固廢填埋場滲濾液處理可滲透反應(yīng)墻技術(shù)
可滲透反應(yīng)墻技術(shù)(PRB)是一種高效、節(jié)能、綠色、可持續(xù)的原位修復(fù)技術(shù)，能有效治理垃圾滲濾液及污染地下水。由于固廢填埋場滲濾液性質(zhì)類似，PRB技術(shù)也可用于固廢填埋場滲濾液的原位處理。以重金屬污染土壤經(jīng)固化/穩(wěn)定化修復(fù)后安全填埋產(chǎn)生的滲濾液為研究對象，經(jīng)前期調(diào)研篩選PRB反應(yīng)介質(zhì)，采用靜態(tài)批實驗、動態(tài)柱實驗評估反應(yīng)介質(zhì)的修復(fù)效果，同時通過PRB設(shè)計、施工、運行監(jiān)測等工程實踐驗證PRB技術(shù)處理滲濾液的可實施性。結(jié)果表明，選擇赤鐵礦和石灰石作為PRB反應(yīng)介質(zhì)，當赤鐵礦∶石灰石=2∶1、反應(yīng)時間為12h時，對鎳、砷、銻吸附容量分別達到499.31、494.32、18.63mg·kg?1。以赤鐵礦∶石灰石=2∶1作為柱實驗填充材料時，反應(yīng)0~28d溶液中砷、銻的濃度均遠低于修復(fù)目標值，鎳的濃度在反應(yīng)0~14d內(nèi)達標、21d后濃度急劇上升穿透PRB柱。采用上述填充材料建設(shè)與滲濾液收集池一體化的連續(xù)反應(yīng)墻時，設(shè)計墻體厚度1.5m。在工程運行初期，PRB建成使用1~3月后，場內(nèi)監(jiān)測井污染物數(shù)據(jù)均達到地下水Ⅳ類標準，且下游監(jiān)測井污染物數(shù)據(jù)施工前后無變化未造成二次污染。PRB處理固廢填埋場滲濾液具備一定應(yīng)用前景。
隨著我國城市化進程加快，土壤及地下水污染問題日益突出，對人群健康、生態(tài)環(huán)境造成嚴重威脅，污染修復(fù)工作亟需大力推進。目前，針對土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)主要包括固定化/穩(wěn)定化技術(shù)、土壤淋洗技術(shù)、電動修復(fù)技術(shù)、植物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)以及聯(lián)合修復(fù)技術(shù)等。其中，固定化/穩(wěn)定化技術(shù)作為一種熱門修復(fù)技術(shù)，常與安全填埋技術(shù)聯(lián)合使用，固定化/穩(wěn)定化技術(shù)修復(fù)后的重金屬污染土壤，經(jīng)鑒定為固體廢物后可進行填埋處理。由于固廢填埋滲濾液中污染物濃度高、毒性大、水量水質(zhì)波動大、暴露風險大等特點，對周邊地表水和地下水具有潛在威脅，滲濾液處理是固體廢物安全填埋的核心問題和重要保障，常見的固廢填埋滲濾液處理技術(shù)主要有生物處理技術(shù)、物理化學(xué)處理技術(shù)和土地處理技術(shù)。
可滲透性反應(yīng)墻(permeablereactivebarrier,PRB)技術(shù)是一種經(jīng)濟、簡易、高效、可持續(xù)、二次污染少的原位被動修復(fù)技術(shù)。1998年美國環(huán)保署(EPA)發(fā)行《污染修復(fù)的PRB技術(shù)》手冊定義該技術(shù)為：在地下安裝填充有活性反應(yīng)材料的墻體攔截污染羽，污染物與活性材料發(fā)生降解、吸附、沉淀、氧化還原等反應(yīng)而被去除，使污染物濃度達到環(huán)境標準值。近年來，PRB技術(shù)可用于修復(fù)有機、石油類、重金屬類污染地下水等，已成為了國內(nèi)外污染修復(fù)領(lǐng)域中的研究熱點。