地下水污染与防治

水污染与水环境修复课程地下水污染与控制修复日期：2013.10.251汇报内容1、地下水基本知识3、地下水污染修复3.1污染修复方法3.2方法总结1.1地下水相关概念1.2地下水的重要性2、地下水污染概况2.1地下水污染现状2.2地下水污染途径Page3地下水相关概念地下水：赋存于地面以下岩石裂隙和土壤空隙中的水。渤海莱州湾承压水潜水隔水层潜水面包气带水泉河流自流井Page4地下水资源重要性世界现有总水量中，海水约占97％，淡水储量只占2.53％（其中冰川占陆地淡水的68.7%），因此可利用淡水资源仅占31%左右。在我国，淡水资源总量居世界第六位；人均水资源量仅为世界平均水平的1/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。而地下水资源量占总水资源总量的1/3。地下水资源由于其分布广、水质好、不易被污染、调蓄能力强、供水保证程度高在保障我国城乡居民生活用水、支持社会经济发展、维持生态平衡等方面具有十分重要的作用。全国近70%的人口饮用地下水。尤其在中国北方、干旱半干旱地区的许多地区和城市，地下水成为重要的甚至唯一的水源。其中华北、西北城市利用地下水的比例分别高达72％和66％。目前，河北、北京、天津的地下水开采强度超过100%，属超量开采；山东、河南、山西、辽宁、陕西等省超过50％，整个华北平原由于过度开采地下水形成巨大的降落漏斗。Page5北京目前用水中，40%为地下水，60%为地表水。而自1999年以来，北京已连续14年干旱，地下水位持续下降，平均每年下降90厘米，地下水已严重超采，包括永定河在内的北京依托的21条主要河流都全部断流。1999—2012年，密云、官厅水库来水量3.8亿立方米，不足多年平均量的1/4。北京市17座大中型水库总库容为90多亿立方米，但目前蓄水量不足15亿立方米。Yourcompanyslogan中国地下水水质现状Yourcompanyslogan中国是地方病流行较为严重的国家，地方病分布广、病种多，主要有地方性砷中毒、氟中毒、克山病、大骨节病以及地方性甲状腺肿等，这些病在“老少边贫”地区以及部分农村地区尤其普遍。要根治地方病，就必须治地下水，但随着中国地下水面临越来越多的地表污染的威胁——这是一种更大范围的污染，影响的人群更广泛，更难治理。农村受害最直接：除了生活和工业污染源，化肥、农药的大量使用污染了农村的地下水源，更由于村民大多是用手压井直接抽取浅层的地下水，农村因此往往成为地下水污染最直接的受害者。例如，淮河出现各种化学和重金属的污染，淮河两岸不仅出现癌症的高发村，当地村民不孕不育的现象增多，而且后代还有不少畸形儿。这些多是金属和持久性化学物的污染所致。Yourcompanyslogan区别于地表水污染隐蔽性：由于地表以下地层的复杂性，污染物进入含水层以及在含水层中的运动都比较缓慢，因此，污染往往是逐渐发生的，若不进行专门监测，很难及时发觉；发现地下水污染后，确定污染源也不像地表水那么容易。难以逆转性：更地下水污染不易消除，即便是排除污染源之后，地表水可以在较短时期内达到净化；而地下水，已经进入含水层的污染物仍将长期产生不良影响。如重金属难以降解，尤其是深层的地下水一旦被污染，治理起来需要千年的时间。地下水污染的特点Yourcompanyslogan污染类型1．地下淡水的过度开采，引起地下水位下降，导致沿海地区的海（咸）水入侵。2．地表污（废）水排放和农耕污染造成的硝酸盐污染。农耕污染具有量大面广的特征，未经利用的氮肥在经过地层时通过生物或化学转化成亚硝酸盐等，长期饮用这种污染的地下水将可能导致氰紫症、食道癌等疾病的发生。3．石油和石油化工产品的污染。可以导致地下水中有机物多达100多种，而且毒性极大，足以引起各类疾病，不仅残留物维持数十几年乃至上百年，其降解中间产物亦会污染环境。4.垃圾填埋场渗漏污染。造成地下水的总矿化度TDS、总硬度、硝酸盐和氯化物含量的升高，有时也会造成病原体污染。Yourcompanyslogan污染途径1．间歇入渗型：大气降水或其他灌溉水使污染物随水流通过非饱水带，周期地渗入含水层，主要是污染潜水。例如:淋滤固体废物堆引起的污染。2．连续入渗型：污染物随水不断地渗入含水层，主要也是污染潜水。例如：废水聚集地段（如废水渠、废水池、废水渗井等）和受污染的地表水体连续渗漏造成地下水污染。3．越流型：污染物是通过越流的方式从已受污染的含水层转移到未受污染的含水层。例如：地下水的开采改变了越流方向，使已受污染的潜水进入未受污染的承压水。4.径流型：污染物通过地下径流进入含水层，污染潜水或承压水。例如：污染物通过地下岩溶孔道进入含水层。地下水污染修复方法物理方法屏蔽法被动收集法水动力控制法抽出处理法原位处理法渗透反应格栅原位曝气技术电动修复技术生物修复技术屏蔽法总的来说，物理屏蔽法只有在处理小范围的剧毒、难降解污染物时才可考虑作为一种永久性的封闭方法，多数情况下，它只是在地下水污染治理的初期，被用作一种临时性的控制方法。