PRB技术又称可渗透反应墙技术,是通过在地下构筑可透水的反应墙或是反应带,当污染地下水流经反应墙或是反应带时,污染物得以去除的一种地下水污染原位修复技术1。
简介美国国家环保局(USEPA)1998年发行的《污染物修复的PRB技术》手册将PRB定义为:在地下安置活性材料墙体以便拦截污染羽状体,使污染羽状体通过反应材料后,其污染物能转化为环境接受的另一种形式,从而实现使污染物溶度达到环境标准的目标。由定义可以看出,PRB是一个阻截性的反应材料原位处理区,反应材料是其核心,它将反应材料垂直于地下水中污染羽状体的流动方向放置,当这种羽状体流经反应墙时,与反应材料发生物理、化学及生物等作用而使污染羽状体得到处理2。
PRB技术是目前较为成熟、广泛采用的污染地下水原位修复技术。PRB是由渗透性反应介质(包括:零价铁、微生物、活性炭、泥炭、蒙脱石、石灰、锯屑或其他物质)构成的反应阻截装置,置于地下水污染羽流下游,并与地下水流动方向垂直。通过污染物与介质作用(沉淀、吸附、氧化-还原、固定、生物降解),实现地下水中污染物的去除。用于溶解性有机和无机污染物的去除,如氯代溶剂、石油烃、有毒微量金属组分、硝酸盐、磷酸盐和硫酸盐等的去除。适于埋深较浅、含水层较薄、含水层基底条件优越的地方。
活性填料的选择活性填料的选择决定了PRB技术的修复效果。活性填料要求具有以下特征:① 对污染物具有较强的吸附降解能力;② 在地下水环境中稳定、活性保持长;③ 不产生二次污染;④ 变形小、抗腐蚀性;⑤ 粒度均匀,易于安装;⑥材料来源广泛、价格便宜。目前常用的活性填料有活性炭、沸石、有机粘土、磷酸盐、石灰石、金属铁等3。
PRB技术的分类按结构分类,PRB有以下两种基本形式:① 连续墙式PRB(continuous wall PRB),②隔水漏斗-导水门式PRB(funnel-and-gate PRB)。连续墙式PRB也常被称作原位反应墙,就是在污染羽状体的下游建立一个连续的反应墙,这个反应墙能够控制整个的污染羽状体。但这种反应墙有一个缺点,就是为了成功地处理一个污染羽状体,反应墙要做得足够大以确保整个污染羽都通过反应墙。一旦所要处理的污染羽很宽或延伸很深,那么连续反应墙就要做得很大,相应的安装费用就相当昂贵,这就限制了连续反应墙的现场应用。为了解决上述问题,使用低透水率的隔断墙来引导污染羽,使其流经较小的反应墙,这种隔断墙和较小反应墙的组合被称为隔水漏斗-导水门式PRB。根据原位反应器的多少,隔水漏斗-导水门式PRB又可以分为单通道系统和多通道系统,多通道又分并联多通道和串联多通道两类,并联多通道系统主要处理宽污染地下水羽的情况;对于不同类型污染物混合情况下的地下水处理,经常需要不同种类的原位反应器,这时一般采用串联多通道系统。同时,还有学者把PRB分成4种形式:连续墙式PRB、装填式PRB、隔水漏斗-导水门与沉箱联合布置PRB、隔水漏斗-导水门式PRB。按反应性质分类,可分为化学沉淀反应墙、吸附反应墙、氧化-还原反应墙和生物降解反应墙,主要是反应墙内填充的反应材料不同。如果填充的反应材料是活性炭、沸石、有机黏土等吸附材料,则此反应墙按性质分,属吸附反应墙;如果反应材料是零价铁等还原性金属,则属氧化-还原反应墙。
PRB技术的优缺点优点:PRB可以实现在地下的原位修复,对地表构筑物影响小。可处理的地下水污染物的种类比较多,根据目标污染物不同以及反应原理不同,PRB技术可以采用多种反应介质。反应介质具有长期有效性,无二次污染等。
缺点:有可能产生堵塞,影响PRB工程的实施效果,因此必须保障反应介质有足够的透水性。
PRB技术的发展相对于传统的抽出-处理技术,可渗透反应墙技术填料选择灵活,处理组分的范围广,对人类活动影响小,建设运行成本较低,在地下水污染修复领域显示出良好的发展前景。随着活性渗滤墙技术在世界各国的逐渐应用,目前技术水平的不足也逐渐显现出来。由于PRB的应用与研究涉及物理学、化学、生物学、水文地质学、环境学、材料学、水力学等多学科知识,需要各学科研究人员联合攻关,推动PRB相关理论和实践的不断发展,确保PRB技术的有效性、安全性、长期性、稳定性和经济性3。
本词条内容贡献者为:
吴俊文 - 博士 - 厦门大学