【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 安裝后自動(dòng)運(yùn)行，不需要安裝地面以上的處理設(shè)施，因此只要運(yùn)行得當(dāng)，便可以取得很好的處理效果，同時(shí)，由于反應(yīng)介質(zhì)消耗得很慢，故滲透反應(yīng)墻對(duì)于羽狀體的處理可持續(xù)幾年，甚至幾十年，除了定點(diǎn)監(jiān)測(cè)和反應(yīng)介質(zhì)更換外，每年幾乎不需要任何的運(yùn)行費(fèi)用。 滲透性反應(yīng)墻主要有連續(xù)墻式反應(yīng)墻系統(tǒng)、隔水漏斗一導(dǎo)水門系統(tǒng)和多沉箱隔水漏斗一導(dǎo)水門系統(tǒng)。其中，連續(xù)墻式反應(yīng)墻系統(tǒng)由含有滲透性反應(yīng)介質(zhì)的反應(yīng)單元組成(見圖2a)；隔水漏斗一導(dǎo)水門系統(tǒng)有一個(gè)不透水部分(或隔水漏斗)將截獲的地下水導(dǎo)向滲透部分(或?qū)T)(見圖2b)這種結(jié)構(gòu)有時(shí)能更好地控制反應(yīng)單元的安裝和羽狀體的截獲。當(dāng)?shù)叵滤鬟^的場(chǎng)地是菲均質(zhì)時(shí)，隔水漏斗一導(dǎo)水門系統(tǒng)允許反應(yīng)單元被安置在含水層中滲透性較好的地方。在污染物分布不均的條件下，隔水漏斗一導(dǎo)水門系統(tǒng)能更好地將進(jìn)人反應(yīng)單元的污染物濃度均勻化。在有較寬的羽狀體和較大地下水流速的地方(尤其是當(dāng)每個(gè)反應(yīng)單元或?qū)T尺寸的安裝受到限制時(shí))，采有多沉箱隔水漏斗一導(dǎo)水門系統(tǒng)能夠保證有足夠的停留時(shí)間(見圖2c)。圖2 幾種實(shí)用有效的隔水漏斗導(dǎo)水門結(jié)構(gòu)反應(yīng)介質(zhì)是滲透性反應(yīng)墻最主要的構(gòu)成要素。反應(yīng)介質(zhì)的種類很多，主要包括零價(jià)鐵、雙金屬和新型反應(yīng)介質(zhì)(如陶瓷狀鐵泡沫、膠狀鐵等)。在研究地區(qū)的背景資料基礎(chǔ)上，包括地下水滲流特征、地下水中有機(jī)物的組成與濃度、含水層類型、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等，選擇合適的反應(yīng)介質(zhì)，同時(shí)受下列因素控制：①反應(yīng)性最好選擇使污染物反應(yīng)速率快的介質(zhì)，以在經(jīng)濟(jì)可行的滲流厚度(停留時(shí)間)內(nèi)還原污染物；②穩(wěn)定性反應(yīng)介質(zhì)或混合介質(zhì)所能保持反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短是需要考慮的一個(gè)重要因素，可保證在場(chǎng)地特有的地球化學(xué)條件下，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)(幾年或幾十年)維持其反應(yīng)性；③介質(zhì)存在和價(jià)格較便宜的與較貴的介質(zhì)相比，當(dāng)兩者的性能差別不大時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮較便宜的介質(zhì)，因此要求反應(yīng)介質(zhì)價(jià)格合理，容易獲得；④水力性能反應(yīng)介質(zhì)的粒徑應(yīng)該確保反應(yīng)墻有足夠的能力截獲污染羽狀體，且在特定的地球化學(xué)條件下，通過限制沉淀的生成，能夠長(zhǎng)時(shí)間的維持其孔隙度(滲透性)水平；⑤環(huán)境兼容性反應(yīng)產(chǎn)物(如Fe2+、Fe3+、氧化物、氫氧化物和碳酸鹽)要與環(huán)境兼容，不能向下游環(huán)境產(chǎn)生有害的副產(chǎn)物；在實(shí)際應(yīng)用過程中應(yīng)綜合考慮這些因素，并綜合特定場(chǎng)地各種特定因素來確定反應(yīng)介質(zhì)的類型。