技術(shù)原理：是指在污染源的下游開(kāi)挖溝槽，安置連續(xù)或非連續(xù)的滲透性反應(yīng)墻，在其中充填反應(yīng)介質(zhì)，與流經(jīng)的地下水發(fā)生物理、化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)，使地下水中的污染物得以阻截、固定或降解。

技術(shù)特點(diǎn)：從污染源釋放出來(lái)的污染物質(zhì)在向下游滲流過(guò)程中，溶解于水中形成一個(gè)污染地下水羽流，經(jīng)反應(yīng)墻，通過(guò)物理、化學(xué)及生物過(guò)程得到處理與凈化。在原位反應(yīng)墻修復(fù)技術(shù)中，最重要的功能單元為原位反應(yīng)器。根據(jù)特定地質(zhì)和水文條件、污染物的空間分布來(lái)選擇反應(yīng)墻(PRB)的類(lèi)型。PRB按照結(jié)構(gòu)，分為漏斗-門(mén)式PRB和連續(xù)透水的PRB。

漏斗-門(mén)式PRB：由不透水的隔墻、導(dǎo)水門(mén)和PRB組成，適用于埋深淺、污染面積大的潛水含水層;

連續(xù)透水的PRB：適用于埋深淺、污染羽流規(guī)模較小的潛水含水層。

系統(tǒng)構(gòu)成和主要設(shè)備：分為單處理系統(tǒng)和多單元處理系統(tǒng)。

單處理系統(tǒng)PRB的基本結(jié)構(gòu)類(lèi)型包括連續(xù)墻式PRB和漏斗-導(dǎo)門(mén)式PRB，還有一些改進(jìn)構(gòu)型，如墻簾式PRB、注入式PRB、虹吸式PRB以及隔水墻-原位反應(yīng)器等，適用于污染物比較單一、污染濃度較低、羽狀體規(guī)模較小的場(chǎng)地;

多單元處理系統(tǒng)則適用于污染物種類(lèi)較多、情況復(fù)雜的場(chǎng)地。多單元處理系統(tǒng)又可分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種結(jié)構(gòu)。串聯(lián)處理系統(tǒng)多用于污染組分比較復(fù)雜的污染場(chǎng)地，對(duì)于不同的污染組分，串聯(lián)系統(tǒng)中的每個(gè)處理單元可以裝填不同的活性填料，以實(shí)現(xiàn)將多種污染物同時(shí)去除的目的。

主要設(shè)備：溝槽構(gòu)建設(shè)備(雙輪槽機(jī)、鏈?zhǔn)酵诰驒C(jī)等)、阻隔幕墻構(gòu)建設(shè)備(大型螺旋鉆、打樁機(jī)等)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(氫氣、氧化還原電位、pH 值、水文地質(zhì)情況、污染物、反應(yīng)墻滲透性能的變幅和變化情況等在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng))等。

關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)或指標(biāo)：主要包括PRB安裝位置的選擇、結(jié)構(gòu)的選擇、埋深、規(guī)模、水力停留時(shí)間、方位、反應(yīng)墻的滲透系數(shù)、活性材料的選擇及其配比。

(1)PRB安裝位置的選擇：第一步，通過(guò)土壤和地下水體取樣、試驗(yàn)室測(cè)試研究、現(xiàn)有數(shù)據(jù)整理，圈定污染區(qū)域，其范圍應(yīng)大于污染物羽流，防止污染物隨水流從PRB的兩側(cè)漏過(guò)去，建立污染物三維空間模型，然后選擇計(jì)算范圍，進(jìn)而建立污染物濃度分布圖。第二步，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)勘察，繪出地下水流場(chǎng)，了解地下水大體流向。第三步，根據(jù)地下水動(dòng)力學(xué)，探討污染物的遷移擴(kuò)散方式和范圍，在污染物可能擴(kuò)散圈的前端劃定PRB的安裝位置。第四步，在初定位置的可能范圍進(jìn)行地面調(diào)查。

