探究地下水修復技術的方法和發展趨勢

吳瓊 張在屋

摘 要：隨著我國工業行業的快速發展，嚴重破壞了生態環境。為了有效修復生態系統，必須注重地下水污染防治工作。此次研究主要是探究地下水修復技術的方法，應用二維模擬槽，以曝氣前后水位變化情況，對地下水初始水位、初始流速以及曝氣量對循環井運行影響進行分析，并且通過運行參數模擬地下水修復效果，希望能夠對相關人員起到參考性價值。

關鍵詞：地下水;修復技術;發展趨勢

當前，地下水污染問題日益嚴重，多數學者都注重研發地下水污染修復技術和場地修復的研究。地下水循環境技術是一種原位修復技術，由于其具備的雙井屏結構比較特殊，可以確保循環井周圍形成地下水三維循環，明顯提升地下水溶解氧含量，加快降解原位好氧生物。通過近年來關于地下水修復技術的研究與分析報道，有效促進了循環井場地應用的發展。

1、材料與方法

1.1實驗材料

此次實驗需要應用0.5mm粒徑中砂，孔隙度為36%，有機物含量為0.35%，酸堿值為7，滲透系數為每秒0.3mm，分析純為硝基苯，于25攝氏度條件下，水溶解度為1797ml/L，亨利系數為30.7Pa/m3，蒸氣壓為31.55Pa。

1.2方法

實驗裝置：此次試驗需要尺寸為（60×30×130）cm的二維有機模擬槽，模擬槽正面分布取樣口共計60個，位置零點為槽左側布水板，循環井采用濾布進行保管，接觸槽底部，于槽中心位置進行垂直安裝，裝設中砂分層并進行夯實處理，填裝高度為50cm，取樣口中埋設玻璃管，對取樣點水位變化情況進行觀察。在槽左側布水區域內采用泵進水方式，待至地下水水位上升至一定高度之后，停止進水并且靜置。

優化循環井運行參數：對地下水初始水位、水流速和曝氣量影響情況進行分析。當地下水初始水位在40cm、45cm、50cm時，曝氣量為每小時0.7m3時，會對循環井運行效果造成影響;當曝氣量分別為每小時0.6 m3和0.5 m3時，地下水初始水位在45cm時，會對循環井運行效果造成影響;當地下水流速在1m、0.8m和0.4m、地下水初始水位在45cm時、曝氣量為每小時0.7m3時，會對循環井運行效果造成影響。從上述影響因素分析能夠看出，在對曝氣前后測壓管水位變化情況進行記錄分析，有助于了解影響循環井運行的因素。

硝基苯修復試驗：當地下水初始流速在每天20cm時，且位于模擬槽第一列和第二列中間時，在地下水水位2m位置設置污染物泄露槽，使用濾紙襯墊在底部，采用固定流速緩慢泄露硝基苯飽和溶液，且于不同時間點進行取樣，對硝基苯遷移規律進行分析。待至硝基苯污染整個模擬槽之后，將污染源切斷，開啟地下水循環井進行修復。在各曝氣時間下，選取水樣對硝基苯濃度進行檢測，檢測室內溫度在25攝氏度，以三氯甲烷萃取水樣，并且使用氣相色譜儀進行分析。色譜條件如下：色譜柱（30×25×0.25）mm，使用火焰離子化檢測儀，進樣量控制為2μL，分流比控制為1：5，于40攝氏度條件下維持20min，以2攝氏度條件下升溫至80攝氏度，維持0.5h。

2 結果與分析

2.1分析影響循環井運行的因素

在地下水初始水位不同情況下，待至循環井運行穩定后，對測壓管內水位變化情況進行分析。當地下水初始水位在50時，循環井內部水位上升速度比較快速，會從尾氣口溢出水。當地下水初始水位在40cm、45cm時，曝氣處理后，第一排、第二排和第三排測壓管內水壓明顯升高，在第四排、第五排和第六排內，水壓出現明顯下降情況，且不斷逼近循環井。在模擬槽上部，地下水會流出循環井;在模擬槽下部，地下水會向循環井流去;通過不間斷曝氣處理，能夠在循環井周邊形成三維循環。

第二，曝氣量影響分析：當曝氣量處于每小時0.5m3至0.8 m3時，對測壓管內水位變化情況進行記錄。依照上述曝氣量條件，水位變化超過40cm，表示低下水循環強度比較大。所以，當地下水初始水位為45cm時，不斷增加曝氣量，會影響加大測壓管內水位變化情況，持續加強地下水循環強度。當曝氣量為每小時0.7m3時，測壓管內水位變化比較小。所以將最佳曝氣量設置為每小時0.7m3。

第三，地下水初始流速影響：當污染場地不同時，地下水流速也會出現明顯差異。

2.2分析循環井修復效果

第一，硝基苯遷移規律分析：當地下水受到有機污染物污染影響之后，會形成基于污染物的水初始流速，且不同測壓管內水位高度變化情況進行分析。結果顯示，不同測壓管水位變化不明顯，但是在靜水條件下出現輕微升高趨勢。所以，當地下水初始流速小于1m/d時，不會影響循環井運行情況。當地下水遷移不斷擴大時，硝基苯橫向遷移距離明顯不足縱向。當地下水污染10d時，硝基苯縱向遷移距離達到最大值70cm，且橫向遷移最大距離在20cm，表明縱向遷移距離與橫向遷移最大距離存在明顯差異。地下水內侵入有機污染物后，對流彌散作用會影響遷移距離。待至污染時間達到50d時，有機物污染整個模擬槽。此時去除模擬槽中硝基苯時，需要歷經以下步驟：第一，在曝氣3h時間段內，會降低硝基苯平均濃度和最高濃度，平均去除速率為0.88mg/min。主要是因為曝氣開始時間段內，地下水硝基苯濃度比較高，會受到氣水兩相影響。其次，當地下水硝基苯濃度為一氧化碳時，隨著曝氣時間的不斷增加，會導致硝基苯濃度下降為碳離子，當曝氣時間大于9h時，硝基苯去除率比較低，且在應用地下水循環井技術，修復硝基苯物質時，首先應當明確有機物去除所需時間，防止造成能源過度消耗問題。

3、結論

當地下水初始水位在50cm時，循環井內部水位上升速度比較快速，會從尾氣口溢出水。在模擬槽上部，地下水會流出循環井;在模擬槽下部，地下水會向循環井流去;通過不間斷曝氣處理，能夠在循環井周邊形成三維循環。當地下水初始水位為45cm時，不斷增加曝氣量，會影響加大測壓管內水位變化情況，持續加強地下水循環強度。當污染場地不同時，地下水流速也會出現明顯差異。此次研究應用地下水循環井技術進行處理，地下水污染物當中的硝基苯濃度還是高于污水排放標準限值，提示循環井技術能夠將高濃度硝基苯降低至低濃度水平。然而為了將硝基苯氯苯污染物濃度降低至人體健康值，還需要進行深入研究分析，聯合其他修復技術共同修復。

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