滲透性反應(yīng)墻去除污染物的機(jī)理分為生物的和非生物的兩種，主要包括吸附、沉淀、氧化一還原和生物降解，但人們對(duì)去除水中有機(jī)物最感興趣的還是還原性脫氯，即應(yīng)用氧化一還原反應(yīng)使有機(jī)物降解為無毒害的物質(zhì)。目前，零價(jià)的顆粒金屬(特別是鐵)是在實(shí)驗(yàn)室批量試驗(yàn)、中試和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最廣泛的反應(yīng)介質(zhì)，最常用的是零價(jià)鐵屑。零價(jià)鐵發(fā)生氧化一還原反應(yīng)，產(chǎn)生電子活性將氯化物轉(zhuǎn)化為潛在的無毒物質(zhì)。雖然其它的反應(yīng)介質(zhì)也能產(chǎn)生類似的反應(yīng)，但是反應(yīng)速率不同，以下以鐵為例介紹其反應(yīng)的機(jī)理。Sweey等研究表明，盡管存在其它降解機(jī)理，但主要是鹵素原子被氫原子取代:Fe+H2O+RCL→RH+Fe+OH+CL(1)鹵素原子被氫氧基取代：2+Fe+2H2O+2RCL→2ROH+Fe+H2+2CL(2)鐵被水消耗，這個(gè)反應(yīng)進(jìn)行很慢：2+Fe+2H2O→2OH+Fe+H2(3)如果地下水進(jìn)入反應(yīng)單元過程中有氧存在，鐵會(huì)被氧化并產(chǎn)生氫氧根離子式，即：2+Fe+O2+2H2O→2Fe+4OH(4)鐵會(huì)以Fe(OH)：或Fe(OH)，形式沉淀，阻礙反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行。因此，在地下水進(jìn)入反應(yīng)單元之前，應(yīng)采取措施降低或消除水中的溶解氧。一旦去掉溶解氧，像TCE這樣的有機(jī)氯化物由于鹵素的存在而處于氧化狀態(tài)，鐵可以通過電子轉(zhuǎn)移與有機(jī)氯化物反應(yīng)，主要產(chǎn)物是乙烯和氯化物，如下式所示：2+3Fe→3Fe+6e+2+C2HCL3+3H+6e→C2H4+3CL+(5)3Fe+C2HCL3+3H→C2H4+3CL+3Fe2+上述幾個(gè)反應(yīng)都產(chǎn)生OH，所以會(huì)使反應(yīng)單元中水的pH值升高，pH值升高會(huì)導(dǎo)致TCE降解速率的降低。其間接影響是易形成氫氧化物沉淀而將鐵的表面包圍起來，從而降低了鐵的活性和反應(yīng)單元的導(dǎo)水性。在天然地下水中，溶解的碳酸及重碳酸鹽起了緩沖體系的作用，限制了pH值的升高和沉淀的生成。在堿性條件下，大量CO32形成FeCO3，沉淀，反應(yīng)到一定程度時(shí)，CO32達(dá)到平衡，則不能限制pH值的升高。H2CO3 +2OH→CO3+2H2O(6)HCO3 +OH→CO3+H2O(7)Gillham和039。Iannesin分別用加入和不加入生物殺蟲劑對(duì)受TCE污染的水進(jìn)行土柱實(shí)驗(yàn)。在這兩種情況下，得到了相近的降解速率，這說明TCE的降解是非生物的過程，能夠在沒有生物參與的情況下進(jìn)行。在加利福尼亞Sunnyvale一個(gè)工廠里進(jìn)行的一個(gè)中試研究中，對(duì)地下水進(jìn)行了微生物分析，結(jié)果表明在含水層22的反應(yīng)介質(zhì)中并不存在微生物。但是，在一定的條件下，反應(yīng)單元中有可能發(fā)生生物反應(yīng)。到目前為止，在實(shí)地裝置中的反應(yīng)單元中沒有發(fā)現(xiàn)明顯的生物活動(dòng)。 滲透性反應(yīng)墻的安裝反應(yīng)單元就是污染羽狀體流過的、裝填有反應(yīng)介質(zhì)的部分含水層，其常用安裝技術(shù)有：傳統(tǒng)溝槽式開挖(Conventional trench excavation)、沉箱式安裝、芯軸式安裝(mandrelbased emplacement)、連續(xù)挖掘填埋(confinous trenching)。這4種安裝技術(shù)都曾用于現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)單元的安裝，其中溝槽式安裝應(yīng)用最廣。盡管不同場(chǎng)地有所不同，但考慮到地下水位波動(dòng)和反應(yīng)介質(zhì)的固結(jié)，反應(yīng)單元應(yīng)的上緣一般位于地下水位以上60cm左右，而下部要嵌人隔水層至少30cm。