抽出處理

出處理

抽出處理是地下水和土壤修復的傳統技術。污染的地下水被抽到地面，進行處理並且重新注入地下，或者排放到地表水或污水處理廠中。可以用重新注入的方法激發原位生物修復，因為在處理後的地下水被重新注入回去之前可以富含氧氣和營養。該方法的關鍵在於井群系統的布置，井群系統要能高效地控制地下污染水體的流動，而受污染水體抽出地面後的處理方法則和常規的水處理一致。

基本介紹

• 中文名：抽出處理
• 外文名：Pump & treat
• 簡稱：P&T
• 目的：地下水污染處理
• 地位：最早使用、套用最廣
• 對象：地下水

簡介

抽出處理技術(pump & treat，簡稱P&T)即捕捉地下的污染羽水體並將其抽出地面，採用各種處理技術將水淨化後使用或重新輸入地下。早期的地下水修復主要採用抽出-處理法，該方法的關鍵在於井群系統的布置，井群系統要能高效地控制地下污染水體的流動，而受污染水體抽出地面後的處理方法則和常規的水處理一致，包括：物理法(吸附法、反滲透法、氣浮法等)、化學法(混凝沉澱法、氧化還原法等)以及生物法(活性污泥法、生物膜法等)。經處理過的地下水大部分回注地層。

由於液體的物理化學性質各異，P&T技術只對有機污染物中的輕非水相液體(1ight non-aqueous phase liquids)去除效果很明顯，而對於重非水相液體(density non-aqueous phase liquids)來說，治理耗時長而且效果不明顯。抽出處理技術所需的動力消耗、設備運行和維護費用極大，此外為防止地下水的大量抽出而造成地面下沉，還需要採用倒灌技術，更是增加了成本負擔。目前，原位修復(in situ remediation)技術正逐步取代抽出處理技術而成為污染地下水修復的研究熱點。

基本構成

按照用途，抽出-處理系統主要有水力隔離與淨化處理兩種基本構成。

水力隔離

水力隔離可控制污染地下水的流動，防止污染暈的持續擴展。三種主要的水力隔離方式：①只有一口抽水井；②含有一個抽水井的地下排水廊道；③在圍牆系統中設定一口抽水井。

淨化處理

降低地下水中污染物的溶解濃度，以達到含水層淨化的標準要求，或者處理抽出的水使其用於其他用途。

儘管水力隔離和淨化處理可以單獨實施，但更多的修復工作是將兩者聯合套用。當修復不可行時，主要的目標可能是隔離；另外，在飲用水井遭受污染，但污染源不能確定時，優先處理水源以便於繼續供水，即使此時含水層仍處於污染狀態。

抽取技術

地下水可以通過豎直井或水平井抽取，豎直井是更普遍的類型。井系統被設計用來抽取地下水進行處理，也可以設計用於接納擴散羽以及重新灌注處理過的地下水。雖然水平井挖設更加昂貴、更加困難，但它可以是此種情況下的可選擇方法：建築物或其他表面特徵(像公路或河流)阻止從地表直接接近污染物。另外，水平井的長度越長，意味著地下水抽取速率越高。

二相真空抽取(TPVE)是通過單一井抽取污染的空氣和地下水的一種方式(Costa，1995)。真空器安裝在一個井上，該井穿過滲流區和地下水的區域。空氣和地下水都被抽到地面，在地面它們被分離去處理。這種系統的優點是它不要求各自獨立的空氣抽取井和地下水抽取井，並且地下水的抽取速率可以大大增加。“生物助長(bioslurping)i是該技術的一種變化形式，用於抽取輕質非水相液體(LNAPLs)，它漂浮在地下水的表面，並且保留在滲流區(Baker，1996)。生物助長使用放置在井裡的一根抽吸管，通過真空提取LNAPLs、地下水和污染的蒸氣。抽吸管可以升高或降低，以分別提取這些不同相的物質，也可以抽取它們的混合物。

處理技術

地表處理根據污染物類型和處理費用來選用，大致可分為三類：(1)物理法，包括吸附法、重力分離法、過濾法、膜分離法、吹脫法等；(2)化學法，包括氧化還原法、混凝沉澱法、離子交換法以及中和沉澱法等；(3)生物法，包括生物接觸氧化法、生物濾池法等。（王焰新主編,地下水污染與防治,高等教育出版社,2007.1,第332頁）

處理後地下水的去向有兩個，一個是直接使用，另一個則是用於回灌。後者為主要去向，原因是回灌一方面可稀釋受污染水體，沖洗含水層；另一方面還可加速地下水的循環流動，從而縮短地下水的修復時間。

