飲用水中揮發(fā)性氯代烴的檢測(cè)與檢測(cè)

飲用水中揮發(fā)性氯代烴的檢測(cè)與檢測(cè)

0反硝化反應(yīng)格柵法人們?cè)絹?lái)越注意恢復(fù)污染含水層的方法。建立“滲透反應(yīng)格柵”法（簡(jiǎn)稱pb：permaza）可以克服提取水處理系統(tǒng)中許多化合物的溶解率低的限制。PRB一般設(shè)置在地下水污染源的下游,防止污染羽狀體擴(kuò)散,隨著被污染的地下水流過(guò)此反應(yīng)設(shè)施,污染物濃度被降低。反應(yīng)介質(zhì)通過(guò)吸附、沉淀、化學(xué)降解和生物降解去除地下水中的污染物。同時(shí)此方法也可以用于地上反應(yīng)器。PRB的去除機(jī)理可能是生物的,也可能是非生物的,它包括吸附、沉淀、氧化-還原、固化和物理轉(zhuǎn)化。按照反應(yīng)性質(zhì),PRB可分為化學(xué)沉淀反應(yīng)格柵、吸附反應(yīng)格柵、氧化-還原反應(yīng)格柵和生物降解反應(yīng)格柵。(1)化學(xué)沉淀反應(yīng)格柵是指在格柵中使用沉淀劑,使地下水中的微量元素沉淀,這些沉淀劑應(yīng)該是無(wú)毒的,而且它的溶解度高于所形成沉淀物的溶解度,例如,用羥基磷酸鈣沉淀地下水中的Pb2+。(2)吸附反應(yīng)格柵是指格柵中使用吸附劑吸附水中的污染組分,吸附無(wú)機(jī)組分的介質(zhì)包括沸石、鐵的氫氧化物和鋁硅酸鹽粘土礦物等,沸石是應(yīng)用最廣泛的介質(zhì),一般用來(lái)吸附金屬陽(yáng)離子;吸附有機(jī)組分的介質(zhì)主要有活性炭、泥炭、煤和富含有機(jī)質(zhì)的頁(yè)巖等,去除地下水中的有機(jī)污染物主要用有機(jī)碳吸附。吸附反應(yīng)格柵的主要缺點(diǎn)是,吸附介質(zhì)的容量是有限的,一旦超過(guò)其吸附容量,就會(huì)有污染物穿過(guò)PRB。(3)生物降解反應(yīng)格柵目前是指在格柵中有兩種反應(yīng)介質(zhì),一種是含釋氧化合物的混凝土顆粒,釋氧化合物為固態(tài)的過(guò)氧化物,如CaO2和MgO2等,它們向水中釋氧,為好氧微生物提供氧源和電子受體,使苯系有機(jī)污染物產(chǎn)生好氧生物降解;另一種是含硝酸根的混凝土顆粒,它們向水中釋放作為電子受體的硝酸根,使苯系化合物在反硝化條件下產(chǎn)生厭氧生物降解。(4)氧化-還原反應(yīng)格柵是指在格柵中使用還原劑來(lái)去除水中的污染物,例如用零價(jià)鐵作為還原劑,使Cr6+還原成Cr3+,并形成鉻的氫氧化物沉淀;零價(jià)鐵還可以與含氯烴反應(yīng),其本身被氧化為Fe2+,同時(shí)為含氯烴提供電子源,使含氯烴產(chǎn)生還原性脫氯。近年來(lái),人們對(duì)去除水中氯代有機(jī)物的分解方法越來(lái)越感興趣,其中還原性脫氯是一種有前途的新方法。它將氯化有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)椴缓鹊挠袡C(jī)物和氯離子。因而,零價(jià)鐵格柵已成為一種重要而廉價(jià)的處理氯代溶劑污染地下水的方法,同時(shí)在零價(jià)鐵基礎(chǔ)上的雙金屬系統(tǒng)更是一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。三氯乙烯、四氯乙烯、1,1,1-三氯乙烷和四氯化碳等氯代溶劑的還原性脫氯涉及到多相系統(tǒng),如:零價(jià)鐵、Fe(Ⅱ)礦物和雙金屬系統(tǒng)。