例如錢程等利用PRB技術(shù)修復(fù)含有多種重金屬、有機、氨氮等污染物的地下水發(fā)現(xiàn)均具有良好的去除效果；沈前等在岳陽市桃林鉛鋅礦區(qū)創(chuàng)建了地下水PRB示范基地。國內(nèi)相關(guān)研究也論證了PRB技術(shù)治理污染垃圾滲濾液的可行性和有效性。例如崔海煒等對PRB技術(shù)治理垃圾滲濾液污染地下水進行了實驗?zāi)M研究，狄軍貞等構(gòu)建三重垂直流PRB強化砂箱模型對垃圾滲濾液進行連續(xù)動態(tài)處理研究。但是，目前針對PRB技術(shù)修復(fù)固廢填埋場滲濾液的研究及工程應(yīng)用卻鮮有報道。由于固廢填埋場滲濾液性質(zhì)與污染地下水、垃圾滲濾液有一定相似性，綜合了垃圾滲濾液集中收集、污染羽小，以及污染地下水的污染類型穩(wěn)定、有機質(zhì)含量少等特質(zhì)，使得PRB技術(shù)修復(fù)固廢填埋場滲濾液具備可行性、且預(yù)計修復(fù)效果良好。
本研究以固廢填埋場滲濾液為研究對象，通過PRB反應(yīng)介質(zhì)篩選，開展靜態(tài)批實驗和動態(tài)柱實驗；同時，經(jīng)PRB結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程施工及運行監(jiān)測等工程實踐工作，擬論證PRB技術(shù)原位處理固廢填埋場滲濾液的可行性和有效性。本研究擬為PRB技術(shù)處理固廢填埋場滲濾液的研究和實踐提供參考，并拓寬PRB技術(shù)在環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
1、材料與方法
1.1 研究對象
1)工程概況。本研究所依托場地位于我國華中地區(qū)某退役冶煉廠地塊，場地內(nèi)土壤受砷、銅、鎳、鉛、鎘、鈷、銻等重金屬污染。土壤污染深度為0~6m、方量為48884m3，要求采用固化穩(wěn)定化技術(shù)修復(fù)合格后，經(jīng)鑒定為固廢后轉(zhuǎn)運至距離場地15km的填埋場地進行阻隔填埋。場地污染土壤的pH平均值為6.44，含水率平均值16.98%，污染數(shù)據(jù)及修復(fù)合格標準詳見表1。固化穩(wěn)定化修復(fù)后土壤按《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJT299-2007)的方法，浸出液污染物濃度要求滿足《地下水質(zhì)量標準》(GB/T14848-2017)中Ⅳ類標準限值。
固廢填埋場位于山坡上，原為碎石廠廢棄采場，經(jīng)礦山地質(zhì)環(huán)境修復(fù)治理后，山體坡面穩(wěn)定性較好，經(jīng)評估可作為固廢填埋場使用。依據(jù)《一般工業(yè)固廢貯存和填埋污染控制標準》(GB18599-2020)等文件要求，固廢填埋場將建設(shè)防滲系統(tǒng)、滲濾液收集和處理系統(tǒng)、雨水導(dǎo)排系統(tǒng)等，其中滲濾液處理單元將作為本研究主要研究單元。本工程填埋場結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示。
圖1填埋場結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖
2)固廢填埋場滲濾液污染特征及負荷。根據(jù)《生活垃圾填埋場滲濾液處理工程技術(shù)規(guī)范》(HJ564-2010)對本項目固廢填埋場滲濾液產(chǎn)生量進行估算，采用經(jīng)驗公式法(浸出系數(shù)法)計算，見式(1)：
式中：Q為滲濾液量，m3·d?1；I為多年平均日降雨量，mm·d?1；C1為正在填埋作業(yè)單元滲出系數(shù)，一般宜取0.5~0.8；A1為正在填埋作業(yè)單元面積，m2；C2為已經(jīng)中間覆蓋單元滲出系數(shù)，宜取0.4~0.6C1；A2為已經(jīng)中間覆蓋單元面積，m2；C3為已經(jīng)終場覆蓋單元滲出系數(shù)，一般宜取0.1~0.2；A3為已經(jīng)終場覆蓋單元面積，m2。
