土壤及地下水修復工程設計（第2版）作者簡介

杰夫·郭（Jeff Kuo），于1995年受聘于加利福尼亞州立大學（位于美國加州富勒頓）土木與環(huán)境工程系，在此之前，他已在環(huán)境工程領域從業(yè)十余載。他在地下水科技股份有限公司（現(xiàn)在的Flour—GTI）、戴姆斯摩爾公司（Dames&Moore）、詹姆斯·蒙哥馬利咨詢工程公司（現(xiàn)在的Montgomeru—Watson）、南亞塑膠公司和洛杉磯郡衛(wèi)生區(qū)的工作中積累了豐富的從業(yè)經(jīng)驗。杰夫·郭在環(huán)境工程領域的實踐經(jīng)驗包括：空氣吹脫裝置、活性炭吸附器、火焰/催化焚燒爐以及土壤和地下水修復生物系統(tǒng)的設計與安裝；場地評價和環(huán)境中有害物質(zhì)的歸趨分析；填埋場和超級基金場地的修復調(diào)查、可行性研究工作；應對日趨嚴格的無組織排放要求的特殊設計；污水處理系統(tǒng)的尾氣排放；污水處理。此外，他還完成了多項研究：鹵代芳烴的超聲波脫氯、粉劑/菌劑在多孔介質(zhì)內(nèi)的遷移、瀝青的生物可降解性、復合礦物氧化物的表面特征、活性炭吸附動力學、污水過濾、離子交換樹脂的三氯甲烷生成勢和紫外消毒。杰夫·郭（Jeff Kuo）在“國立”臺灣大學取得化學工程學士學位，在美國懷俄明州立大學取得化學工程碩士學位，后在南加利福尼亞州立大學獲得石油工程碩士學位以及環(huán)境工程的碩士及博士學位。杰夫·郭（Jeff Kuo）是加利福尼亞注冊土木工程師、注冊機械工程師、注冊化學工程師。2100433B

