地下水石油烃污染的渗透性反应墙技术.ppt

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1、地下水石油烃污染处理的渗透性反应墙技术,汇报人：庞冬 学 号：,资源与环境科学学院 科学专业,01,绪论,02,反应墙的结构,03,反应介质的选取,04,PRB长期运行监测与维护,Contents目录,05,PRB设计与施工,06,结论与展望,绪 论,石油污染地下水概况,结论与展望,随着经济的发展，石油开采的活动越来越多，却造成了无法避免的后果。,选题背景,研究意义,绪 论,石油污染地下水主要污染物,结论与展望,石油废水的主要污染物是油类等有机物和重金属。有机污染物包括：VOC：挥发性有机化合物；SVOC：半挥发性有机化合物；TPH：总石油烃等。重金属污染物包括：“三氮”、铁、锰、氯离子、氟离

2、子和硫酸根离子，个别样品中氰、酚、六价铬、砷超标、汞等。,选题背景,研究意义,绪 论,石油污染地下水的危害,结论与展望,对动植物的危害,选题背景,研究意义,绪 论,结论与展望,石油污染地下水的危害,对农业的危害,选题背景,研究意义,绪 论,结论与展望,石油污染地下水的危害,对人体健康的危害,选题背景,研究意义,绪 论,选题背景,研究意义,由于地下水所处地理环境、地质环境和流动特点不同，要发现和确定其是否被污染比较困难，而一旦发现受到污染，则已经比较严重，要恢复则更加困难。因此，如何经济、快速、有效地去除地下水中石油烃污染物成为了当前国内外学者研究的重点。渗透性反应墙技术的出现为石油污染地下水修

3、复技术提供了新思路,研究意义,结论与展望,绪 论,选题背景,研究意义,国外相关研究表明 PBR技术应用于石油烃污染地下水的治理是可行的,但要成功应用于实际工程仍不成熟,还需要更系统的研究。我国对PRB技术的研究起步较晚，大都处于试验研究阶段，主要集中于针对处理地下水中某一种单一组分或多种混合型污染物所涉及的PRB技术的修复机理研究和混合介质的修复效果试验分析。,国内外研究现状,结论与展望,渗透性反应墙的定义：在地下安置活性材料墙体以便拦截污染羽状体，使污染羽状体通过反应介质后，其污染物能转化为环境接受的另一种形式，从而实现使污染物浓度达到环境标准的目标。,反应墙的结构,PRB设计与施工,反应墙

4、的结构,绪论,反应介质的选择,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,PRB技术的基本原理,反应墙的结构,PRB设计与施工,反应墙的结构,绪论,反应介质的选择,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,污染羽体,反应墙的结构,PRB设计与施工,反应墙的结构,绪论,反应介质的选择,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,渗透性反应墙包括放置反应介质的反应单元和隔水漏斗，通常置于地下蓄水层中，水污染羽状体的下游，垂直于地下水流方向。水污染羽状体在通过可渗透性反应介质时被还原反应、吸附、沉淀、淋滤、降解等物理、化学、生物过程去除地下水中溶解的石油烃、重金属、放射性物质以及其他的污染物质,主反应墙的结构,PR

5、B设计与施工,反应墙的结构,绪论,反应介质的选择,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,连续墙式,漏斗-导水门式,在垂直于污染羽状体迁移途径的区域设置连续的活性反应墙，同时，墙体的厚度、宽度、高度也必须保证污染羽状体通过墙体内介质处理后其浓度能达到规定的环境标准。,优缺点,优点,缺点,PRB设计与施工,反应墙的结构,绪论,反应介质的选择,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,主反应墙的结构,连续墙式,漏斗-导水门式,结构简单、不改变地下水流向,只适用于修复含水层埋藏浅、污染羽状体规模 小的污染区域。若污染区域或蓄水层厚度较大，则所需墙体面积将会随之增大，工程造价也会大幅度增加，从而使得连续反应

6、墙修复技术的实施变得不现实。,主反应墙的结构,PRB设计与施工,反应墙的结构,绪论,反应介质的选择,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,连续墙式,漏斗-导水门式,该系统中反应单元为反应墙的一部分,隔水漏斗是嵌入隔水层中,以防止污染的地下水通过渗流进入下游未污染区。,优缺点,优点,缺点,PRB设计与施工,反应墙的结构,绪论,反应介质的选择,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,主反应墙的结构,这种结构可用于弥补连续反应墙式结构在处理大型地下水污染羽状体时的不足，并能将进入反应单元的污染物浓度均质化。反应材料装填料减少，节省安装费用。,干扰地下水的流场,连续墙式,漏斗-导水门式,主反应墙的结构,