下面針對(duì)上面3種系統(tǒng)的還原性脫氯問(wèn)題談一談這一領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r和最新進(jìn)展。1零價(jià)鐵的標(biāo)準(zhǔn)本文著重介紹3類反應(yīng)介質(zhì)的PRB,第一類是零價(jià)鐵,它作為一種反應(yīng)介質(zhì)已經(jīng)引起了人們極大的注意,并已用于十幾個(gè)小型和大型的現(xiàn)場(chǎng)安裝中,選擇零價(jià)鐵的標(biāo)準(zhǔn)將在本文中討論。另外兩種還沒(méi)有廣泛用于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的還原介質(zhì)即Fe(Ⅱ)礦物系統(tǒng)和雙金屬系統(tǒng)也將在本文中進(jìn)行討論。1.1零價(jià)鐵的氧化零價(jià)鐵包括挫屑、切屑、刨屑和鐵粉末等。這些都是工廠生產(chǎn)過(guò)程中的廢棄物,是一種最廉價(jià)的材料。在實(shí)驗(yàn)室中常用電解鐵顆粒作為反應(yīng)介質(zhì),但其結(jié)果只能說(shuō)明反應(yīng)機(jī)理,各種參數(shù)難以用于實(shí)際工程設(shè)計(jì)中。在90年代初期人們就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到用Fe0恢復(fù)污染地下水的潛力。用Fe0就地恢復(fù)氯代有機(jī)物污染地下水是1992年由Gillham和O’Hannesin提出。近年來(lái),有關(guān)降解過(guò)程和恢復(fù)技術(shù)的研究一直在進(jìn)行。實(shí)際應(yīng)用表明,由于這種處理方法的廉價(jià)而具有很強(qiáng)的生命力。從1994年11月開(kāi)始,在美國(guó)的新澤西州有一個(gè)零價(jià)鐵的地上反應(yīng)器一直在運(yùn)行。目前,在實(shí)驗(yàn)室中,已測(cè)定了將近30種不同形態(tài)的商用鐵中氯代烴的脫氯速率。研究表明,所選金屬的比表面積用BETKr吸附法來(lái)測(cè)定,發(fā)現(xiàn)可以相差4個(gè)數(shù)量級(jí)(0.0004～5m2/g),而且鐵的表面積和脫氯速率具有線形關(guān)系。盡管零價(jià)鐵具有很多種形式,刨屑、切屑和粉末在商品中都很常見(jiàn),但現(xiàn)在只有廉價(jià)的粒狀鑄鐵(即汽車工業(yè)的回收產(chǎn)品)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中很實(shí)用。與其它待選的零價(jià)鐵相比,回收的粒狀鑄鐵的特點(diǎn)是比表面積大,大于1m2/g,因而可以有較大的反應(yīng)面積。零價(jià)鐵能使許多氯代脂肪烴在常溫和常壓條件下產(chǎn)生還原性脫氯。在好氧條件下,零價(jià)鐵與水的全反應(yīng)為2Fe0+2H2O+O2→2Fe2++4OH-在厭氧條件下,零價(jià)鐵與水的全反應(yīng)為Fe0+2H2O→Fe2++H2+2OH-氯代烴(RCl)與零價(jià)鐵的全反應(yīng)為Fe0+RCl+H+→Fe2++RH+Cl-上述反應(yīng)屬氧化還原反應(yīng)。在反應(yīng)過(guò)程中,水中的溶解氧(O2)、水離解出的H+以及RCl均可作為氧化劑,結(jié)果O2被還原為OH-,H+被還原為H2,氯代烴產(chǎn)生還原性脫氯,Fe0被氧化為Fe2+。但是,由于地下水中的溶解氧有限,在厭氧條件下,H+被還原為H2的速度很慢。因此,氯代烴與Fe0的反應(yīng)是主要的,其中,零價(jià)鐵起到電子源的作用,為氯代烴提供電子。