根據(jù)黃石市所屬國家氣象觀測站1973—2019年的逐日降水量資料，黃石市47年來年降水量的平均值為1479.778mm，日降水量I約4.054mm；本項目回填期短，預(yù)計3個月內(nèi)完成終場覆蓋且工期避開雨季并及時覆蓋，A1、A2設(shè)為0；回填面積A3約16000m2；填埋場封場采取防滲阻隔(坡度2%)，并設(shè)雨水導(dǎo)排層與截洪溝減少雨水入滲，因此封場覆蓋單元的滲出系數(shù)C3取值0.05。數(shù)值代入計算見表2，得到滲濾液量估算值為3.243m3·d?1。由于回填物為固化穩(wěn)定化后的重金屬土壤，其有機質(zhì)含量、含水率皆遠低于生活垃圾，填埋場封場采取防滲阻隔(坡度2%)，并設(shè)雨水導(dǎo)排層與截洪溝且為一次性回填，雨水入滲少，實際滲濾液量將遠低于估算值。
綜上所述，本研究的固廢填埋場滲濾液主要污染成分為砷、鎳、銻等重金屬污染物，經(jīng)固化/穩(wěn)定化后土壤浸出液已達到相應(yīng)標準，有機質(zhì)含量、含水率遠低于垃圾滲濾液，回填封場后滲濾液產(chǎn)生量少，污染負荷低。
滲濾液常見的處理形式包括回灌和獨立污水處理站等場內(nèi)處理以及場外處理、場內(nèi)外聯(lián)合處理形式，雖然回灌有利于系統(tǒng)循環(huán)運行但不能完全消除滲濾液及污染，獨立污水處理站的建設(shè)、設(shè)備、運行、管理費用高且動態(tài)技術(shù)改造需求大。本項目固廢填埋場地處山區(qū)離城市較遠，入場道路條件較差，周邊可接納滲濾液的污水處理廠距離較遠，滲濾液場外處理、場內(nèi)外聯(lián)合處理形式均不適用。PRB技術(shù)經(jīng)濟適用、施工簡易、綠色可持續(xù)，適用于原位修復(fù)固廢填埋場滲濾液，預(yù)期修復(fù)效果良好。
1.2 反應(yīng)介質(zhì)材料
反應(yīng)介質(zhì)是決定PRB技術(shù)修復(fù)效果的關(guān)鍵因素，PRB反應(yīng)介質(zhì)材料類型篩選原則為：對污染組分具有高效的反應(yīng)活性，具備良好的滲透性、長期穩(wěn)定性和環(huán)境相容性，不產(chǎn)生二次污染，材料易大量獲得確?？沙掷m(xù)性使用。
本項目固廢填埋場滲濾液中關(guān)注的污染組分為砷、銅、鎳、鉛、鎘、鈷、銻等重金屬，根據(jù)PRB反應(yīng)介質(zhì)去除重金屬原理可將材料劃分為吸附型介質(zhì)材料、氧化還原介質(zhì)材料、沉淀型介質(zhì)材料、降解型介質(zhì)材料、復(fù)合型介質(zhì)材料。表3總結(jié)了PRB反應(yīng)介質(zhì)材料的研究和應(yīng)用，重點考察對砷、鎳、銻等重金屬污染物的去除。
綜合表3所述材料，并考慮藥劑本身可能的隱患，僅考慮單一材料和2種材料組合作為備選——零價鐵、石灰石(或石灰)+鐵鹽(含鐵材料)、沸石+鐵鹽(含鐵材料)；表4采用綜合指數(shù)法對以上材料和材料組合進行逐一分析，最終選擇石灰石+鐵鹽(含鐵材料)作為本項目固廢填埋場滲濾液處理的PRB反應(yīng)介質(zhì)材料。天然礦物材料具有工藝簡單、廉價易得、效果好且二次污染小等特點，該組合材料中鐵鹽(含鐵材料)采用赤鐵礦。
石灰石、赤鐵礦均為天然礦物，實驗室選取其主要成分純物質(zhì)Fe2O3、CaCO3作為實驗材料，通過靜態(tài)批實驗可驗證反應(yīng)介質(zhì)對目標污染物的去除能力。影響PRB反應(yīng)介質(zhì)活性的主要因素有材料類型、比表面積、顆粒尺寸、介質(zhì)密度和滲透系數(shù)等，材料組配直接影響滲透系數(shù)、有效孔隙度，本實驗將通過靜態(tài)批實驗確定最優(yōu)材料組配。
