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本书内容丰富翔实，涵盖了场地修复工程计算的多个方面，包括场地调查、反应器设计、土壤和地下水修复等的计算，是一本具有指导意义的设计计算说明书。场地修复工程涉及地质、水文、化学、土木、环境等学科，这使得具有单一学科背景的人员难以完成系统的场地修复设计计算。本书“烹饪书式”的写作手法解决了以上难题。本书从原理引出公式，再过渡到工程案例计算，循序渐进，使非相关学科背景的人员也能很快读懂，适合作为地下水和土壤修复领域的工程师们的工作手册使用，也可作为高年级大学生或环境修复方向的研究生们的补充教材或参考书使用。

第1章  概述	1
1.1  背景和目标	1
1.2  本书结构	2
1.3  如何使用本书	3
第2章  场地评价及修复调查	4
2.1  概述	4
2.2  污染程度的确定	6
2.2.1  质量和浓度关系	6
2.2.2  储罐移除或污染区域挖掘产生的土壤量	16
2.2.3  包气带中污染土壤的量	19
2.2.4  汽油中各组分的质量分数和摩尔分数	23
2.2.5  毛细带高度	25
2.2.6  计算自由漂浮相的质量和体积	27
2.2.7  确定污染范围——一个综合计算案例	29
2.3  土壤钻孔及地下水监测井	32
2.3.1  土壤钻孔的钻屑量	32
2.3.2  填料和膨润土密封材料	33
2.3.3  地下水采样的井体积	35
2.4  不同相态中污染物的质量	36
2.4.1  自由相与气相间的平衡	36
2.4.2  液-气平衡	40
2.4.3  固-液平衡	44
2.4.4  固-液-气平衡	48
2.4.5  污染物在不同相中的分配	50
参考文献	59
第3章  污染羽在含水层和土壤中的迁移	60
3.1  概述	60
3.2  地下水运动	61
3.2.1  达西定律	61
3.2.2  达西流速和渗流速度	62
3.2.3  固有渗透率与渗透系数的比较	64
3.2.4  导水系数、给水度和释水系数	67
3.2.5  确定地下水径流的水力梯度和方向	69
3.3  地下水抽水	70
3.3.1  承压含水层的稳态流	70
3.3.2  非承压含水层的稳态流	73
3.4  含水层试验	76
3.4.1  泰斯（Theis）方程	76
3.4.2  Cooper-Jacob直线法	78
3.4.3  距离-降深方法	80
3.5  溶解羽的迁移速度	82
3.5.1  对流-弥散方程	82
3.5.2  扩散系数和弥散系数	83
3.5.3  地下水迁移的阻滞因子	88
3.5.4  溶解羽的迁移	90
3.6  包气带污染物的迁移	93
3.6.1  包气带中的液体运动	93
3.6.2  包气带中气体扩散	95
3.6.3  包气带中气相迁移的阻滞因子	97
参考文献	99
 
