污染地下水的生物修复 环境生物修复工程教学.pptx

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1、泵泵-处理修复处理修复地下水通过水泵和一个或多个水井抽取上来，在抽取过程地下水通过水泵和一个或多个水井抽取上来，在抽取过程中，水井水位下降，与周围地下水形成水力梯度，导致周中，水井水位下降，与周围地下水形成水力梯度，导致周围的地下水不断流向水井，从而在每个水井周围形成一个围的地下水不断流向水井，从而在每个水井周围形成一个漏斗形状地下水区域漏斗形状地下水区域水井应该合理的覆盖污染区域，并且水井的抽水速率应该水井应该合理的覆盖污染区域，并且水井的抽水速率应该高于污染物在地下水中的扩散速率高于污染物在地下水中的扩散速率尽管用泵抽取出来的水中的污染物可以得到高效率的去除，尽管用泵抽取出来的水中的污染物

2、可以得到高效率的去除，但却不能保证地下水尤其是土壤中的污染物能够得到有效但却不能保证地下水尤其是土壤中的污染物能够得到有效的去除的去除污染物在土壤颗粒表面存在吸附污染物在土壤颗粒表面存在吸附-脱附现象，从而导致地下脱附现象，从而导致地下水修复过程比理论预测长很多水修复过程比理论预测长很多第1页/共41页泵泵-处理修复处理修复现场调查和试验现场调查和试验现场调查现场调查地质和水力参数地质和水力参数 包括水力渗透率、水力梯度等包括水力渗透率、水力梯度等污染物方面的参数：包括污染物性质、溶解度、可吹脱特性、吸附特性、污染物方面的参数：包括污染物性质、溶解度、可吹脱特性、吸附特性、可生物降解特性以及环

3、境排放标准等可生物降解特性以及环境排放标准等水化学特性：水化学特性：pH值、总溶解性固体、电导率、总悬浮固体、总铁、溶解值、总溶解性固体、电导率、总悬浮固体、总铁、溶解性铁、性铁、DO和温度等和温度等地下水流量变化：包括短期变化、长期变化和流量的稳定性等地下水流量变化：包括短期变化、长期变化和流量的稳定性等土壤特性：土壤地质起源、土壤分层结构、颗粒尺寸分布、孔隙率、有土壤特性：土壤地质起源、土壤分层结构、颗粒尺寸分布、孔隙率、有机质含量等机质含量等环境标准、土壤修复标准、水处理和排放标准环境标准、土壤修复标准、水处理和排放标准第2页/共41页泵泵-处理修复处理修复l实验通过实验，实际测定水泵的

4、出流流量、持续时间，以及控制通过实验，实际测定水泵的出流流量、持续时间，以及控制污染带迁移计算所需要的水力传导系数等污染带迁移计算所需要的水力传导系数等基于实地水泵抽提实验得到的数据进行设计会更可靠基于实地水泵抽提实验得到的数据进行设计会更可靠水泵抽提实验水泵抽提实验可以在专门挖掘的井或者在已有的观察监测井中进行可以在专门挖掘的井或者在已有的观察监测井中进行对于开放式的蓄水层，需要实验时间一般是对于开放式的蓄水层，需要实验时间一般是72h；对于承压蓄水；对于承压蓄水层，层，24h即可即可在某些水量比较低的情况下，在某些水量比较低的情况下，824h即可即可通过水泵实验，应该测定泵水流水量随时间的

5、下降趋势，根据通过水泵实验，应该测定泵水流水量随时间的下降趋势，根据相关方程激素相应的水力传导系数、比产率系数和比贮存系数相关方程激素相应的水力传导系数、比产率系数和比贮存系数第3页/共41页现场实验现场实验地下水位实验方法一：在瞬间抽取出一定的水量，然后观察记录水位随方法一：在瞬间抽取出一定的水量，然后观察记录水位随着时间的恢复过程着时间的恢复过程方法二：瞬间将一大块固体放入地下水，然后观察地下水方法二：瞬间将一大块固体放入地下水，然后观察地下水位随着时间回落的过程位随着时间回落的过程这两个方法都可以估算水力传导系数，但实际上仅仅测定这两个方法都可以估算水力传导系数，但实际上仅仅测定了局部的

6、水力传导系数，具有一定的局限性，结果都没有了局部的水力传导系数，具有一定的局限性，结果都没有水泵抽提实验准确水泵抽提实验准确优点：方便、成本低廉，不需要安装水泵等设备优点：方便、成本低廉，不需要安装水泵等设备第4页/共41页泵泵-处理修复处理修复设计内容及原理设计内容及原理设计内容包括水井的作用范围、位置、数目、直径大小、设计内容包括水井的作用范围、位置、数目、直径大小、深度、井的建造材料、抽水速率或者流量、操作方式深度、井的建造材料、抽水速率或者流量、操作方式（连续或间歇周期）、地面处理工艺、处理后的地下水（连续或间歇周期）、地面处理工艺、处理后的地下水的处置方式等的处置方式等单井作用范围单

