文档介绍：PRB技术处理污染地下水
目录
研究与背景
1
概念与原理
2
结构与类型
3
进展与实例
4
问题与展望
5
地下水是地球上人类利用较多的淡水资源,我国的北方大部分地区以地下水作为生活以及工农业生产的主要水源。然而,随着社会经济的发展,人类对地下水资源的污染越来越严重。世界卫生组织的调查表明,全世界每年至少有 1500万人死于水污染引起的疾病。同时,我国又是一个严重缺水的国家,水资源人均占有量仅为2300m3,仅相当于世界人均占有量的四分之一。因此,研究地下水的污染状况,并制定符合实际的污染处理方法,已经成为水资源保护的重要工作之一。
20世纪8O年代提出的可渗透反应墙技术,自90年代开始在欧美一些国家开始流行,得到了广泛的应用,但我国在这方面仍然处于探索阶段。
1 研究背景
2 概念与原理
PRB(Permeable Reactive Barrier)是一种被动的原位修复技术,根据美国环保(USEPA,1998)发行的《污染物修复的PRB技术》手册的定义,PRB技术是指在地下安装活性材料墙体以便拦截污染物羽状体,使污染羽状体通过反应介质后,其污染物能转化为环境接受的另一种形式,从而实现使污染物浓度达到环境标准的目标。
PRB主要由透水的反应介质组成,通常将其置于地下水污染羽状物的下游,与地下水流相垂直。、吸附、氧化还原等作用来去除水体中的污染物,从而得到清洁的地下水目。
PRB的修复机理
一、去除无机离子
含高价重金属的无机离子,是地下水中的重要污染物之一,其在工业废物、尾矿和核废料污染的地下水中浓度很高。金属铁与无机离子发生氧化还原反应,将重金属以不溶性化合物或单质的形式从水溶液中析出。金属铁和无机离子之间的化学反应过程为
Fe0 (s)+UO22+ (aq) → Fe2+ +UO2 (s)
Fe0 (s) + CrO4 2- (aq)+8H+ → Fe3+ +Cr3+ +4H2O
(1-x)Fe3++ (x) Cr3+ +2H2O → Fe(1-x) +Cr(x)OOH(s)+3H+
3FeO(s)+HSeO4- (aq)+7H+ → 3Fe2+ +SeO(s)+4H2O
室内试验表明,金属铁与无机离子的化学反应可以很快完成。目前实验报道的可以被金属铁去除的重金属污染物有铬、镍、铅、铀、锑、锰、铜、钴、锌等.
金属铁对地下水中一些其他的无机阴离子,如硫酸根、硝酸根、磷酸根等也可以通过生物降解反应有效清除。如在有机碳存在的条件下,厌氧微生物可以将硝酸根还原为氮气
5CH20(s)+ 4NO3- →+2N2+ 5HCO3-+ 2H2O+ H+
研究表明,PRB能够将污水处理厂排出的硝氮质量浓度为90 mg/L的中水,迅速降解到饮用水标准(10mg/L)以下
二、脱卤反应去除卤代有机物
在脱卤降解反应中,金属铁提供电子,发生氧化反应,而有机污染物电子受体。在富氧条件下金属铁表面发生反应:
2Fe0(s)+O2(g)+2H2O(l) → 2Fe2+ + 4OH-
4Fe2++4H++O2(g) → 4Fe3+ +2H2O(l)
在厌氧条件下发生反应:
Fe0(s)+2H2O(l) → Fe2+ +2OH- + H2 (g)
而有机物接受电子,发生脱卤或氢解反应为:
RHCI=RHCl+2e- → RH=RH+2Cl-
RHCI=RHCI+2e-+H+ → RH2= RHCI + Cl-
三、微生物修复机理
微生物的活动可影响氮、硫、铁、锰等元素的循环。微生物可直接用于硝酸盐、硫酸盐的去除以及通过形成硫化物来沉淀金属离子。微生物与硝酸盐、硫酸盐的化学反应如下:
5CH2O(s)+4NO3- → 2N2+5HCO3-+2H2O+H+
2CH2O (s)+ SO42-+ 2H+ →H2S+2CO2+2H2O
Me2+ +H2S → MeS(S) +2H+
这里CH2O代表有机碳的一种简单形式, Me2+代表2价金属阳离子。微生物的活动可影响氮、硫、铁、锰等元素的循环。微生物可直接用于硝酸盐、硫酸盐的去除以及通过形成硫化物来沉淀金属离子
四、催化降解反应机理
采用比铁活性大的金属作为墙体材料,比铁具有更强的还原性,容易提供电子,铝硅酸盐可以作为缓冲溶液使pH值能保持在较低值(7 ~ 8),使金属铁更易被氧化。实验证明,金属铁中加入铝硅酸盐时,Cr6+ 的半衰期比铁和石英砂混合物作为反应材料减少一个数量级,比单纯铁作反应材料减小两个数量级。双金属系统(如Fe/Cu,Fe/Ni, Fe/Pd)也被证明可以加快污染物降解速率。
3 反应墙结构与类型
连续墙式PRB(continuous wall PRB