1.3 靜態(tài)批實驗方法
稱取1.0g試驗材料于離心管中，分別加入100mL初始質(zhì)量濃度為砷0.5mg·L?1、鎳0.5mg·L?1、銻0.05mg·L?1，pH為7.0的重金屬溶液。置于恒溫振蕩器中25℃、200r·min?1振蕩12、24h，過濾后收集濾液，測定濾液中砷、鎳、銻的質(zhì)量濃度，每個實驗組設(shè)置3個平行樣品（見表5）。通過比對各個實驗組材料對滲濾液的處理效果，以確定反應(yīng)介質(zhì)類型、組配及反應(yīng)時間。實驗室檢測方法參考《水質(zhì)65種元素的測定電感耦合等離子體質(zhì)譜法》(HJ700-2014)。
1.4 動態(tài)柱實驗方法
在反應(yīng)介質(zhì)篩選、靜態(tài)批實驗確定反應(yīng)介質(zhì)類型的基礎(chǔ)上，進行室內(nèi)PRB動態(tài)柱實驗，模擬實際固廢填埋場情況、研究篩選反應(yīng)介質(zhì)對滲濾液中重金屬的去除效果，為后續(xù)工程施工運用提供理論依據(jù)。設(shè)計定制直徑8cm、長度45cm的亞克力柱子，兩端開口連接硅膠軟管作為進水口、出水口，如圖2所示。柱內(nèi)兩端各填充厚度為10cm的0.5~1mm石英砂，中端填充厚度為25cm的20目反應(yīng)介質(zhì)(質(zhì)量約3kg)，反應(yīng)介質(zhì)赤鐵礦與石灰石的質(zhì)量比為2∶1。模擬廢水質(zhì)量濃度為砷0.5mg·L?1、鎳0.5mg·L?1、銻0.05mg·L?1，pH為7.0，設(shè)定流速為0.5mL·min?1，出水穩(wěn)定后留取運行0(出水穩(wěn)定第1天)、7、14、28d的出水樣品進行檢測。
圖2PRB柱實驗裝置設(shè)計圖
1.5 反應(yīng)墻結(jié)構(gòu)形式
PRB技術(shù)在實際應(yīng)用時，關(guān)鍵在于反應(yīng)介質(zhì)、墻體形式等參數(shù)設(shè)計，PRB墻體結(jié)構(gòu)形式常見的有連續(xù)反應(yīng)墻式和漏斗-導(dǎo)水門式，其中連續(xù)反應(yīng)墻式干擾小、結(jié)構(gòu)簡單、易于設(shè)計但不適用于大型污染羽處理，應(yīng)用相對更廣泛。本次研究場地滲濾液產(chǎn)生量少、污染負荷低，前端配套建設(shè)的滲濾液收集單元可將滲濾液統(tǒng)一收集處理，因此PRB墻體形式選用連續(xù)反應(yīng)墻式。
2、結(jié)果與討論
2.1 靜態(tài)批實驗
由于反應(yīng)介質(zhì)復(fù)配比例和反應(yīng)時間對材料去除重金屬能力具有較大影響，本研究采用Fe2O3:CaCO3復(fù)配比例分別為1∶1、2∶1、1∶2、1∶0、0∶1，反應(yīng)時間設(shè)置為12和24h，探究反應(yīng)介質(zhì)的最優(yōu)復(fù)配比例與最佳反應(yīng)時間。
1)反應(yīng)介質(zhì)復(fù)配比例對重金屬處理能力的影響。如圖3所示，當Fe2O3∶CaCO3復(fù)配比例為2∶1和1∶0時，材料對鎳、砷、銻的去除效果最好，鎳、砷的去除率分別高達99%、98%，且已達到修復(fù)目標值0.1、0.05mg·L?1。這表明Fe2O3、CaCO3單一及復(fù)合材料均可有效去除鎳、砷2種重金屬，反應(yīng)機理可能是沉淀、離子交換、吸附、混凝中的1種或多種，反應(yīng)見式(2)~式(3)。