為了證明氯代烴是通過(guò)還原性脫氯產(chǎn)生降解,Gillham和O’Hannesin曾在試驗(yàn)中加入疊氮化鈉進(jìn)行殺菌。結(jié)果表明,加疊氮化鈉和不加疊氮化鈉的零價(jià)鐵格柵都使三氯乙烯濃度下降,差別并不明顯,因而證明降解過(guò)程是非生物的。用低純度商用鐵做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),H2的產(chǎn)生量為0.7mmol/(kg·L)。用高純的零價(jià)鐵做實(shí)驗(yàn)H2的產(chǎn)生量會(huì)更多,但沒(méi)有做過(guò)定量研究。后來(lái)的研究提出,氯代脂肪類化合物的降解過(guò)程是氯代烴對(duì)零價(jià)鐵直接腐蝕氧化的結(jié)果。1.2氧化碳質(zhì)譜體elimnation到目前為止,利用Fe(Ⅱ)礦物系統(tǒng)使氯代烴產(chǎn)生還原性脫氯的研究很少。有研究者曾用黃鐵礦(FeS2)使水溶液中的四氯化碳降解,做過(guò)分批實(shí)驗(yàn)。Fe(Ⅱ)礦物主要指Fe3O4和FeS2,它們發(fā)生還原反應(yīng)并影響鹵代烴的還原速率和產(chǎn)物分配,它們的還原機(jī)制類似于零價(jià)鐵系統(tǒng)。關(guān)于Fe(Ⅱ)礦物系統(tǒng)的反應(yīng)機(jī)理,一些學(xué)者進(jìn)行過(guò)探討,他們認(rèn)為這個(gè)系統(tǒng)通過(guò)兩條相關(guān)聯(lián)的途徑還原氯代乙烯:(1)還原性β消去途徑(reductiveβ-elimination);(2)序貫氫解途徑(sequentialhydrogenolysis)。氫解與還原性消去這兩種途徑不同的是,氫解是氫替代鹵素,還原性消去作用是釋放兩個(gè)鹵素。例如,三氯乙烯釋放兩個(gè)氯離子,轉(zhuǎn)化為氯乙炔,而氯乙炔釋放一個(gè)氯離子,轉(zhuǎn)化為乙炔。關(guān)于零價(jià)金屬系統(tǒng),氯代烴還原性消去的過(guò)程,Robert等有比較詳細(xì)的論述,而Fe(Ⅱ)礦物系統(tǒng)在反應(yīng)過(guò)程方面的論述目前還未見(jiàn)報(bào)道。在厭氧土壤和沉積物中,存在大量的還原形式的鐵、硫等還原劑。有機(jī)污染物和還原劑之間的還原反應(yīng)在天然系統(tǒng)中常被加速是由于微生物或Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)之間電子轉(zhuǎn)移的介入。最新的研究表明,表面吸附在各種還原性鐵在由鐵還原細(xì)菌引起的還原中起到了重要的電子轉(zhuǎn)移介質(zhì)作用。研究結(jié)果表明,黃鐵礦可使四氯化碳還原性脫氯。雖然室內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明了用黃鐵礦可使四氯化碳脫氯轉(zhuǎn)化,但這不能說(shuō)明此方法可以外推應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)條件,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室的反應(yīng)條件與現(xiàn)場(chǎng)條件差別太大。FeS2系統(tǒng)的KSA(標(biāo)準(zhǔn)化的速率常數(shù))值比Fe0系統(tǒng)的KSA值高一個(gè)數(shù)量級(jí)。