(2)PRB結(jié)構(gòu)的選擇：對(duì)于比較深的承壓層，采用灌注處理式PRB比較合適;而對(duì)于淺層潛水，可采用的PRB形式多種多樣。此外，還應(yīng)考慮反應(yīng)材料的經(jīng)濟(jì)成本問(wèn)題，若用高成本的反應(yīng)材料時(shí)，可采用材料消耗較少的漏斗-導(dǎo)水門(mén)式結(jié)構(gòu);若使用便宜的反應(yīng)原料，宜選用連續(xù)式滲透反應(yīng)墻。

(3)PRB的規(guī)模：根據(jù)歐美國(guó)家多個(gè)PRB工程的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)可知，PRB的底端嵌入不透水層至少0.60m，PRB的頂端需高于地下水最高水位;PRB的寬度主要由污染物羽流的尺寸決定，一般是污染物羽流寬度的1.2-1.5倍，漏斗-導(dǎo)水門(mén)式結(jié)構(gòu)同時(shí)取決于隔水漏斗與導(dǎo)水門(mén)的比率及導(dǎo)水門(mén)的數(shù)量。考慮到工程成本因素，當(dāng)污染物羽流分布過(guò)大時(shí)，可采用漏斗-導(dǎo)水門(mén)式結(jié)構(gòu)的并聯(lián)方式，設(shè)計(jì)若干個(gè)導(dǎo)水門(mén)，以節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本和減少對(duì)地下水流場(chǎng)的干擾。

(4)PRB水力停留時(shí)間：污染物羽流在反應(yīng)墻的停留時(shí)間主要由污染物的半衰期和流入反應(yīng)墻時(shí)的初始濃度決定。污染物的半衰期由室內(nèi)柱式試驗(yàn)確定。

(5)PRB走向：一般來(lái)說(shuō)，反應(yīng)墻的走向垂直于地下水流向，以便最大限度截獲污染物羽流。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，一般根據(jù)以下兩點(diǎn)確定反應(yīng)墻的走向：a)根據(jù)長(zhǎng)期的地下水水文資料，確定地下水流向隨季節(jié)變化的規(guī)律;b)建立考慮時(shí)間的地下水動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)近乎垂直原理，確定反應(yīng)墻的走向。

(6)PRB的滲透系數(shù)：一般來(lái)說(shuō)，反應(yīng)墻的滲透系數(shù)宜為含水層滲透系數(shù)的2倍以上，對(duì)于漏斗-導(dǎo)水門(mén)結(jié)構(gòu)甚至是10倍以上。

(7)活性材料的選擇及其配比：反應(yīng)介質(zhì)的選擇主要考慮穩(wěn)定性、環(huán)境友好性、水力性能、反應(yīng)速率、經(jīng)濟(jì)性和粒度均勻性等因素。PRB處理污染地下水使用的反應(yīng)材料，最常見(jiàn)的是零價(jià)鐵，其它還有活性碳、沸石、石灰石、離子交換樹(shù)脂、鐵的氧化物和氫氧化物、磷酸鹽以及有機(jī)材料(城市堆肥物料、木屑)等。

技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)和前期準(zhǔn)備：需調(diào)研的參數(shù)主要包括：污染物特征，如非飽和土壤和含水層污染物的種類(lèi)、濃度、三維空間分布、遷移方式及轉(zhuǎn)化條件;當(dāng)?shù)氐牡乩淼刭|(zhì)概況和水文氣象、地下水的埋深、運(yùn)移參數(shù)、季節(jié)性變化;含水層的厚度及其滲透系數(shù)、孔隙度、顆粒粒徑和級(jí)配、地下水的地球化學(xué)特性(如pH值、Eh、DO、溫度、電導(dǎo)率、Ca2+、Mg2+、NO3-、SO42-等離子含量等);現(xiàn)場(chǎng)微生物活性和群落;現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境條件對(duì)周?chē)h(huán)境的影響;治理周期、效益、成本、監(jiān)測(cè);工程項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)。然后在試驗(yàn)室進(jìn)行批量試驗(yàn)和柱式試驗(yàn)，確定活性反應(yīng)介質(zhì)并測(cè)試其修復(fù)效果和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，建立水動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)這些參數(shù)計(jì)算確定PRB的結(jié)構(gòu)、安裝位置、方位及尺寸、使用期限、監(jiān)測(cè)方案，并估算總投資費(fèi)用。

