基于與prb聯(lián)控去除地下水污染物的水力截獲方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及去除地下水中污染物【技術領域】，為通過水力截獲技術改善水質(zhì)，并取得良好效果，本發(fā)明采用的技術方案是，基于與PRB聯(lián)控去除地下水污染物的水力截獲方法，包括如下步驟：1）確定污染源的位置、規(guī)模，明確地下水中的主要污染物；2）收集研究區(qū)水文地質(zhì)資料，確定研究區(qū)水文地質(zhì)參數(shù)，包括滲透系數(shù)、給水度、入滲補給系數(shù)；3）根據(jù)場地水文地質(zhì)條件，確定包括水力截獲帶的規(guī)模、形態(tài)、截獲井抽水量、截獲井的數(shù)量及間距、最大截獲寬度和駐點的主要參數(shù)；4）根據(jù)污染羽的形態(tài)、大小，確定截獲帶與PRB的有效間距，保證能夠有效聯(lián)控去除地下水中污染物。本發(fā)明主要應用于去除地下水中污染物。
【專利說明】基于與PRB聯(lián)控去除地下水污染物的水力截獲方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種去除地下水中污染物的方法，具體說是和PRB聯(lián)控處理地下水中污染物的水力截獲技術。
技術背景
[0002]地下水資源在我國水資源中占有舉足輕重的地位，由于其分布廣、水質(zhì)好、調(diào)蓄能力強、供水保證程度高，正被越來越廣泛地開發(fā)利用。然而，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，大量排放的工業(yè)廢水廢物、農(nóng)業(yè)污染物、集約化的畜禽養(yǎng)殖和氮肥的過量使用、城市生活垃圾的恣意排放，以及地下水無序的開發(fā)，使地下水逐漸受到污染。我國的地下水污染已經(jīng)呈現(xiàn)出由點向面演化、由東部向西部擴展、由城市向農(nóng)村蔓延、由局部向區(qū)域擴散的趨勢；污染物組分則由無機向有機發(fā)展，危害程度日趨嚴重；地下水污染面積不斷擴大，污染程度不斷加重。[0003]地下水污染是我國面臨的嚴峻問題，控制和修復地下水污染是保護我國水資源的
重要工作之一。
[0004]隨著世界范圍內(nèi)環(huán)境保護意識的不斷加強，地下水污染的范圍不斷加大、程度不斷加深，各國政府相繼頒布大量的法規(guī)來優(yōu)先保護與凈化含水層，國內(nèi)外學者也廣泛開展了地下水污染控制及修復技術的研究。最常見的兩種地下水修復技術為可滲透反應墻(Permeable Reactive Barrier,簡稱PRB)和水力截獲技術。水力截獲技術是通過一系列合理布置的抽注水井，最大限度地抽取污染地下水，有效控制污染物運移的一種水動力技術。其核心是根據(jù)污染場地的水文地質(zhì)背景條件、污染物性質(zhì)及其分布特征，應用滲流理論及最優(yōu)化理論等學科知識，在污染帶下游設置治理井來形成水力截獲帶。國外自20世紀80年代起陸續(xù)開始這方面的報道，尤其是近10年來，研究開展得更加廣泛和深入。研究者發(fā)現(xiàn)，用水力截獲技術處理被污染的含水層時，關鍵問題是設計一種有效的截獲系統(tǒng)截取污染的地下水，而不允許污染物運移到下游去。目前，水力截獲技術在國外已被廣泛應用于抽出-處理系統(tǒng)的設計和水源保護區(qū)的設置中。PRB—般安裝在地下蓄水層，垂直于地下水流向，隨著污染地下水流經(jīng)此反應介質(zhì)，通過吸附、沉淀、氧化還原、生物降解等機理，使污染物濃度降低。與傳統(tǒng)的抽出處理法相比，PRB技術無需外加動力、運行費用低，是一項值得研究和推廣的地下水污染修復技術，目前在歐美已進行了大量的工程及試驗研究，并已開始商業(yè)應用，國內(nèi)尚處在研究階段。