7、井作用范围将单井的作用范围置于将单井的作用范围置于x-y坐标，其边缘界限曲线可以用方程描述坐标，其边缘界限曲线可以用方程描述Q为井水抽取流量，为井水抽取流量，m3/s；B为蓄水层厚度，为蓄水层厚度，m；u为井周围地下水流速，为井周围地下水流速，m/sQ/2Bu数值越大，即流量越大，地下水流速越慢或者蓄水层越薄，水井数值越大，即流量越大，地下水流速越慢或者蓄水层越薄，水井的影响范围越大的影响范围越大第5页/共41页泵泵-处理修复处理修复水井的个数水井的个数估算地下水抽取流量估算地下水抽取流量绘制单个水井的作用区范围曲线绘制单个水井的作用区范围曲线将单个水井作用范围曲线按地图比例放置在污染区域地图

8、上将单个水井作用范围曲线按地图比例放置在污染区域地图上如果一个水井的作用范围曲线足够覆盖整个污染区域，则说明单个水井就足如果一个水井的作用范围曲线足够覆盖整个污染区域，则说明单个水井就足够了够了否则就用多个水井的作用范围曲线罗列在一起，直到能够覆盖整个污染区域，否则就用多个水井的作用范围曲线罗列在一起，直到能够覆盖整个污染区域，根据每一个作用范围曲线，就可以确定每一个水井在地图上的具体位置根据每一个作用范围曲线，就可以确定每一个水井在地图上的具体位置对于复杂的工程计算，可以采用相应的地下水模型软件，目前应该较广的是对于复杂的工程计算，可以采用相应的地下水模型软件，目前应该较广的是美国的美国的M

9、ODFLOW模型软件模型软件第6页/共41页泵泵-处理修复处理修复水泵选择水泵选择常用水泵有两种：安装在地面上的离心泵和安装在井内的潜水泵常用水泵有两种：安装在地面上的离心泵和安装在井内的潜水泵离心泵抽吸提升高程一般离心泵抽吸提升高程一般6m，适用于具有比较高的地下水位的地方，比较广，适用于具有比较高的地下水位的地方，比较广泛采用的是变流量离心泵泛采用的是变流量离心泵潜水泵也有两种：一种是泵头安装在井内而电机安装在井口，另一种是电机潜水泵也有两种：一种是泵头安装在井内而电机安装在井口，另一种是电机和泵头都在井内；后一种潜水泵安装方便，但更换和维修不方便和泵头都在井内；后一种潜水泵安装方便，但更

10、换和维修不方便一般情况下，电机和潜水泵头在一起时，不必是防爆型的一般情况下，电机和潜水泵头在一起时，不必是防爆型的倘若电机不在水下，则要求电机是防爆型倘若电机不在水下，则要求电机是防爆型第7页/共41页泵泵-处理修复处理修复地面修复工艺地面修复工艺利用活性污泥工艺或生物膜工艺，将抽取上来的地利用活性污泥工艺或生物膜工艺，将抽取上来的地下水中的有机物进行生物氧化分解下水中的有机物进行生物氧化分解也可以用空气吹脱、活性炭吸附、化学氧化、石灰也可以用空气吹脱、活性炭吸附、化学氧化、石灰或碱苏打沉淀重金属离子、交换树脂、膜分离等物或碱苏打沉淀重金属离子、交换树脂、膜分离等物理化学方法理化学方法第8页/

11、共41页气体抽提修复（air extracted-treatment）抽提修复抽提修复利用真空泵和井，在受污染区域诱导产生气流，将有利用真空泵和井，在受污染区域诱导产生气流，将有机污染物蒸气，或者将被吸附的、溶解状况的或者自机污染物蒸气，或者将被吸附的、溶解状况的或者自由相的污染物转变为气相，抽提到地面，然后在进行由相的污染物转变为气相，抽提到地面，然后在进行收集处理收集处理典型的气体抽提系统包括抽提井、真空泵、适度分离典型的气体抽提系统包括抽提井、真空泵、适度分离装置、气体收集管道、气体净化处理设备和附属设备装置、气体收集管道、气体净化处理设备和附属设备等等第9页/共41页气体抽提修复气体抽

12、提修复气体抽提技术的主要优点气体抽提技术的主要优点能够原位操作，比较简单，对周围的干扰能够限定在能够原位操作，比较简单，对周围的干扰能够限定在尽可能小的范围之内尽可能小的范围之内非常有效的去除挥发性有机物非常有效的去除挥发性有机物在可接受的成本范围内能够处理尽可能多的受污染土在可接受的成本范围内能够处理尽可能多的受污染土壤壤系统容易安装和转移系统容易安装和转移容易与其他技术组合使用容易与其他技术组合使用第10页/共41页气体抽提修复气体抽提修复抽提技术的基础是土壤污染物的挥发特性抽提技术的基础是土壤污染物的挥发特性在孔隙空气流动时，土壤污染物质不断挥发，形成蒸气，在孔隙空气流动时，土壤污染物质

