地下水作为人类饮用水的重要来源，是一种重要的水资源。中国目前约有一半城市市区的地下水污染比较严重，约有7000多万人仍在饮用不符合饮用水水质标准的地下水，城市地下水污染较为严重。中国目前有近三分之一的城市饮用地下水。然而，地下水污染不易被发现，且自净能力很弱。一旦受到污染，将会很难恢复，对人体健康有着潜在的威胁。
图1 地下水污染比例图
据不完全统计，我国城市地下水中未受到污染的仅占3%左右。根据江苏省（宜兴）环保产业研究院数据库（JIEI Database）显示，我国地下水修复项目占总体的环境修复项目的1%左右，地下水修复形式较为严峻，而仅仅如此数量的地下水修复显得杯水车薪。
地下水污染主要由工业污染、农业污染、城市生活污染等引起，如废水的肆意偷排，农业中农药化肥等不合理的使用，城镇污水排水管道的渗透等现象。最近，我国地下水基础环境状况调查评估工作已经逐步开展，地下水修复势在必行。
生物曝气法（Biosparging）/空气注入法（Air sparging）
原理
空气注入法过去25年来一直用于处理因VOCs（挥发性有机物）污染的地下水。
图2 Biosparging示意图
通过向地下水饱和层中注入空气，使得水中的污染物挥发到包气带中。与此同时，注入的空气使得地下水表层溶解氧浓度升高，促进了生物降解作用。挥发到包气带中的污染物通过SVE系统或者生物降解作用被去除。整个过程包括三种污染物的去除机制：
原位汽提已溶解的挥发性有机物
挥发毛细上升区水体中截留、吸附的污染物
曝气生物降解
空气注入法不需要大量的抽取地下水就能实现修复过程，同时可以广泛用于修复因汽油、氯化溶剂及其他燃料所污染的地下水。
评价
经验表明，土质均匀、土壤渗透性好的污染场地适合采用空气注入法进行地下水修复。其他影响该法运用的现场因素还包括：地下水饱和层的厚度、地下水深度等。
实施建议：
此技术不适合用于淤泥和粘土沉积物下的地下水修复
地质条件不均匀、土质渗透性低对修复效果产生负面影响
对不可分离或不可生物降解的污染物，此技术不再适用
避免包气带中挥发气体的横向运动，保证高效处理
抽提（异位）修复技术（Groundwater pump-and-treat technology）
原理
抽提修复技术常用于修复地下受污染含水层。通过将抽提井布置在污染场现场的各个位置，通过提升泵将污染水体从地下抽出然后进行修复。经过修复的水重新注入地下含水层、排入地表水体（湖、河）或者排入城镇污水管道流入污水处理厂。此技术不仅可以去除地下水中的污染物，同时还可以抑制污染物的扩散。虽然此技术修复周期长、效率低，同时成本较高。但也不失为一种有效的处理方法，尤其是污染严重的地区。
图3 抽提（异位）修复技术示意图
评价
运用抽提修复技术首先应进行场地特征调查，包括渗透系数、导水系数、水力梯度等，这些指标决定了抽提井的数量、布置位置以及抽提泵的功率。此技术用于修复的污染物范围广，包括挥发性有机物（VOCs）、半挥发性有机物（SVOCs）、化石燃料以及重金属污染物等。值得注意的是，该技术不适用于粘土与断裂岩层与低溶解度污染物的修复。
主要优点：
设计与运行简单
设备易得
可以处理各种可溶解污染物
现场安装快
可与其他技术（例如：真空抽提、空气注入、空气吹脱法）联合运用
现场扰动小，相对于其他修复技术，占地面积很小
被动反应墙（Passive/reactive treatment walls）
原理
处理墙安装在地下，通常用于处理因危险废物所引起的地下水污染。处理墙依赖地下水的自然流动，随着污染水流穿过处理墙，污染物通常被截留或者转化为其他无害物质流出。该技术常用于处理VOCs，SVOCs以及无机污染物质。具体墙体的填料选择由实际情况而定。
物理过程
水中污染物经过处理墙，污染物经过物理过程被吸收去除，通常运用活性炭、沸石等填料。
化学过程
水中污染物经过处理墙，与填料发生化学反应，污染物以沉淀等形式被去除。
生物过程
通过墙中填料的微生物降解作用，将有害物质转化为无害物质，填料中一定的铁屑有助于降解一部分VOCs，填料中足够营养物质、氧源保证污染物的成功降解。
类型
渗透反应槽（PRB）（Permeable reactive trench(barrier)）
图4 PRB三维示意图
图5 PRB二维侧视示意图
渗透反应槽是最简单的处理墙系统，槽体横跨整个污染羽流，反应墙填料为可渗透物质。随着污染流流经处理墙，污染物质被去除，实现修复的目的。
汇集处理系统（漏斗-门）（Funnel and gate systems）
图6 Funnel and gate systems二维俯视示意图
污染地下水体过深，范围过广不再适合挖槽进行修复处理，此时汇集处理系统可以很好的解决问题。运用低渗透率的截留墙将污染水体以漏斗形汇聚于一处，漏斗的“出口”处采取高渗透率的处理墙，水体在截留墙与处理墙的渗透率的差异，促使水体流经高渗透率的处理墙，经过与墙体中填料的反应，实现污染物质的去除。
评价
处理墙技术适用于受VOCs、SVOCs以及无机污染物质的地下水体，不适用于其他烃类型污染物。
在挖沟设备的可达深度范围内，该技术适用有连续滞水层的地带，超出设备可挖深度范围，此技术不再合适
被动处理墙的处理能力随着时间推移会逐渐降低，因此需要定期更换反应填料
