[发明专利]基于与PRB联控去除地下水污染物的水力截获方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除地下水中污染物的方法，具体说是和PRB联控处理地下水中污染物的水力截获技术。

技术背景

地下水资源在我国水资源中占有举足轻重的地位,由于其分布广、水质好、调蓄能力强、供水保证程度高,正被越来越广泛地开发利用。然而，随着社会经济的发展,大量排放的工业废水废物、农业污染物、集约化的畜禽养殖和氮肥的过量使用、城市生活垃圾的恣意排放,以及地下水无序的开发,使地下水逐渐受到污染。我国的地下水污染已经呈现出由点向面演化、由东部向西部扩展、由城市向农村蔓延、由局部向区域扩散的趋势；污染物组分则由无机向有机发展,危害程度日趋严重；地下水污染面积不断扩大,污染程度不断加重。

地下水污染是我国面临的严峻问题，控制和修复地下水污染是保护我国水资源的重要工作之一。

随着世界范围内环境保护意识的不断加强,地下水污染的范围不断加大、程度不断加深,各国政府相继颁布大量的法规来优先保护与净化含水层,国内外学者也广泛开展了地下水污染控制及修复技术的研究。最常见的两种地下水修复技术为可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier，简称PRB)和水力截获技术。水力截获技术是通过一系列合理布置的抽注水井,最大限度地抽取污染地下水,有效控制污染物运移的一种水动力技术。其核心是根据污染场地的水文地质背景条件、污染物性质及其分布特征,应用渗流理论及最优化理论等学科知识,在污染带下游设置治理井来形成水力截获带。国外自20世纪80年代起陆续开始这方面的报道,尤其是近10年来,研究开展得更加广泛和深入。研究者发现,用水力截获技术处理被污染的含水层时,关键问题是设计一种有效的截获系统截取污染的地下水,而不允许污染物运移到下游去。目前,水力截获技术在国外已被广泛应用于抽出-处理系统的设计和水源保护区的设置中。PRB一般安装在地下蓄水层,垂直于地下水流向,随着污染地下水流经此反应介质,通过吸附、沉淀、氧化还原、生物降解等机理,使污染物浓度降低。与传统的抽出处理法相比，PRB技术无需外加动力、运行费用低，是一项值得研究和推广的地下水污染修复技术，目前在欧美已进行了大量的工程及试验研究，并已开始商业应用，国内尚处在研究阶段。PRB技术作为污染地下水的原位修复技术，其主要优点是无需泵抽和地面处理系统，而且反映介质消耗很慢，具有长达几年甚至几十年的处理能力，日常仅需长期监测，几乎不需要运行费用，能够长期有效运行，不影响生态环境，所以PRB是一种很有前途的污染处理技术。在欧美PRB已经成功运用到实地进行污染地下水的修复。我国在PRB研究方面还处于初步实验室研究阶段。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在通过水力截获技术改善水质，并取得良好效果。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是，基于与PRB联控去除地下水污染物的水力截获方法，包括如下步骤：

1）确定污染源的位置、规模，明确地下水中的主要污染物；查明含水层污染羽的分布形态、范围及污染物浓度的分布特征；

2）收集研究区水文地质资料，确定研究区水文地质参数，包括渗透系数、给水度、入渗补给系数；

3）根据场地水文地质条件，确定包括水力截获带的规模、形态、截获井抽水量、截获井的数量及间距、最大截获宽度和驻点的主要参数；

4）根据污染羽的形态、大小，确定截获带与PRB的有效间距，保证能够有效联控去除地下水中污染物。

捕获区域宽度的确定具体为：

捕获区域的宽度2y_L与抽水井流量Q存在下式所示的关系：

2yL=±QKBi]]>式（1）

其中，Q-抽水量，m³/d；K-渗透系数，m/d;B-含水层厚度，m；i-水力梯度；

（2）驻点的确定

驻点与抽水井之间的距离x_L与抽水井流量Q、捕获区域的宽度2y_L存在以下关系：