13、不断挥发，形成蒸气，并随着气流，迁移至抽提井，集中收集抽提出来，再进并随着气流，迁移至抽提井，集中收集抽提出来，再进行地面净化处理行地面净化处理抽提技术可行与否，取决于污染物质的挥发特性和土壤抽提技术可行与否，取决于污染物质的挥发特性和土壤结构对气流的渗透特性结构对气流的渗透特性有机污染物在土壤中以不同的状态存在，包括：有机污染物在土壤中以不同的状态存在，包括：吸附吸附在土壤颗粒表面，呈现膜状；在土壤颗粒表面，呈现膜状；在土壤空隙中呈现乳化在土壤空隙中呈现乳化状态；状态；在土壤空隙气相中呈蒸气状态；在土壤空隙气相中呈蒸气状态；溶解于水或溶解于水或者地下水中；者地下水中；作为独立的相漂浮于地下水

14、层或者沉积作为独立的相漂浮于地下水层或者沉积于下层于下层第11页/共41页气体抽提修复气体抽提修复土壤中有机污染物的挥发性能可以用几种参数表示土壤中有机污染物的挥发性能可以用几种参数表示蒸气压蒸气压表示一个化合物挥发转变为气相的趋势表示一个化合物挥发转变为气相的趋势一般蒸气压大于一般蒸气压大于66.661133.322pa的化合物（如苯、三氯乙烯），可的化合物（如苯、三氯乙烯），可以采用抽提技术有效的去除以采用抽提技术有效的去除对于混合性的污染物，蒸气压与各个组分物质的量比例有关对于混合性的污染物，蒸气压与各个组分物质的量比例有关溶解度溶解度：溶解度小的化合物容易挥发，而溶解度大的化合物可能随

15、水渗流，迁溶解度小的化合物容易挥发，而溶解度大的化合物可能随水渗流，迁移至更远的地方移至更远的地方对于混合性的污染物，溶解度同样取决于各个组分物质的比例对于混合性的污染物，溶解度同样取决于各个组分物质的比例第12页/共41页气体抽提修复气体抽提修复亨利系数表示一个化合物在水相和气相分配的程度表示一个化合物在水相和气相分配的程度KH=cv/c1（KH为亨利系数；为亨利系数；cv 为化合物在气相中的平衡浓度；为化合物在气相中的平衡浓度；c1为化合物在水相中浓度）为化合物在水相中浓度）吸附污染物吸附与土壤颗粒特性及所含有的有机物成分有关，有机成分污染物吸附与土壤颗粒特性及所含有的有机物成分有关，有机

16、成分可以用总碳表示，吸附程度用吸附系数可以用总碳表示，吸附程度用吸附系数Kd表示表示Kd=focKoc（foc为土壤含有机物的比例，一般为为土壤含有机物的比例，一般为18%，对于沙子，对于沙子，则小于则小于1%；Koc为该污染物在土壤有机物中的分配系数，可以利为该污染物在土壤有机物中的分配系数，可以利用辛醇用辛醇-水分配系数获得）水分配系数获得）土壤方面影响因素包括：孔隙率，越小将降低扩散速率；含水率，高会影响扩散速率，低会增加吸附特性；土壤层结构的多向异性第13页/共41页气体抽提修复气体抽提修复抽提过程操作：抽提过程操作：抽提技术作用一般分为几个阶段抽提技术作用一般分为几个阶段初期，土壤孔

17、隙中的空气含有的挥发性有机物处于平衡甚至初期，土壤孔隙中的空气含有的挥发性有机物处于平衡甚至饱和状态饱和状态当启动抽提技术时，呈饱和平衡状态的气相首先移走，液相当启动抽提技术时，呈饱和平衡状态的气相首先移走，液相状态的有机物传质至气相并被带出，气流中有机物浓度相对状态的有机物传质至气相并被带出，气流中有机物浓度相对比较稳定比较稳定当大部分自由相状态的有机物被移走，平衡破坏，气相移动当大部分自由相状态的有机物被移走，平衡破坏，气相移动的速度或者说将污染物带出的速度大于污染物从液相或固相的速度或者说将污染物带出的速度大于污染物从液相或固相挥发传质的速度，此时，液相呈乳化状态或者黏附在土壤颗挥发传质

18、的速度，此时，液相呈乳化状态或者黏附在土壤颗粒表面物质逐渐挥发粒表面物质逐渐挥发最后是水相中呈溶解状态物质的挥发，被吸附在土壤颗粒表最后是水相中呈溶解状态物质的挥发，被吸附在土壤颗粒表面上的有机物的脱附面上的有机物的脱附第14页/共41页气体抽提修复气体抽提修复注意事项注意事项为了有效的增加空气流量，一般把抽提为了有效的增加空气流量，一般把抽提井周围的地面用塑料覆盖，使空气在更井周围的地面用塑料覆盖，使空气在更大范围内扩散，使有限的空气通过更多大范围内扩散，使有限的空气通过更多的土壤的土壤周边覆盖还可以减少雨淋，减少水渗流周边覆盖还可以减少雨淋，减少水渗流产生的不利影响产生的不利影响第15页/