重金屬銻修復(fù)目標值為0.01mg·L?1，實驗組均未達到修復(fù)目標值。但在Fe2O3∶CaCO3復(fù)配比例為2∶1和1∶0時，銻的去除效果更佳，去除率達到50%，溶液中銻的質(zhì)量濃度最低為17.27μg·L?1，已趨近于修復(fù)目標值。相比CaCO3，F(xiàn)e2O3去除鎳、砷、銻能力更優(yōu)，而銻的去除效果較差。這可能是由于Fe2O3去除銻時，產(chǎn)生的水解產(chǎn)物水合氧化鐵絡(luò)合吸附銻，使得銻的去除效果不理想。
2)反應(yīng)時間對材料去除重金屬能力的影響。如圖3所示，反應(yīng)時間設(shè)置為12和24h時，F(xiàn)e2O3∶CaCO3復(fù)配材料對砷、鎳的去除效果無明顯影響，表明反應(yīng)12h時體系已基本達到平衡狀態(tài)，此后增加反應(yīng)時間也不影響材料對重金屬砷、鎳的去除效果。當Fe2O3∶CaCO3復(fù)配比例為2∶1時，反應(yīng)12h時，鎳和砷的去除率分別為99.86%、98.86%；反應(yīng)24h時，鎳、砷的去除率分別為99.94%、98.98%。
然而，增加反應(yīng)時間對重金屬銻的去除效果有影響但不顯著，隨著反應(yīng)時間由12h增加至24h銻的質(zhì)量濃度降低、去除率略有提升：在Fe2O3∶CaCO3復(fù)配質(zhì)量比為1∶1時，銻的質(zhì)量濃度由37.17μg·L?1降至31.33μg·L?1，銻的去除率25.67%提高至37.33%；在Fe2O3∶CaCO3復(fù)配質(zhì)量比為2∶1時，銻的質(zhì)量濃度由31.37μg·L?1降至26.63μg·L?1，去除率從37.27%提高到46.73%；在Fe2O3∶CaCO3復(fù)配質(zhì)量比為1∶0時，銻的質(zhì)量濃度由21.70μg·L?1降至17.27μg·L?1，去除率從56.60%升至65.47%。
綜上所述，在Fe2O3:CaCO3復(fù)配比例2∶1和1∶0時，反應(yīng)介質(zhì)對砷、鎳、銻等重金屬污染物的去除效果最好?？紤]2種材料的可獲得性和經(jīng)濟成本，CaCO3來源廣且價格更低廉，最終確定Fe2O3∶CaCO3復(fù)配比例為2∶1。材料對砷、鎳2種重金屬去除反應(yīng)在12h已基本達到飽和，隨反應(yīng)時間增加重金屬的質(zhì)量濃度不再降低；材料對銻的去除隨反應(yīng)時間增加，重金屬的質(zhì)量濃度逐漸降低；在Fe2O3∶CaCO3復(fù)配比例為2∶1、反應(yīng)時間為12h，材料對鎳、砷、銻的吸附容量分別達到499.31、494.32、18.63mg·kg?1。砷是本項目填埋場滲濾液主要成分，PRB設(shè)計時參照砷的反應(yīng)時間12h。實際工程運行中，同時關(guān)注銻的質(zhì)量濃度變化，確保出水達標。
2.2 動態(tài)柱實驗
在PRB反應(yīng)介質(zhì)篩選及靜態(tài)批實驗基礎(chǔ)上，再通過室內(nèi)PRB動態(tài)柱實驗?zāi)M工程實際狀況，驗證材料修復(fù)效果，同時為工程設(shè)計及施工提供依據(jù)。在PRB動態(tài)柱運行出水穩(wěn)定后，留取出水樣品進行檢測，出水重金屬的質(zhì)量濃度檢測數(shù)據(jù)如圖4。
圖4PRB柱動態(tài)實驗數(shù)據(jù)
由圖4可知，PRB柱運行0、7、14、21、28d時，出水樣品中銻的質(zhì)量濃度分別為0.25、1.78、2.21、4.03、3.67μg·L?1，砷的質(zhì)量濃度分別為3.81、1.1、1.69、6.5、4.08μg·L?1，均遠低于修復(fù)目標值。出水樣品中鎳的質(zhì)量濃度在PRB柱運行0、7、14d分別為1.42、4.86、32.9μg·L?1，低于修復(fù)目標值0.1mg·L?1，但運行21d和28d后出水樣品中鎳的質(zhì)量濃度明顯增高，分別達到326μg·L?1和341μg·L?1，已超出修復(fù)目標值。這說明，重金屬鎳出現(xiàn)穿透，由此計算實際滲濾液處理時，反應(yīng)介質(zhì)對重金屬鎳的飽和吸附容量為0.8mg·kg?1。PRB動態(tài)柱實驗結(jié)果表明材料篩選及靜態(tài)批實驗確定的反應(yīng)介質(zhì)可有效去除固廢填埋場滲濾液中的重金屬，實際運用中需重點關(guān)注重金屬鎳的飽和情況。
