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一、土壤修復的定義
土壤修復:采用物理、化學或生物的方法固定、轉移、吸收、降解或轉化場地土壤中的污染物,使其含量降低到可接受水平,或將有毒有害的污染物轉化為無害物質的過程。

滲透系數又稱水力傳導系數(Hydraulic Conductivity),在各向同性介質中,它定義為單位水力梯度下的單位流量,表示流體通過孔隙骨架的難易程度。


表達式為:κ=kρg/η
k:孔隙介質的滲透率,它只與固體骨架的性質有關;
κ:滲透系數;
η:動力粘滯性系數;
ρ:流體密度;
g:重力加速度。
滲透系數愈大,巖石透水性愈強。各類土的滲透系數經驗如下:


土壤中的污染物包括有機污染物和重金屬污染物兩大類。

根據污染物揮發的難易程度(取決于飽和蒸氣壓及沸點),有機污染物又分為:

-  揮發性有機物(Volatile Organic Compounds,VOCs):常溫下飽和蒸汽壓大于133.32 Pa、常壓下沸點在50~260℃以下的有機化合物,或在常溫常壓下任何能揮發的有機固體或液體。主要包括苯系物、有機氯化物、氟里昂系列、有機酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烴化合物等。

-  半揮發性有機物(Semivolatile Organic Compounds,SVOCs):常溫下沸點在170~350℃、蒸汽壓在13.3~10 -5 Pa的有機物,部分SVOCs容易吸附在顆粒物上。主要包括二惡英類、多環芳烴、有機農藥類、氯代苯類、硝基苯類、亞硝基胺類、苯胺類、苯酚類等。

-  難揮發性有機物:常溫下很難揮發的有機物,主要指持久性有機物POPs。

1.異位固化/穩定化技術:

向污染土壤中添加固化劑/穩定化劑,經充分混合,使其與污染介質、污染物發生物理、化學作用,將污染土壤固封為結構完整的具有低滲透性的固化體,或將污染物轉化成化學性質不活潑形態,降低污染物在環境中的遷移和擴散。

2.異位化學氧化/還原技術:

向污染土壤添加氧化劑或還原劑,通過氧化或還原作用,使土壤中的污染物轉化為無毒或相對毒性較小的物質。常見的氧化劑包括高錳酸鹽、過氧化氫、芬頓試劑、過硫酸鹽和臭氧。常見的還原劑包括連二亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硫酸亞鐵、多硫化鈣、二價鐵、零價鐵等。

3.異位熱脫附技術:

通過直接或間接加熱,將污染土壤加熱至目標污染物的沸點以上,通過控制系統溫度和物料停留時間有選擇地促使污染物氣化揮發,使目標污染物與土壤顆粒分離,去除。

4.異位土壤洗脫技術:

污染物主要集中分布于較小的土壤顆粒上,異位土壤洗脫是采用物理分離或增效洗脫等手段,通過添加水或合適的增效劑,分離重污染土壤組分或使污染物從土壤相轉移到液相的技術。經過洗脫處理,可以有效地減少污染土壤的處理量,實現減量化。

5.水泥窯協同處置技術:

利用水泥回轉窯內的高溫、氣體長時間停留、熱容量大、熱穩定性好、堿性環境、無廢渣排放等特點,在生產水泥熟料的同時,焚燒固化處理污染土壤。有機物污染土壤從窯尾煙氣室進入水泥回轉窯,窯內氣相溫度最高可達1800℃,物料溫度約為1450℃,在水泥窯的高溫條件下,污染土壤中的有機污染物轉化為無機化合物,高溫氣流與高細度、高濃度、高吸附性、高均勻性分布的堿性物料(CaO、CaCO3 等)充分接觸,有效地抑制酸性物質的排放,使得硫和氯等轉化成無機鹽類固定下來;重金屬污染土壤從生料配料系統進入水泥窯,使重金屬固定在水泥熟料中。

6.原位固化/穩定化技術:

通過一定的機械力在原位向污染介質中添加固化劑/穩定化劑,在充分混合的基礎上,使其與污染介質、污染物發生物理、化學作用,將污染介質固封在結構完整的具有低滲透系數固態材料中,或將污染物轉化成化學性質不活潑形態,降低污染物在環境中遷移和擴散。

7.原位化學氧化/還原技術: 

通過向土壤或地下水的污染區域注入氧化劑或還原劑,通過氧化或還原作用,使土壤或地下水中的污染物轉化為無毒或相對毒性較小的物質。常見的氧化劑包括高錳酸鹽、過氧化氫、芬頓試劑、過硫酸鹽和臭氧。常見的還原劑包括硫化氫、連二亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硫酸亞鐵、多硫化鈣、二價鐵、零價鐵等。

8.土壤植物修復技術: 

利用植物進行提取、根際濾除、揮發和固定等方式移除﹑轉變和破壞土壤中的污染物質,使污染土壤恢復其正常功能。目前國內外對植物修復技術的研究和推廣應用多數側重于重金屬元素,因此狹義的植物修復技術主要指利用植物清除污染土壤中的重金屬。

9.土壤阻隔填埋技術: 