19、共41页注意事项注意事项为了增加抽提效果，也可以特别设置空气注入井，直接插入到为了增加抽提效果，也可以特别设置空气注入井，直接插入到空气难以通过的污染区域空气难以通过的污染区域在使用真空泵抽吸时，为了减少地下水上升所造成的影响，需在使用真空泵抽吸时，为了减少地下水上升所造成的影响，需要将抽提井的底部封住要将抽提井的底部封住在应用抽提技术时，需要考虑污染物成分、类型、时间、浓度、在应用抽提技术时，需要考虑污染物成分、类型、时间、浓度、阶段与分布、区域特征（地质条件、土壤湿度、地表特征、地阶段与分布、区域特征（地质条件、土壤湿度、地表特征、地下水深度等）下水深度等）抽提技术运用于渗透性和均一性比较

20、好的地层，因此需要对受抽提技术运用于渗透性和均一性比较好的地层，因此需要对受污染地区进行详细调查，包括地质和水力特征、污染物分布区污染地区进行详细调查，包括地质和水力特征、污染物分布区域、土壤空气成分、地下水变化、气压变化特征、域、土壤空气成分、地下水变化、气压变化特征、LNAPL的的存在状态和地下水浓度等存在状态和地下水浓度等第16页/共41页气体抽提修复气体抽提修复现场中试现场中试设计前最后进行中试，以获得工程现场第一手的设计资料和参设计前最后进行中试，以获得工程现场第一手的设计资料和参数，也称为现场设计实验数，也称为现场设计实验中试包括测定土壤空气渗透中试包括测定土壤空气渗透率、蒸气抽提

21、范围半径、吹提率、蒸气抽提范围半径、吹提出来的空气的浓度和成分、出来的空气的浓度和成分、所需要的空气流量、真空水平、所需要的空气流量、真空水平、真空泵功率、估计修复需要的真空泵功率、估计修复需要的时间和成本等时间和成本等第17页/共41页气体抽提修复气体抽提修复设计原理设计原理设计的目的包括设计的目的包括系统各个部分的规格，如真空泵或者鼓风机、抽提井个数和位置、井的系统各个部分的规格，如真空泵或者鼓风机、抽提井个数和位置、井的构造、抽提物后处理单元、空气构造、抽提物后处理单元、空气/水分分离器、管道管件以及检测和控水分分离器、管道管件以及检测和控制仪等制仪等选择合适的操作条件如抽提所需要的真空

22、水平、空气流量、抽提半径范选择合适的操作条件如抽提所需要的真空水平、空气流量、抽提半径范围、污染物蒸气浓度等围、污染物蒸气浓度等估算修复程度和效率、所需要的时间、残余污染物浓度等估算修复程度和效率、所需要的时间、残余污染物浓度等工程投资或者成本等工程投资或者成本等第18页/共41页气体抽提修复气体抽提修复抽提半径方法抽提半径方法根据中试结果，可以确定一定的空气流量或者真空水平所产生的有效抽提半根据中试结果，可以确定一定的空气流量或者真空水平所产生的有效抽提半径，进而确定修复整个受污染区域所需要的抽提井个数。因此，在实验中需径，进而确定修复整个受污染区域所需要的抽提井个数。因此，在实验中需要测量

23、抽提井周围的真空水平，并按距离画图要测量抽提井周围的真空水平，并按距离画图依据所需要的真空水平，就可以确定有效半径范围，采用所确定的半径，在依据所需要的真空水平，就可以确定有效半径范围，采用所确定的半径，在需要修复的区域范围内，画出重叠的圆圈，即为抽提井的个数和位置需要修复的区域范围内，画出重叠的圆圈，即为抽提井的个数和位置确定了抽提井的个数和位置，根据所需要的真空水平和待修复土壤的渗透系确定了抽提井的个数和位置，根据所需要的真空水平和待修复土壤的渗透系数，就可以确定空气流量，以此选择真空泵等设备和仪表数，就可以确定空气流量，以此选择真空泵等设备和仪表实际工作过程中，污染物浓度逐渐降低，直至达

24、到环境标准，完成修复工作实际工作过程中，污染物浓度逐渐降低，直至达到环境标准，完成修复工作抽提气体后处理：抽提气体后处理：生物过滤生物过滤第19页/共41页第二节第二节 空气吹脱修复空气吹脱修复概述空气吹脱（空气吹脱（blow-off）是在一定的压力条件下，将压缩空）是在一定的压力条件下，将压缩空气注入受污染区域，将溶解在地下水中的挥发性化合物、气注入受污染区域，将溶解在地下水中的挥发性化合物、吸附在土壤颗粒表面上的化合物以及阻塞在土壤空隙中的吸附在土壤颗粒表面上的化合物以及阻塞在土壤空隙中的化合物驱赶出来化合物驱赶出来空气吹脱包括现场吹脱、挥发性有机物的挥发、有机物的空气吹脱包括现场吹脱、挥

25、发性有机物的挥发、有机物的好氧生物降解等三个过程，前两个过程进行的比较快，而好氧生物降解等三个过程，前两个过程进行的比较快，而生物降解过程在比较长的时间内才能显现出来生物降解过程在比较长的时间内才能显现出来在实际应用中，空气吹脱技术与抽提技术相结合，可以得在实际应用中，空气吹脱技术与抽提技术相结合，可以得到更好的效果到更好的效果第20页/共41页空气吹脱修复空气吹脱修复选择吹脱技术应该考虑亨利系数和蒸气压选择吹脱技术应该考虑亨利系数和蒸气压亨利系数大于亨利系数大于101.32510-2Pam3/mol，蒸气压大于，蒸气压大于66.661133.322Pa，比较容易挥发或吹脱，比较容易挥发或吹脱

