李艳荣，甘志永，刘 浩

（徐州环境监测中心站，江苏 徐州 221002）

地下水复合法修复技术应用与研究进展

李艳荣，甘志永，刘 浩

（徐州环境监测中心站，江苏 徐州 221002）

目前，地下水污染日趋严重，地下水环境污染的治理已成为全球性的问题。对污染的地下水进行修复是一项水文地质学和环境科学的新课题，涉及较多基础理论和边缘学科。本文结合当前国内外地下水污染修复的研究现状，分别论述了渗透性反应墙修复技术、抽出处理修复技术、土壤气相抽提技术三种典型的复合法修复技术，以期为我国开展地下水污染修复提供一定的理论依据和技术支持，最后展望了地下水污染修复技术的发展方向。

地下水污染；渗透性反应墙；抽出处理；土壤气相抽提

1 地下水修复概述

地下水是我国重要的饮用水源，但近年来，工农业经济的迅速发展，带来了农药化肥的超量使用、工农业废弃物不合理的填埋、工业废水及城市污水的排放和下渗以及有害有毒废物的泄漏事故等问题，使得各种有机物、重金属及放射性有害物质进入地下水系统，使得地下水污染逐渐加剧且污染物由单一的污染发展至混合污染，导致地下水污染情况越来越复杂。针对这种现状，地下水污染治理技术的研究逐渐引起相关研究人员的重视[1-2]。对于这些污染组分复杂的污染场地，仅仅依靠传统地下水污染修复技术或单一的修复技术达不到治理地下水的良好效果，协同使用两种或多种修复方法，形成联合修复技术，可达到同时控制和治理多种污染物的目的。因此，研究复合法修复地下水已成为当前国内环保研究的热点。

2 复合法修复技术

复合法修复技术是兼有两种或两种以上技术属性的污染处理技术，其关键技术同时使用了物理法、化学法和生物法中的两种或两种以上。例如，渗透性反应墙（Permeable Reactive Barrier，PRB）修复技术，同时涉及物理吸附、氧化还原反应、生物降解等技术，如化学-微生物的PRB技术，复合介质的PRB技术等。抽出处理（Pump-and-Treat，Pamp;T）修复技术在处理抽出水时同时使用了物理法、化学法和生物法，是当前应用最广泛、成熟程度最高的技术。该技术常与原位生物修复技术、原位化学修复技术、空气喷射技术、原位热处理技术联用。土壤气相抽提（Soil Vapor Extraction，SVE）技术，常与生物通气、空气喷射、双相抽提、热强化、生物修复等原位修复技术相结合。例如，注气-土壤气相抽提技术则同时使用了气体分压和微生物降解两种技术。

2.1 渗透性反应墙修复技术

渗透性反应墙修复技术，其原理是在垂直于含有污染物质的地下水流经方向设置由活性反应介质组成的可渗透反应墙，在污染物随着水体流动经过反应墙时可与活性反应介质发生吸附、沉淀、生物降解和氧化还原等作用，可处理包括重金属、放射性元素、无机阴离子、氯代烃、苯系物、芳香烃等污染物。该技术对反应材料提出了特殊要求，反应材料应具有持久性强、抗腐蚀性好、粒径均匀且无二次污染等特点。反应材料的填充介质有：活性炭，用于去除非极性污染物和四氯化碳、苯等易挥发的有机物；零价铁，可降解有机物、重金属、无机阴离子等污染物；沸石和合成离子交换树脂，用于去除溶解态重金属；灰岩，用于中和酸性地下水及去除重金属；目前具有广泛应用前景的新型材料如碳纳米管，它对水环境中的重金属、有机物污染物具有良好的吸附性能[3-4]。

目前对PRB系统的研究与应用越来越深入[5-6]。针对放射性元素污染，如Elena Torres等人利用PRB技术研究了被137Cs污染的地下水修复，其渗透性反应墙采用黏土和碎木屑，并定期抽样监测五年，从而评估该技术处理137Cs的效率[7]。针对重金属污染，Shuning zha等人用活性炭作为填充介质构建铜的吸附反应格栅，联合电动修复技术，在控制阳极pH值条件下，活性炭对铜的去除率可达96.60%[8]。杜旺兵构建了化学-微生物双介质渗透反应墙技术对铬污染地下水进行了室内试验研究，使用铁粉、纳米复合材料、铁屑作为填充介质，发现它们对Cr（VI）污染的地下水具有较好的修复效果[9]。针对有机物污染，K.A.Mumford等人利用渗透性反应墙拦截、捕获和降解燃料泄漏中的总石油氢类化合物，结果显示，它可以降低总石油氢类化合物的浓度，同时可降解异养生物的数量及微生物种群[10]。刘虹等人采用PRB技术协同微生物作用对石油烃污染地下水进行室内模拟修复，发现PRB对石油烃污染地下水具有较好的处理效果[11]。田雷应用复合介质PRB技术，将零价铁PRB与微生物PRB进行有机整合，用于修复地下水中以氯代烃和苯系物为代表的混合污染，结果表明，复合介质PRB技术去除三氯乙烯和苯系物效果比较明显[12]。针对其他污染物，狄军贞等人采用PRB生物修复技术处理含有COD、SO42-、NH4