2.3 PRB設(shè)計、施工及運行監(jiān)測
1)PRB設(shè)計參數(shù)確定。PRB技術(shù)應(yīng)用于本項目中固廢填埋滲濾液的原位處理，結(jié)合填埋場的結(jié)構(gòu)設(shè)計和前端滲濾液收集單元的施工特點，將PRB置于滲濾液收集池內(nèi)，形成“收集池進水段→PRB處理段→收集池出水段”一體化結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)滲濾液收集與處理的設(shè)計、施工整體性。收集池主要功能是調(diào)節(jié)水質(zhì)水量、暫時存儲滲濾液，滲濾液日平均滲濾液產(chǎn)生量為3.243m3·d?1，設(shè)計滲濾液存儲時間為15d，收集池容量根據(jù)式(4)進行計算。
式中：V為調(diào)節(jié)池容量大??；Q為每天滲濾液產(chǎn)生量，m3·d?1；n為安全系數(shù)，取1.5；t為儲水時間，d。
代入數(shù)值計算出收集池容量V=72.968m3?？紤]基坑開挖施工安全和難度，收集池深度不宜過大。收集池長度、寬度直接決定滲濾液流速，盡量保證大的匯水面積可以降低流速確保反應(yīng)充分。
PRB反應(yīng)墻體的關(guān)鍵參數(shù)包括深度、寬度、厚度，參數(shù)設(shè)計主要取決于污染物的三維空間分布和地下水特征，直接關(guān)系到工程成本。反應(yīng)墻厚度設(shè)計尤為關(guān)鍵，直接影響污染物去除率，具體計算見式(5)。
式中：B為墻體厚度，cm;v為墻體內(nèi)地下水流速，cm·s?1;t為水力停留時間，s;Fs1為安全系數(shù)。
在實際工程中，為確保處理效果通常原計算結(jié)果需乘以安全系數(shù)Fs1，F(xiàn)s1一般取1.5；水力停留時間由污染物的反應(yīng)速率決定，反應(yīng)速率可通過動態(tài)柱實驗獲得。王照宜的反應(yīng)柱實驗在停留時間24h時，出水中鎘、鎳、銅、鉻等4種重金屬的去除率均超過99.8%；沈前的鋼渣對鉛、鋅、鎘等重金屬吸附實驗中，停留時間達到12h時污染幾乎完全去除；同時，參照靜態(tài)試驗結(jié)果，水力停留時間t理論取值為18h，實際工程的設(shè)計水力停留時間通常為實驗數(shù)據(jù)乘以安全系數(shù)5.5。本次PRB處理對象為固廢填埋場滲濾液，不需要考慮墻體內(nèi)地下水流速而是滲濾液流速，按照滲濾液產(chǎn)生量為3.243m3·d?1，滲濾液收集池的匯水面積(長度7m×深度2m=14m2)進行計算，滲濾液流速為0.232m3·d?1。代入以上數(shù)值計算，PRB反應(yīng)墻墻體厚度為1.433m，實際工程時PRB墻體厚度設(shè)計為1.5m。
2)PRB施工參數(shù)確定。結(jié)合滲濾液收集池和PRB墻體厚度設(shè)計參數(shù)，對滲濾液收集池-PRB反應(yīng)墻設(shè)計進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要設(shè)計參數(shù)：收集池設(shè)計深度為2m、設(shè)計長度為7m、設(shè)計寬度為6m；PRB墻體厚度設(shè)計為1.5m，并置于收集池中后段。圖5為滲濾液收集池-PRB反應(yīng)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計圖。