26、关于地质条件，影响最大的是底层土壤均一性，比较密关于地质条件，影响最大的是底层土壤均一性，比较密实的土层会阻断空气通道，导致空气积累，高度松散的实的土层会阻断空气通道，导致空气积累，高度松散的土壤也会导致空气短流，吹脱不能均匀进行土壤也会导致空气短流，吹脱不能均匀进行在实际工作中，空气注入到土壤地下水中后，根据不同在实际工作中，空气注入到土壤地下水中后，根据不同的地层结构，或者以气泡或者以气流的形式扩散，相应的地层结构，或者以气泡或者以气流的形式扩散，相应地，地下水从垂直方向和水平方向向周围迁移地，地下水从垂直方向和水平方向向周围迁移第21页/共41页空气吹脱修复空气吹脱修复不同情况下地下水位

27、的变化不同情况下地下水位的变化在空气注入的开始阶段，空气进入地下水的流量大于其扩散流在空气注入的开始阶段，空气进入地下水的流量大于其扩散流出的量，地下水位上升并达到其最高位置出的量，地下水位上升并达到其最高位置随着注入的空气不断流向包气带，地下水水位开始下降，此时随着注入的空气不断流向包气带，地下水水位开始下降，此时空气从地下水区域向包气带流动的气流通道开始形成空气从地下水区域向包气带流动的气流通道开始形成地下水位持续下降直至空气注入的流速等于其流出的速度，达地下水位持续下降直至空气注入的流速等于其流出的速度，达到平衡时，注入井附近的地下水水位几乎回复原位到平衡时，注入井附近的地下水水位几乎回

28、复原位空气通道在地下水中的分布，大体呈现伞状形态。气流通道空气通道在地下水中的分布，大体呈现伞状形态。气流通道的密度和空气与土壤接触的表面积都与空气流量有关，空气的密度和空气与土壤接触的表面积都与空气流量有关，空气流量大，气流通道的密度增加，相应的接触表面积增加流量大，气流通道的密度增加，相应的接触表面积增加空气注入地下，能够强化地下水的混合，从而克服分散传质空气注入地下，能够强化地下水的混合，从而克服分散传质的局限性，大大加快传质过程的局限性，大大加快传质过程第22页/共41页空气吹脱修复空气吹脱修复空气吹脱现场中试由于空气吹脱技术还没有走出经验性阶段，因此需要进行现由于空气吹脱技术还没有走

29、出经验性阶段，因此需要进行现场中试，以验证技术的有效性，并获得相应的设计参数场中试，以验证技术的有效性，并获得相应的设计参数中试实验主要的检查内容包括：中试实验主要的检查内容包括：注入空气的流量；注入空气的流量；溶解溶解氧水平；氧水平；井水水位的变化；井水水位的变化；空气注入压力和土壤中气体空气注入压力和土壤中气体压力的变化，井壁附近压力的变化；压力的变化，井壁附近压力的变化；土壤气体中污染物的土壤气体中污染物的浓度和吹脱效率，尤其应注意避免可能达到爆炸或者燃烧水浓度和吹脱效率，尤其应注意避免可能达到爆炸或者燃烧水平的高浓度；平的高浓度；实验流量和压力对吹脱气体影响半径的影响，实验流量和压力对

30、吹脱气体影响半径的影响，也可以检查示踪气体的变化也可以检查示踪气体的变化这些参数能够揭示吹脱技术的可行性和效果，同时，需要详这些参数能够揭示吹脱技术的可行性和效果，同时，需要详细的调查现场条件细的调查现场条件第23页/共41页空气吹脱修复空气吹脱修复空气吹脱设计空气注入井布置空气注入井布置位置应该包围整个污染区域，或者在其扩散流动方向进行位置应该包围整个污染区域，或者在其扩散流动方向进行阻截阻截每一个注入井的半径范围需要通过现场实验确定每一个注入井的半径范围需要通过现场实验确定可以设立实验井，在其周围辐射方向设立观察井可以设立实验井，在其周围辐射方向设立观察井第24页/共41页空气吹脱修复空气

31、吹脱修复空气注入的深度空气注入的深度原则上应该是比污染物所处最深处更深原则上应该是比污染物所处最深处更深3060m，但实际的深度受，但实际的深度受土壤结构等影响，一般不超过地下水水位以下土壤结构等影响，一般不超过地下水水位以下916m的深度的深度注入井的深度影响空气注入所需要的压力和流量注入井的深度影响空气注入所需要的压力和流量空气注入所需要的压力和流量空气注入所需要的压力和流量注入空气的压力必须克服注入点地下水的静态压力和土壤毛细管压注入空气的压力必须克服注入点地下水的静态压力和土壤毛细管压力，才能够形成气流通道力，才能够形成气流通道在实践中，并不是压力越高，空气流量越大，吹脱效果越好，为了