但是,Fe3O4系統(tǒng)的KSA值低于Fe0系統(tǒng)的KSA值,這就說(shuō)明,并不是所有Fe(Ⅱ)礦物系統(tǒng)的反應(yīng)速率都高,可能是由于Fe(Ⅱ)礦物系統(tǒng)的反應(yīng)性能不僅受Fe(Ⅱ)含量的影響,而且受其電化學(xué)性質(zhì)的影響。盡管FeS2的KSA值高,但由于價(jià)格也偏高,其應(yīng)用前景不如零價(jià)鐵系統(tǒng)。1.3燒變劑對(duì)納米級(jí)氫/加氫系統(tǒng)的反應(yīng)機(jī)理所謂雙金屬系統(tǒng)就是指在Fe0顆粒上鍍上第二種金屬,如鎳和鈀,稱為Ni/Fe和Pd/Fe雙金屬系統(tǒng)。一些學(xué)者曾在這方面有過(guò)研究,目前主要停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段,個(gè)別做了污染現(xiàn)場(chǎng)的地上反應(yīng)器驗(yàn)證試驗(yàn)。所研究的靶污染物僅限于四氯乙烯、三氯乙烯、二氯乙烯、氯乙烯和多氯聯(lián)苯。第一個(gè)用Pd/Fe系統(tǒng)的人是Muftikian等,他認(rèn)為零價(jià)鐵表面的鈀加速了靶污染物的脫氯,反應(yīng)速率比零價(jià)鐵系統(tǒng)最大可快10倍,可是隨著反應(yīng)進(jìn)行,由于鐵氧化膜的阻礙,使得作為催化劑的鈀催化效率降低。這里特別值得注意的是雙金屬系統(tǒng)中的Pd/Fe系統(tǒng)能降解十分難降解的多氯聯(lián)苯。由于多氯聯(lián)苯具有很好的絕緣、耐熱和耐化學(xué)腐蝕的性質(zhì)而被廣泛應(yīng)用。廢物的不合理排放和偶然的泄漏事件,使其污染土壤和地下水。將受多氯聯(lián)苯污染的土壤在焚燒爐里焚燒,如果溫度低于700℃,則會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)性的致癌化合物二噁英;只有溫度高于700℃時(shí),多氯聯(lián)苯才能完全分解,但時(shí)間需要幾個(gè)月。Grittini等用鍍0.05%鈀的Pd/Fe系統(tǒng)進(jìn)行分批實(shí)驗(yàn)表明,將多氯聯(lián)苯溶解在甲醇-水-丙酮(1∶3∶1)溶液中,濃度為20mg/L,結(jié)果在5～10min內(nèi)完全脫氯。雙金屬系統(tǒng)對(duì)氯代溶劑的還原性脫氯一直是一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。但是,不像零價(jià)鐵系統(tǒng),雙金屬系統(tǒng)沒(méi)有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的柱實(shí)驗(yàn)研究,Sivavec的研究弄清了Ni/Fe介質(zhì)在處理地下水中的高靈敏性,但作為催化劑的第二種金屬具有失活的傾向;而在長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)室研究、小型實(shí)驗(yàn)和野外實(shí)驗(yàn)中,非催化的零價(jià)鐵系統(tǒng)沒(méi)有類似的現(xiàn)象,這一點(diǎn)是很值得研究的。雙金屬系統(tǒng)反應(yīng)速率的增加及其反應(yīng)機(jī)理目前還不十分清楚。Sivavec等認(rèn)為,由于第二種金屬還原電位高而加速了零價(jià)鐵金屬的腐蝕。在雙金屬系統(tǒng)中,因?yàn)楹墟嚮蜮Z這樣的氫化催化劑和能產(chǎn)生氫氣的金屬鐵,從而提供了第二種還原途徑,通過(guò)第二種還原途徑使氯代烴脫氯,人們把這種系統(tǒng)稱為催化脫鹵加氫系統(tǒng)(catalyticdehydrohalogenationsystem),其反應(yīng)機(jī)理是催化脫鹵化氫/氫化機(jī)理。