7、PRB设计与施工,反应墙的结构,绪论,反应介质的选择,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,连续墙式,漏斗-导水门式,多处理单元串联系统,每个处理单元填充不同的反应材料可处理组分复杂的污染羽状体，其连续反应介质可确保污染物被彻底降解。,连续反映单元,主反应墙的结构,PRB设计与施工,反应墙的结构,绪论,反应介质的选择,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,连续墙式,漏斗-导水门式,多处理单元并联系统,隔水漏斗-导水门与沉箱联合布置,多被用于处理污染规模较宽的污染羽状流能更好地控制反应单元的安装和羽状体的截获，在有较宽的羽状体和较大地下水流速的地方(尤其是当每个反应单元或导水门尺寸的安装受到限制

8、时)能够保证足够的停留时间，以达到减少反应材料，降低工程费用的目的。,反应介质的选择,PRB设计与施工,反应介质的选择,绪论,反应墙的结构,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,稳定性,环境友好性,水力性,反应性,经济性,处理污染物的半衰期短(降解速率快)的介质比较好,反应介质或混合介质所保持反应时间的长短是需要考虑的一个重要因素,较便宜的与较贵的介质相比应优先考虑较便宜的介质,粒径应该确保反应墙有足够的水力截获污染羽状体的能力,反应介质不能向下游环境产生有害的副产物,考虑因素,反应介质的选择,PRB设计与施工,反应介质的选择,绪论,反应墙的结构,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,石油类污

9、染物是一种成分非常复杂的混合物,以往用于解决垃圾渗滤液等地下水污染问题的PRB反应介质并不适用于修复石油类污染地下水。为此,本文主要以石油类污染地下水为研究对象，从还原型、吸附型和降解型三种反应介质类型着手，介绍适用于修复石油烃污染地下水的PRB反应介质。,反应介质的选择,PRB设计与施工,反应介质的选择,绪论,反应墙的结构,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,水还原型介质材料,降解型介质材料,吸附型介质材料,还原型介质材料主要包括零价铁、Fe()矿物和双金属，主要利用介质材料的还原性，将无机离子以单质或不溶性化合物从水中析出，将难生物降解的有机物还原成可生物降解或易生物降解的简单有机物，从

10、而达到修复的目的。目前，在氧化-还原PRB进行修复的过程中，零价铁仍是 PRB石油污染地下水修复的首选，利用零价铁修复有机物污染的地下水，是在缺氧条件下对氯代烃类进行还原性脱氯，将氯代烃等转化为潜在的无毒物质，且铁氧化后形成的氧化铁能吸附氯代烃。,反应介质的选择,PRB设计与施工,反应介质的选择,绪论,反应墙的结构,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,水还原型介质材料,降解型介质材料,吸附型介质材料,还原型介质材料主要包括零价铁、Fe()矿物和双金属，主要利用介质材料的还原性，将无机离子以单质或不溶性化合物从水中析出，将难生物降解的有机物还原成可生物降解或易生物降解的简单有机物，从而达到修复

11、的目的。目前，在氧化-还原PRB进行修复的过程中，零价铁仍是 PRB石油污染地下水修复的首选，利用零价铁修复有机物污染的地下水，是在缺氧条件下对氯代烃类进行还原性脱氯，将氯代烃等转化为潜在的无毒物质，且铁氧化后形成的氧化铁能吸附氯代烃。,反应介质的选择,PRB设计与施工,反应介质的选择,绪论,反应墙的结构,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,水还原型介质材料,降解型介质材料,吸附型介质材料,还原型介质材料主要包括：零价铁、Fe()矿物和双金属。反应机理：主要利用介质材料的还原性，将无机离子以单质或不溶性化合物从水中析出，将难生物降解的有机物还原成可生物降解或易生物降解的简单有机物，从而达到修

12、复的目的。,反应介质的选择,PRB设计与施工,反应介质的选择,绪论,反应墙的结构,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,目前，在氧化-还原PRB进行修复的过程中，零价铁仍是 PRB石油污染地下水修复的首选，利用零价铁修复有机物污染的地下水，是在缺氧条件下对氯代烃类进行还原性脱氯，将氯代烃等转化为潜在的无毒物质，且铁氧化后形成的氧化铁能吸附氯代烃。,水还原型介质材料,降解型介质材料,吸附型介质材料,反应介质的选择,PRB设计与施工,反应介质的选择,绪论,反应墙的结构,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,水还原型介质材料,降解型介质材料,吸附型介质材料,吸附型介质材料包括：如颗粒活性炭、草炭土、

13、沸石、膨润土、粉煤灰、铁的氢氧化物、铝硅酸盐等。反应机理：主要利用介质材料的吸附性，通过吸附和离子交换作用而达到去除污染物的目的。这种吸附型介质材料对氨氮和重金属有很好的去除作用。,反应介质的选择,PRB设计与施工,反应介质的选择,绪论,反应墙的结构,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,水还原型介质材料,降解型介质材料,吸附型介质材料,活性炭：,草炭土：,很强的有机物吸附剂，对大分子的芳香溶剂类，分子量不大的腐殖质等有很高的吸附去除率。目前，较新的ORCGACFe0修复技术就是将 ORC(释氧化合物，MgO、CaO等与水反应能生成氧气的化合物)、GAC(活性碳颗粒)和 Fe0PRB 联合起来