32、在实践中，并不是压力越高，空气流量越大，吹脱效果越好，为了增加空气流量或者扩展吹脱半径范围而增高压力时需要倍加小心，增加空气流量或者扩展吹脱半径范围而增高压力时需要倍加小心，此时需要逐渐提高压力，循序渐进此时需要逐渐提高压力，循序渐进注入空气的流量范围一般在注入空气的流量范围一般在28425m2/min选择空气流量时，也需要考虑为了回收蒸气而进行抽提的能力选择空气流量时，也需要考虑为了回收蒸气而进行抽提的能力第25页/共41页空气吹脱修复空气吹脱修复注入方式注入方式连续注入方式下，运行比较稳定连续注入方式下，运行比较稳定在间歇注入方式下，地下水位升降比较明显，可以强化传在间歇注入方式下，地下水

33、位升降比较明显，可以强化传质效果，从而提高空气吹脱的效果，但间歇脉冲式的操作质效果，从而提高空气吹脱的效果，但间歇脉冲式的操作方式也可能导致井周围的土壤筛选分层现象产生，使比较方式也可能导致井周围的土壤筛选分层现象产生，使比较细的土壤沉积在下层，导致阻塞现象细的土壤沉积在下层，导致阻塞现象注入井的构造注入井的构造与深度有关与深度有关可采用聚氯乙烯管材进行加工而成可采用聚氯乙烯管材进行加工而成注入井的直径一般为注入井的直径一般为0.31.2m，实际直径以，实际直径以0.30.6m比较比较经济经济深度比较大时，小口径的井所需要的压力可能比较高深度比较大时，小口径的井所需要的压力可能比较高第26页/

34、共41页空气吹脱修复空气吹脱修复污染物类型和分布的影响污染物类型和分布的影响污染物的分布受污染物挥发特性、溶解度和生物可降解性等污染物的分布受污染物挥发特性、溶解度和生物可降解性等因素影响，也受地下水流动、空气气流强化传质等影响因素影响，也受地下水流动、空气气流强化传质等影响需要视具体情况和工程要求进行优化需要视具体情况和工程要求进行优化吹脱技术设备选择吹脱技术设备选择根据中试对压力的需要选择，压力小选择鼓风机，压力比较根据中试对压力的需要选择，压力小选择鼓风机，压力比较高时选择空气压缩机高时选择空气压缩机空气吹脱技术的效率空气吹脱技术的效率空气吹脱比传统的抽取地下水进行地上处理的技术效率更高

35、空气吹脱比传统的抽取地下水进行地上处理的技术效率更高一般的运行时间在一般的运行时间在13年，多数工程在年，多数工程在1年之内就能够达到预年之内就能够达到预期的设计要求期的设计要求进行修复的常见污染物包括汽油组分、氯代烃溶剂等进行修复的常见污染物包括汽油组分、氯代烃溶剂等第27页/共41页空气吹脱修复空气吹脱修复局限局限当渗透率低于当渗透率低于10-3cm/s时，空气扩散非常困难时，空气扩散非常困难对于非挥发性污染物，空气吹脱不但不能够有效的去除污染对于非挥发性污染物，空气吹脱不但不能够有效的去除污染物，反而可能将污染物驱赶向其他区域，导致受污染区域进物，反而可能将污染物驱赶向其他区域，导致受污

36、染区域进一步扩大一步扩大改进改进利用地下水平方向的施工技术提高空气吹脱和蒸气回收的效利用地下水平方向的施工技术提高空气吹脱和蒸气回收的效率率单井同时进行吹脱和抽吸单井同时进行吹脱和抽吸生物吹脱或者生物曝气生物吹脱或者生物曝气生物曝气技术是通过鼓气方法，提高地下水中的溶解氧水平，生物曝气技术是通过鼓气方法，提高地下水中的溶解氧水平，从而提高微生物的活性从而提高微生物的活性该技术能够在去除挥发性的污染物质的同时，还能够借助生该技术能够在去除挥发性的污染物质的同时，还能够借助生物过程降解去除非挥发性有机物物过程降解去除非挥发性有机物第28页/共41页工艺类型对于不同类型的受污染土壤和地下水，应该采用

37、不同类型对于不同类型的受污染土壤和地下水，应该采用不同类型的生物修复技术的生物修复技术对于包气带，一般采用生物曝气；通过钻井，鼓入空气，对于包气带，一般采用生物曝气；通过钻井，鼓入空气，通过地面渗透，输送微生物所需要的营养，在共降解情况通过地面渗透，输送微生物所需要的营养，在共降解情况下，可以在注入空气的同时注入甲烷作为第一基质，促进下，可以在注入空气的同时注入甲烷作为第一基质，促进共降解过程共降解过程对于包气带生物曝气，类似于抽提和吹脱，但目的不同，对于包气带生物曝气，类似于抽提和吹脱，但目的不同，前者的目的主要是提高分子氧，因此所需要的气量要小得前者的目的主要是提高分子氧，因此所需要的气量