值得注意的是,運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中催化劑鈍化引起系統(tǒng)反應(yīng)性能下降的問(wèn)題,還缺乏深入研究,沒(méi)有明確的結(jié)論。但作為反應(yīng)格柵的介質(zhì),雙金屬比零價(jià)鐵更有應(yīng)用前途。最近報(bào)道了一種新的制備納米級(jí)金屬顆粒的方法。這些納米級(jí)的金屬顆粒直徑在1～100nm之間,表面鍍有質(zhì)量占1%的鈀,納米級(jí)雙金屬在處理氯代有機(jī)污染物方面的優(yōu)勢(shì)在于:(1)比表面積大。納米級(jí)金屬的比表面積大約為35m2/g,是商用鐵顆粒的幾十倍甚至上百倍。(2)由于表面有鈀,表面反應(yīng)性很強(qiáng),氯代乙烯的反應(yīng)速率比商用鐵高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。選擇格柵介質(zhì)的反應(yīng)材料時(shí),一般要從以下幾個(gè)方面考慮,因?yàn)榉磻?yīng)速率與介質(zhì)的比表面積一般呈線性相關(guān),要選擇比表面積高的介質(zhì)材料;如果反應(yīng)格柵置于地下進(jìn)行地下水污染的就地處理,其滲透系數(shù)應(yīng)比含水層介質(zhì)的滲透系數(shù)大一個(gè)數(shù)量級(jí)為宜;顆粒中零價(jià)鐵的含量高;能夠完全降解或反應(yīng)產(chǎn)物易降解;反應(yīng)介質(zhì)不易鈍化或中毒;廉價(jià)易得,最好是商用材料。近期的研究主要集中在實(shí)際處理帶的應(yīng)用上,這個(gè)方向上的技術(shù)進(jìn)步可以加深和拓寬反應(yīng)介質(zhì)的選擇。2鐵表面化學(xué)成分可能引起鐵的氧化還原的產(chǎn)生,鐵的表面淡化,總內(nèi)推進(jìn)第三方凈化,使其健康安全影響格柵反應(yīng)效率的因素有以下幾方面:(1)水化學(xué)方面:pH值對(duì)反應(yīng)速率的影響,李鐵比較了三氯乙烯和四氯化碳在pH為4,7和10時(shí)的反應(yīng)速率,認(rèn)為在零價(jià)鐵系統(tǒng)中H2參加了三氯乙烯的還原,隨著pH值增大,氫離子濃度減小,反應(yīng)速率減小;但由于氫在鍍鈀的電極上有較高的超電位而可以濃縮氫,因而減小了pH值對(duì)反應(yīng)速率的影響。因?yàn)檠醣嚷却鸁N更易被還原,氧的還原會(huì)與氯代烴的還原進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。他測(cè)量了三氯乙烯和四氯化碳在Pd/Fe反應(yīng)器中溶解氧在0～9mg/L的反應(yīng)速率,結(jié)果表明,電極表面的反應(yīng)點(diǎn)上溶解氧沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng),對(duì)反應(yīng)速率影響不大。在幾個(gè)短期實(shí)驗(yàn)室研究中,研究了在零價(jià)鐵系統(tǒng)中水化學(xué)特征對(duì)還原脫氯速率的影響,不同的研究者有時(shí)會(huì)得出相反的結(jié)論。在一些研究中,氯離子對(duì)脫氯速率的影響很有爭(zhēng)議。因?yàn)橄跛岣x子與氯代烴競(jìng)爭(zhēng)電子而嚴(yán)重影響氯代烴的還原速率。(2)鈍化層:在厭氧條件下,水會(huì)引起鐵的腐蝕,從而使鐵的表面鈍化,并影響其氧化還原的性能。