本發(fā)明屬于水利工程施工方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及從源頭上防止含水層污染的可滲透反應(yīng)墻(permeablereactivebarrier，簡(jiǎn)稱prb)原位修復(fù)施工工藝。

背景技術(shù)：

地下水是人類社會(huì)重要的供水水源。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人類生活等產(chǎn)生了大量污染，通過雨水沖刷、匯入溝渠，在溝渠底部隔水層較薄、溝渠底部含水層存在天窗或者溝渠經(jīng)過古河道等情況下，常發(fā)生被污染的溝渠水通過滲漏或直接補(bǔ)給其下伏的含水層，造成地下水污染。這類污染比較普遍，而且日益嚴(yán)重。深入開展地下水原位修復(fù)技術(shù)的研究，對(duì)保護(hù)水資源和治理地下水污染具有重要意義。據(jù)《環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備》(2001，10(2):48-53.)“污染土壤及地下水修復(fù)的prb技術(shù)及展望”一文介紹，可滲透反應(yīng)墻prb技術(shù)是近年來廣泛應(yīng)用的一種地下水污染原位修復(fù)技術(shù)，因其能長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)原位處理，可同時(shí)處理多種污染物、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛關(guān)注。國(guó)外大量研究表明此技術(shù)可有效去除地下水中的三氮、重金屬和有機(jī)污染物。但由于prb原位修復(fù)工程項(xiàng)目的成本投入大，在我國(guó)仍處于實(shí)驗(yàn)性研究階段，工程應(yīng)用性研究較少。

常規(guī)的prb技術(shù)是在受污染地下水流經(jīng)的方向，將混合介質(zhì)(在反應(yīng)墻中可跟據(jù)實(shí)際情況填加不同的材料)以一定深度和厚度填到地下水水位以下含水層，設(shè)置成多孔的可滲透反應(yīng)墻體，該墻體與地下水水流垂直，污染物流經(jīng)處理可滲透反應(yīng)墻時(shí)，對(duì)污染物進(jìn)行攔截修復(fù)，污染物與反應(yīng)介質(zhì)發(fā)生物理吸附、化學(xué)反應(yīng)和生物降解等多種反應(yīng)，從而降低地下水目標(biāo)污染物濃度。

現(xiàn)有的prb原位修復(fù)技術(shù)是在地下水被污染之后進(jìn)行的一種被動(dòng)的原位修復(fù)技術(shù)，其缺點(diǎn)是往往需要在受污染的地區(qū)大面積開挖溝槽或深井，它的修復(fù)效果與水文地質(zhì)條件有很大的關(guān)聯(lián)。而地下水一般較深，這不僅導(dǎo)致施工難度大，墻體填充材料消耗量也大，且易滲水、坍塌，修復(fù)成本高，也不利于后期可滲透反應(yīng)材料的更換。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種從源頭上防止含水層污染的可滲透反應(yīng)墻原位修復(fù)方法，以彌補(bǔ)現(xiàn)有prb技術(shù)的墻體開挖深度大、成本高、填充材料消耗多和施工難度大的不足，使施工工藝的可滲透反應(yīng)墻可根據(jù)水中污染物的種類、濃度不同進(jìn)行選擇和更換，施工簡(jiǎn)單易于操作，填充材料用量少、經(jīng)濟(jì)性好，材料更換方便。

本發(fā)明從源頭上防止含水層污染的可滲透反應(yīng)墻原位修復(fù)方法，其特征在于采取水平設(shè)置的可滲透反應(yīng)墻和抽水井；

所述水平設(shè)置的可滲透反應(yīng)墻，包括：在污染水流經(jīng)的路徑挖一溝渠，溝渠內(nèi)挖一深度在1-1.2m的水平場(chǎng)地，填充鋪設(shè)總厚度在0.6-0.8m的反應(yīng)性介質(zhì)形成水平的可滲透反應(yīng)墻體，所述反應(yīng)性介質(zhì)材料根據(jù)檢測(cè)到的水中所含污染物種類及其相應(yīng)的修復(fù)機(jī)理對(duì)應(yīng)選取，并選擇能夠與污染物發(fā)生反應(yīng)的多種材料進(jìn)行組合，各種材料分層鋪設(shè)后形成水平放置的可滲透性反應(yīng)墻體；可滲透反應(yīng)墻體的上方回填土壤或沙土覆蓋至表面與溝渠底部齊平；在水平放置的可滲透反應(yīng)墻體兩側(cè)緊貼溝渠壩埂建設(shè)防滲墻，防滲墻的垂直高度高于常年溝渠最高水位線0.3-0.5m；

