探究地下水修复技术的方法和发展趋势

吴琼 张在屋

摘 要：随着我国工业行业的快速发展，严重破坏了生态环境。为了有效修复生态系统，必须注重地下水污染防治工作。此次研究主要是探究地下水修复技术的方法，应用二维模拟槽，以曝气前后水位变化情况，对地下水初始水位、初始流速以及曝气量对循环井运行影响进行分析，并且通过运行参数模拟地下水修复效果，希望能够对相关人员起到参考性价值。

关键词：地下水;修复技术;发展趋势

当前，地下水污染问题日益严重，多数学者都注重研发地下水污染修复技术和场地修复的研究。地下水循环境技术是一种原位修复技术，由于其具备的双井屏结构比较特殊，可以确保循环井周围形成地下水三维循环，明显提升地下水溶解氧含量，加快降解原位好氧生物。通过近年来关于地下水修复技术的研究与分析报道，有效促进了循环井场地应用的发展。

1、材料与方法

1.1实验材料

此次实验需要应用0.5mm粒径中砂，孔隙度为36%，有机物含量为0.35%，酸碱值为7，渗透系数为每秒0.3mm，分析纯为硝基苯，于25摄氏度条件下，水溶解度为1797ml/L，亨利系数为30.7Pa/m3，蒸气压为31.55Pa。

1.2方法

实验装置：此次试验需要尺寸为（60×30×130）cm的二维有机模拟槽，模拟槽正面分布取样口共计60个，位置零点为槽左侧布水板，循环井采用滤布进行保管，接触槽底部，于槽中心位置进行垂直安装，装设中砂分层并进行夯实处理，填装高度为50cm，取样口中埋设玻璃管，对取样点水位变化情况进行观察。在槽左侧布水区域内采用泵进水方式，待至地下水水位上升至一定高度之后，停止进水并且静置。

优化循环井运行参数：对地下水初始水位、水流速和曝气量影响情况进行分析。当地下水初始水位在40cm、45cm、50cm时，曝气量为每小时0.7m3时，会对循环井运行效果造成影响;当曝气量分别为每小时0.6 m3和0.5 m3时，地下水初始水位在45cm时，会对循环井运行效果造成影响;当地下水流速在1m、0.8m和0.4m、地下水初始水位在45cm时、曝气量为每小时0.7m3时，会对循环井运行效果造成影响。从上述影响因素分析能够看出，在对曝气前后测压管水位变化情况进行记录分析，有助于了解影响循环井运行的因素。

硝基苯修复试验：当地下水初始流速在每天20cm时，且位于模拟槽第一列和第二列中间时，在地下水水位2m位置设置污染物泄露槽，使用滤纸衬垫在底部，采用固定流速缓慢泄露硝基苯饱和溶液，且于不同时间点进行取样，对硝基苯迁移规律进行分析。待至硝基苯污染整个模拟槽之后，将污染源切断，开启地下水循环井进行修复。在各曝气时间下，选取水样对硝基苯浓度进行检测，检测室内温度在25摄氏度，以三氯甲烷萃取水样，并且使用气相色谱仪进行分析。色谱条件如下：色谱柱（30×25×0.25）mm，使用火焰离子化检测仪，进样量控制为2μL，分流比控制为1：5，于40摄氏度条件下维持20min，以2摄氏度条件下升温至80摄氏度，维持0.5h。

2 结果与分析

2.1分析影响循环井运行的因素

在地下水初始水位不同情况下，待至循环井运行稳定后，对测压管内水位变化情况进行分析。当地下水初始水位在50时，循环井内部水位上升速度比较快速，会从尾气口溢出水。当地下水初始水位在40cm、45cm时，曝气处理后，第一排、第二排和第三排测压管内水压明显升高，在第四排、第五排和第六排内，水压出现明显下降情况，且不断逼近循环井。在模拟槽上部，地下水会流出循环井;在模拟槽下部，地下水会向循环井流去;通过不间断曝气处理，能够在循环井周边形成三维循环。

第二，曝气量影响分析：当曝气量处于每小时0.5m3至0.8 m3时，对测压管内水位变化情况进行记录。依照上述曝气量条件，水位变化超过40cm，表示低下水循环强度比较大。所以，当地下水初始水位为45cm时，不断增加曝气量，会影响加大测压管内水位变化情况，持续加强地下水循环强度。当曝气量为每小时0.7m3时，测压管内水位变化比较小。所以将最佳曝气量设置为每小时0.7m3。

第三，地下水初始流速影响：当污染场地不同时，地下水流速也会出现明显差异。

2.2分析循环井修复效果

第一，硝基苯迁移规律分析：当地下水受到有机污染物污染影响之后，会形成基于污染物的水初始流速，且不同测压管内水位高度变化情况进行分析。结果显示，不同测压管水位变化不明显，但是在静水条件下出现轻微升高趋势。所以，当地下水初始流速小于1m/d时，不会影响循环井运行情况。当地下水迁移不断扩大时，硝基苯横向迁移距离明显不足纵向。当地下水污染10d时，硝基苯纵向迁移距离达到最大值70cm，且横向迁移最大距离在20cm，表明纵向迁移距离与横向迁移最大距离存在明显差异。地下水内侵入有机污染物后，对流弥散作用会影响迁移距离。待至污染时间达到50d时，有机物污染整个模拟槽。此时去除模拟槽中硝基苯时，需要历经以下步骤：第一，在曝气3h时间段内，会降低硝基苯平均浓度和最高浓度，平均去除速率为0.88mg/min。主要是因为曝气开始时间段内，地下水硝基苯浓度比较高，会受到气水两相影响。其次，当地下水硝基苯浓度为一氧化碳时，随着曝气时间的不断增加，会导致硝基苯浓度下降为碳离子，当曝气时间大于9h时，硝基苯去除率比较低，且在应用地下水循环井技术，修复硝基苯物质时，首先应当明确有机物去除所需时间，防止造成能源过度消耗问题。

3、结论

当地下水初始水位在50cm时，循环井内部水位上升速度比较快速，会从尾气口溢出水。在模拟槽上部，地下水会流出循环井;在模拟槽下部，地下水会向循环井流去;通过不间断曝气处理，能够在循环井周边形成三维循环。当地下水初始水位为45cm时，不断增加曝气量，会影响加大测压管内水位变化情况，持续加强地下水循环强度。当污染场地不同时，地下水流速也会出现明显差异。此次研究应用地下水循环井技术进行处理，地下水污染物当中的硝基苯浓度还是高于污水排放标准限值，提示循环井技术能够将高浓度硝基苯降低至低浓度水平。然而为了将硝基苯氯苯污染物浓度降低至人体健康值，还需要进行深入研究分析，聯合其他修复技术共同修复。

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