范围广、深度深的污染地下水体修复难度远远超过小范围、深度浅的地下水体
生物抽除（Bioslurping）
原理
生物抽除技术属于地下水原位修复技术，运用生物通风和污染物抽提回收两种机制清除包气带污染土壤中的挥发性有机污染物或石油烃类污染物。通过真空泵的抽提，汲取出一部分地下水和包气带中的污染物质，此时的物质属于油、水、气三相物质。经过分离罐作用后，气体污染物质经过处理后排放；油水物质经过分离器的作用分开，地下水经过修复操作排放；油类有机物质则通过处置，实现回收处理。
图7 生物抽除修复技术示意图
评价
生物抽除技术可用于浅层地下水的修复，同样也可用于30m以下的地下水修复。
生物抽除技术直接汲取污染物质，加快了修复进度
有助于包气带中的土壤进行原位生物修复
生物抽除技术在低渗透率的土质中效率较低
土壤水分过多会降低土壤透气度，从而减少了氧气的传输；而过少的水分又会抑制微生物的生命活动
低温会抑制修复过程
抽提出的地下水和气体需经过处理后再排放
紫外线—氧化技术（Ultraviolet-oxidation treatment）
原理
顾名思义，此修复技术将紫外线与氧化剂相结合，受污染的地下水流经放置了紫外线照射灯的处理设备，在氧化剂的结合作用下，去除污染物。
紫外线—氧化技术分为以下两类：
紫外线—过氧化氢系统：
高强度的紫外线照射催化羟基自由基从过氧化氢中分离，通过一定的控制过程，羟基自由基与水中的污染物反应，将污染物氧化生成基本无害的化合物。这个反应需要通过紫外线的强烈照射，使有机物中的化学键失稳，加快有机物的分解。在充足的照射与氧化剂作用下，最后得到的产物将会是水、二氧化碳以及无机盐。
紫外线—臭氧系统：
结合了紫外线和臭氧的强氧化能力，通过协同作用，实现对污染物的氧化去除。
评价
此技术适用于所有类型的石油产品污染物。它也适用于挥发性有机物，半挥发性有机化合物，芳烃，醇，酮，醛，酚，醚，乙二醇，农药，条例化合物，二恶英，多氯联苯，多环芳烃，COD，BOD，TOC和其他各种形式的有机碳。
循环井（Groundwater circulation wells）
原理
通过向地下水体注入空气，使水中的挥发性有机物随着气泡释放出来，通过土壤气相抽提法抽吸并处理释出的污染物。地下水循环井在设计上将含水层的地下水自双筛漏井的一个漏筛段抽取至井内，再由另一个漏筛段排出，从而在井的周围的含水层产生了原地垂直地下水循环流，井内两段漏筛间的压力梯度差是这个循环流的驱动力。根据场地的具体条件，地下水在井中的流向可以为向上流也可以为向下流，无需将地下水抽离地面进行处理。
图8 循环井修复技术示意图
评价
此项技术主要针对的污染物为：卤化挥发性有机物，半挥发性有机化合物，以及燃料。在传统的循环井基础上做小的技术修改可以用于其他污染物的治理。循环井可用于修复治理的其他污染物包括：非卤化的挥发性有机化合物，石油产品及其他组分，如：苯，甲苯，乙苯和二甲苯；卤代挥发性有机化合物；半挥发性有机化合物；农药以及其他无机物。
此技术可以在大多数土质环境中成功运用
地下水自然流态较强的地区不适用此技术
渗透系数小于10-5cm/s的区域不适合此技术
浅水层会限制该技术的运用效率
该系统对污染地下水须定义良好的边界，从而防止污染物的扩散
污染物质为非水相液体时，该技术不可运用
自然衰减（Natural attenuation）
自然衰减指在没有人为作用的情况下，利用污染区域或自然发生的物理、化学和生物学过程，如吸附、挥发、稀释、扩散、化学反应、生物降解、生物固定和生物分解等，降低污染物的浓度、数量、体积、毒性和迁移性等。地下水污染物的自然衰减需要有适当的条件和足够长的时间。因此，需要对地下水进行定期检测。
自然衰减技术相对于其他修复技术更加简单，成本相对较低
可以在几乎不破坏现场的条件下进行修复
通常需要花费更多的时间达到修复的要求
修复过程需要长期监管，增加了一定的成本
修复时间过长，污染地下水可能会发生迁移
修复效果预测困难
运用自然衰减修复技术时，需要至少满足一项以下标准：
污染区域必须位于对人类健康/环境威胁小的地方
受污染的地下水和潜在的受体之间需保持足够的距离
需有证据表明污染物在该区域有自然衰减的迹象
高渗透率的土质加快污染物的迁移，而低渗透率的土质会降低污染物的分解速度。理想情况下，自然衰减过程应当在拥有合适渗透率的土质环境中进行。
地下水修复案例
案例一
北京某焦化厂保障性住房地块污染水治理项目
采用抽提（异位）修复技术，对北京市朝阳区焦化厂保障性住房项目建设地块所涉及的34.2万平方米范围内的地下水进行修复，具体包括：100805立方米潜层地下水，目标污染物包括非水相液体和苯。
案例二
淄博市某石油污染地下水治理工程
采用联合修复，即联合采用异味抽提技术、投加氧化剂及生物曝气法对受污染地段的地下水进行修复。
结语
10月28日下午，环保部、国土资源部与水利部正式发布《全国地下水污染防治规划(2011—2020年)》。根据规划，未来将安排6类项目总投资共计346.6亿元用于地下水污染防治。随着国家对地下水污染防治问题的重视，地下水修复产业必将逐渐成为环保产业新的经济增长点，但这仍有很长的一段路要走。
原标题：【环保产业追踪】地下水修复技术与评价