第4章  物质平衡概念和反应器设计	101
4.1  概述	101
4.2  物质平衡概念	102
4.3  化学动力学	104
4.3.1  速率方程	105
4.3.2  半衰期	107
4.4  反应器类型	109
4.4.1  序批式反应器	110
4.4.2  连续流搅拌式反应器（CFSTR）	114
4.4.3  活塞流反应器（PFR）	116
4.5  确定反应器尺寸	118
4.6  反应器组合	120
4.6.1  串联反应器	121
4.6.2  并联反应器	127
第5章  包气带土壤修复	133
5.1  概述	133
5.2  土壤气相抽提	133
5.2.1  土壤通风技术介绍	133
5.2.2  抽提气体浓度	134
5.2.3  影响半径和压强分布	143
5.2.4  气体流量	146
5.2.5  污染物去除速率	151
5.2.6  清理时间	154
5.2.7  温度对SVE的影响	158
5.2.8  气体抽提井的数量	159
5.2.9  真空泵（风机）的规格	160
5.3  土壤洗脱/溶剂浸提/土壤冲洗	162
5.3.1  土壤洗脱（Soil Washing）技术介绍	162
5.3.2  土壤洗脱系统设计	162
5.4  土壤生物修复	166
5.4.1  土壤生物修复技术介绍	166
5.4.2  水分需求量	167
5.4.3  营养物需求量	168
5.4.4  氧气需求量	170
5.5  生物通风	172
5.5.1  生物通风技术介绍	172
5.5.2  生物通风技术设计	173
5.6  原位化学氧化	175
5.6.1  原位化学氧化技术介绍	175
5.6.2  常用氧化剂	175
5.6.3  氧化剂需求量	176
5.7  热裂解	179
5.7.1  热裂解技术介绍	179
5.7.2  焚烧单元设计	180
5.7.3  危险废物焚烧的法规要求	181
5.8  低温加热解吸	183
5.8.1  低温加热解吸技术介绍	183
5.8.2  低温加热解吸技术设计	184
参考文献	186
第6章  地下水修复	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  捕获区分析	192
6.3  活性炭吸附	199
6.3.1  活性炭吸附技术介绍	199
6.3.2  吸附等温线和吸附容量	200
6.3.3  活性炭吸附系统设计	202
6.4  空气吹脱	206
6.4.1  空气吹脱技术介绍	206
6.4.2  空气吹脱系统设计	207
6.5  异位生物修复	212
6.5.1  异位生物修复技术介绍	212
6.5.2  地上生物修复系统设计	212
6.6  原位地下水修复	214
6.6.1  原位生物修复技术介绍	214
6.6.2  基于增加溶解氧的强化生物降解	214
6.6.3  基于添加营养物质的强化生物降解	218
6.7  空气注入	219
6.7.1  空气注入技术介绍	219
6.7.2  空气注入的增氧效果	219
6.7.3  空气注入压力	221
6.7.4  空气注入供电要求	223
6.8  生物曝气	224
6.9  化学沉淀法去除重金属	225
6.10  原位化学氧化	226
6.11  高级氧化工艺	228
参考文献	230
第7章  VOCs富集气体处置	231
7.1  概述	231
7.2  活性炭吸附	231
7.2.1 活性炭吸附技术介绍	231
7.2.2  颗粒状活性炭吸附系统规模设计	232
7.2.3  吸附等温线与吸附量	232
7.2.4  活性炭吸附器的常用横截面积和高度	235
7.2.5  计算活性炭吸附器的污染物去除速率	237
7.2.6  更换（或再生）频率	238
7.2.7  活性炭需求量（现场再生）	239
7.3  热氧化	239
7.3.1  气体流量与温度的关系	240
7.3.2  气体的热值	241
7.3.3  稀释空气	243
7.3.4  助燃空气	245
7.3.5  补充燃料用量	247
7.3.6  燃烧室体积	248
7.4  催化焚烧	250
7.4.1  稀释空气	250
7.4.2  补热需求	251
7.4.3  催化反应床的体积	252
7.5  内燃机	253
7.6  土壤生物滤床	254
参考文献	255
案例索引	256
专业名词中英文对照	262

