原位曝气技术（AS）的适用范围及设计理念

AS技术的优缺点

AS技术通过曝气还能为饱和土壤中的好氧微生物提供氧气，促进了污染物的生物降解，该技术与其他修复技术相比，具有易安装、低成本、高效率和原位操作的显著优势。因此，虽然曝气技术的运用仅仅二十余年，就一定程度上代替了抽出--处理技术，成为地下水有机污染处理技术的首选。

但是AS技术开展应用很大程度上还依赖于工程经验。这就导致了曝气系统设计的主观性较强，修复效率不高，在一定程度上增加了系统运行的成本。

AS技术的适用

1、适用范围

通常，AS应用于挥发性、半挥发性、可生物降解的不挥发性有机物造成地下水和饱和土壤污染的地方，也可应用于脱水作用(在残留受污土壤中的气体提取)不可行的地方，包括高含水层以及厚的玷污带。

2、不适用条件

污染物存在自由基。曝气能够产生地下水丘，有可能导致自由基迁移以及污染的扩散。

附近有地下室、地下管道或其他地下建筑。除非有气体提取系统来控制气体的迁移，否则在这些地方实施AS，很可能会导致潜在的浓度聚集危险。

受污染的地下水位于封闭的含水层里。AS不能用于处理封闭含水层，是因为注入的空气会被该层截留，不能扩散到不饱和带。

AS系统的设计

1、设计时应考虑的因素

场地的地质以及水文地质条件;污染物的类型及分布;空气流动速率和注射压力;注射方式(水平或垂直);影响微生物生存能力以及它们对污染物生物降解能力的参数;曝气所带来的潜在的健康和安全隐患，比如气体释放到地表，地下水位涨高等。为了防止这些隐患，AS系统应该对空气注射的速度进行监测和控制，并采用气体提取系统，如果必要，还可以实施收集地下水项目。比如受污区的注射井稍微设计成有一定的斜度以防污染的地下水迁移到其他地方。

2、AS系统的设计

(1)井的方向

空气注射系统既可采用垂直井，也可采用水平井，具体采用哪种要根据该处理点的具体需要和条件(图3)。比如，当需要10个以上注射或提取点，或者受污染的地方位于一个正在运行的工厂下面时，那么选择水平井是比较恰当的。

(2)井的放置以及数量

对井进行设置的目的就是使得系统去除效率达到最大，并通过优化监测和提取点，来减少溶解态及气相物质的有害迁移。比如在建筑物或公路下方，设置水平的提取井能够节省费用并能有效的控制气体的迁移。

在选择井的数量和位置时，应考虑在污染严重地方，采用较小的井间距能够扩大气体的分布，提高去除率;如果地表密封或计划密封，则提取井可以设置的稍微间隔大一些，因为气体从较远距离而不是从地表直接输入;若该地为层状土壤，因为渗透性能差，应该采用较小的井间距。

图3 AS/SVE井的配置

应用实例

下表1和表2分别为国外运用AS处理石油污染和氯化溶剂污染部分较为成功的现场实例。

表1 AS修复石油污染物实例

表2 AS修复氯化溶剂污染物实例 Murray等在美国杰克逊维尔的海军航空站建立了5 个小型地下水曝气试验基地，主要污染物为BTEX，试验结果表明，空气影响半径范围为9-12m，水中溶解氧从0 mg/L增加到6-7mg/L，CO2从150 mg/L降至20-50 mg/L，有机物去除率为4.5-27.2g/d，AS 技术在处理地下水污染物方面成效显著。

结语

国内近年来对于曝气法室内模型试验及相关机制的研究比较多，而现场科研及工程试验相对较少。实际应用中，由于场地条件的复杂性，单独采用曝气往往不能达到理想的修复效果，因此将两种或多种方法相结合是一种有效途径。总之，AS技术是地下水科学与工程，或者说是以污染水文地质学为基础的新兴环境工程研究领域中，地下水污染原位修复重要而有效的手段之一，需要更加系统、细致和实用性的研究，以指导实际修复工程。这对于保证人类饮用水安全、地下水环境安全有着重要的意义。