在隔水漏斗一滲透門系統(tǒng)中，漏斗壁部分一般要嵌入隔水層1．5 m。如果隔水層是不連續(xù)的，土工織物和水泥板需要鋪設(shè)在建反應(yīng)單元底部，防止任何污染物通過地下流繞過反應(yīng)單元。在單元建設(shè)期間，監(jiān)測(cè)井群可以安裝在反應(yīng)介質(zhì)中或者上游和下游的細(xì)礫石中。(1)傳統(tǒng)溝槽開挖(Conventional trench excava—don)根據(jù)滲透性反應(yīng)墻的設(shè)計(jì)，安裝反應(yīng)單元需要挖一條裝填反應(yīng)介質(zhì)的溝槽。傳統(tǒng)開挖溝中最常用的設(shè)備是反鏟挖土機(jī)(深度小于24 m)和蚌殼式挖泥機(jī)(深度大于24 m)。開挖前先沿著擬建反應(yīng)單元的周圍打入臨時(shí)性的鋼板樁，并用支撐加固。板樁也可以用于暫時(shí)隔離細(xì)礫石部分和反應(yīng)介質(zhì)。如果高水位使板樁不能阻止地下水進(jìn)入反應(yīng)單元，將需要對(duì)溝排水。為保持反應(yīng)單元安裝期間溝壁的整體性，要在生物高聚物泥漿壓力下進(jìn)行開挖，這種生物高聚物泥漿由粉末狀瓜耳木膠構(gòu)成。反應(yīng)墻安裝完之后，大部分瓜耳木膠將降解成為水，對(duì)傳統(tǒng)溝槽式反應(yīng)墻的滲透性影響很小。(2)沉箱式安裝沉箱是一種空的、承受荷載的圍欄，其形狀和大小可根據(jù)需要而變化。為了安裝反應(yīng)單元，一個(gè)預(yù)制開口的鋼制沉箱可用于暫時(shí)幫助開挖。通常， m或更小的沉箱可以推入或夯入地下，其直徑越小，越易驅(qū)入，并且能保持豎直狀態(tài)。 m對(duì)反應(yīng)單元的安裝來說是不經(jīng)濟(jì)的，這對(duì)反應(yīng)單元內(nèi)滲透厚度和停留時(shí)間都將受到限制，所以在污染羽狀體較寬、濃度較高、水流速度較大的地方，用多沉箱的隔水漏斗一導(dǎo)水門系統(tǒng)提供適當(dāng)?shù)耐Ａ魰r(shí)間。(3)芯軸式安裝該方法是用一個(gè)中空鋼軸或芯軸來開辟一個(gè)垂直的空間，然后將反應(yīng)介質(zhì)填進(jìn)去。在被打入地下以前，芯軸的下部放上一個(gè)有利于驅(qū)動(dòng)的金屬套頭。一旦空間形成，使用一個(gè)漏斗管直接將介質(zhì)倒入孔中，到達(dá)要求的深度后．把芯軸取出來，留下反應(yīng)介質(zhì)和金屬套頭。其缺點(diǎn)是，反應(yīng)單元的尺寸受到芯軸尺寸的限制，芯軸一般是5cm13 cm，因此安裝一個(gè)反應(yīng)單元不可能一次成功；在用振動(dòng)錘向下安裝芯軸時(shí)，可能由于地下的障礙物芯軸偏離方向，而且土壤被壓實(shí)后滲透性將降低。優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用低，不產(chǎn)生泥和石頭，減小了有害廢物的暴露和處置， cm的反應(yīng)材料。(4)連續(xù)式開挖安裝該方法受開挖深度限制，不如其它挖土機(jī)使用那樣普遍，但連續(xù)式開挖機(jī)對(duì)深度為10 m12 m的墻是一個(gè)很好的選擇。它能連續(xù)開挖一個(gè)40 cm60 cm的窄槽，同時(shí)立即用反應(yīng)介質(zhì)回填或放人防滲的高密度聚氯乙烯(HDPE)連續(xù)隔膜。這種挖掘機(jī)開挖時(shí)，不需要對(duì)含水的溝槽排水，也不需要安裝鋼板樁暫時(shí)支護(hù)溝槽墻壁。因?yàn)殚_挖時(shí)吊桿幾乎是垂直而沒有坡度，可以最大限度地減小開挖時(shí)產(chǎn)生的泥土和巖石，而且開挖的效率也很高。反應(yīng)單元的設(shè)計(jì)也包括引導(dǎo)或匯聚地下水向滲流門的側(cè)面隔水墻，最常用的是鋼板樁隔水墻和泥漿隔水墻，一般都將其嵌人隔水層中防止地下水向下游遷移，有時(shí)用懸掛式隔水墻的來阻止懸浮的污染物。如果含水層缺乏連續(xù)性或部分缺失，灌漿防滲底板可達(dá)到36m深。(1)鋼板樁鋼板樁在巖土工程建設(shè)中是一種常用的地下工程。