第1章 概述·· 1

1.1 背景和目標·· 1

1.2 本書結構·· 2

1.3 如何使用本書·· 3

第2章 場地評價及修復調(diào)查·· 4

2.1 概述·· 4

2.2 污染程度的確定·· 6

2.2.1 質(zhì)量和濃度關系·· 6

2.2.2 儲罐移除或污染區(qū)域挖掘產(chǎn)生的土壤量·· 16

2.2.3 包氣帶中污染土壤的量·· 19

2.2.4 汽油中各組分的質(zhì)量分數(shù)和摩爾分數(shù)·· 23

2.2.5 毛細帶高度·· 25

2.2.6 計算自由漂浮相的質(zhì)量和體積·· 27

2.2.7 確定污染范圍——一個綜合計算案例·· 29

2.3 土壤鉆孔及地下水監(jiān)測井·· 32

2.3.1 土壤鉆孔的鉆屑量·· 32

2.3.2 填料和膨潤土密封材料·· 33

2.3.3 地下水采樣的井體積·· 35

2.4 不同相態(tài)中污染物的質(zhì)量·· 36

2.4.1 自由相與氣相的平衡·· 36

2.4.2 液-氣平衡·· 40

2.4.3 固-液平衡·· 44

2.4.4 固-液-氣平衡·· 48

2.4.5 污染物在不同相中的分配·· 50

參考文獻·· 59

第3章 污染羽在含水層和土壤中的遷移·· 60

3.1 概述·· 60

3.2 地下水運動·· 61

3.2.1 達西定律·· 61

3.2.2 達西流速和滲流速度·· 62

3.2.3 固有滲透率與滲透系數(shù)的比較·· 64

3.2.4 導水系數(shù)、給水度和釋水系數(shù)·· 67

3.2.5 確定地下水徑流的水力梯度和方向·· 69

3.3 地下水抽水·· 70

3.3.1 承壓含水層的穩(wěn)態(tài)流·· 70

3.3.2 非承壓含水層的穩(wěn)態(tài)流·· 73

3.4 含水層試驗·· 76

3.4.1 泰斯（Theis）方程·· 76

3.4.2 Cooper-Jacob直線法·· 78

3.4.3 距離-降深方法·· 80

3.5 溶解羽的遷移速度·· 82

3.5.1 對流-彌散方程·· 82

3.5.2 擴散系數(shù)和彌散系數(shù)·· 83

3.5.3 地下水遷移的阻滯因子·· 88

3.5.4 溶解羽的遷移·· 90

3.6 包氣帶污染物的遷移·· 93

3.6.1 包氣帶中的液體運動·· 93

3.6.2 包氣帶中氣體擴散·· 95

3.6.3 包氣帶中氣相遷移的阻滯因子·· 97

參考文獻·· 99

第4章 物質(zhì)平衡概念和反應器設計·· 101

4.1 概述·· 101

4.2 物質(zhì)平衡概念·· 102

4.3 化學動力學·· 104

4.3.1 速率方程·· 105

4.3.2 半衰期·· 107

4.4 反應器類型·· 109

4.4.1 序批式反應器·· 110

4.4.2 連續(xù)流攪拌式反應器（CFSTR）·· 114

4.4.3 活塞流反應器（PFR）·· 116

4.5 確定反應器尺寸·· 118

4.6 反應器組合·· 120

4.6.1 串聯(lián)反應器·· 121

4.6.2 并聯(lián)反應器·· 127

第5章 包氣帶土壤修復·· 133

5.1 概述·· 133

5.2 土壤氣相抽提·· 133

5.2.1 土壤通風技術介紹·· 133

5.2.2 抽提氣體濃度·· 134

5.2.3 影響半徑和壓強分布·· 143

5.2.4 氣體流量·· 146

5.2.5 污染物去除速率·· 151

5.2.6 清理時間·· 154

5.2.7 溫度對SVE的影響·· 158

5.2.8 氣體抽提井的數(shù)量·· 159

5.2.9 真空泵（風機）的規(guī)格·· 160

5.3 土壤洗脫/溶劑浸提/土壤沖洗·· 162

5.3.1 土壤洗脫（Soil Washing）技術介紹·· 162

5.3.2 土壤洗脫系統(tǒng)設計·· 162

5.4 土壤生物修復·· 166

5.4.1 土壤生物修復技術介紹·· 166

5.4.2 水分需求量·· 167

5.4.3 營養(yǎng)物需求量·· 168

5.4.4 氧氣需求量·· 170

5.5 生物通風·· 172

5.5.1 生物通風技術介紹·· 172

5.5.2 生物通風技術設計·· 173

5.6 原位化學氧化·· 175

5.6.1 原位化學氧化技術介紹·· 175

5.6.2 常用氧化劑·· 175

5.6.3 氧化劑需求量·· 176

5.7 熱裂解·· 179

5.7.1 熱裂解技術介紹·· 179

5.7.2 焚燒單元設計·· 180

5.7.3 危險廢物焚燒的法規(guī)要求·· 181

5.8 低溫加熱解吸·· 183

5.8.1 低溫加熱解吸技術介紹·· 183

5.8.2 低溫加熱解吸技術設計·· 184

參考文獻·· 186

第6章 地下水修復·· 187

6.1 概述·· 187

6.2 地下水抽出·· 188

6.2.1 降落漏斗·· 188

6.2.2 捕獲區(qū)分析·· 192

6.3 活性炭吸附·· 199

6.3.1 活性炭吸附技術介紹·· 199

6.3.2 吸附等溫線和吸附容量·· 200

6.3.3 活性炭吸附系統(tǒng)設計·· 202

6.4 空氣吹脫·· 206

6.4.1 空氣吹脫技術介紹·· 206

6.4.2 空氣吹脫系統(tǒng)設計·· 207

6.5 異位生物修復·· 212

6.5.1 異位生物修復技術介紹·· 212

6.5.2 地上生物修復系統(tǒng)設計·· 212

6.6 原位地下水修復·· 214

6.6.1 原位生物修復技術介紹·· 214

6.6.2 基于增加溶解氧的強化生物降解·· 214