在地下建立各种物理屏障，将受污染水体圈闭起来，以防止污染物进一步扩散蔓延。常用的灰浆帷幕法是用压力向地下灌注灰浆，在受污染水体周围形成一道帷幕，从而将受污染水体圈闭起来。其他的物理屏障法还有泥浆阻水墙、振动桩阻水墙、板桩阻水墙、块状置换、膜和合成材料帷幕圈闭法等，原理都与灰浆帷幕法相似。被动收集法被动收集法一般在处理轻质污染物(如油类等)时比较有效，它在美国治理地下水油污染时得到过广泛的应用。在地下水流的下游挖一条足够深的沟道，在沟内布置收集系统，将水面漂浮的污染物质如油类污染物等收集起来，或将所有受污染地下水收集起来以便处理的一种方法。水动力控制法利用井群系统，通过抽水或向含水层注水，人为地改变地下水的水力梯度，从而将受污染水体与清洁水体分隔开来。根据井群系统布置方式的不同，水力控制法又可分为上游分水岭法和下游分水岭法。上游分水岭法是在受污染水体的上游布置一排注水井，通过注水井向含水层注入清水，使得在该注水井处形成一地下分水岭，从而阻止上游清洁水体向下补给已被污染水体；同时，在下游布置一排抽水井将受污染水体抽出处理。下游分水岭法是在受污染水体下游布置一排注水井注水，在下游形成一分水岭以阻止污染羽流向下游扩散，同时在上游布置一排抽水井，抽出清洁水并送到下游注入。抽出处理法①物理法。吸附法、重力分离法、过滤法、反渗透法、气吹法和焚烧法等。②化学法。混凝沉淀法、氧化还原法、离子交换法和中和法等。③生物法。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相同，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。处理后地下水的去向有两个，一是直接使用，另一个则是用于回灌。用于回灌多一些的原因是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。地下水抽取、处理、回灌装置渗透反应隔栅(PRB)法在污染羽流的下游挖一条沟，该沟挖至含水层底部基岩层或不透水粘土层，然后在沟内填充能与污染物反应的透水性介质，受污染地下水流入沟内后与该介质发生反应，生成无害化产物或沉淀物而被去除。常用的填充介质有：a.灰岩，用以中和酸性地下水或去除重金属；b.活性炭，用以去除非极性污染物和CCl4、苯等；c.沸石和合成离子交换树脂，用以去除溶解态重金属等。渗透性处理床主要适用于较薄、较浅含水层，一般用于填埋渗滤液的无害化处理。原位曝气技术原位曝气技术将空气注入污染区域以下，将挥发有机物从地下水中解析到空气流并引至地面上处理的原位修复技术。该技术被认为是去除地下水挥发性有机物的最有效方法。同时原位曝气还为地下水中残留的NAPL的去除创造了更有利条件。曝入的空气能为地下水中的好氧微生物提供足够氧气，促进土著微生物的降解作用。该技术在可接受的成本范围内，能够处理较多的受污染地下水，系统容易安装和转移，容易与其它技术组合使用。但是对既不容易挥发又不易生物降解的污染物处理效果不佳，并且对土壤和地质结构的要求比较高。原位电动修复技术原位电动修复技术越来越多地和其它技术或辅助材料相结合，如超声技术。用来清除一些有机污染物和重金属离子，具有环境相容性、多功能适用性、高选择性、适于自动化控制、运行费用低等特点。利用电动力学原理对土壤及地下水环境进行修复的一种绿色修复新技术。在电动修复过程中，金属和带电荷的离子在电场的作用下发生定向迁移，然后在设定的处理区进行集中处理；同时在电极表面发生电解反应，阳极电解产生氢气和氢氧根离子，阴极电解产生氢离子和氧气，而对于大多数非极性有机污染物，则通过电渗析的方式去除。原位生物修复技术原位生物修复技术有其独特的优势，表现在：①现场进行，从而减少运输费用和人类直接接触污染物的机会；②以原位方式进行，可使对污染位点的干扰或破坏达到最小；③使有机物分解为二氧化碳和水，可永久地消除污染物和长期的隐患，无二次污染，不会使污染物转移；④可与其它处理技术结合使用，处理复合污染；⑤降解过程迅速、费用低，费用仅为传统物理、化学修复法的30%~50%。原位生物修复是利用生物的代谢活动减少现场环境中有毒有害化合物的工程技术系统。用于原位生物修复的微生物一般有三类：土著微生物、外来微生物和基因工程菌。目前地下水有机物原位生物修复方法主要包括生物注射法、有机粘土法、抽提地下水系统和回注系统相结合法等。纵观任何一种污染修复技术，都有其适用条件和局限性，没有哪一种修复方法能够无副作用得、彻底得解决污染问题，有限的修复方法和处理场地对于全国范围内大面积严重污染更是杯水车薪。所有这些先污染后治理的修复技术对于环境破坏来说都是为时已晚的亡羊补牢，因此，对水污染控制的重心更应该放在控制污染源的排放，完善相关水环境保护条例和污染处罚规定。将“防”“治”“管”三者结合起来，才能真正做到保护地下水少受污染或不受污染。总结