基于与prb联控去除地下水污染物的水力截获方法
【专利摘要】本发明涉及去除地下水中污染物【技术领域】，为通过水力截获技术改善水质，并取得良好效果，本发明采用的技术方案是，基于与PRB联控去除地下水污染物的水力截获方法，包括如下步骤：1）确定污染源的位置、规模，明确地下水中的主要污染物；2）收集研究区水文地质资料，确定研究区水文地质参数，包括渗透系数、给水度、入渗补给系数；3）根据场地水文地质条件，确定包括水力截获带的规模、形态、截获井抽水量、截获井的数量及间距、最大截获宽度和驻点的主要参数；4）根据污染羽的形态、大小，确定截获带与PRB的有效间距，保证能够有效联控去除地下水中污染物。本发明主要应用于去除地下水中污染物。
【专利说明】基于与PRB联控去除地下水污染物的水力截获方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种去除地下水中污染物的方法，具体说是和PRB联控处理地下水中污染物的水力截获技术。
技术背景
[0002]地下水资源在我国水资源中占有举足轻重的地位，由于其分布广、水质好、调蓄能力强、供水保证程度高，正被越来越广泛地开发利用。然而，随着社会经济的发展，大量排放的工业废水废物、农业污染物、集约化的畜禽养殖和氮肥的过量使用、城市生活垃圾的恣意排放，以及地下水无序的开发，使地下水逐渐受到污染。我国的地下水污染已经呈现出由点向面演化、由东部向西部扩展、由城市向农村蔓延、由局部向区域扩散的趋势；污染物组分则由无机向有机发展，危害程度日趋严重；地下水污染面积不断扩大，污染程度不断加重。[0003]地下水污染是我国面临的严峻问题，控制和修复地下水污染是保护我国水资源的
重要工作之一。
[0004]随着世界范围内环境保护意识的不断加强，地下水污染的范围不断加大、程度不断加深，各国政府相继颁布大量的法规来优先保护与净化含水层，国内外学者也广泛开展了地下水污染控制及修复技术的研究。最常见的两种地下水修复技术为可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier,简称PRB)和水力截获技术。水力截获技术是通过一系列合理布置的抽注水井，最大限度地抽取污染地下水，有效控制污染物运移的一种水动力技术。其核心是根据污染场地的水文地质背景条件、污染物性质及其分布特征，应用渗流理论及最优化理论等学科知识，在污染带下游设置治理井来形成水力截获带。国外自20世纪80年代起陆续开始这方面的报道，尤其是近10年来，研究开展得更加广泛和深入。研究者发现，用水力截获技术处理被污染的含水层时，关键问题是设计一种有效的截获系统截取污染的地下水，而不允许污染物运移到下游去。目前，水力截获技术在国外已被广泛应用于抽出-处理系统的设计和水源保护区的设置中。PRB—般安装在地下蓄水层，垂直于地下水流向，随着污染地下水流经此反应介质，通过吸附、沉淀、氧化还原、生物降解等机理，使污染物浓度降低。与传统的抽出处理法相比，PRB技术无需外加动力、运行费用低，是一项值得研究和推广的地下水污染修复技术，目前在欧美已进行了大量的工程及试验研究，并已开始商业应用，国内尚处在研究阶段。PRB技术作为污染地下水的原位修复技术，其主要优点是无需泵抽和地面处理系统，而且反映介质消耗很慢，具有长达几年甚至几十年的处理能力，日常仅需长期监测，几乎不需要运行费用，能够长期有效运行，不影响生态环境，所以PRB是一种很有前途的污染处理技术。在欧美PRB已经成功运用到实地进行污染地下水的修复。我国在PRB研究方面还处于初步实验室研究阶段。
【发明内容】
[0005]为克服现有技术的不足，本发明旨在通过水力截获技术改善水质，并取得良好效果。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是，基于与PRB联控去除地下水污染物的水力截获方法，包括如下步骤:
[0006]I)确定污染源的位置、规模，明确地下水中的主要污染物；查明含水层污染羽的分布形态、范围及污染物浓度的分布特征；
[0007]2)收集研究区水文地质资料，确定研究区水文地质参数，包括渗透系数、给水度、入渗补给系数；
[0008]3)根据场地水文地质条件，确定包括水力截获带的规模、形态、截获井抽水量、截获井的数量及间距、最大截获宽度和驻点的主要参数；
[0009]4)根据污染羽的形态、大小，确定截获带与PRB的有效间距，保证能够有效联控去除地下水中污染物。
[0010]捕获区域宽度的确定具体为:
[0011]捕获区域的宽度与抽水井流量Q存在下式所示的关系:
【权利要求】
1.一种基于与PRB联控去除地下水污染物的水力截获方法，其特征是，包括如下步骤: 1)确定污染源的位置、规模，明确地下水中的主要污染物；查明含水层污染羽的分布形态、范围及污染物浓度的分布特征； 2)收集研究区水文地质资料，确定研究区水文地质参数，包括渗透系数、给水度、入渗补给系数； 3)根据场地水文地质条件，确定包括水力截获带的规模、形态、截获井抽水量、截获井的数量及间距、最大截获宽度和驻点的主要参数； 4)根据污染羽的形态、大小，确定截获带与PRB的有效间距，保证能够有效联控去除地下水中污染物。
2.如权利要求1所述的基于与PRB联控去除地下水污染物的水力截获方法，其特征是，捕获区域宽度的确定具体为: 捕获区域的宽度2yL与抽水井流量Q存在下式所示的关系:
3.如权利要求1所述的基于与PRB联控去除地下水污染物的水力截获方法，其特征是，驻点的确定: 驻点与抽水井之间的距离 与抽水井流量Q、捕获区域的宽度2^存在以下关系:
4.如权利要求1所述的基于与PRB联控去除地下水污染物的水力截获方法，其特征是，截获区边界水力学方程的确定: 地下水流向与X轴平行，但流向X轴负方向，抽水井布置在Y轴上，计算截获区边界水力学方程可写为:
5.如权利要求1所述的基于与PRB联控去除地下水污染物的水力截获方法，其特征是，对于多口井，把每一口井所得的结果迭加起来，得其近似解；对于多口井，所有水力截获抽水井应在y轴上排成一线且以原点对称分布，当η为奇数时，最中心的一眼井应布置在原点上，其井距D可按(4)式计算
【文档编号】C02F1/28GK103523889SQ201310467633
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2013年10月9日
【发明者】李海明, 张荣海, 马斌 申请人:天津科技大学