6.6.3 基于添加營養(yǎng)物質(zhì)的強化生物降解·· 218

6.7 空氣注入·· 219

6.7.1 空氣注入技術介紹·· 219

6.7.2 空氣注入的增氧效果·· 219

6.7.3 空氣注入壓力·· 221

6.7.4 空氣注入供電要求·· 223

6.8 生物曝氣·· 224

6.9 化學沉淀法去除重金屬·· 225

6.10 原位化學氧化·· 226

6.11 高級氧化工藝·· 228

參考文獻·· 230

第7章 VOCs富集氣體處置·· 231

7.1 概述·· 231

7.2 活性炭吸附·· 231

7.2.1 活性炭吸附技術介紹·· 231

7.2.2 顆粒狀活性炭吸附系統(tǒng)規(guī)模設計·· 232

7.2.3 吸附等溫線與吸附量·· 232

7.2.4 活性炭吸附器的常用橫截面積和高度·· 235

7.2.5 計算活性炭吸附器的污染物去除速率·· 237

7.2.6 更換（或再生）頻率·· 238

7.2.7 活性炭需求量（現(xiàn)場再生）·· 239

7.3 熱氧化·· 239

7.3.1 氣體流量與溫度的關系·· 240

7.3.2 氣體的熱值·· 241

7.3.3 稀釋空氣·· 243

7.3.4 助燃空氣·· 245

7.3.5 補充燃料用量·· 247

7.3.6 燃燒室體積·· 248

7.4 催化焚燒·· 250

7.4.1 稀釋空氣·· 250

7.4.2 補熱需求·· 251

7.4.3 催化反應床的體積·· 252

7.5 內(nèi)燃機·· 253

7.6 土壤生物濾床·· 254

參考文獻·· 255

案例索引·· 256

專業(yè)名詞中英文對照·· 262

本書內(nèi)容豐富翔實，涵蓋了場地修復工程計算的多個方面，包括場地調(diào)查、反應器設計、土壤和地下水修復等的計算，是一本具有指導意義的設計計算說明書。

場地修復工程涉及地質(zhì)、水文、化學、土木、環(huán)境等學科，這使得具有單一學科背景的人員難以完成系統(tǒng)的場地修復設計計算。本書“烹飪書式”的寫作手法解決了以上難題。

本書從原理引出公式，再過渡到工程案例計算，循序漸進，使非相關學科背景的人員也能很快讀懂，適合作為地下水和土壤修復領域的工程師們的工作手冊使用，也可作為高年級大學生或環(huán)境修復方向的研究生們的補充教材或參考書使用。

第1章 概述

1.1 背景和目標

1.2 結構

1.3 如何使用本書

第2章 場地特征描述及修復調(diào)查

2.1 污染程度的確定

2.1.1 質(zhì)量和濃度關系

2.1.2 儲罐移除或污染區(qū)域挖掘產(chǎn)生的土壤量

2.1.3 包氣帶中污染土壤的量

2.1.4 汽油中各組分的質(zhì)量分數(shù)和摩爾分數(shù)

2.1.5 毛細區(qū)高度

2.1.6 計算自由漂浮相的質(zhì)量和體積

2.1.7 確定污染范圍——一個綜合計算案例

2.2 土壤鉆孔及地下水監(jiān)測井

2.2.1 土壤鉆孔的鉆屑量

2.2.2 填料和膨潤土密封材料

2.2.3 地下水采樣的井體積

2.3 不同相態(tài)中污染物的質(zhì)量

2.3.1 自由相與氣相間的平衡

2.3.2 液-氣平衡

2.3.3 固-液平衡

2.3.4 固-液-氣平衡

2.3.5 污染物在不同相中的分配

參考文獻

第3章 污染羽在地下水和土壤中的遷移

3.1 地下水運動

3.1.1 達西定律

3.1.2 達西流速和滲流速度

3.1.3 固有滲透率與水力傳導系數(shù)/滲透系數(shù)的比較

3.1.4 導水系數(shù)、給水度和釋水系數(shù)

3.1.5 確定地下水徑流的水力梯度和方向

3.2 地下水抽水

3.2.1 承壓含水層的穩(wěn)態(tài)流

3.2.2 非承壓含水層的穩(wěn)態(tài)流

3.3 含水層測試

3.3.1 泰斯（Theis）方程

3.3.2 Cooper-Jacob直線法

3.3.3 距離-降深方法

3.4 溶解羽的遷移速度

3.4.1 對流-彌散方程

3.4.2 擴散系數(shù)和彌散系數(shù)

3.4.3 地下水遷移的阻滯因子

3.4.4 溶解羽的遷移

3.5 包氣帶污染物的遷移

3.5.1 包氣帶中的液體運動

3.5.2 包氣帶中氣體擴散

3.5.3 包氣帶中氣相遷移的阻滯因子

參考文獻

第4章 物質(zhì)平衡概念和反應器設計

4.1 物質(zhì)平衡概念

4.2 化學動力學

4.2.1 速率方程

4.2.2半衰期

4.3 反應器類型

4.3.1 序批式反應器

4.3.2 連續(xù)流攪拌式反應器（CFSTRs）

4.3.3 活塞流反應器（PFR）

4.4 確定反應器尺寸

4.5 反應器組合

4.5.1 串聯(lián)反應器

4.5.2 并聯(lián)反應器

第5章 包氣帶土壤修復

5.1 土壤氣相抽提

5.1.1 引言

5.1.2 抽提氣體濃度

5.1.3 影響半徑和壓強分布

5.1.4 氣體流量

5.1.5 污染物去除速率

5.1.6 清理時間

5.1.7 溫度對SVE的影響

5.1.8 氣體抽提井的數(shù)量

5.1.9 真空泵（風機）的規(guī)格

5.2 土壤生物修復

5.2.1 土壤生物修復技術的介紹

5.2.2 水分需求量

5.2.3 營養(yǎng)物需求量

5.2.4 氧氣需求量

5.3 土壤清洗/溶劑浸提/土壤沖洗

5.3.1 土壤清洗技術的介紹

5.4 低溫加熱（解吸）

5.4.1 低溫加熱（解吸）技術的介紹

5.4.2 低溫加熱（解吸）技術的設計

參考文獻

第6章 地下水修復

6.1 水力控制（抽取地下水）

6.1.1 降落漏斗

6.1.2 捕獲區(qū)分析

6.2 位于地上的地下水處理系統(tǒng)

