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土壤蒸汽浸提技术要点

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浏览:- 发布日期:2019-11-05 11:10:15【

土壤蒸汽浸提技术是在污染土壤内引入清洁空气产生驱动力,利用土壤固相、液相和气相之间的浓度梯度,在气压降低的情况下,将其装化为气态污染物排除土壤外的过程。土壤蒸汽浸提技术利用真空泵产生负压驱使空气流过污染的土壤空隙,而解吸并夹带有机污染组分流向抽取井,并最终于地上进行处理。为增加压力梯度和空气流速,很多情况下在污染土壤中也安装若干空气注射井。

 

处理污染物的范围宽,

 

可由标准设备操作,

 

对回收利用废物有潜在价值。

 

由于上述特点,很快被大量用于商业实践。美国到1997年已有几千个应用该技术进行污染土壤修复的实例。

 

土壤蒸汽浸提技术的研究,在初期集中于现场条件下的开发与设计,现阶段流动模式大多是建立在汽液局部相平衡假定的基础上;另一个研究方向是对技术本身的改进和拓展,最重要的是原位空气注射(in-situ air sparging)技术,该技术将土壤蒸汽浸提修复技术的范围拓展到对饱和层土壤及地下水有机污染的修复。

 

原位土壤蒸汽浸提技术

 

蒸气浸提修复特点和应用:该技术能够原位操作,比较简单,对周围的干扰能够限定在尽可能小的范围之内;非常有效地去除挥发性有机物;在可接受的成本范围之内能够处理尽可能多的受污染的土壤;系统容易安装和转移;容易与其他技术组合使用。浸提技术主要用于挥发性有机卤代物和非卤代物的修复,通常应用的污染物是那些亨利系数大于0.0或蒸气压大于66.7Pa的挥发性有机物,有时也应用于去除环境中的油类、重金属及其有机物、多环芳烃等污染物。在美国,蒸气浸提几乎已经成为修复受加油站污染的地下水和土壤的标准技术。限制土壤蒸气浸提技术应用效果的因素主要有下层土壤的异质性、土壤的渗透性、地下水位以及排出的气体需要进行进一步处理等。

 

利用真空通过布置在不饱和土壤层中的提取井向土壤中导入气流,气流经过土壤时,挥发性和半挥发性的有机物挥发随空气进入真空井,气流经过之后,土壤得到了修复。空气注入对深层土壤污染、低渗透性污染和饱和土壤区污染的污染物提取效果很好。

 

该技术主要用于挥发性有机卤代物或非卤代物的处理修复,通常应用的污染物是那些亨利系数大于0.01或者蒸汽压大于66.66Pa的挥发性有机化合物。

 

土壤理化性质:质地均一,渗透能力强,孔隙度大,湿度小,地下水位较深。 限制因素:下层土壤的异质性会引起气流分配的不均匀;低渗透性的土壤难于进行修复处理;地下水位太高(地下1~2m)会降低土壤蒸汽提取的效果; 排出的气体需要进行进一步处理; 黏土、腐殖质含量较高或本身极其干燥的土壤,由于其本身对挥发性有机物的吸附性很强,故而去除效果不好;对饱和土壤层中的修复效果不好。

 

成本估算:

 

美国大致为26~28美元/m3,固定成本包括提取井及鼓风机安装,监控点位安装,尾气处理装置安装等,可变成本包括运行维护人工费,能源动力费,现场监察,现场卫生、安全保障,工艺控制采样分析,尾气处理等。

 

异位土壤蒸汽浸提技术

 

是指利用真空通过布置在堆积着的污染土壤中开有狭缝的管道网络向土壤中引入气流,促使挥发性和半挥发性的污染物挥发进入土壤中的清洁空气流,进而被提取脱离土壤。

 

优点:

 

挖掘过程可增加土壤中的气流通道;

 

浅层地下水位不会影响处理过程;

 

使泄露收集变得可能;

 

使监测过程变得很容易进行。

 

影响有效性因素:

 

挖掘过程出现气体泄漏;

 

运输过程导致挥发性物质释放;

 

占地空间大;

 

黏质土壤影响修复;

 

腐殖质含量高会抑制挥发。

 

多项浸提技术

 

1.多相浸提技术(multi-phase extraction)

 

主要用于处理中低渗透性地层中的VOCs及其他污染物。多相浸提技术是蒸汽浸提技术的强化,与蒸汽浸提不同,多相浸提技术同时对地下水和土壤蒸汽进行提取。随着地下水位的降低,浸提过程就可以应用到新露出的土壤层中。

 

多相浸提技术对于修复低、中渗透性土壤以及地下水中的挥发性有机卤化物污染更为经济高效。

 

2.两相浸提技术(TPE) TPEtwo-phase extraction

 

是指利用蒸气浸提或者生物通风技术向不饱和土壤中输送气流,以修复挥发性有机物和油类污染物污染土壤的过程。

 

3.两重浸提技术 DPEdual-phase extraction

 

既可以在高真空下,也可以在低真空下使用潜水泵或者空气泵工作。适于渗透性较好的场地。

 

限制因素:

 

多相浸提技术修复土壤的时间由6个月到几年不等。

 

主要决定于:

 

修复目标要求;

 

原位处理量;

 

污染物浓度及分布;

 

现场特性如渗透性、各项异质性;

 

地下水抽取影响半径;

 

地下水抽取速率。

 

压裂修复技术

 

压裂技术是指利用某种力量使地下的岩石或者大密度土壤(如黏土、胶泥)爆裂的技术。

 

它本身不是一种独立的修复技术,只是用来使地层压裂促进其他修复技术的修复效果。产生的裂痕,为需要去除或者分解的有害化学物质提供了逸出的通道。

 

有害污染物由于迁移作用,可能在地下很深处,非常难以触及并除去这些污染物。而压裂技术可以在污染物富集的土壤层或岩石层产生裂痕,这样,有害污染物可以通过提取井泵出地面后再进行处理,同时也可以将修复物质如微生物、氧化剂等通过压力泵入地下污染区域来破坏、降解有害污染物。

 

常见的压裂技术:

 

1.水力压裂

 

2.气动压裂

 

3.爆炸强化压裂 ,

 

适用于渗透性较差的介质,当土壤蒸气浸提技术和空气注射浸提技术受到限制时。修复时间的长短一般取决于:污染面积和深度;污染物的类型和数量;土壤和岩石的类型;所使用的修复技术(因为压裂只是前处理)

 

采用原位土壤蒸汽浸提修复的污染土壤应具有高的渗透能力、大孔隙度以及不均匀的颗粒大小分布。影响异位土壤浸提技术发挥有效性的主要因素包括:挖掘和物料处理的过程中容易出现气体泄漏;运输过程中有可能导致挥发性物质释放;

 

占地空间大;处理前直径大于的块状碎石需提前去除;黏质土壤影响修复效果;腐殖质含量过高会抑制挥发过程为了强化蒸汽浸提技术,出现了多相浸提技术,

 

该技术同时对土壤和地下水蒸汽进行提取。随着地下水位的降低,浸提过程就可以应用到新露出的土壤层中。该技术特别适用于处理中、低渗透性地层及地下水中的挥发性有机卤化物污染物,对于非卤化挥发性有机卤化物和石油烃化合物的修复技术也不错。

 

该技术又包括两相浸提技术和两重浸提技术蒸汽浸提技术所需设备一般有:鼓风机、浸提井、真空系统、监测井和气体处理系统多相浸提技术修复土壤的时间可由几个月至几年不等。