1 抽出处理技术

　　污染地下水修复技术

　　1 抽出处理技术

　　抽出处理（Pump-and-treat，PT）技术是将受污染地下水抽出至地面后采用各种水体污染处理措施将污染物去除的技术，是去除地下水中污染物常用的技术之一。当今，抽出处理方法是去除和抑制地下水污染采用最为广泛的一种方法，例如，20世纪80年代在美国有73%的工程治理采用该种方法。然而，最近在美国进行的抽出处理考察认为，采用这种方法去除地下水污染达到健康标准，可能需要几十年乃至数百年。由此看来，对去除地下水污染抽出处理方法褒贬不一。

　　1.1抽出处理技术修复机制及分类

　　抽出处理技术的处理方法可以是物理化学法也可以是物理化学法也可以是微生物法等。通过不断的抽取污染地下水，使污染晕的范围和污染程度逐渐减小，并使含水层介质中的污染物质通过向水中转化而得到清除。抽出处理技术原理如图4-7所示。

图4-7 抽出处理技术原理

　　目前，抽出处理方法被应用于地下环境中易溶污染质的恢复和治理。有时需要注入表面活性剂来增强吸附在地层介质颗粒上的有机污染物的溶解性能，从而加快抽取-处理的速度。对于从含水层中抽取出来的污染地下水，可以采用环境工程污水处理的多种方法进行处理，如碳吸附方法、化学氧化以及微生物处理等。可根据污染物类型和处理费用来选用，大致可分为物理法、化学法和生物法3类。

　　（1）物理法包括吸附法、重力分离法、过滤法、发渗透法、气吹法和焚烧法等。

　　（2）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。

　　（3）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。

　　受污染地下水抽出后的处理方法与地表水的处理方法相似，但是由于地下水的流速、水力停留时间、含氧量、营养物质水平和微生物含量等与地表水差异较大，采用地表水处理工艺和关键参数进行针对性改进和优化，以达到地下水污染的快速高效控制。另外，需要指出的是，在受污染地下水的抽出处理中，井群系统的建立是关键，井群系统要能控制整个受污染水体的流动。处理后的地下水可以根据其水质和用途要求直接使用，也可根据要求进行回灌。地下水回灌一方面可稀释受污染水体，冲洗含水层；另一方面还可加速地下水的循环流动，从而缩短地下水的修复时间。

　　为提高污染地下水的修复效率，单独使用抽出处理法进行地下水修复的项目正在逐渐减少，但联合抽出处理与其他一种或多种修复技术组合进行地下水修复的项目在不断增加，美国超基金2005～2008年度地下水场地修复中单独使用抽出处理技术的比例仅为19%，但联合其他技术（如原位修复、监测自然衰减等）共同修复的比例为44%。表面活性剂强化抽出处理技术就是其中的一种，也称作表面活性剂强化含水层修复方法（Surfactant-EnhancedAquiferRemediation,SEAR）。表面活性剂强化抽出吹技术是通过表面活性剂提高难容或微溶有机物在水中的溶解度，然后根据抽出处理的水力强度，将污染物混合液抽取到地表后进行分离处理。最后将处理后达标的水进行外排或重新回灌到地下水中。

　　1.2 抽出处理技术的适用性分析

　　抽出处理技术是去除和抑制地下水有机污染简便易行的方法之一，可对地下水污染事件作出快速反应。采用该方法进行污染治理时，需要建造一定数量的抽水井（必要时，还需建造注水井）和相应的地表处理污水系统。抽水井一般位于污染羽状体中（水力坡度小时）或羽状体下游（水力坡度大时）。利用抽水井将污染地下水抽出地表，采用地表处理系统将抽出的污水进行深度处理。通过污染羽状体周围或其上游的水冲洗含水层，慢慢地去除污染物，同时，抽水所形成的水动力场抑制了污染物向更大的范围扩展。抽出处理方法主要去除地下水中溶解的有机污染物和浮于潜水面上的油类污染物。另外，由于水位下降，在一定程度上可加强包气带中所吸附有机污染物的好氧生物降解。

　　抽出处理技术对于防止地下水油腻污染羽状体进一步扩大是十分有效的，对于砾卵石等粗大颗粒均质含水层污染治理可考虑使用。另外，可结合其他治理技术，对复杂含水层有机污染进行综合治理。采用抽出处理技术治理受污染的裂隙含水层时，若想使水质获得明显的改善，将需要更为漫长的时间，这与污染物在裂隙含水层中的分布和迁移特点有重要的关系，若污染源没有完全清除也会使地下水中污染物的清除周期进一步变长，使其风险进一步升高。

　　1.3 抽出处理技术影响因素分析

　　1、有机污染物解吸的影响

　　由于溶解相有机污染物与含水层物质存在着吸附/解吸反应，致使其通过含水层比水通过含水层要慢得多。野外条件下有机污染物通过含水层时其滞后性变化很大，如同一污染物在不同环境中及不同污染物在相同环境中的滞后程度都是不同的。显然，滞后作用越强烈，对于给定抽量而言，去除污染物所需要的时间越长。所以，通过抽水去除溶解相及吸附相的污染物需要抽出的水比治理开始时受污染水的体积要多。

　　另外有研究表明，动力条件限制解吸作用，这种限制减缓了有机污染物自含水层中的去除，从而增加了清除污染物所需要的时间和抽水总量。而且，如果在污染物被彻底去除之前停止抽水的话，地下水中污染物的浓度将由于解吸作用而升高。

　　2、水文地质条件的影响

　　尽管在不同的场地中影响有机物迁移的作用是大致相同的，但由于水文地质条件的变化，对于各个场地最优治理设计却不大相同。通常情况下，在砂砾含水层的上部，下部以及含水层中均有粉质或黏质层相伴。这些岩层的渗透性是含水层渗透性的1/1000～1/10000000，由于它们的存在，地下水流动及有机物的迁移将变得更为复杂。当污染羽在含水层中扩展时，溶解相污染物迅速通过较强渗透区，与此同时，污染物将通过流入或扩散方式缓慢浸入弱渗透区。经过数年乃至数十年的缓慢扩散，污染羽在弱渗透区中大量存在，对区域地下水安全产生危害。

　　3、非水相液体（NAPL）的影响

　　在有机污染地下水环境中可能存在NAPL，但对地下水污染场地中NAPL体积作出确切估计的却很少，甚至在详细的场地调查之后一般也难以预测NAPL的位置。由于不知道NAPL的体积和位置，所以对于为了清除含水层污染，抽出处理工作将持续多长时间不可能作出预测。

　　当含水层存在黏质透镜体时将引起NAPL的横向迁移，以至于许多NAPL远离遗漏点而单独存在；当钻孔通过NAPL或其底板时，将引起NAPL流进钻孔而进入含水层更深的位置或另外的含水层中，引发越深层污染。

　　1.4 抽出处理技术应用案例

　　美国史密斯菲尔德公司（Smithfield）在整个20世纪70年代通过罐车向戴维斯地区一湖泊中直接倾倒工业废液和化学废物等，导致戴维斯地区地下水体受到多种类型的污染物严重污染。此场地与1983年9月加入到国家优先名录，1987年环保局网站发布全面修复该块场地的决定，USEPA评估了许多处理技术，并在1995年9月决定采用原地下水泵抽出处理辅助以原位化学氧化的方法处理受污染地下水。这项修复工程与2000年7月月底验收，USEPA检测结果显示戴维斯地区地下水体中的Hg、Pb等重金属去除率达到98%以上，PAHs、苯系物等有机污染物的去除率达到99%，这表示抽出处理化学氧化联合处理技术处理工程获得成功。