將污染土壤或經過治理后的土壤置于防滲阻隔填埋場內,或通過敷設阻隔層阻斷土壤中污染物遷移擴散的途徑,使污染土壤與四周環境隔離,避免污染物與人體接觸和隨降水或地下水遷移進而對人體和周圍環境造成危害。按其實施方式,可以分為原位阻隔覆蓋和異位阻隔填埋。原位阻隔覆蓋是將污染區域通過在四周建設阻隔層,并在污染區域頂部覆蓋隔離層,將污染區域四周及頂部完全與周圍隔離,避免污染物與人體接觸和隨地下水向四周遷移。也可以根據場地實際情況結合風險評估結果,選擇只在場地四周建設阻隔層或只在頂部建設覆蓋層。異位阻隔填埋是將污染土壤或經過治理后的土壤阻隔填埋在由高密度聚乙烯膜(HDPE)等防滲阻隔材料組成的防滲阻隔填埋場里,使污染土壤與四周環境隔離,防止污染土壤中的污染物隨降水或地下水遷移,污染周邊環境,影響人體健康。該技術雖不能降低土壤中污染物本身的毒性和體積,但可以降低污染物在地表的暴露及其遷移性。

10. 生物堆技術:

對污染土壤堆體采取人工強化措施,促進土壤中具備污染物降解能力的土著微生物或外源微生物的生長,降解土壤中的污染物。

11. 地下水抽出處理技術:

根據地下水污染范圍,在污染場地布設一定數量的抽水井,通過水泵和水井將污染地下水抽取上來,然后利用地面設備處理。處理后的地下水,排入地表徑流回灌到地下或用于當地供水。

12. 地下水修復可滲透反應墻技術:

在地下安裝透水的活性材料墻體攔截污染物羽狀體,當污染羽狀體通過反應墻時,污染物在可滲透反應墻內發生沉淀、吸附、氧化還原、生物降解等作用得以去除或轉化,從而實現地下水凈化的目的。

13. 地下水監控自然衰減技術:

原理:通過實施有計劃的監控策略,依據場地自然發生的物理、化學及生物作用,包含生物降解、擴散、吸附、稀釋、揮發、放射性衰減以及化學性或生物性穩定等,使得地下水和土壤中污染物的數量、毒性、移動性降低到風險可接受水平。

14. 多相抽提技術:

通過真空提取手段,抽取地下污染區域的土壤氣體、地下水和浮油層到地面進行相分離及處理,以控制和修復土壤與地下水中的有機污染物。

15. 原位生物通風技術:

生物通風法由土壤氣相抽提法(SVE)發展而來,通過向土壤中供給空氣或氧氣,依靠微生物的好氧活動,促進污染物降解;同時利用土壤中的壓力梯度促使揮發性有機物及降解產物流向抽氣井,被抽提去除??賞ü⑷肴瓤掌?、營養液、外源高效降解菌劑的方法對污染物去除效果進行強化。

1工藝特點

該降解工藝的原理是利用經特殊篩選馴化的工程菌降解異味氣體污染物,使之被氧化分解,從而使氣態污染物無毒、無害的工藝方法。異味氣態污染物首先擴散到生物填料表面,再轉移到微生物體內,通過微生物的代謝活動而被降解

2工藝流程

該工藝對污水處理裝置的機械格柵井、沉砂池、提升泵吸水池、斜板隔油池、一、二級浮選吸水池、浮渣池、預反應池、缺氧池、好氧池、脫氣池、調節除油罐、曝氣池所產生的廢氣進行收集、輸送、生化處理,最后達到無害排放SYSW-34000型惡臭及異味氣體處理裝置,在常溫常壓下即可運行(對壓力無特殊要求)。設施分為2部分,1部分為管道密封收集,另1部分為物理化學生物凈化。

異味氣體通過管道匯集到設備間,首先經過生物預處理塔,然后進入水洗塔,再進入一、二級生物凈化塔進行生物降解,最后由引風機通過排氣塔排到大氣中去,見圖1。


各工序的作用

(1)預處理塔。為異味氣體處理系統的預處理單元,內設專有除油填料,主要作用是除油,帶油氣體通過預處理塔時與塔中的填料接觸碰撞,使小油滴粘附在填料上變大最后落回集油池。

(2)水洗塔。利用經特殊加工制造的填料和生物塔結構設計實現異味氣體的處理減量,降低進入高效生化段的異味氣體濃度負荷,提高后續處理效率和排放氣體的達標率。通過此級生化處理達到較高濃度異味氣體的絕對去除量,總的去除率可達30%。與其他預處理方法相比,采用強化生物凈化工藝具有運行成本低,無二次污染問題。同時,該段運行方式為連續提供噴淋水,相當于生物濾池方法處理異味氣體,而且可以達到對氣體進行加濕和除塵的目的。

(3)生物塔。異味氣體處理系統的處理單元,向生物塔內定期噴淋污水處理場二沉池的出水,保證凈化器內部微生物生長、繁殖所需的營養,同時控制調整填料上的生物量使老化的生物膜脫落,二沉池來水首先進入噴淋水池,在噴淋池內短暫停留后使用噴淋水泵定期向生物塔內噴水。而惡臭及異味氣體通過生物塔時與塔中生物濾料接觸,被吸收和氧化,使處理后氣體達到國家惡臭污染物排放標準。

(4)用離心風機負壓集氣。風機安裝在系統的末端,使輸送管道和系統內呈負壓狀態,可以防止因設備或管道檢修時毒氣溢出。

(5)高空排放塔。處理后的氣體通過高空排放塔排入大氣。

數據分析

異味治理裝置入口氣體、出口氣體及污染物去除率分別見表1~3


通過對異味治理裝置的進口、排放口的非甲烷總烴、苯、甲苯、二甲苯、氨、硫化氫的監測分析,結果表明,處理后的氣體的各項指標均合格各項污染物去除率≥95%。
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