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一、土壤修复的定义
土壤修复:采用物理、化学或生物的方法固定、转移、吸收、降解或转化场地土壤中的污染物,使其含量降低到可接受水平,或将有毒有害的污染物转化为无害物质的过程。

渗透系数又称水力传导系数(Hydraulic Conductivity),在各向同性介质中,它定义为单位水力梯度下的单位流量,表示流体通过孔隙骨架的难易程度。


表达式为:κ=kρg/η
k:孔隙介质的渗透率,它只与固体骨架的性质有关;
κ:渗透系数;
η:动力粘滞性系数;
ρ:流体密度;
g:重力加速度。
渗透系数愈大,岩石透水性愈强。各类土的渗透系数经验如下:


土壤中的污染物包括有机污染物和重金属污染物两大类。

根据污染物挥发的难易程度(取决于饱和蒸气压及沸点),有机污染物又分为:

-  挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs):常温下饱和蒸汽压大于133.32 Pa、常压下沸点在50~260℃以下的有机化合物,或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。主要包括苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。

-  半挥发性有机物(Semivolatile Organic Compounds,SVOCs):常温下沸点在170~350℃、蒸汽压在13.3~10 -5 Pa的有机物,部分SVOCs容易吸附在颗粒物上。主要包括二恶英类、多环芳烃、有机农药类、氯代苯类、硝基苯类、亚硝基胺类、苯胺类、苯酚类等。

-  难挥发性有机物:常温下很难挥发的有机物,主要指持久性有机物POPs。

1.异位固化/稳定化技术:

向污染土壤中添加固化剂/稳定化剂,经充分混合,使其与污染介质、污染物发生物理、化学作用,将污染土壤固封为结构完整的具有低渗透性的固化体,或将污染物转化成化学性质不活泼形态,降低污染物在环境中的迁移和扩散。

2.异位化学氧化/还原技术:

向污染土壤添加氧化剂或还原剂,通过氧化或还原作用,使土壤中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。常见的氧化剂包括高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧。常见的还原剂包括连二亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、多硫化钙、二价铁、零价铁等。

3.异位热脱附技术:

通过直接或间接加热,将污染土壤加热至目标污染物的沸点以上,通过控制系统温度和物料停留时间有选择地促使污染物气化挥发,使目标污染物与土壤颗粒分离,去除。

4.异位土壤洗脱技术:

污染物主要集中分布于较小的土壤颗粒上,异位土壤洗脱是采用物理分离或增效洗脱等手段,通过添加水或合适的增效剂,分离重污染土壤组分或使污染物从土壤相转移到液相的技术。经过洗脱处理,可以有效地减少污染土壤的处理量,实现减量化。

5.水泥窑协同处置技术:

利用水泥回转窑内的高温、气体长时间停留、热容量大、热稳定性好、碱性环境、无废渣排放等特点,在生产水泥熟料的同时,焚烧固化处理污染土壤。有机物污染土壤从窑尾烟气室进入水泥回转窑,窑内气相温度最高可达1800℃,物料温度约为1450℃,在水泥窑的高温条件下,污染土壤中的有机污染物转化为无机化合物,高温气流与高细度、高浓度、高吸附性、高均匀性分布的碱性物料(CaO、CaCO3 等)充分接触,有效地抑制酸性物质的排放,使得硫和氯等转化成无机盐类固定下来;重金属污染土壤从生料配料系统进入水泥窑,使重金属固定在水泥熟料中。

6.原位固化/稳定化技术:

通过一定的机械力在原位向污染介质中添加固化剂/稳定化剂,在充分混合的基础上,使其与污染介质、污染物发生物理、化学作用,将污染介质固封在结构完整的具有低渗透系数固态材料中,或将污染物转化成化学性质不活泼形态,降低污染物在环境中迁移和扩散。

7.原位化学氧化/还原技术: 

通过向土壤或地下水的污染区域注入氧化剂或还原剂,通过氧化或还原作用,使土壤或地下水中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。常见的氧化剂包括高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧。常见的还原剂包括硫化氢、连二亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、多硫化钙、二价铁、零价铁等。

8.土壤植物修复技术: 

利用植物进行提取、根际滤除、挥发和固定等方式移除﹑转变和破坏土壤中的污染物质,使污染土壤恢复其正常功能。目前国内外对植物修复技术的研究和推广应用多数侧重于重金属元素,因此狭义的植物修复技术主要指利用植物清除污染土壤中的重金属。

9.土壤阻隔填埋技术: 

将污染土壤或经过治理后的土壤置于防渗阻隔填埋场内,或通过敷设阻隔层阻断土壤中污染物迁移扩散的途径,使污染土壤与四周环境隔离,避免污染物与人体接触和随降水或地下水迁移进而对人体和周围环境造成危害。按其实施方式,可以分为原位阻隔覆盖和异位阻隔填埋。原位阻隔覆盖是将污染区域通过在四周建设阻隔层,并在污染区域顶部覆盖隔离层,将污染区域四周及顶部完全与周围隔离,避免污染物与人体接触和随地下水向四周迁移。也可以根据场地实际情况结合风险评估结果,选择只在场地四周建设阻隔层或只在顶部建设覆盖层。异位阻隔填埋是将污染土壤或经过治理后的土壤阻隔填埋在由高密度聚乙烯膜(HDPE)等防渗阻隔材料组成的防渗阻隔填埋场里,使污染土壤与四周环境隔离,防止污染土壤中的污染物随降水或地下水迁移,污染周边环境,影响人体健康。该技术虽不能降低土壤中污染物本身的毒性和体积,但可以降低污染物在地表的暴露及其迁移性。