主要實(shí)施過(guò)程：(1)對(duì)于深度不超過(guò)10m的淺層PRB，在污染羽流向的垂向位置，使用連續(xù)挖溝機(jī)進(jìn)行挖掘，并回填活性材料，同時(shí)設(shè)置監(jiān)測(cè)井、排水管、水位控制孔等，最后在墻體上覆蓋土層。也可采用板樁、地溝箱、螺旋鉆孔等挖掘方式。(2)對(duì)于深度大于10m的PRB，有多種方式進(jìn)行開(kāi)挖和回填。由于深度較大，回填時(shí)常采用生物泥漿運(yùn)送反應(yīng)材料，通常是采用瓜爾豆膠，并在混合物中添加酶，可以使瓜爾豆膠在幾天內(nèi)降解，留下空隙，形成高滲透性的結(jié)構(gòu)。采用該膠時(shí)，安裝前先測(cè)試地下水的化學(xué)性質(zhì)是否與反應(yīng)材料和生物泥漿的混合物相適合，以確定生物泥漿能否在合適的時(shí)間內(nèi)得到降解。采用深層土壤混合法時(shí)，一般采用螺旋鉆機(jī)進(jìn)行鉆挖和回填，隨著螺旋鉆在土壤中緩慢推進(jìn)，將生物泥漿和反應(yīng)材料的混合物注入并與土壤混合。在松散的沉積層中可將反應(yīng)材料放置到地表下近50m處。采用旋噴注入法時(shí)，將噴注工具推進(jìn)到需要的深度，通過(guò)管口高壓注射反應(yīng)材料和生物泥漿，連續(xù)噴注一系列的鉆孔形成可滲透反應(yīng)墻。垂直水力壓裂法是將專用工具放入鉆孔中來(lái)定向垂直裂縫，利用低速高壓水流，將材料注入土壤層，形成裂縫，由一系列并排鄰近的鉆孔水力壓裂形成滲透反應(yīng)墻。

運(yùn)行維護(hù)和監(jiān)測(cè)：PRB建好后，需進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)、運(yùn)行和管理。其運(yùn)行維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，運(yùn)行過(guò)程中僅需在長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上對(duì)反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行定期更換。為了精確測(cè)量監(jiān)測(cè)效果，需在PRB上下游及PRB內(nèi)布置監(jiān)測(cè)井觀測(cè)水位深度變化，并周期性地監(jiān)測(cè)相關(guān)的水文地質(zhì)化學(xué)參數(shù)、流速等。監(jiān)測(cè)井的布置要保證能夠捕獲污染羽流的運(yùn)動(dòng)方向，因此應(yīng)在濃度較高或接近反應(yīng)墻的位置集中布置監(jiān)測(cè)井。常用的監(jiān)測(cè)指標(biāo)有目標(biāo)污染物、降解中間產(chǎn)物、氧化還原電位)、pH值、Eh、BOD5、COD等。

修復(fù)周期：處理周期較長(zhǎng)，一般需要數(shù)年，常通過(guò)實(shí)驗(yàn)室小試或中試確定。

參考成本：其處理成本與PRB類(lèi)型、工程規(guī)模等因素相關(guān)。據(jù)2012年3月美國(guó)海軍工程司令部發(fā)布的技術(shù)報(bào)告，處理地下水的成本介于1.5-37.0美元/m3。目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)可參考的工程案例成本。

應(yīng)用情況：國(guó)外，該技術(shù)較為成熟，在北美和歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家有較多應(yīng)用。美國(guó)環(huán)保署、美國(guó)海軍工程服務(wù)中心等機(jī)構(gòu)已制定并發(fā)布了本技術(shù)的工程設(shè)計(jì)手冊(cè)。根據(jù)美國(guó)超級(jí)基金項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)，2005-2008 年有8個(gè)項(xiàng)目使用了該技術(shù)。國(guó)內(nèi)，該技術(shù)在我國(guó)尚處于中試階段，缺乏工程應(yīng)用案例。