它通常在開挖過程中用做固定墻來防止溝槽的崩塌和阻止地下水的流入。它以其強(qiáng)度和完整性而聞名，并且可以防止水力壓裂。根據(jù)土壤中的氧含量和污染物的腐蝕性，鋼板墻的有效使用期在7到40年之間。一般板樁的長(zhǎng)度為12 m，但如果需要更大的深度可將其焊接在一塊。在放入地下之前，將他們?cè)谶吘壍那哆B處連接起來。雖然在過去曾放到過24 m的深度，可在18m左右就偏離了垂直方向。在多巖石的土壤中安裝時(shí)可能被損壞或放不下去，且板樁嵌連處會(huì)發(fā)生滲漏，使應(yīng)用受到限制?；F盧大學(xué)開發(fā)了一種滲透性低、安裝速度決、擾動(dòng)小的無縫板樁，并已經(jīng)在幾個(gè)污染區(qū)用作隔離墻。像一般的鋼板樁一樣，為了保證板樁的完整性，新型板樁的安裝深度也應(yīng)該限制在18 m以內(nèi)，而由于多巖石的土壤或高度固結(jié)的沉積物在安裝過程中會(huì)損壞板樁，所以施工受到地質(zhì)條件的限制。同時(shí)，受密封性、形狀和使用要求影響。沉箱式隔水漏斗一滲透門系統(tǒng)很難應(yīng)用板樁。目前。這種無縫板樁只在加拿大的一個(gè)地區(qū)生產(chǎn)．其推廣和使用也受到限制。(2)泥漿墻 泥漿墻是改變污染水流方向最常用的地下墻。首先在膨潤(rùn)土和水混合的泥漿壓力下開挖一道壕溝，通過在溝壁上形成泥餅來保持溝的穩(wěn)定性。壕溝被開挖后，迅速用選擇的回填材料與膨潤(rùn)土混合物回填。最常見的泥漿墻是土壤一膨潤(rùn)土泥漿墻、水泥一膨潤(rùn)土泥漿墻、塑料一膨潤(rùn)土泥漿墻和復(fù)合泥漿墻。由于泥漿墻和反應(yīng)單元的密封容易解決，因此特別適合于沉箱式隔水漏斗一導(dǎo)水門系統(tǒng)。其中，土壤一膨潤(rùn)土泥漿墻應(yīng)用最普遍。它安裝費(fèi)用較少，滲透性很低，能承受各種溶解性的污染物的化學(xué)侵蝕，墻的建造也非常簡(jiǎn)單。開挖一開始就引入膨潤(rùn)土泥漿。挖出的土壤可與水和膨潤(rùn)土混合，當(dāng)溝槽達(dá)到需要的深度和一定的長(zhǎng)度時(shí)，混合的充填物就可進(jìn)行回填。水泥一膨潤(rùn)土泥漿墻主要應(yīng)用于沒有足夠空地混合回填物的情況，在水、膨潤(rùn)土和水泥組成的泥漿壓力下挖一條溝槽，不回填土壤，泥漿慢慢凝固，和土壤一起形成粘土墻。填溝時(shí)需要大量的水泥，故其造價(jià)高，同時(shí)，因挖出的土壤不回填，需要額外的處置費(fèi)用；墻體中大部分都是水，而固體少，故滲透性較高，易被污染物滲透，因此，水泥一膨潤(rùn)土泥漿墻在環(huán)境中的應(yīng)用受到限制。其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度大、可在特殊地形條件下進(jìn)行安裝。塑料混凝土泥漿墻是由水、膨潤(rùn)土、水泥和聚集體的混合物組成，具有很大的剪切強(qiáng)度和韌性。塑料混凝土泥漿墻是在膨潤(rùn)土泥漿的壓力下分段建造的，當(dāng)一端挖好后，就用導(dǎo)管灌入水泥漿替換膨潤(rùn)土泥漿，然后留下凝固。塑料混凝土泥漿墻用在需要對(duì)強(qiáng)度和變形有要求的地方。它有相對(duì)低的滲透性，能抵抗污染物的滲透。復(fù)合泥漿墻由三層組成，每一層都增加對(duì)化學(xué)侵蝕的抵抗力，降低滲透性。最外一層是厚度為3cm的膨潤(rùn)土過濾層，中間層是30 cm60 cm厚的土壤一膨潤(rùn)土、水泥一膨潤(rùn)土或塑料一混凝土填充物，最里面是10cm的高密度聚氯乙烯膜(HDPE)。HDPE的滲透性為l1012 cm/s。復(fù)合泥漿墻的安裝需要在膨潤(rùn)土或水泥漿的壓力下開挖溝槽，可挖至30 m深。但很難將HDPE襯墊放到這么深，并且安裝費(fèi)用很高使得HDPE的利用限制在15 m以上。當(dāng)放好HDPE后，就可在膜的兩側(cè)回填。在膜的里面放入排水系統(tǒng)，并設(shè)取樣點(diǎn)來監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行。其優(yōu)點(diǎn)是滲透系數(shù)非常小，不用除去地質(zhì)膜就可以密封和修理墻體部分。