圖5PRB反應(yīng)墻結(jié)構(gòu)圖
PRB反應(yīng)墻的施工參數(shù)詳見圖6，具體施工參數(shù)包括：收集池底部為20cm厚水泥砂漿墊層、四周為磚砌體+水泥砂漿抹面結(jié)構(gòu)，頂部蓋板采購成品蓋板，蓋板支撐柱采樣磚砌+水泥砂漿抹面，PRB墻體上覆蓋蓋板采用活動蓋板便于反應(yīng)介質(zhì)更換和檢修，進水端、出水端設(shè)置活動孔，作為進水、出水監(jiān)測采樣口。
圖6PRB反應(yīng)墻施工參數(shù)
3)PRB運行監(jiān)測結(jié)果。PRB在工程運行期間，進行污染物監(jiān)測判定PRB對滲濾液的修復(fù)效果，監(jiān)測井一般布設(shè)在PRB上游、下游、兩側(cè)和反應(yīng)墻內(nèi)部。本項目由于填埋場地處山坡，上游及兩側(cè)均為山體無法建井，在下游和內(nèi)部設(shè)置監(jiān)測井，運行初期的監(jiān)測頻率為每月1次，運行穩(wěn)定期和后期的監(jiān)測頻率為每季度1次。下游監(jiān)測井數(shù)據(jù)已采集運行初期施工完成后1~3個月的3批數(shù)據(jù)，內(nèi)部監(jiān)測井由于初期滲濾液量極少僅采集到第3個月數(shù)據(jù)。
運行第3個月反應(yīng)墻內(nèi)部監(jiān)測井數(shù)據(jù)表明：重金屬銅、鎳、銻、鉛、鎘、砷、鈷出水的質(zhì)量濃度分別為1.66、1.69、2.6、0.12、0.14、3.6、0.21μg·L?1，均遠低于地下水質(zhì)量標準限值。PRB下游監(jiān)測井數(shù)據(jù)顯示，施工前后關(guān)注污染物濃度無明顯變化，說明PRB施工對周邊地下水未造成二次污染。PRB施工運行監(jiān)測的結(jié)果，驗證了所選反應(yīng)介質(zhì)對工程實際固廢填埋滲濾液的處理效果，以及動態(tài)柱實驗中確定的設(shè)計參數(shù)科學(xué)合理、可行有效。
3、結(jié)論
1)滲透性反應(yīng)墻技術(shù)適用于固廢填埋場滲濾液的原位處理。在重金屬污染土壤安全填埋場建設(shè)連續(xù)反應(yīng)墻式PRB，墻體厚度為1.5m，填充質(zhì)量比為2∶1的赤鐵礦、石灰石。工程運行初期填埋場滲濾液修復(fù)達標，證明了PRB技術(shù)運用于固廢填埋場滲濾液原位處理的可行性和效果。
2)滲透性反應(yīng)墻技術(shù)處理固廢填埋場滲濾液具備更優(yōu)良的經(jīng)濟適用性。根據(jù)本工程應(yīng)用的成本測算，采用外運處置、建設(shè)場內(nèi)污水處理站、PRB的建設(shè)成本分別為5、35和15萬，5年運行成本分別為60、30和30萬，10年運行成本分別為120、60和60萬，PRB技術(shù)綜合效益更高。
3)滲透性反應(yīng)墻技術(shù)處理固廢填埋場滲濾液具備更好的綠色可持續(xù)性。相較于場外處理、建立獨立污水處理站，采用PRB技術(shù)原位處理滲濾液可降低能源供給、減少設(shè)備排放、優(yōu)化空間利用。
4)滲透性反應(yīng)墻技術(shù)在污染修復(fù)領(lǐng)域具備廣闊的運行前景。固定化/穩(wěn)定化聯(lián)合填埋技術(shù)常用于土壤重金屬污染修復(fù)領(lǐng)域，采用PRB技術(shù)處理固廢填埋場滲濾液，拓寬了該技術(shù)在污染修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用。
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