环境 催化 地下水处理

364水科学进展第14卷系统能更好地将进入反应单元的污染物浓度均质化。根据不同的水文地质条件,隔水漏斗可选用不同的形状,也可采用将隔水漏斗-导水门与沉箱(cassion)联合布置(图1(c)),它适用于污染羽状体较宽和地表水流速较大的地方,尤以反应单元或导水门的尺寸受安装条件限制时,以确保污染物有足够的停留时间。另外,也可以以图1(d)的方式布置,它应用于污染物浓度较大的地方,

而这种连续装填的反应介质可确保污染物被彻底降解。

图1 反应墙的布置形式

Fig11Configurationofpermeablereactivebarrier

2 反应介质的选取

首先查清研究地区的背景资料,主要包括地下水渗流特征、地下水中有机物的组成与浓度、含水层类型、地质结构等,然后选择合适的反应介质。反应介质的种类很多,主要包括零价铁、双金属和新型的反应介质(如陶瓷状铁泡沫、胶状铁等)。反应介质的选择主要受下列因素控制。

211 反应速率

优先选择降解速率较低的反应介质。研究发现,不同铁的降解速率不同,起决定因素的是有效的反应表面积(一般为018~019m2/g),而且其表面积与脱氯速率呈线性关系[17,18]。通过对25种不同来源铁的比表面积测定,发现其变化在四个数量级以内,且经酸性预处理能增长铁的降解过程,原因可能是铁表面的氧化钝层被腐蚀而导致表面积增加引起的

212 稳定性[19]。因此,实际工程应用中要考虑使用表面积大的商用铁。

与抽出-处理系统相比,渗透性反应墙是一个相对持久的地下水污染处理系统。对抽出-处理系统来说,泵坑的位置、抽水的速率及地上处理方法等都可随着对该地点的深入了解而变,渗透性反应墙的位置和结构却难以重新改变,所以反应介质能够维持反应能力不变的时间长度是一个重要的考虑因素。长期的土柱试验结果表明,双金属系统最初的反应速率较高,而随着地下水逐渐通过其反应速率逐渐降低,同时会引起一定金属溶解在下游的含水层中[20]。也就是说,在特定的水文地质条件下,反应介质要维持反应速率在一定的范围内。213 水力性能

为使反应介质的性能与水文地质条件相匹配,介质要选取合适的粒径,使反应单元的导水率至少是周围含水层的5倍[21~24]。反应介质的粒径应该确保反应墙有足够的水力捕获污染羽状体的能力。一般选用0125~210mm的铁屑用于反应单元,其渗透系数可通过混合砂(或者粗混凝土砂)和细铁粒得到改善,也可沿反应单元上下游处增加砾石层,砾石层的作用是提高反应介质周围的土壤导水率,使地下水通过均质介质进入反应单元。