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      滲透反應墻修復污染地下水失敗的原因
      發(fā)表日期:2023-10-16 13:53:44 發(fā)布人:河北振滄環(huán)??萍?/span>

      全國地下水污染防治試點(diǎn)中,PRB將是重點(diǎn)技術(shù)之一。掌握其可能的失敗原因,將有助于提高試點(diǎn)的效果。

      隨著(zhù)PRBs的早期成功,其使用變得愈加廣泛,已經(jīng)被用來(lái)處理有機物、重金屬、放射性核素和營(yíng)養物質(zhì)RTDF, 2001年)。截至2002年,近50%PRBs處理有機污染物,近20%處理金屬(EPA, 2002年)。反應介質(zhì)可能包括零價(jià)鐵、鑄鐵、鋼棉、非晶態(tài)氧化鐵、磷酸鹽、沸石、活性炭或石灰石等Scherer et al.,2000)。然而,截至2004年,在全球超過(guò)200個(gè)PRBs中,有120個(gè)是基于鐵的(ITRC, 2005)。

       

      PRBs傳統上是通過(guò)開(kāi)挖和用活性介質(zhì)回填來(lái)安裝的(Gavaskar,1999),典型的尺寸是2 - 50米長(cháng)(橫向于流動(dòng)),小于15米寬(平行于流動(dòng)),小于110米深(RTDF, 2001)。盡管安裝了很多,PRBs仍然被認為是一種實(shí)驗技術(shù)(Warner and Sorel, 2003),也許是因為它們的長(cháng)期性能還沒(méi)有被很好地理解。

       

      為了確定影響場(chǎng)地PRB壽命的因素,對PRBs的運行數據進(jìn)行了匯編和分析。雖然有超過(guò)200個(gè)PRBs在運行,但只有大約40個(gè)有足夠的運行條件和性能問(wèn)題的公開(kāi)資料。利用這個(gè)有限的數據庫,得出了3PRBs可能的失效模式:反應性損失、不利水力變化和設計缺陷。每個(gè)類(lèi)可以被細分,如下圖所示。雖然文獻的重點(diǎn)一直放在反應性和不良水力變化,設計缺陷卻是PRB失敗的最常見(jiàn)原因Warner and Sorel, 2003),并且仍然是成功實(shí)施PRBs的一個(gè)主要挑戰(ESTCP, 2003),其他模式導致原位PRBs的失效似乎是罕見(jiàn)的。報告過(guò)不是僅僅由于設計缺陷的運行故障(例如,水力特性調查不充分)的原位PRBs是在Monticello UT)、哥本哈根貨場(chǎng)(丹麥)和Haardkrom(丹麥)。Monticello場(chǎng)地經(jīng)歷了3個(gè)數量級的水力滲透系數損失(Mushovic et al.,2006)。哥本哈根貨場(chǎng)報告說(shuō),由于氫氧化物和碳酸鹽的沉淀,場(chǎng)地失去了滲透性,并且由于水力特性調查的問(wèn)題,使得沒(méi)有完全捕獲污染羽(Kiilerich et al., 2000; RTDF, 2001)。然而,Haardkrom場(chǎng)地的問(wèn)題是由于“鐵-鉻酸鹽去除能力的耗盡”,但沒(méi)有給出更具體的細節(Kjeldsen and Fulgsang, 2000)。

       


      另一方面,異位PRBs往往會(huì )堵塞和有規律的失?。好總€(gè)安裝了異位反應單元的場(chǎng)地都經(jīng)歷了堵塞和至少一個(gè)單元的失敗,包括Hill AFB(UT),PortsmouthPiketon,OR),UMTRADurango, CO, Y-12 Pathway 1Oak Ridge, TN)等場(chǎng)地(Shoemaker et al ., 1995; Liang et al., 1997; Ott, 2000; Morrison etal.,2002b)。然而,Rocky Flats 場(chǎng)地Golden, CO)的異位PRB是一個(gè)例外,在那里,反應介質(zhì)上形成的殼被周期性地破碎(Korte, 2001; RTDF, 2001)。


       

      .  導致PRBs失敗的問(wèn)題(McCormick, 1981

       

      沉淀也可能通過(guò)減少水力停留時(shí)間而導致PRB失效,從而使得處理效果降低(Sass et al., 1998)。在某些情況下,水力短路可能發(fā)生,因為在一些柱研究中出現了優(yōu)先流動(dòng)路徑,(Kamolpornwijit et al., 2003; Su and Puls, 2003),并且在場(chǎng)地上也存在一些證據(Liang et al., 2003)。然而,性能的變化還沒(méi)有歸因于停留時(shí)間的減少。有些場(chǎng)地沒(méi)有達到處理目標(如Borden,Ontario),有時(shí)還會(huì )發(fā)生不完全降解(如CSM,Australia),但這些問(wèn)題是設計缺陷(即在安裝時(shí)就存在),而不是孔隙率減少造成的。

       


      不利的水力變化也可能是由氣體產(chǎn)生或生物量積累引起的??赡墚a(chǎn)生氫氣,也可以產(chǎn)生其他氣體;例如,哥本哈根貨場(chǎng)(丹麥)的原位PRB Kiilerich et al.,2000)和UMTRA場(chǎng)地(Durango CO)的異位反應單元Morrison et al.,2002c)都報道了甲烷,推測可能來(lái)自產(chǎn)甲烷細菌的活動(dòng)。異位PRBs和實(shí)驗室研究是封閉系統,經(jīng)常報告由于氣體產(chǎn)生而堵塞,比如PortsmouthOR)和UMTRADurango,CO)(Korte et al., 1997a; Mackenzie et al., 1999; Morrison et al., 2002b)。然而,沒(méi)有一個(gè)場(chǎng)地PRBs報告由于氣體產(chǎn)生而導致孔隙度降低,這表明任何產(chǎn)生的氣體都能夠遷移出墻體。同樣,在一些實(shí)驗室研究中也觀(guān)察到了與生物有關(guān)的水力變化(Taylor et al., 1990; Vandevivere and Baveye,1992),但這在場(chǎng)地上似乎不是問(wèn)題。微生物增長(cháng)是最低限度的,如在Intersil Sunnyvale,CA, Moffett FieldMountain View),Industrial SiteNY, Lowry AFBCOSomersworth NH)(Gu et al ., 1999)。盡管在USCGElizaberth, NC)和Denver Federal CenterCO)的生物增長(cháng)被觀(guān)測到,但它不影響性能,也許是因為生物淤積不太可能發(fā)生在高pH值和低氧化還原電位值,而這些數值常在零價(jià)鐵PRBs出來(lái)Liang et al., 2000)。

      節選并編譯于Long-Term Performance of Zero-Valent Iron Permeable Reactive Barriers: A Critical Review,Andrew D. Henderson and Avery H. Demond)。

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