鐵表面鈍化膜性質(zhì)的早期研究說(shuō)明,鈍化膜的內(nèi)層為磁鐵礦(Fe3O4),是混合的Fe(Ⅱ,Ⅲ)氧化物,外層為磁赤鐵礦(γ-Fe2O3),是Fe(Ⅲ)的氧化物。許多因素會(huì)影響鐵腐蝕產(chǎn)物的形成和形態(tài),盡管磁鐵礦是半導(dǎo)體,它的價(jià)態(tài)使它與導(dǎo)體的差別很小,使它有類似于金屬Fe0的電導(dǎo)性。因而形成磁鐵礦并不認(rèn)為是Fe0被水鈍化了;相對(duì)于磁鐵礦,磁赤鐵礦在結(jié)構(gòu)、價(jià)態(tài)組成和導(dǎo)電性與金屬Fe0差別較大,而認(rèn)為它是Fe0被水鈍化的產(chǎn)物。鐵鈍化可能引起反應(yīng)點(diǎn)的飽和,繼而影響與濃度有關(guān)的反應(yīng)速率。(3)降解產(chǎn)物:氯代烯烴類化合物完全脫氯,最終會(huì)轉(zhuǎn)化為相同碳數(shù)的烯烴或烷烴,高氯代烴會(huì)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的低氯烴。但是,降解過(guò)程中可能產(chǎn)生中間產(chǎn)物,如二氯乙烯各種異構(gòu)體和氯乙烯,這是人們十分關(guān)心的問(wèn)題,因?yàn)?,1-二氯乙烯和氯乙烯都是致畸致癌物,美國(guó)飲用水標(biāo)準(zhǔn)分別為7和2μg/L(USEPA,1996)。據(jù)研究表明,這兩種有機(jī)污染物都是可降解的,只要受污染的地下水在格柵中有足夠的停留時(shí)間,零價(jià)鐵格柵中要停留10h左右,1,1-二氯乙烯和氯乙烯都可將至飲用水標(biāo)準(zhǔn)之下。無(wú)機(jī)副產(chǎn)物主要是氯離子和二價(jià)鐵離子,雙金屬系統(tǒng)中還會(huì)有鎳或鈀的離子。理論上講,完全降解1mol的三氯乙烯,會(huì)產(chǎn)生3mol的氯離子和3mol的二價(jià)鐵離子。研究結(jié)果表明,土柱試驗(yàn)運(yùn)行30h后,三氯乙烯中97.4%的氯變?yōu)樗械穆入x子。但出水中鐵離子的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論上估計(jì)的濃度,這主要是由于二價(jià)鐵離子在格柵中形成了Fe(OH)2沉淀,格柵中沉淀物的形成,可能影響格柵的滲透性,而成為一個(gè)限制性設(shè)計(jì)參數(shù)。(4)催化劑中毒:在雙金屬系統(tǒng)中,第二種金屬做電催化劑,第一個(gè)用Pd/Fe脫氯的人是Muftikian。他認(rèn)為,零價(jià)鐵表面的鈀加速了三氯乙烯的脫氯,可是隨著反應(yīng)的進(jìn)行,由于鐵氧化膜的阻礙,催化效率下降,這是由于氧化膜阻礙反應(yīng)物與催化劑接觸。為了避免催化劑被鐵氧化物沉淀污染的問(wèn)題,一些學(xué)者在多孔的氧化鋁或沸石上涂鈀來(lái)還原氯代烴。盡管鈀催化劑可使許多氯代烴還原性脫氯,但是催化劑隨著還原性的硫化物、碳酸鈣和二氧化碳的產(chǎn)生很容易失活。失活是由于鈀化學(xué)吸附碳酸鈣和二氧化碳,難以接觸到還原劑分子氫;硫使催化劑失活是由于硫化氫與反應(yīng)物競(jìng)爭(zhēng)吸附位和在硫原子附近鈀改變了電子性質(zhì),形成了PdS化合物。另外的學(xué)者試圖用涂鈀的碳和石墨作陰極使氯代脂肪烴和芳香烴還原,盡管反應(yīng)進(jìn)行很快,但催化劑壽命很短,幾個(gè)學(xué)者認(rèn)為反應(yīng)速率下降隨著反應(yīng)進(jìn)行電極上鈀有損失,用固體鈀電極消除了鈀從電極表面剝落的問(wèn)題,可是最新的研究表明,鈀網(wǎng)電極對(duì)氯酚還原無(wú)效。