+-N、Fe2+、Mn2+的受污染地下水，结果显示，该技术对受污染的地下水有较好的处理效果[13]。

2.2 抽出处理修复技术

抽出处理修复技术（Pump-and-Treat，简称Pamp;T）[14]，是将受污染的地下水抽出至地表再进行处理的技术，在处理抽出水时同时使用了物理法（包括吸附法、过滤法、反渗透法、气吹法等）、化学法（包括混凝沉淀法、氧化还原法、离子交换法和中和法等）和生物法（包括活性污泥法、生物膜法、厌氧消化法和土壤处置法等）。例如，冯雪等人将硝酸盐污染的地下水抽出到地表后，用提纯改性后的凹凸棒石纳米铁复合材料净水装置对其进行处理[15]。处理后的水质达到了《地下水环境质量标准》（GB/T14848-93）Ⅲ类标准。张晶等人通过优化传统的泵出处理技术，使用多相抽提和原位化学氧化联合修复技术对某电子机械厂原址约1 500 m2区域的受污染地下水进行修复[16]。结果表明，多种修复技术的联合应用能够加快修复进度、提高修复效率、节约修复成本。文一等人发明了一种联合修复系统，利用Pamp;T技术联合原位生物修复系统和热强化子系统，对受氯代烃污染的土壤和地下水进行分区修复[17]。结果表明，该修复系统可同时修复高浓度和中低浓度区域氯代烃，提高修复效率，减少修复费用，实用范围宽，实现了彻底清除土壤和地下水中氯代烃污染。

2.3 土壤气相抽提技术

土壤气相抽提（Soil Vapour Extraction，SVE）技术原理是利用物理方法去除不饱和土壤中挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，VOCs），用真空设备产生负压驱使空气流过土壤空隙，从而夹带VOCs流向抽取系统，抽提到地面后收集和处理。早期的SVE主要用于土壤原位修复，国内已有许多相关研究介绍[18]。近年来，因为SVE能有效去除VOCs，而且具有易于操作和运行等优点，目前已被应用于地下水修复领域中。特别对于石油和化学品泄漏、含油废水的排放、污水灌溉等造成的土壤和地下水污染，使用SVE可使挥发性的有机物通过挥发和解吸等化学和生物作用从土壤和水体中被空气夹带出来，从而有效去除挥发性有机物。鉴于污染物质的复杂性，单一的修复技术处理效果不明显，所以在实际工程处理过程中需要联合运用多种处理技术。例如，将SVE修复技术和射频加热、空气喷射、生物通风、注气等原位修复技术相结合及互补，形成了SVE联合技术。童翼飞发明了一种用于土壤和地下水修复的联用修复系统，主要通过原位空气注射与原位气相抽提技术的联用来处理地下水污染物[19]。李洪等人指出对于地下储油罐油品泄漏导致的土壤和地下水污染，由于其中含有挥发性有机物，人们可以在SVE的抽提井周围的不饱和区中输入热量，来增强污染物的蒸汽压，提高污染物的去除率[20]。综上所述，土壤气相抽提技术有着广阔的应用前景及市场潜力，在进行基础理论研究的同时需要进一步加强现场技术应用的研究。

3 结语

我国地下水污染有日趋严重的趋势，深入研究防治和修复地下水污染控制技术对我国经济发展具有重要意义。常见的地下水处理方法有很多种，随着地下水修复技术的理论研究和实际应用逐步成熟，在实际的处理过程中，应结合现场具体条件，如地形地貌、地下水埋深、地下水流向、含水层的渗透性、污染物的浓度和范围、污染组分、污染强度、平均污染响应时间和气候水文等因素，选择合适的处理方法。当下地下水污染处理的主要发展趋势为多种修复技术联合使用，这样能够明显加快修复进度，提高修复效率，节约修复成本，达到快速修复、彻底修复和永久修复的目的。

1 Da An，Beidou Xi，Jingzheng Ren，etal.Sustainability assessment of groundwater remediation technologies based on multi-criteria decision making method[J].Resources，Conservation and Recycling，2017，119（1）：36-46.

