地下水中揮發(fā)性有機(jī)污染物去除新技術(shù)——循環(huán)井工藝

何允玉王鐸郭都

（江蘇大地益源環(huán)境修復(fù)有限公司江蘇南京210002）

1 技術(shù)由來(lái)

在場(chǎng)地地下水修復(fù)實(shí)踐中，采用了很多技術(shù)。基于揮發(fā)性有機(jī)污染物物理去除原理，曝氣技術(shù)、氣提技術(shù)、吹脫技術(shù)被普遍采用。遺憾的是：這些技術(shù)的應(yīng)用都有明顯的局限性。一種新型的地下水揮發(fā)性有機(jī)污染物處理技術(shù)---循環(huán)井工藝應(yīng)運(yùn)而生，它將曝氣、氣提、吹脫集成于一體，克服了地下水抽出處理周期長(zhǎng)、水處理費(fèi)昂貴，曝氣處理影響半徑有限、去除速率低的缺點(diǎn)。

2 技術(shù)介紹

圖1循環(huán)井工藝系統(tǒng)示意圖

圖1 為循環(huán)井工藝系統(tǒng)示意圖。循環(huán)井工藝系統(tǒng)集成在一個(gè)大于4英寸的井內(nèi)，由三部分組成：曝氣、抽提、吹脫。

井內(nèi)曝氣增加地下水中溶解氧含量及井內(nèi)氣流強(qiáng)度，同時(shí)抬升井內(nèi)水位，促使井內(nèi)地下水溢流進(jìn)入井周圍含水層滲流區(qū)域。潛水泵安裝在井的底部，將地下水提升至井頂部后通過噴頭向下噴淋，井內(nèi)曝氣和氣體抽提增加氣液傳質(zhì)界面，增強(qiáng)氣體吹脫效果，同時(shí)，潛水泵的抽取促使井周圍地下水由井底部進(jìn)入井內(nèi)，推動(dòng)地下水循環(huán)。井的頂部安裝真空密封裝置，氣提裝置將井內(nèi)和井周圍非飽和帶中的氣體抽出，產(chǎn)生的負(fù)壓進(jìn)一步抬高了井內(nèi)水位，擴(kuò)大了水循環(huán)的影響半徑。綜合上述過程，循環(huán)井工藝系統(tǒng)實(shí)際上擔(dān)當(dāng)著地下吹脫塔的角色。

經(jīng)過曝氣、抽提、吹脫后富含溶解氧的水回到井內(nèi)，水位抬升后溢流進(jìn)入地下含水層滲流區(qū)域，水力作用加大了水循環(huán)的影響半徑，也強(qiáng)化了地下水中微生物對(duì)有機(jī)物的好氧降解。循環(huán)井工藝曝氣過程中還可以加入紫外線處理和臭氧處理，以提高不同污染物的處理效果。

3 成本比較

循環(huán)井工藝系統(tǒng)初始的投入費(fèi)用和安裝成本與單獨(dú)的曝氣系統(tǒng)相當(dāng)，因?yàn)閱为?dú)的曝氣系統(tǒng)需要建立許多獨(dú)立的氣提井，與之相連的有挖掘和井位安裝費(fèi)用，循環(huán)井增加的泵和管道費(fèi)用正好與之相抵消。就整個(gè)項(xiàng)目的費(fèi)用而言，由于循環(huán)井工藝大大縮短了項(xiàng)目工期，與曝氣技術(shù)相比，循環(huán)井工藝系統(tǒng)節(jié)省75%的費(fèi)用。實(shí)際的成本節(jié)省因場(chǎng)地而異，計(jì)算應(yīng)該用縮短的工期乘以每年的設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。

4 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

循環(huán)井工藝顯然是對(duì)現(xiàn)有工藝的巨大改進(jìn)。從該技術(shù)幾個(gè)場(chǎng)地的實(shí)際應(yīng)用看，循環(huán)井工藝能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法達(dá)到的效果，循環(huán)井工藝具體的優(yōu)勢(shì)包括：

單井，多種技術(shù)組合

營(yíng)造地下水力循環(huán)

無(wú)注射、排放費(fèi)用

適用于地下水、飽和區(qū)和非飽和區(qū)修復(fù)

證明對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物（烴類、芳烴類、氯代有機(jī)物類）有效

無(wú)地表排放和處理

啟動(dòng)修復(fù)用其他技術(shù)無(wú)法達(dá)到修復(fù)目標(biāo)的場(chǎng)地

使用普通4英寸井構(gòu)造

增強(qiáng)烴類和甲基叔丁基醚的生物降解

以通過現(xiàn)有的氣提井/抽提井改造而成

有復(fù)雜的部件

對(duì)低的安裝和運(yùn)行維護(hù)成本

風(fēng)險(xiǎn)

5 案例研究

5.1 某一工業(yè)干洗店場(chǎng)地，場(chǎng)地地勢(shì)相對(duì)平整，場(chǎng)地以東300m處有一河流。該場(chǎng)地土壤以淤泥質(zhì)細(xì)砂、壤土為主。經(jīng)土壤鉆孔和地下水檢測(cè)井檢測(cè)，場(chǎng)地好幾處非常深的地方檢測(cè)到四氯乙烯（PCE），土壤中PCE最高濃度達(dá)到47000ug/kg，地下水中達(dá)到了20000ug/l。用常規(guī)的修復(fù)技術(shù)修復(fù)了幾年后發(fā)現(xiàn)：修復(fù)基本已經(jīng)停止，PCE濃度在一個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng)，無(wú)法達(dá)到修復(fù)目標(biāo)。為了盡快完成修復(fù)，改用循環(huán)井工藝。循環(huán)井被安裝在污染源區(qū)，在距循環(huán)井5—6m處，設(shè)立了監(jiān)測(cè)井。在循環(huán)井投用前，監(jiān)測(cè)井中的PCE濃度和溶解氧分別為2700ug/l和1.23mg/l，循環(huán)井投入運(yùn)行半個(gè)月后，監(jiān)測(cè)井中PCE濃度降低了90%至240ug/l，溶解氧的濃度增加到9.57mg/l。循環(huán)井運(yùn)行70天后，PCE濃度降到79ug/l，相當(dāng)于該地區(qū)地下水中PCE的本底值。

5.2 某化工場(chǎng)地，場(chǎng)地地勢(shì)較高，土壤由淤泥質(zhì)粘土和粘土組成，地下水埋深地下10m左右，水力梯度較大，揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）在地下水源頭區(qū)域超過了80000ug/l。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有抽提井和管道改造后，循環(huán)井工藝投入運(yùn)行，二個(gè)月后，周圍監(jiān)測(cè)井內(nèi)，揮發(fā)性有機(jī)物的濃度減低了30—85%，根據(jù)溶解氧和揮發(fā)性有機(jī)物濃度改變得知：循環(huán)井工藝影響半徑超過了15m。

5 結(jié)論

案例研究顯示：循環(huán)井工藝是去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)污染物的有效技術(shù)，它能在較短的時(shí)間內(nèi)加速場(chǎng)地修復(fù)進(jìn)程和顯著減少VOCs濃度。循環(huán)井工藝在幾周內(nèi)達(dá)到的污染物去除效果是其他技術(shù)在幾年內(nèi)達(dá)到的效果。循環(huán)井工藝從曝氣、抽提、吹脫、強(qiáng)化生物降解中獲得的綜合效果使得該技術(shù)成為卓有成效、高效經(jīng)濟(jì)的修復(fù)技術(shù)。

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