所述抽水井，是在水平的可滲透反應(yīng)墻中間打一深度直達(dá)地下含水層的抽水井，井壁以防滲材料制成，井底設(shè)置厚度為15-20厘米的過濾介質(zhì)層。

所述挖一溝渠可以是在污染羽流經(jīng)的路徑上新挖一溝渠，也可以是對(duì)已有的水渠進(jìn)行清淤加工形成的一溝渠。

所述可滲透反應(yīng)墻體所填充鋪設(shè)的反應(yīng)性介質(zhì)材料，可根據(jù)檢測(cè)到的水中所含污染物的(例如硝酸鹽、亞硝酸鹽、重金屬離子或有機(jī)污染物等)的具體成分，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，分別有針對(duì)性地選用相應(yīng)的能夠與污染物發(fā)生反應(yīng)的介質(zhì)材料進(jìn)行組合分層鋪設(shè)。

由于本發(fā)明采取在污染水流經(jīng)的路徑上挖溝渠引流，在溝渠底部的透水層上方挖一水平場(chǎng)地鋪設(shè)可滲透反應(yīng)材料，深度淺，施工工藝操作簡(jiǎn)單；由于是在溝渠中挖一水平場(chǎng)地，鋪設(shè)總厚度0.6-0.8m的填充材料制備可滲透反應(yīng)墻，材料用量少，經(jīng)濟(jì)合理；由于采取可滲透反應(yīng)材料水平鋪設(shè)，根據(jù)對(duì)檢測(cè)到的水中所含污染物進(jìn)行修復(fù)所需選擇可滲透反應(yīng)材料的種類、形狀和粒度，比較容易進(jìn)行分層填充鋪設(shè)；且只需打一口抽水井檢測(cè)修復(fù)效果，施工費(fèi)用較低；所述抽水井的井深直達(dá)地下含水層，以保證抽出的水來自地下含水層；井壁用防滲材料以防止地下水從井壁深入井內(nèi)；井管底部設(shè)置過濾介質(zhì)層，以防止抽水時(shí)泥沙進(jìn)入井內(nèi)造成堵塞；地上井口位置略高于溝渠壩埂地平面，以保證溝渠內(nèi)充滿污水時(shí)也不會(huì)淹沒井口，保證了污染水都經(jīng)過可滲透反應(yīng)墻處理之后再下滲到地下含水層；所述可滲透反應(yīng)墻體上方回填覆蓋土壤或沙土覆蓋至表面與溝渠底部齊平，有利于污染水下滲進(jìn)入原位修復(fù)系統(tǒng)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是挖溝和打井深度淺，材料容易分層，可操作性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益好。采用本發(fā)明施工工藝便于施工和管理，從源頭上預(yù)防和避免了對(duì)地下含水層的污染，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明從源頭上防止含水層污染的可滲透反應(yīng)墻原位修復(fù)方法的施工方案示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例項(xiàng)目選擇的是安徽省阜陽(yáng)市淺層地下水硝酸鹽污染地區(qū)做工程試驗(yàn)區(qū)場(chǎng)地，根據(jù)本發(fā)明從源頭上防止含水層污染的可滲透反應(yīng)墻(prb)原位修復(fù)方法，進(jìn)行野外中試工程試驗(yàn)。

圖1給出了本發(fā)明從源頭上防止含水層污染的可滲透反應(yīng)墻(prb)原位修復(fù)方法的施工方案示意圖。結(jié)合附圖1，本實(shí)施例中采取水平設(shè)置的prb反應(yīng)墻和抽水井，具體施工方案步驟如下：