38、要小得多，以尽量避免污染物的挥发，免去不必要的地面处理步多，以尽量避免污染物的挥发，免去不必要的地面处理步骤骤第三节第三节 原位工程生物修复原位工程生物修复第29页/共41页对于受污染的地下水对于受污染的地下水可以向地下水层钻井注入空气，提供氧气，同时利用回收可以向地下水层钻井注入空气，提供氧气，同时利用回收井，抽取地下水，进行循环；通过渗透、提供微生物所需井，抽取地下水，进行循环；通过渗透、提供微生物所需要的各种营养，从水井抽取地下水，还可以控制污染物的要的各种营养，从水井抽取地下水，还可以控制污染物的迁移迁移另一种工艺，利用曝气井和抽提井组合，在注入空气的同另一种工艺，利用曝气井和抽提井组

39、合，在注入空气的同时，在另一侧，抽提蒸气和空气，加快循环时，在另一侧，抽提蒸气和空气，加快循环对于饱和带或地下水对于饱和带或地下水生物曝气也是类似于空气吹脱，但压力保持得尽量低，以生物曝气也是类似于空气吹脱，但压力保持得尽量低，以避免污染物从地下水中挥发，从而迁移至包气带，导致污避免污染物从地下水中挥发，从而迁移至包气带，导致污染的转移染的转移原位工程生物修复原位工程生物修复第30页/共41页原位工程生物修复原位工程生物修复生物修复技术也可以只在特定的活性区域实施，作为阻截手生物修复技术也可以只在特定的活性区域实施，作为阻截手段段活性带一般设置在垂直于地下水流向，在污染带的下游，这活性带一般设

40、置在垂直于地下水流向，在污染带的下游，这是一种被动的方法，但非常有效，空气和微生物营养直接注是一种被动的方法，但非常有效，空气和微生物营养直接注入活性带入活性带第31页/共41页原位工程生物修复原位工程生物修复原位工程生物修复设计生物修复技术设计的主要内容包括将电子受体、微生物营生物修复技术设计的主要内容包括将电子受体、微生物营养和活性微生物本身有效的输送至受污染的目标区域养和活性微生物本身有效的输送至受污染的目标区域在设计开始阶段，需要对已知材料包括现场地质和水力数在设计开始阶段，需要对已知材料包括现场地质和水力数据、污染评价报告、现场可行性研究结果和修复的要求进据、污染评价报告、现场可行性

41、研究结果和修复的要求进行仔细分析，确定修复工程需要达到的具体目标，也就是行仔细分析，确定修复工程需要达到的具体目标，也就是设计目标设计目标根据修复工程要求，选择合适的生物修复工艺过程根据修复工程要求，选择合适的生物修复工艺过程确定了生物修复工艺，即可选择相应的工艺参数确定了生物修复工艺，即可选择相应的工艺参数生物修复需要进行的时间可以根据总的需氧量和氧的输送生物修复需要进行的时间可以根据总的需氧量和氧的输送速率来速率来“粗略粗略”估算估算第32页/共41页原位工程生物修复原位工程生物修复主要设计步骤主要设计步骤确定是否需要向生物修复区域输送微生物营养确定是否需要向生物修复区域输送微生物营养预料

42、生物修复过程中可能出现的化学和微生物学方面的变预料生物修复过程中可能出现的化学和微生物学方面的变化，设计对应的措施化，设计对应的措施设计输送系统设计输送系统执行长期监测计划执行长期监测计划对于好氧生物修复过程，电子受体的供应有物理和化学对于好氧生物修复过程，电子受体的供应有物理和化学两种方式两种方式物理方式：直接输送空气或者纯氧，或者经过充氧的水流物理方式：直接输送空气或者纯氧，或者经过充氧的水流化学方式：提高能够转化为分子氧的化学物质，如过氧化化学方式：提高能够转化为分子氧的化学物质，如过氧化氢氢第33页/共41页原位工程生物修复原位工程生物修复典型原位生物修复系统包括地下水回收井、地包括地

43、下水回收井、地面处理单元、营养添加面处理单元、营养添加单元、电子受体添加单单元、电子受体添加单元、回注地下受污染区元、回注地下受污染区域等域等第34页/共41页原位工程生物修复原位工程生物修复限制条件限制条件对于许多生物修复系统来说，电子受体的浓度是过程限制性因对于许多生物修复系统来说，电子受体的浓度是过程限制性因素素过氧化氢常常被用作氧气的代用品，优点是其相对于氧气在水过氧化氢常常被用作氧气的代用品，优点是其相对于氧气在水中的溶解度高，可以更高的浓度注入地下水井迁移更远的距离，中的溶解度高，可以更高的浓度注入地下水井迁移更远的距离，但稳定性比较差但稳定性比较差实际操作中可以根据情况采取不同的