6.2.1 活性炭吸附

6.2.2 空氣吹脫

6.2.3 高級氧化工藝

6.2.4 金屬的沉淀處理

6.2.5 生物處理

6.3 地下水原位修復

6.3.1 生物修復

6.3.2 空氣注入修復

參考文獻

第7章 VOCs富集氣體處置

7.1 活性炭吸附

7.1.1 吸附等溫線與吸附量

7.1.2 活性炭吸附器的橫截面積和高度

7.1.3 計算活性炭吸附器的污染物去除速率

7.1.4 更換（或再生）頻率

7.1.5 GAC用量（現(xiàn)場再生）

7.2 熱氧化

7.2.1 氣體流量與溫度的關系

7.2.2 氣流的熱值

7.2.3 稀釋氣體

7.2.4 提供氧氣的助燃空氣

7.2.5 補充燃料用量

7.2.6 燃燒室體積

7.3 催化焚燒

7.3.1 稀釋空氣

7.3.2 補熱需求

7.3.3 催化反應床的體積

7.4 內(nèi)燃機焚燒

7.4.1 目標去除率/使用率

7.5 土壤生物過濾器

7.5.1 設計標準

參考文獻

案例索引

專業(yè)名詞索引

英文版編著者：（美國）杰夫·郭（Jeff Kuo）

杰夫·郭（Jeff Kuo），于1995年受聘于加利福尼亞州立大學（位于美國加州富勒頓）土木與環(huán)境工程系，在此之前，他已在環(huán)境工程領域從業(yè)十余載。他在地下水科技股份有限公司（現(xiàn)在的Flour—GTI）、戴姆斯摩爾公司（Dames&Moore）、詹姆斯·蒙哥馬利咨詢工程公司（現(xiàn)在的Montgomeru—Watson）、南亞塑膠公司和洛杉磯郡衛(wèi)生區(qū)的工作中積累了豐富的從業(yè)經(jīng)驗。杰夫·郭在環(huán)境工程領域的實踐經(jīng)驗包括：空氣吹脫裝置、活性炭吸附器、火焰/催化焚燒爐以及土壤和地下水修復生物系統(tǒng)的設計與安裝；場地評價和環(huán)境中有害物質(zhì)的歸趨分析；填埋場和超級基金場地的修復調(diào)查、可行性研究工作；應對日趨嚴格的無組織排放要求的特殊設計；污水處理系統(tǒng)的尾氣排放；污水處理。此外，他還完成了多項研究：鹵代芳烴的超聲波脫氯、粉劑/菌劑在多孔介質(zhì)內(nèi)的遷移、瀝青的生物可降解性、復合礦物氧化物的表面特征、活性炭吸附動力學、污水過濾、離子交換樹脂的三氯甲烷生成勢和紫外消毒。杰夫·郭（Jeff Kuo）在“國立”臺灣大學取得化學工程學士學位，在美國懷俄明州立大學取得化學工程碩士學位，后在南加利福尼亞州立大學獲得石油工程碩士學位以及環(huán)境工程的碩士及博士學位。杰夫·郭（Jeff Kuo）是加利福尼亞注冊土木工程師、注冊機械工程師、注冊化學工程師。2100433B

本書內(nèi)容豐富詳實，涵蓋了場地修復工程計算的多方面，包括場地調(diào)查、反應器設計、土壤和地下水修復等的計算，是一本具有指導意義的設計計算說明書籍。 場地修復工程涉及地質(zhì)、水文、化學、土木、環(huán)境等學科，這使得具有單一學科背景的人員難以完成系統(tǒng)的場地修復設計計算。本書“烹飪書式”的寫作手法解決了以上難題。本書從原理引出公式，再過渡到工程案例計算，循序漸進，使非相關學科背景的人員也能很快讀懂，適合作為地下水和土壤修復領域的工程師們的工作手冊使用，也可作為高年級大學生或環(huán)境修復方向的研究生們的補充教材或參考書使用。