网站地图网站地图联系我们联系我们收藏本站收藏本站

当前位置首页 » 新闻资讯 » 常见问答 » 原位固化土壤修复技术

原位固化土壤修复技术

返回列表 来源:铁人环保 查看手机网址
扫一扫!原位固化土壤修复技术扫一扫!
浏览:- 发布日期:2019-11-05 11:55:13【

土壤固化和安稳技术顾名思义就是利用土壤物理、化学和生物等方法使土壤中有毒污染物从离子或者分子状态转化为可回收可转移的技术,以免污染物在土壤中扩散和转移,通过人为方法降低污染物的土壤毒害的环境修复技术。

固化和安稳的土壤修复技术主要工艺方法是通过把水和一些物理、化学和生物固化稳定药剂混合起来,与土壤相混合,通过这些药剂慢慢收集土壤中的污染物或者改变污染物的毒性,再回收固化稳定药剂和污染物的混合物,以此来达到土壤修复的目的。

原位固化稳定土壤修复技术一般用于矿区处理已经受到重金属污染的土壤和一些高盐碱地土壤。其优点是方法简单,适用于大面积污染土壤修复。但是其缺点也很明显,其一便是固化稳定药剂失效快和不稳定,这可能是由于某些固化安稳药剂遇水稀释,遇低温和高温化学成分改变等有关。而且这种技术一般在半年后才修复效果,并且修复的土地、土壤数量、土壤污染程度和污染土壤结构等都对修复效果都有影响。其二便是造价过高,根据国内和国际上一些环境工程公司的统计,该项技术的成本在2500RMB/立方米左右。在受到污染土壤面积过大地区,比如矿业采矿和政府修复不法企业产生的污染土壤,成本实在是过高,而且修复过后的土地使用价值也大打折扣。

关于土壤物理修复法,主要是采用一些物理手段,比如气相、水浸、风吹和EPDM土工膜隔离等达到处理污染土壤的目的。而土壤化学修复法则通过一些化学药剂把土壤中重金属离子置换成沉淀物,再通过物理方法分离出来。土壤生物修复法则通过种植好重金属离子的植物,通过植物吸收污染物再收集植物从而达到分离污染物的土壤修复方法。一般情况下,都是混合使用这三种方法可以更好的实现土壤修复效果。

固化土壤修复技术

技术原理:重金属固化/稳定化技术是指将污染土壤与固化/稳定化药剂相混合,通过物或化学的方法将土壤中的有毒重金属固定起来,将重金属转化成无毒或者化学性质不活泼的形态,阻止其在环境中迁移、扩散等,从而净化污染的土壤。

适用范围:该技术适用于镉、汞、铅、铬、锌、铜、镍、砷等重金属和类金属污染的土壤,也适用于受污染底泥、废渣、污泥、飞灰等的无害化处理。


技术优势:能够处置多种杂乱金属废物;费用成本低;处理工艺简单;稳定性强且安全;修复效果期有效。

固化土壤修复技术处理现场

固化/稳定化技术于上世纪末和本世纪初在土壤修复应用中的流行归因于其修复周期短、修复价格低、施工灵活、针对不同类型污染物适用性强等优点。但在具体应用时,由于过于强调实用性和短期内的修复效果,往往忽视了土壤修复的长期有效性和可持续性。比如,在野外条件下,硫酸盐与酸雨会腐蚀波特兰水泥(注:波特兰水泥是传统固化/稳定化技术中使用的主要修复材料),而重金属会与水泥水化产物中的氢氧化钙反应并抑制水泥的水化,这些因素都可能降低固化稳定化的长期有效性。一旦固化/稳定化失效,则需要进行二次修复,从而大幅增加土壤修复的全生命周期影响,降低其可持续性。同时,以波特兰水泥为主要修复材料显著加重整个修复过程的碳足迹。每生产1吨波特兰水泥伴随着大约900千克的CO2排放。1751-2014年间,波特兰水泥的生产贡献了全球人为CO2排放的10%。此外,在固化/稳定化土壤修复中,经常出现过量使用波特兰水泥来获得无意义的远高于修复要求的水泥土强度和污染物稳定性,造成修复材料的浪费。使用高性能和可持续的修复材料并且确定合理的修复目标有助于避免这类“过度修复”的问题。

近年来,绿色水泥等胶凝材料越来越受到固化/稳定化研究的重视(图2)。绿色水泥主要由低碳和廉价的修复材料组成。其中,氧化镁系绿色水泥不仅有低碳廉价的潜力,而且对酸雨和硫酸盐侵蚀等环境影响具有较强的抵抗性。近年来自修复水泥的发展也对固化/稳定化修复具有一定的启示作用。比如某类自修复水泥在出现裂纹时,包裹了愈合剂的微型胶囊会自动破裂,释放出可以修复裂纹的愈合剂,大幅提高水泥的耐久性和土壤-水泥系统的恢复能力。此外,工业废弃物可以作为绿色水泥的组成部分应用于固化/稳定化修复,如矿渣、粉煤灰、磷石膏等,非常符合“以废治废”的理念,促进“循环经济”的发展。其中最常用的高炉矿渣可以促进水泥水化过程中水化硅酸钙胶体的生成,避免过高的pH增加,从而提高重金属的稳定化和土体强度。

固化/稳定化包含了固化和稳定化两层含义。其中,稳定化是指通过化学反应来钝化污染物,降低其可迁移性和生物有效性。无需固化的稳定化修复技术为处理中国重金属和有机物污染超标的约1.35亿公顷农田提供了可能途径。一些新型的稳定化材料,如生物炭、硫酸亚铁、双层金属氢氧化物(LDHs)、磷灰石、粘土矿物以及基于这些材料的改性功能材料。在农田的稳定化修复中极有前景。生物炭等材料在稳定化土壤污染物的同时,还具有改善土壤结构、肥力、持水力,抑制土壤酸化等功能。此外,这些新型稳定化材料还可以与缓释材料和微生物协同使用,进一步提高修复的长期有效性。

该技术起源于20世纪50年代末期,用于处理淤泥,随后应用到土壤修复领域并逐渐发展成美国超级基金项目(注:即美国的场地修复项目)中应用最广泛的修复技术。20世纪90年代其在加拿大和英国的土壤修复项目中得到应用和推广,之后又在21世纪初被法国和荷兰等地采用。


固化/稳定化土壤修复的长期有效性还依赖于健全的原位监测方案,但这一部分往往在实际应用中被忽视。可以预期,随着更多长期失效案例的发现,固化/稳定化土壤修复的原位监测会越来越受到重视。技术创新对于提供精确实时的原位监测数据至关重要,研究人员可以从数据挖掘、大数据、传感技术等方面进行跨学科的合作,以期获得突破。例如,无线传感器可以提供土壤强度和变形的实时监测数据;原位X射线荧光光谱仪可以在数分钟内获得土壤重金属的浓度分布情况:如果监测到重金属浓度的降低,可能意味着修复开始失效;先进的微观、光谱学、矿物学层面的分析有助于理解固化/稳定化后土壤及污染物状况的变化、变化途径以及影响因素,这些分析不仅有助于直接预测实时修复效果,还能为热动力学和地球化学建模提供精确数据。然而类似的针对固化/稳定化修复后土壤的研究非常有限,这方面的工作亟需环境化学家、材料科学家和工程师的协同合作。