PRB技術作為污染地下水的原位修復技術，其主要優(yōu)點是無需泵抽和地面處理系統(tǒng)，而且反映介質(zhì)消耗很慢，具有長達幾年甚至幾十年的處理能力，日常僅需長期監(jiān)測，幾乎不需要運行費用，能夠長期有效運行，不影響生態(tài)環(huán)境，所以PRB是一種很有前途的污染處理技術。在歐美PRB已經(jīng)成功運用到實地進行污染地下水的修復。我國在PRB研究方面還處于初步實驗室研究階段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明旨在通過水力截獲技術改善水質(zhì)，并取得良好效果。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是，基于與PRB聯(lián)控去除地下水污染物的水力截獲方法，包括如下步驟:
[0006]I)確定污染源的位置、規(guī)模，明確地下水中的主要污染物；查明含水層污染羽的分布形態(tài)、范圍及污染物濃度的分布特征；
[0007]2)收集研究區(qū)水文地質(zhì)資料，確定研究區(qū)水文地質(zhì)參數(shù)，包括滲透系數(shù)、給水度、入滲補給系數(shù)；
[0008]3)根據(jù)場地水文地質(zhì)條件，確定包括水力截獲帶的規(guī)模、形態(tài)、截獲井抽水量、截獲井的數(shù)量及間距、最大截獲寬度和駐點的主要參數(shù)；
[0009]4)根據(jù)污染羽的形態(tài)、大小，確定截獲帶與PRB的有效間距，保證能夠有效聯(lián)控去除地下水中污染物。
[0010]捕獲區(qū)域?qū)挾鹊拇_定具體為:
[0011]捕獲區(qū)域的寬度與抽水井流量Q存在下式所示的關系:
【權利要求】
1.一種基于與PRB聯(lián)控去除地下水污染物的水力截獲方法，其特征是，包括如下步驟: 1)確定污染源的位置、規(guī)模，明確地下水中的主要污染物；查明含水層污染羽的分布形態(tài)、范圍及污染物濃度的分布特征； 2)收集研究區(qū)水文地質(zhì)資料，確定研究區(qū)水文地質(zhì)參數(shù)，包括滲透系數(shù)、給水度、入滲補給系數(shù)； 3)根據(jù)場地水文地質(zhì)條件，確定包括水力截獲帶的規(guī)模、形態(tài)、截獲井抽水量、截獲井的數(shù)量及間距、最大截獲寬度和駐點的主要參數(shù)； 4)根據(jù)污染羽的形態(tài)、大小，確定截獲帶與PRB的有效間距，保證能夠有效聯(lián)控去除地下水中污染物。
2.如權利要求1所述的基于與PRB聯(lián)控去除地下水污染物的水力截獲方法，其特征是，捕獲區(qū)域?qū)挾鹊拇_定具體為: 捕獲區(qū)域的寬度2yL與抽水井流量Q存在下式所示的關系:
3.如權利要求1所述的基于與PRB聯(lián)控去除地下水污染物的水力截獲方法，其特征是，駐點的確定: 駐點與抽水井之間的距離 與抽水井流量Q、捕獲區(qū)域的寬度2^存在以下關系:
4.如權利要求1所述的基于與PRB聯(lián)控去除地下水污染物的水力截獲方法，其特征是，截獲區(qū)邊界水力學方程的確定: 地下水流向與X軸平行，但流向X軸負方向，抽水井布置在Y軸上，計算截獲區(qū)邊界水力學方程可寫為:
5.如權利要求1所述的基于與PRB聯(lián)控去除地下水污染物的水力截獲方法，其特征是，對于多口井，把每一口井所得的結果迭加起來，得其近似解；對于多口井，所有水力截獲抽水井應在y軸上排成一線且以原點對稱分布，當η為奇數(shù)時，最中心的一眼井應布置在原點上，其井距D可按(4)式計算
【文檔編號】C02F1/28GK103523889SQ201310467633
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月9日 優(yōu)先權日:2013年10月9日
【發(fā)明者】李海明, 張榮海, 馬斌 申請人:天津科技大學