10. 生物堆技术:

对污染土壤堆体采取人工强化措施,促进土壤中具备污染物降解能力的土著微生物或外源微生物的生长,降解土壤中的污染物。

11. 地下水抽出处理技术:

根据地下水污染范围,在污染场地布设一定数量的抽水井,通过水泵和水井将污染地下水抽取上来,然后利用地面设备处理。处理后的地下水,排入地表径流回灌到地下或用于当地供水。

12. 地下水修复可渗透反应墙技术:

在地下安装透水的活性材料墙体拦截污染物羽状体,当污染羽状体通过反应墙时,污染物在可渗透反应墙内发生沉淀、吸附、氧化还原、生物降解等作用得以去除或转化,从而实现地下水净化的目的。

13. 地下水监控自然衰减技术:

原理:通过实施有计划的监控策略,依据场地自然发生的物理、化学及生物作用,包含生物降解、扩散、吸附、稀释、挥发、放射性衰减以及化学性或生物性稳定等,使得地下水和土壤中污染物的数量、毒性、移动性降低到风险可接受水平。

14. 多相抽提技术:

通过真空提取手段,抽取地下污染区域的土壤气体、地下水和浮油层到地面进行相分离及处理,以控制和修复土壤与地下水中的有机污染物。

15. 原位生物通风技术:

生物通风法由土壤气相抽提法(SVE)发展而来,通过向土壤中供给空气或氧气,依靠微生物的好氧活动,促进污染物降解;同时利用土壤中的压力梯度促使挥发性有机物及降解产物流向抽气井,被抽提去除。可通过注入热空气、营养液、外源高效降解菌剂的方法对污染物去除效果进行强化。

1工艺特点

该降解工艺的原理是利用经特殊筛选驯化的工程菌降解异味气体污染物,使之被氧化分解,从而使气态污染物无毒、无害的工艺方法。异味气态污染物首先扩散到生物填料表面,再转移到微生物体内,通过微生物的代谢活动而被降解

2工艺流程

该工艺对污水处理装置的机械格栅井、沉砂池、提升泵吸水池、斜板隔油池、一、二级浮选吸水池、浮渣池、预反应池、缺氧池、好氧池、脱气池、调节除油罐、曝气池所产生的废气进行收集、输送、生化处理,最后达到无害排放SYSW-34000型恶臭及异味气体处理装置,在常温常压下即可运行(对压力无特殊要求)。设施分为2部分,1部分为管道密封收集,另1部分为物理化学生物净化。

异味气体通过管道汇集到设备间,首先经过生物预处理塔,然后进入水洗塔,再进入一、二级生物净化塔进行生物降解,最后由引风机通过排气塔排到大气中去,见图1。


各工序的作用

(1)预处理塔。为异味气体处理系统的预处理单元,内设专有除油填料,主要作用是除油,带油气体通过预处理塔时与塔中的填料接触碰撞,使小油滴粘附在填料上变大最后落回集油池。

(2)水洗塔。利用经特殊加工制造的填料和生物塔结构设计实现异味气体的处理减量,降低进入高效生化段的异味气体浓度负荷,提高后续处理效率和排放气体的达标率。通过此级生化处理达到较高浓度异味气体的绝对去除量,总的去除率可达30%。与其他预处理方法相比,采用强化生物净化工艺具有运行成本低,无二次污染问题。同时,该段运行方式为连续提供喷淋水,相当于生物滤池方法处理异味气体,而且可以达到对气体进行加湿和除尘的目的。

(3)生物塔。异味气体处理系统的处理单元,向生物塔内定期喷淋污水处理场二沉池的出水,保证净化器内部微生物生长、繁殖所需的营养,同时控制调整填料上的生物量使老化的生物膜脱落,二沉池来水首先进入喷淋水池,在喷淋池内短暂停留后使用喷淋水泵定期向生物塔内喷水。而恶臭及异味气体通过生物塔时与塔中生物滤料接触,被吸收和氧化,使处理后气体达到国家恶臭污染物排放标准。

(4)用离心风机负压集气。风机安装在系统的末端,使输送管道和系统内呈负压状态,可以防止因设备或管道检修时毒气溢出。

(5)高空排放塔。处理后的气体通过高空排放塔排入大气。

数据分析

异味治理装置入口气体、出口气体及污染物去除率分别见表1~3


通过对异味治理装置的进口、排放口的非甲烷总烃、苯、甲苯、二甲苯、氨、硫化氢的监测分析,结果表明,处理后的气体的各项指标均合格各项污染物去除率≥95%。
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