汽提法

可以使用汽提方法從地下水中除去揮發性污染物。空氣吹進引入地下水的柱體或水箱中，通過揮發作用除去揮發性化合物。汽提裝置在地下水處理和其他環境保護領域得到了廣泛的套用，其原因是該技術已經被透徹了解、設計相當駕輕就熟、技術經過充分驗證，並且成本—效益較高；然而，在去除污染方面，它不像其他方法一樣有效，如活性炭吸附法(Reidy等，1990)。

用於地下水處理的汽提法有四種基本類型：填充塔式、擴散曝氣式、噴霧曝氣式和柵板曝氣式(Reidy等，1990)。

填充塔是最有效、使用最廣泛的，它用高比表面積物質裝填，裝填的高度超過30m。污染的地下水從填充柱的頂部進入，而空氣從其底部吹入。填充塔可以除去90%～99%的揮發性污染物。

在擴散曝氣法中，空氣從水箱或水池底部分布的管子吹入，同時地下水流過水箱或水池。

擴散器對許多揮發性化合物的去除率可以達到70%～90%。在噴霧曝氣法中，地下水通過池子或盆子上方的噴嘴被分散成細霧，將揮發物分離到周圍的空氣中。該系統的缺點是很難收集和處理污染的空氣流，如果當地條件和規章要求這樣做。然而，噴霧曝氣法可以用於重新填充含水層，如果它在重新填充區的位置運行的話。

柵板曝氣法不如其他汽提方法有效，它有時用於地下水的預處理。在柵板曝氣法中，地下水從布有條板的淨化腔體頂部進入，而空氣從腔體底部進入。

影響汽提系統設計的因素包括：污染物的蒸氣壓、水中溶解性和濃度，地下水的溫度，金屬的沉澱，固體，淨化的水平，排放的要求(Reidy等，1990)。汽提器對有高蒸氣壓和低水溶性的污染物很有效。當污染物的濃度在100 mg/L以上時，汽提器是最有效的；而當進口濃度降到不足l mg/L時，則只有很低的效率。蒸氣壓隨溫度增長，所以地下水溫度是一個很重要因素。地下水中高濃度的鐵和錳，可以沉澱到填充材料上，阻礙污染物的去除。同樣地，在填充塔中，懸浮的固體也是一個問題，因為它們會引起堵塞或短路。淨化的水平決定了汽提器的種類和尺寸大小。最嚴格的淨化水平要求使用填充塔。根據法規和當地條件的規定，離開汽提器的空氣流可能需要進行處理。氣流污染物的控制設備包括除霧器、煙或蒸氣焚燒器、碳柱和蒸氣冷凝器等。

活性炭吸附法

活性炭吸附法廣泛套用於要求高質量排放水的地下水修復過程，例如，達到或超過飲用水的標準。活性炭吸附只用於低污染物含量的地下水，這就使得某些地下水的預處理是很必要的。炭吸附經常用於處理來自汽提過程的廢氣或被污染的空氣流。

被污染的地下水通過處理裝置，在這裡污染物吸附到炭的表面。當活性炭的吸附能力不再滿足要求時，廢炭或者被再生或者被處理掉。顆粒活性炭(GAC)，而不是粉末活性炭(PAC)，通常用於地下水處理。

影響活性炭吸附裝置設計的因素是污染物或總有機濃度、污染物的分子量和水溶性、金屬沉澱物、固體顆粒(Reidy等，1990)。高污染水平的地下水會迅速使炭裝置超載，因此應該對其進行預處理。總有機炭的濃度不足1mg/L的情況，對炭裝置來說是最好的；而對那些大於5mg/L的情況，活性炭吸附被認為是不好的選擇。大分子量化合物和低水溶性化合物容易吸附到炭上。鐵和錳的溶解濃度大於5mg/L時，它們會沉降在炭表面，阻礙炭的吸附；可取的濃度應該低於0.2mg/L。進入炭裝置的懸浮固體的濃度一般應保持在5mg/L以下，如此才不會對裝置造成堵塞或是短路；而濃度在20mg/L以上是不能接受的。

其他技術

化學氧化法經常在預處理階段用於地下水的處理。例如，可以通過對難以分解的有機物進行部分氧化或者把亞砷酸鹽氧化成砷酸鹽，增加生物降解性。普遍使用的化學氧化劑是過氧化氫、臭氧和氯。紫外線輻射可以與過氧化氫和(或)臭氧聯合使用。

離子交換法最常用於從地下水中除去金屬。它可以用於除去硫酸鹽、硝酸鹽和放射性核素(EPA，1995a)。在這種處理之前可能需要對地下水進行預處理。例如，用活性炭吸附以去除可嚴重污染基礎樹脂的有機物；用脫氯處理以中和氯；以及曝氣、沉澱，或過濾去除鐵和錳等。