译者序

      在我国工业化、城市化和农业集约化的快速发展过程中，大量人为排放的污染物进入土壤和地下水，造成的环境影响日益凸显。土壤和地下水污染已成为限制我国经济结构转型、威胁粮食和饮用水安全、危害人民群众身体健康、阻碍社会和经济可持续发展的重大隐患。根据《国家环境保护“十三五”规划》、《土壤污染防治行动计划》等文件，土壤和地下水污染修复工作是目前亟待解决的突出环境问题之一，未来市场潜力巨大。
20世纪80年代以来，欧美发达国家逐步推进污染场地修复工作，在土壤和地下水的治理方面积累了丰富的经验。我国的场地修复起步较晚，直至2007年，国内以北京宋家庄交通枢纽污染场地为代表的修复工程项目开始实施，我国场地修复正式进入大规模的工程化阶段。2007—2015年，国内公开招标的工业场地修复工程类项目近150个。但是，目前国内污染场地修复技术的研究与应用处于起步阶段，缺乏将多领域、交叉学科的理论知识应用于工程实践的经验，设计工作也缺乏系统性和规范性。译者认为，其中的原因包括但不仅限于以下两点。首先，在中文资源检索范围内，各类图书、论文等都对污染场地修复的现有或前沿知识理论体系有了比较全面、详细的介绍，奠定了修复行业发展的基础，但均难以指导实际工程应用。其次，污染场地修复工程涉及环境、土木、地质、水文、化学、生物、材料、机械等领域，若没有经过专门的综合培训，技术/设计人员很难独立完成一整套方案的设计或计算工作。
一方面，污染场地修复工作任重而道远；另一方面，修复工程设计缺乏相关的指导。如何解决“供”、“需”矛盾，提高从业人员的设计水平，确保设计质量、效率及可行性是我们一直思考并致力于解决的问题。译者在杰夫?郭的Practical Design Calculations for Groundwater and Soil Remediation中找到了答案，并决定翻译此书，与行业同仁或学生共享。该书的特点与各章节主要内容已在内容简介和第1章中介绍，在此不再赘述。
2013年6月，在李书鹏、马骏、杨乐巍、张秋子、于宏旭、徐海珍、王翔等同仁的努力下，《土壤及地下水修复工程设计》中文版第1版出版，并获得了广大读者的一致好评。2014年，原著第2版一经面世后，北京建工环境修复股份有限公司旋即组织翻译小组，开展此书的翻译工作。此外，为方便广大读者阅读与使用，在征得原著作者同意的前提下，译者们将书籍中的相关公式、经验参数、案例中的美制单位全部统一换算为国际标准单位。为了确保书籍翻译的专业性、计算的准确性，翻译组进行了反复多次的校对、验算工作，为此付出了大量宝贵的时间和精力。
在此，对参与本书翻译与出版的同仁表示衷心的感谢！
如果本书对污染场地修复的业内同仁或有志于从事修复事业的学生有所帮助，译者将感到莫大的欣慰。由于翻译的水平和时间有限，文中难免存在错漏，恳请读者指正和原谅。

译  者    
2016年9月  

作者序


近年来，人们对危险废弃物管理行业的关注已从诉讼、场地评价放眼至场地修复。场地修复阶段工作繁多，需要各方充分协调，通力合作。因此，修复专业人员的专业背景往往多种多样——地质学、水文学、化学、微生物学、气象学、毒理学和传染病学等科学学科，以及化学、机械、电力、土木、环境等工程学科。不尽相同的教育背景，使得他们进行或审核场地修复设计计算的能力差异很大。对他们中的一些人来说，做出精准的设计计算似乎是一个难以完成的任务。
绝大多数的场地修复书籍仅给出了描述性的修复措施，在我看来，还没有一本书能提供具有指导意义的设计计算说明。应土壤和地下水修复领域同行们——受聘于工业行业、咨询公司、律师事务所和管理部门的现场工程师、科学家和法律专家，以及高校在校生和毕业生的现实需要，特编此书。本书涵盖了修复领域中关键设计计算工作的重要方面，并提供了相关实用的工作信息，这些信息均来自前人著作文献及我个人在咨询和教学工作中的亲身实践经验。本书也可以作为打算从事场地修复领域工作的本科生或研究生的教科书或参考书。我真挚地希望，该书能成为场地修复领域专家和学生们的有用工具。
本书在1999年发行了第1版，距今已有15年的时间。此间我收到了来自世界各地读者的反馈，在此我表示真诚的感谢。在被多次鼓动之后，我最终完成了第2版的编写。我真挚地希望，该书能成为场地修复领域人员的有用工具。如果您有什么意见或建议，欢迎来信至我的邮箱jkuo@fullerton.edu。
最后，请允许我借此机会感谢洛杉矶郡卫生区的Tom Hashman和Ziad El Jack，他们为原稿修订提出了许多宝贵意见。

环境工程—土壤修复/地下水修复

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土壤及地下水修复工程设计（第2版）