14、使用。,草炭土可以和降解石油类微生物联合固定化后作为 PRB 介质材料，进行石油类污染地下水修复。相关研究表明：炭土对石油类污染物的去除效果很好，去除率可达到 83.10%。,反应介质的选择,PRB设计与施工,反应介质的选择,绪论,反应墙的结构,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,水还原型介质材料,降解型介质材料,吸附型介质材料,石油中含有多种烃类，其中绝大部分可被微生物代谢降解。因此，在修复石油烃污染地下水时，绝大多数都采用生物PRB技术以达到高效、清洁、廉价的目的。此类介质材料的反应机理是在有机碳存在的条件下，介质材料制造好氧、厌氧环境，借助微生物作用，使有机污染物发生好氧、厌氧降解而达

15、到去污目的。,反应介质的选择,PRB设计与施工,反应介质的选择,绪论,反应墙的结构,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,水还原型介质材料,降解型介质材料,吸附型介质材料,含氧化合物颗粒：,含 NO-3的颗粒：,向水中释放氧气，使有机污染物产生好氧降解，如MgO2、CaO2等固态过氧化物。,向水中释放NO-3，使有机物在反硝化条件下产生厌氧降解,反应介质的选择,PRB设计与施工,反应介质的选择,绪论,反应墙的结构,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,水还原型介质材料,降解型介质材料,吸附型介质材料,作用机理：,功能菌的筛选：,物反应墙内的污染物降解菌可以通过添加电子受体、营养基质等手段刺激土

16、著微生物的增值或者直接引入具有特殊代谢能力的外源微生物来实现。,功能菌的作用,由于环境条件的限制，土著微生物自然净化的速度很慢，因此需要采用提供氧气、添加营养盐、接种经训化培养等方法强化的土著微生物是生物PRB介质材料的首选，不仅对TPH有明显的去除率，也是维持PRB运行长效性的关键。,PRB长期运行监测与维护,PRB设计与施工,PRB长期运行监测与维护,绪论,反应墙的结构,反应介质的选择,结论与展望,为了精确衡量监测效果，需在上梯度、下梯度及PRB 内布置监测井以观测水位深度变化，并周期性地监测相关的水文地质化学参数、流速等。监测井的布置要保证能够捕获污染羽流的运动方向，因此应在浓度较高或接

17、近反应墙的位置集中布置监测井。常用的监测指标有pH值、Eh值、BOD5、COD 等。,PRB的设计与施工,PRB长期运行监测与维护,绪论,反应墙的结构,反应介质的选择,结论与展望,PRB的设计与施工,PRB的设计：,PRB的施工：,PRB设计的内容主要包括PRB安装位置的选择、结构的选择、埋深、规模、水力停留时间、方位、反应墙的渗透系数、活性材料的选择及其配比。,（1）PRB的渗透系数应大于蓄水层的渗透系数（2）选择合理的墙体材料和厚度（3）注意反应单元与隔水墙的安装方式（4）施工时，应将 PRB 嵌入弱透水层或不透水基岩中，以防止地下水污染羽渗漏,结论与展望,PRB设计与施工,绪论,反应墙的

18、结构,反应介质的选择,PRB长期运行监测与维护,结论与展望,目前，石油污染地下水PRB修复技术相对来说并不成熟，但该技术具有非常广阔的应用前景。针对应用于石油污染地下水PRB 的设计改良、新型反应填料的开发、PRB性能的改善等都有大量的研究。结合我国地下水污染现状，对 PRB 技术的应用提出展望：（1）目前，针对石油污染地下水，我国对PRB技术的应用较少，实验室研究主要集中在 PRB 的动力学、柱试验、去除过程模拟以及对反应材料的选择和优化等方面，相对于国外还有较大差距。（2）零价铁是实验室以及实际工程中应用最多的 PRB 填料，对新型材料的开发和去除机理的进一步探索，使得 PRB 技术可处理污染物的种类逐渐增加，并可应用于复杂污染组分的地下水治理。（3）科学合理地设计 PRB，需对场地特性进行充分了解，包括地下水径流条件、地下水流动以及污染物迁移的模拟。在运行过程中，也需对PRB内部以及下游定期进行监测。（4）为了充分理解和预测PRB的长期性能，需开展大量的研究工作。现阶段对 PRB维修和运行中存在的一些问题，缺乏经验积累，同时对运行完成的 PRB 系统如何处置也是需解决的难题。,恳请各位同学和老师批评指正！,