(1)滲透性反應(yīng)墻在處理污染方面的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較少，目前仍處于技術(shù)開發(fā)及其推廣階段；(2)滲透性反應(yīng)墻降解機(jī)理還有待于進(jìn)一步深入和完善；(3)實(shí)際應(yīng)用和數(shù)值模擬的結(jié)果都表明，滲透性反應(yīng)墻具有很好的綜合去除污染物的作用；(4)滲透性反應(yīng)墻的安裝對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件和開挖技術(shù)的要求很高，應(yīng)加大研究力度；(5)滲透性反應(yīng)墻具備良好的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的特性，在高效去除污染物的同時(shí)能節(jié)約運(yùn)行成本，是一項(xiàng)值得推廣的污染物治理與控制技術(shù)。第五章 地下水污染預(yù)防及措施地下水污染與地表水污染、空氣污染、固體廢物污染等各種環(huán)境污染都有密切關(guān)系，交織在一起，因此，地下水污染和防護(hù)除其特殊性外，應(yīng)與各種污染防治相聯(lián)系，綜合考慮。然而，由于地下水污染的復(fù)雜性表現(xiàn)在污染物種類繁多、污染途徑隱蔽、污染機(jī)理復(fù)雜、污染防治系統(tǒng)龐大、地下水流緩慢等，一旦污染很難治理，即使花費(fèi)很大的代價(jià)，耗時(shí)較長(zhǎng)，也難奏效，故應(yīng)以預(yù)防為主，應(yīng)充分考慮地下水污染特征、污染源、污染途徑、污染機(jī)理及地下水污染引起的主要 問題，用多種手段，采用系統(tǒng)分析的方法，全面控制地下水的污染。 預(yù)防措施，提高公眾環(huán)境意識(shí)要努力貫徹有關(guān)法規(guī)政策，堅(jiān)決貫徹執(zhí)行《中華人民共和國(guó)水法》、《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》和《水污染防治法》。完善地方法規(guī)，實(shí)行誰污染誰治理，誰開發(fā)誰保護(hù)的原則。有步驟、有重點(diǎn)地解決水環(huán)境污染問題。小而散、多的污水廠建設(shè)不僅給國(guó)家和企業(yè)造成巨大的投資浪費(fèi)。還由于企業(yè)負(fù)擔(dān)過重、管理水平較低等原因，使預(yù)想的環(huán)境治理目標(biāo)大打折扣。為此，筆者認(rèn)為集中建設(shè)規(guī)?；鬯畯S，變“誰污染誰治理”為“誰污染誰掏錢”的政策時(shí)機(jī)已成熟。加快建設(shè)污水處理廠，處理工業(yè)廢水及生活污水，是保護(hù)水環(huán)境的一個(gè)重要途徑。在經(jīng)濟(jì)技術(shù)許可的情況下，在污染較為嚴(yán)重的城市，如榆次、介休、靈石、和順，有計(jì)劃地興建一些污水處理廠，加快建設(shè)速度、提高處理能力加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)、發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。，合理開發(fā)地下水資源增強(qiáng)全民環(huán)保意識(shí)，強(qiáng)化節(jié)約用水，推廣節(jié)水新技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)用戶尤其是大戶的用水量控制，扶持企業(yè)搞環(huán)保，推廣潔凈新能源外，應(yīng)把能源基地作為一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)予以全面規(guī)劃。把單個(gè)污染源的孤立治理，變以水系或地區(qū)為單位進(jìn)行防治，以全面改善生態(tài)環(huán)境。此外，還要加強(qiáng)環(huán)境地質(zhì)科學(xué)研究，盡快摸清各地區(qū)的水環(huán)境容量，并以其指導(dǎo)規(guī)劃和建設(shè)。如工業(yè)布局要考慮環(huán)境承載能力，在水環(huán)