2 Shu Zhang， Guozhu Mao，John Crittenden，etal.Groundwater remediation from the past to the future：A bibliometric analysis[J].Water Research，2017，119（1）：114-125.

3 Ihsanullah，Aamir Abbas，Adnan M.Al-Amer，etal.Heavy metal removal from aqueous solution by advanced carbon nanotubes：Critical review of adsorption applications[J].Separation and Purification Technology，2016，157（8）：141-161.

4 Jorge Rodrigues Gonçalves.The Soil and Groundwater Remediation with Zero Valent Iron Nanoparticles[J].Procedia Engineering，2016，143（12），1268-1275.

5 马会强，吴 束，李 爽.零价铁渗透性反应墙原位修复含砷地下水的柱实验研究[J].环境工程学报，2017，11（1）：33-40.

6 Lihui Huang，Gaofeng Liu，Guihua Dong，etal.Reaction mechanism of zero-valent iron coupling with microbe to degrade tetracycline in permeable reactive barrier（PRB）[J].Chemical Engineering Journal，2017，316（15）：525-533.

7 Elena Torresa，Paloma Gómeza，Antonio Garralóna，etal.Evaluation of the Efficiency of a Clay Permeable Reactive Barrier for the Remediation of Groundwater Contaminated with 137 Cs[J].Procedia Earth and Planetary Science，2017，17（1）：444-447.

8 Shuning Zhao，Li Fan，Mingyuan Zhou，etal.Remediation of copper contaminated kaolin by electrokinetics coupled with permeable reactive barrier[J].Procedia Environmental Science，2016，31（1）：274-279.

9 杜旺兵.化学-微生物渗透性反应墙（PRB）技术修复铬污染地下水的室内试验研究[D].兰州：兰州理工大学，2014.

10 K.A.Mumford，S.M.Powell，J.L.Rayner，etal.Evaluation of a permeable reactive barrier to capture and degrade hydrocarbon contaminants[J].Enviro Sci Pollut Res，2015，31（1）：12298-12308.

11 刘 虹，张兰英，刘 娜，等.生物可渗透性反应墙修复石油烃污染地下水的效果及微生物多样性研究[J].环境污染与防治，2013，35（3）：1-4.

12 田 雷.复合介质PRB去除地下水中氯代烃和苯系物混合污染研究[D].北京：中国地质大学，2014.

13 狄军贞，江 富，李爱华，等.生物可渗透性反应墙修复受污染地下水[J].中国给水排水，2013，29（9）：13-16.

14 Fetter C W.Contaminants hydrogeology.London：Prentice Hall，1999.

15 冯 雪，董 磊，李青云.凹凸棒石纳米铁复合材料的制备及应用探讨[J].长江科学学院院报，2016，33（7）：18-21.

16 张 晶，张 峰，马 烈.多相抽提和原位化学氧化联合修复技术应用[J].环境保护科学，2016，42（3）：154-158.

17 文 一，李 璐，郜志云，等.一种氯代烃污染土壤和地下水的分区修复系统[P]：中国，205042871，2016-02-24.

18 陈志良，董家华，白中炎，等.气相抽提技术修复挥发性有机物污染土壤的研究进展[A].中国环境科学学会.2011中国环境科学学会学术年会论文集（第二卷）[C].北京：中国环境科学出版社，2011.738-741.

19 童翼飞.用于土壤和地下水修复的联用修复系统[P]：中国，203184331，2013-09-11.

20 李 洪，李鑫钢，黄国强，等.地下储油罐污染环境的工程修复技术[J].土壤，2008，40（1）：21-26.

Application and Research Progress on Composite technologies for Contaminated Groundwater Remediation

Li Yanrong, Gan Zhiyong, Liu Hao
(Xuzhou Environmental Monitoring Central Station, Xuzhou 221002, China)

At present, groundwater pollution is becoming more and more serious, and the treatment of groundwater environment pollution has become a global problem.Remediation of contaminated groundwater is a new subject of hydrogeology and environmental science, involving many basic theories and fringe disciplines.Study on the current situation of groundwater pollution remediation this paper respectively discusses the permeable reactive barrier repair technology,extracting repair technology, soil vapor extraction technology of three kinds of typical composite repair technology, in order to provide theoretical basis and technical support for a set for our country to carry out remediation of contaminated groundwater, finally the prospect of development the direction of groundwater pollution remediation technology.

contaminated groundwater; PRB; Pamp;T; SVE

X523 文献标识码：A 文章编号：1008-9500(2017)08-0066-04

2017-06-11

李艳荣（1982-），女，江苏徐州人，硕士研究生，工程师，从事环境监测工作。