在污染物下滲的路徑上挖一溝渠，溝渠上緣寬4.3m，溝底寬2m，深度2m，溝渠壩埂傾角60°，呈倒立的等腰梯形。在該地下含水層進(jìn)行prb原位修復(fù)的施工工藝，工程量主要包括：開挖溝渠或?qū)σ延械囊肋M(jìn)行清淤加工，溝渠內(nèi)挖一水平場(chǎng)地，場(chǎng)地的深度在1±0.03m，底部為弱透水沙土層8，在場(chǎng)地內(nèi)水平鋪設(shè)prb材料形成prb反應(yīng)墻3，在prb材料墻上方回填土壤層2，與溝渠底面1齊平，prb材料墻兩側(cè)緊貼著溝渠壩6修筑防滲墻5，在prb材料墻中間打一抽水井4，抽水井4深入含水層7，井管底部裝有過濾介質(zhì)層9。

參考《水電能源科學(xué)》(2011年第29卷第11期：p37-40)“prb反應(yīng)介質(zhì)修復(fù)地下水中硝酸鹽的試驗(yàn)研究”中所報(bào)道的去除硝酸鹽效果較好的材料有還原性鐵粉、活性炭、鋸末及粗砂等，本實(shí)施例中根據(jù)對(duì)檢測(cè)到的水中所含污染物硝酸鹽進(jìn)行修復(fù)所需，選用上述這些作為prb墻體的填充材料進(jìn)行分層鋪設(shè)并加以了改進(jìn)。本實(shí)施例中水平prb反應(yīng)墻3選用還原性鐵粉、活性炭、鋸末及粗砂、石英砂材料組合使用，材料的鋪設(shè)順序從上而下依次為粗砂、還原性鐵粉、鋸末、活性炭、石英砂，其中粗砂層、石英砂的厚度與鐵粉、鋸末和活性炭層的厚度之和相同，中間三種材料的厚度相同。具體為粗砂層厚度0.21m，石英砂層厚度0.21m，還原性鐵粉層、鋸末層和活性炭層分別均為0.07m，加起來形成的水平prb反應(yīng)墻3總的鋪設(shè)厚度約為0.63m，寬度2m，長(zhǎng)度2m，水平prb反應(yīng)墻3上方回填挖出的土壤或沙與土的混合物，達(dá)到沙土表面與溝渠底部齊平，其厚度為0.4±0.03m，以確保較大的滲透系數(shù)；在prb材料層兩邊緊貼著溝渠壩埂建防滲墻5，以避免水從壩埂土壤直接下滲而不經(jīng)過prb材料墻3，兩邊防滲墻5的長(zhǎng)度與prb材料墻長(zhǎng)度相同，高度約2.3m。本發(fā)明中對(duì)prb材料的物理狀態(tài)無特殊要求，施工簡(jiǎn)單易于操作。

本發(fā)明中prb反應(yīng)墻占地面積小(長(zhǎng)2m，寬2m，面積為4平方米)、厚1-1.2m，prb填充材料總的用量少、經(jīng)濟(jì)性好。而現(xiàn)有技術(shù)中prb墻體垂直于地下水的流向，通常長(zhǎng)度、深度都很大，例如美國(guó)北卡羅納州prb工程，長(zhǎng)46m，深7.3m，寬0.6m。

所述抽水井是在水平滲透墻中間打一井深直達(dá)地下含水層的井抽水，以保證抽出的水來自地下含水層。本實(shí)施例中的抽水井4直徑為200mm，井的深度深入含水層7上方0.5m，用pvc管加裝在抽水井內(nèi)，以防止地下水從井壁深入井內(nèi)，井深到達(dá)含水層為宜，pvc管底部裝有為15至20厘米的過濾介質(zhì)層9，防止抽水時(shí)泥沙進(jìn)入井內(nèi)造成堵塞，地上井口位置略高于溝渠壩埂6地平面，以保證溝渠內(nèi)充滿污水時(shí)也不會(huì)淹沒井口。

采用本發(fā)明的該施工工藝能夠保證污染水全部經(jīng)過prb墻處理凈化后下滲進(jìn)入地下含水層，從污染羽進(jìn)入地下前進(jìn)行原位修復(fù)，達(dá)到降解、去除或固定污染物的目的，防止了其對(duì)地下含水層的污染。通過抽水井4的抽水取樣檢測(cè)地下水水質(zhì)情況和修復(fù)效果。

當(dāng)水中的污染物種類發(fā)生變化時(shí)，可根據(jù)污染物的種類、濃度進(jìn)行相應(yīng)的prb材料的選擇和更換鋪設(shè)，可直接將原來的材料鏟去更換合適的prb材料，更換prb材料的施工簡(jiǎn)單、操作方便。