研究結(jié)果表明還原性脫氯的機(jī)理并不十分明了。3格柵式的不同近年來(lái),用零價(jià)鐵現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)被氯代烴污染的地下水越來(lái)越引起了人們的注意。鐵和另外的金屬像鋅和鎂,在水相中可以對(duì)氯代烴還原性脫氯,在美國(guó)和加拿大至少建立了20個(gè)大、中型零價(jià)鐵恢復(fù)系統(tǒng)。按照格柵的結(jié)構(gòu)形式和差異可分為3種類型:(1)隔水漏斗-導(dǎo)水門式格柵。此種格柵應(yīng)用于埋藏淺的大型的地下水污染羽狀體,使地下水通過(guò)比較小的滲透反應(yīng)門,目的是減小反應(yīng)介質(zhì)的裝填量,缺點(diǎn)是干擾了天然地下水的流場(chǎng);(2)連續(xù)墻式的格柵。用于地下水污染的羽狀體較小時(shí),格柵垂直于污染羽狀體的遷移途徑,橫切整個(gè)羽狀體的寬度和深度,優(yōu)點(diǎn)是對(duì)天然地下水流場(chǎng)干擾小,易于設(shè)計(jì);(3)灌注處理帶式的格柵。此種格柵是把溶解狀態(tài)的反應(yīng)物通過(guò)井孔注入到含水層,注入溶劑與含水層介質(zhì)反應(yīng),并包裹在含水層固體表面,形成處理帶,用納米級(jí)Fe和Pd/Fe作為介質(zhì)的就采用此種格柵。格柵設(shè)計(jì)涉及的問(wèn)題很多,以下主要闡述設(shè)計(jì)中的兩個(gè)重要問(wèn)題。3.1格柵的結(jié)構(gòu)和污染社會(huì)的關(guān)系因?yàn)楦駯胖糜诘叵?對(duì)污染地下水進(jìn)行就地處理,則場(chǎng)地特征的調(diào)查是十分重要的,它是格柵設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。場(chǎng)地特征調(diào)查主要的內(nèi)容包括:地質(zhì)結(jié)構(gòu)、含水層類型、含水層的水力學(xué)參數(shù)和水化學(xué)參數(shù)、污染物的種類和濃度、污染羽狀體的范圍及形狀等。含水層的類型涉及到格柵的結(jié)構(gòu)形式,如果是比較深的承壓水,應(yīng)采用灌注處理帶式的格柵;如果是淺層的潛水,格柵的形式可以是多種多樣的。含水層的水力學(xué)參數(shù),如流向、水力梯度和滲透系數(shù),它們和格柵的走向、反映格柵的滲透系數(shù)及處理污染的有效性有關(guān)。一般來(lái)說(shuō),構(gòu)筑的格柵的走向必須與地下水的流向垂直。最好使格柵插入到下伏弱透水層里,以保證污染地下水都通過(guò)格柵而得到有效處理;反應(yīng)介質(zhì)的滲透系數(shù)要大于周圍含水層介質(zhì)的滲透系數(shù),前者比后者大一個(gè)數(shù)量級(jí)為宜,目的是防止反應(yīng)介質(zhì)滲透系數(shù)過(guò)低或反應(yīng)介質(zhì)堵塞而引起格柵上游的地下水位升高,而改變水動(dòng)力場(chǎng),降低處理的有效性。地下水污染物的種類和濃度以及污染羽狀體的規(guī)模和形狀也是必須確定的。污染物的種類涉及介質(zhì)的種類;污染物的濃度與水在格柵中的停留時(shí)間有關(guān);污染羽狀體的規(guī)模如果較大,則應(yīng)采用隔水漏斗-導(dǎo)水門式的格柵。3.2保水性的計(jì)算反應(yīng)系統(tǒng)的停留時(shí)間t是一個(gè)設(shè)計(jì)中十分關(guān)鍵的參數(shù)。t的設(shè)計(jì)是否合理既涉及到系統(tǒng)出水是否達(dá)到處理目標(biāo)也