44、措施，提高生物修复的实际操作中可以根据情况采取不同的措施，提高生物修复的效率效率采用纯氧代替空气或者过氧化氢，提高采用纯氧代替空气或者过氧化氢，提高DODO的浓度的浓度采用硝酸盐代替氧和过氧化氢作为电子受体采用硝酸盐代替氧和过氧化氢作为电子受体注入甲烷，提高甲烷细菌的活性，提高一些难降解物质的降解注入甲烷，提高甲烷细菌的活性，提高一些难降解物质的降解速率速率采用厌氧和好氧和共代谢组合的方法采用厌氧和好氧和共代谢组合的方法总之，投加、传质和混合是原位生物修复技术成功的关键环总之，投加、传质和混合是原位生物修复技术成功的关键环节节第35页/共41页第四节第四节 地下水的自然生物修复地下水的自然生物

45、修复自然生物修复过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，被视为自然环境的自我修复过程水中污染物，被视为自然环境的自我修复过程自然生物修复能够降低受污染区域修复的费用，但并不是不采取任自然生物修复能够降低受污染区域修复的费用，但并不是不采取任何措施何措施实施自然生物修复，需要画定一条零号线，在零号线上，实施自然生物修复，需要画定一条零号线，在零号线上，生物降解生物降解的速率等于污染物流动扩散的速率的速率等于污染物流动扩散的速率。随着生物修复的不断进行，零。随着生物修复的不断进行，零号线将逐渐收缩，因此，零

46、号线的迁移是评定自然生物修复进程的号线将逐渐收缩，因此，零号线的迁移是评定自然生物修复进程的参考标志参考标志第36页/共41页自然生物修复自然生物修复在自然生物修复区域存在四个不同的部分，分别为污染物中心、在自然生物修复区域存在四个不同的部分，分别为污染物中心、厌氧区域、好氧区域、已经修复的区域厌氧区域、好氧区域、已经修复的区域从外围到核心，依次存在着好氧生物反应、以硝酸盐为主的兼从外围到核心，依次存在着好氧生物反应、以硝酸盐为主的兼氧生物反应和厌氧微生物反应、利用三价铁离子作为电子受体氧生物反应和厌氧微生物反应、利用三价铁离子作为电子受体的微生物反应等的微生物反应等第37页/共41页自然生物

47、修复自然生物修复自然生物修复的反应参数自然生物修复的能力可以根据现场的一些参数估计，以苯为例自然生物修复的能力可以根据现场的一些参数估计，以苯为例好氧生物氧化好氧生物氧化7.5O2+C6H66CO2+3H2O质量比：质量比：O2:C6H6=3.1:1每消耗每消耗1mg/L的的DO就可以降解就可以降解0.32mg/L的苯的苯如果背景如果背景DO是是4.0mg/L，好氧降解的容量是，好氧降解的容量是0.324/1=1.28mg/L反硝化反应反硝化反应6NO3-+6H-+C6H66CO2+6H2O+3N2质量比：质量比：NO3-:C6H6=4.8:1每消耗每消耗1mg/L的的NO3-可以降解可以降解

48、0.21 mg/L的苯的苯如果背景如果背景NO3-是是12 mg/L，则生物降解容量是，则生物降解容量是0.2112/1=2.52 mg/L第38页/共41页自然生物修复自然生物修复自然生物修复评价现场污染物消失速率的检测现场污染物消失速率的检测需要建立有关受污染区域的特征和污染物状况的数据库，需要建立有关受污染区域的特征和污染物状况的数据库，污染物的位置和来源，溶解性污染物的位置和浓度等，土污染物的位置和来源，溶解性污染物的位置和浓度等，土壤分布的地理特征，水力参数，以及地下水的生物数据壤分布的地理特征，水力参数，以及地下水的生物数据微生物活性的实验室确定微生物活性的实验室确定可以通过土壤和

49、地下水样品的呼吸实验测定，可以培养分可以通过土壤和地下水样品的呼吸实验测定，可以培养分离鉴定微生物的种类和数量离鉴定微生物的种类和数量第39页/共41页自然生物修复自然生物修复能表征生物反应指标变化趋势的的调查能表征生物反应指标变化趋势的的调查生物反应的趋势可以采用检测生物反应的趋势可以采用检测DO、Eh、pH值、温度、电导率、值、温度、电导率、碱度、碱度、NO3-、SO42-、硫化物、硫化物、Fe2+、CO2、CH4和和Cl-，以及，以及污染物本身浓度等参数污染物本身浓度等参数如果如如果如DO、NO3-、SO42-等浓度低于背景浓度，或者其还原的等浓度低于背景浓度，或者其还原的产物如产物如N

50、O2-和硫化物等物质的浓度高于背景浓度，甚至一些生和硫化物等物质的浓度高于背景浓度，甚至一些生物代谢产物如物代谢产物如Fe2+和和CH4的浓度升高，就可以确定自然生物过的浓度升高，就可以确定自然生物过程的存在程的存在根据数据勾画相应的变化曲线就可以清晰的确定生物修复的进根据数据勾画相应的变化曲线就可以清晰的确定生物修复的进程程根据各种电子受体的浓度，可以通过加和估算得出自然生物修根据各种电子受体的浓度，可以通过加和估算得出自然生物修复的容量，从而初步断定仅仅自然生物修复过程是否能够满足复的容量，从而初步断定仅仅自然生物修复过程是否能够满足修复的要求修复的要求评价自然生物修复的模型，比较多的是评