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什么是原位土壤修复淋洗技术?

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浏览:- 发布日期:2019-10-31 10:05:02【

土壤原位淋洗修复技术中的土壤淋洗技术是指将可促进土壤污染物溶解或迁移的化学溶剂注入受污染土壤中,从而将污染物从土壤中溶解、分离出来并进行处理的技术,是一种利用化学原理来修复污染土壤的常用技术。

技术分类

土壤淋洗法按处理土壤的位置可以分为原位土壤淋洗和异位土壤淋洗。

原位土壤淋洗指通过注射井等向土壤施加淋洗剂,使其向下渗透,穿过污染带与污染物结合,通过解吸、溶解或络合等作用,最终形成可迁移态化合物。含有污染物的溶液可以用提取井等方式收集、存储,再进一步处理,以再次用于处理被污染的土壤。该技术需要在原地搭建修复设施,包括清洗液投加系统、土壤下层淋出液收集系统和淋出液处理系统。同时,有必要把污染区域封闭起来,通常采用物理屏障或分割技术。


原位土壤淋洗修复示意图

该技术对于多孔隙、均质、易渗透的土壤中的重金属、具有低辛烷/水分配系数的有机化合物、羟基类化合物、低分子量醇类和羟基酸类等污染物具有较高的分离与去除效率。优点包括:无需污染土壤进行挖掘、运输,适用于包气带和饱水带多种污染物去除,适用于组合工艺中。缺点有:可能会污染地下水,无法对去除效果与持续修复时间进行预测,去除效果受制于场地地质情况等。

土壤原位淋洗修复技术的影响因素主要有:

(1)场地工程地质条件,土壤淋洗技术适用于多孔性、易渗透的土壤,同时,土壤中有机质含量、阳离子交换容量也会影响淋洗效果,水力传导系数大于10-4cm/s的土壤,可推荐采用该技术。

(2)场地水文地质条件,场地的地下水流场慢、易于控制污染扩散,不存在污染泄漏的情况。

(3)污染物类型及赋存状态,一般水溶态含量高的污染物更适合采用原位淋洗技术。

(4)清洗剂类型,原位淋洗技术最好的淋洗药剂是水,若采用化学药剂,需要重点考虑药剂的环境安全性,是否会产生二次污染。

近年来,随着我国产业结构的调整及城市化进程的加快,全国的大中城市都实施了退二进三退城进园的政策,大批涉及化工、冶金、石油、交通运输、轻工等行业的污染企业先后搬迁或关闭。大量工业企业搬迁遗留场地的污染土壤在再开发利用过程中,污染物会直接对该区域土地上从事生产、生活人员的健康构成威胁。随着我国土壤污染面积不断扩大,更是出现了复合型、混合型的高风险污染区,并呈现出城郊向农村延伸、局部向区域蔓延的趋势。

技术原理

土壤淋洗是将某种对污染物具有溶解能力的液体与土壤混合、摩擦,从而将污染物转移至液相和小部分土壤中的一种土壤修复技术。此技术分原位和异位土壤淋洗。原位土壤淋洗一般是指将冲洗液由注射井注入或渗透至土壤污染区域,携带污染物质到达地下水后用泵抽取污染的地下水,并于地面上去除污染物的过程。异位化学淋洗技术需要将污染土壤挖掘出来,用水或淋洗剂溶液清洗土壤、去除污染物,再对含有污染物的清洗废水或废液进行处理,洁净土可以回填或运到其他地点回用。

使用要求

土壤淋洗是用淋洗液 (清水或含有能提高重金属可溶性的试剂溶液 )来淋洗污染土壤, 把土壤固相中的重金属转移到土壤液相。将挖掘出的地表土经过初期筛选去除表面残渣 ,分散大块土后, 与某种提取剂充分混合 ,经过第二步筛选分离后 ,用水淋洗除去残留的提取剂,处理后干净的土壤可归还原位被再利用 ,富含重金属的废水进一步处理可回收重金属和提取剂。用来提取土壤重金属的提取剂很多,包括有机或无机酸、碱 、盐和螯合剂 ,其中主要有硝酸 、盐酸 、磷酸、硫酸、氢氧化钠 、草酸 、柠檬酸、EDTA DTPA等。

