-96%之間，而對C29-C36烴的平均去除率僅達到54%。4.1.6可滲透反應墻反應介質：不同的反應介質對于不同的污67原理：將電極插入受污染土壤及地下水區域，施加直流電形成電場，利用直流電場產生的各種電動力學效應(包括電滲析、電遷移和電泳等)，引起土壤孔隙水及水中的離子和顆粒物質沿電場方向進行定向運動，污染物在此過程中遷移至設定的處理區進行集中去除(包括電鍍、沉淀、吸附、離子交換、生物降解等)的一種技術。其實際的操作系統可能包括:陰極、陽極、電源、收集井(一般在陽極一側)、注入井以及循環液罐等。4.1.7電動力學修復原理：將電極插入受污染土壤及地下水區域，施加直流電形成電場，684.1.6電動力學修復4.1.6電動力學修復694.1.7電動力學修復電化學動力修復技術主要應用于土壤和地下水的修復，主要以土壤的修復為主。電動力修復技術既克服傳統技術中嚴重影響土壤的結構和地下所處生態環境的缺點，又可以克服現場生物修復過程非常緩慢、效率低的缺點，而且該技術安裝和運行簡單，成本較低，許多國家已逐漸將該技術作為一種主流環境技術項目。4.1.7電動力學修復電化學動力修復技術主要應用于土壤和地704.2化學修復技術在污染水體中的應用4.2.1地下水修復4.2.2湖泊水庫修復4.2.3河流修復4.2.4海水修復4.2化學修復技術在污染水體中的應用4.2.1地下水修復714.2.1地下水修復地下水是相對于地表水而言的，是處于地表以下的水，與地表水一起共同組成了地球上的淡水資源。地下水現狀：由于我國人口增長、經濟快速發展、城市化進程加快，地下水面臨嚴重的危機。地下水資源過度開采使得地下水污染加重。全國有97%的城市地下水受到了不同程度的污染，40%的城市地下水污染趨勢加重。有些地區，地下水污染已經造成了嚴重的危害，危及供水安全。目前已發現地下水污染物主要有180多種，其中包括芳香烴類、鹵代烴類及農藥類等。并且數量和種類還在不斷增加，所以修復地下水已成為當務之急。4.2.1地下水修復地下水是相對于地表水而言的，是處于地表724.2.1地下水修復4.2.1地下水修復734.2.1地下水修復地下水修復實例：1、在山東淄博，因某石化公司快速發展及城市化進程加快，工業及居民用水量日益增加，地下水被大量開采。另外由于該公司的一些生產車間建立在地下水源上，在生產過程中跑、冒、漏等現象時有發生，加之生產污水的排放以及部分不合格農灌水的使用，使地下水受到不同程度的污染，其油類污染物達到1.0mg/L。在對地下水油類污染物去除時使用二氧化氯做氧化劑，氧化前檢測出的14種毒性、致癌物中已經有5種致癌物被去除。處理前后的水質變化經色-質聯機分析，總油量下降了50%左右，在氧化過程中產生了一些次產物，但沒有一種有毒。4.2.1地下水修復地下水修復實例：744.2.1地下水修復淄博含油污水層治理的治理方法：聯合治理4.2.1地下水修復淄博含油污水層治理的治理方法：聯合治理754.2.1地下水修復2、PRB可以去除地下水中的有機物、重金屬等物質。在北美和歐洲已經進行了大量技術研究和商業應用，建造安裝超過了120座PRB。美國北卡羅來納州伊麗莎白東南5km處受到鉻和三氯乙烯的嚴重污染，現場土層鉻含量達到1450mg/L。1996年該地區建立一個PRB反應池，地下水通過PRB反應池后，鉻濃度由上游的10mg/L降至0.01mg/L，三氯乙烯的濃度由6mg/L降為0.005mg/L，低于規定的最大濃度水平。3、美國科羅拉多州空軍基地受三氯乙烯嚴重污染，該基地采用鐵屑作為活性材料，構建了由兩個4.3米的障礙墻和一個1.5米深3米厚的反應室組成的隔水漏斗-導水門處理系統，經該系統處理后，地下水采樣分析表明，三氯乙烯在反應墻表面前0.6米就已經完全降解，達到修復目的。4.2.1地下水修復2、PRB可以去除地下水中的有機物、重764.2.1地下水修復4、臭氧是一種強氧化劑，可與水中存在的各種形態的物質起反應，將水中不同的復雜物質轉化為簡單物質，使污染物的極性、生物降解性、親水性、毒性發生改變，對受石油污染的地下水也具有較好的處理效果。金彪等利用臭氧對淄博市受石油污染的地下水進行了氧化處理。山東淄博堠皋3＃井地下水含油量為4-8mg/L，經臭氧處理后，油的平均質量濃度由6.51mg/L降低到2.67mg/L，平均去除率為59.0%，同時采用色-質聯機方法，分析了臭氧單元進出水中有機物質組分的變化，有機物種類由25種減少到17種。4.2.1地下水修復4、臭氧是一種強氧化劑，可與水中存在的774.2.1地下水修復4.2.1地下水修復784.2.1地下水修復結論:臭氧能夠氧化地下水中的石油化工類污染物。對于水中有機污染物的去除轉化效果明顯。試驗證明,在動態試驗中去除石油類污染物的最佳條件為:pH值為中性或堿性,接觸反應時間20min,臭氧投加倍數為112~115倍。經臭氧化處理后,有機物種類由進水的17種減少到出水的6種,臭氧對稠環芳烴類污染物質去除效果十分明顯,并具有降低中間產物原有毒性的趨勢。4.2.1地下水修復結論:794.2.3湖泊水修復湖泊是重要的淡水資源之一，它與經濟可持續發展以及人們的生活息息相關。近年來，由于許多自然因素和人為因素的影響，排入湖泊水庫的氮磷等營養物質不斷增加，致使水體富營養化狀況加劇，導致各地水華的爆發越來越頻繁，規模也越來越大。嚴重的水華覆蓋到水面上，阻止水體中生物的光合作用，使水中DO迅速降低，造成水生動植物死亡以及周邊生態環境的破壞。4.2.3湖泊水修復湖泊是重要的淡水資源之一，它與經濟可持804.2.3湖泊水修復湖泊水庫水修復實例：1、美國的多個湖泊水庫外界磷的大量排入，導致藍藻水華發生。通常向水庫中投加鐵鹽或者鋁鹽，將水中溶解的無機磷轉化為不溶性的磷酸化合物沉淀，從而抑制藍藻的繁殖。比如布拉克曼水庫利用該方法向湖水中加入7mg/L的Fe2+后，藍藻消失，馬蹄灣湖利用該方法在水面下60cm處加入10mg/L的鋁鹽后，總磷年平均質量濃度由250mg/L降低到50mg/L，低水溫層磷的質量濃度降低幅度更大，且在冬季DO含量增加；斯內克湖向水中投加12mg/L的鋁鹽和鋁酸鈉溶液處理一年半后TP濃度由0.15-0.5mg/L降低到0.03-0.13mg/L，且冬季DO含量增加。