淋洗方式

土壤淋洗技术的研究目前主要集中在对有机污染和重金属污染的治理。按照运行方式有单级和多级清洗;按照淋洗液的不同可分为清水清洗、无机酸清洗、有机酸和螯合剂清洗、表面活性剂清洗、氧化剂清洗和超临界CO2流体清洗等。

淋洗要求

土壤原位淋洗修复技术对土壤的现场条件要求比较高,要求土壤为沙质或者具有高导水率,并且污染带的下层土壤是非渗透性的,这样才能实现将淋洗液注入已污染的土壤,再用泵将含有污染物的淋洗液抽吸到地面,除去污染物,再将淋洗液回收使用的修复过程,该方法较异位修复方法的缺点在于难以控制污染液流的流动路径,这样有可能会扩大土壤被污染的范围和程度,影响土壤清洗的效率。

适用范围

土壤淋洗技术可用来处理重金属和有机污染物,对于大粒径级别污染土壤的修复更为有效,砂砾、沙、细沙以及类似土壤中的污染物更容易被清洗出来,而粘土中的污染物则较难清洗。一般来说,当土壤中粘土含量达到25%30%时,不考虑采用该技术。

技术组合

通常经过清洗的土壤还需要进一步修复,因此这种方法常与其他方式共同完成修复过程。污染物通常在某类土壤的吸附能力大于其他类土壤,如在黏土或者粉砂的吸附能力大于在颗粒大一些的土壤(如粗砂和砾砂)。反过来黏土和粉砂易于黏附在粗砂和砾砂之上。土壤清洗帮助黏土、粉砂与颗粒较大的、干净的土壤分离,从而减小了污染物的体积。颗粒较大的部分毒性较低,可以回填;颗粒较小的可以结合其他的修复方式处理。

使用表面活性剂可促进冲洗作用, 特别是阴离子生物表面活性剂效果较好 。当冲洗技术用于质地的土壤时,可采用浮选法作为辅助手段, 增加冲洗效果 。

研究表明 5%Tween80 -1 mol/L柠檬酸对Zn Pb的去除率均 100%, 0.2 mol/L乙二胺四乙酸二钠 (EDTA)-5%Tween80 Zn Pb的去除率也可达到 100% EDTA和 十二 烷基 硫酸 钠(SDS)组合试剂修复 Pb污染土壤, 当两者的添加顺序不同时对 Pb的去除效果也不同 ,先添加 EDTA后添加 SDS, Pb的去除率可达 96%, 先添加 SDS后添加 EDTA, Pb的去除率为 84%, 原因是 SDS中的DS-基团可以与矿物质结合的 Pb作用生成 DS-Pb-矿物质三重化合物。两者同时加入时 Pb的去除率为 91%

当前大多数持久性有机污染场地面临用地功能的转换和二次开发,如: 商业用地、居民住宅等。这些场地中潜存的高风险污染土壤将成为人类化学定时炸弹,严重威胁人体健康和环境安全,已成为当前亟需解决的土壤环境问题。在持久性有机污染场地土壤修复技术中,由于物化修复方法具有效果好、周期短和成本低等特点被广泛运用于实际的场地修复。其中场地土壤原位淋洗修复技术是物化修复中一种常用的手段。持久性有机污染场地土壤淋洗法是污染场地土壤物化修复方法中一种常用的技术。

土壤原位淋洗修复技术主要步骤如图 1 所示:



土壤淋洗法原位修复示意图

土土壤原位淋洗修复技术示意图

( 1) 根据污染场地的地质特点和工程需求确定注入井和抽提井的位置数目和深度,以及淋洗剂回用处理设备的安置;

( 2) 注入淋洗剂,进行淋洗修复处理;

( 3) 抽提出含有污染物质的淋洗剂;

( 4) 淋洗剂净化回用;

( 5) 污染物质安全化处理。