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土壤修復技術(shù)—物理修復技術(shù)

發(fā)布日期：2020-05-20

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根據(jù)修復原理分為物理修復技術(shù)、化學修復技術(shù)、生物修復技術(shù)和植物修復技術(shù)4類。

物理修復一般可以節(jié)省成本；

化學修復具有時間周期短，目的性強的特點，且發(fā)展較早相對成熟；

生物修復具有不造成二次污染、費用低、原位降解污染物等優(yōu)點，是一種極有前途的環(huán)境技術(shù)。

1. 稀釋和覆土

將污染物含量低的清潔土壤混合于污染土壤，以降低污染土壤污染物的含量，稱為稀釋作用。

覆土也是客土的一種方式，即在污染土壤上覆蓋一層清潔土壤，以避免污染土層中的污染物進入食物鏈。

土壤翻耕稀釋覆土

優(yōu)點：技術(shù)比較簡單，操作容易。

缺點：不能去除土壤污染物，沒有徹底排除土壤污染物的潛在危害；只能抑制土壤污染物對食物鏈的影響，并不能減少土壤污染物對地下水等其他環(huán)境部分的危害。

這些措施的費用取決于當?shù)氐慕煌顩r、清潔土壤的來源和勞動力成本。

2. 固化/穩(wěn)定化技術(shù)

固化/穩(wěn)定化技術(shù)(Solidification/Stabilization)是通過物理和化學的作用以穩(wěn)定土壤污染物的一組技術(shù)。指向土壤添加黏結(jié)劑而引起石塊狀固體形成的過程。固化/穩(wěn)定化技術(shù)采用的黏結(jié)劑主要是水泥、石灰和熱塑料等，也包括一些專利的添加劑。

基于黏結(jié)劑的不同，將固化/穩(wěn)定化技術(shù)分為水泥和混合水泥固化/穩(wěn)定化技術(shù)、石灰固化/穩(wěn)定化技術(shù)和玻璃化固化/穩(wěn)定化技術(shù)3類。固化/穩(wěn)定化技術(shù)既可用于處理大量的無機污染物，也可用于部分有機污染物。

原位固化過程示意圖（引自Pierzynski G M, 1997）

固化/穩(wěn)定化技術(shù)的優(yōu)點是：可同時處理被多種污染物污染的土壤，設(shè)備簡單，費用較低。

存在的缺點為：沒有對土壤污染中的污染物破壞和減量，而僅是限制污染物對環(huán)境的有效性。被固定的污染物有可能重新釋放出來，對環(huán)境造成危害，長期有效性受到質(zhì)疑。

美國在20世紀70年代對一個占地為7hm2的曾作為污水池的土壤進行處理，然后將土壤裝入移動的混合裝置之中。

3. 土壤蒸汽提取技術(shù)

土壤蒸汽提取技術(shù)(Soil vapour extraction，SVE)是一種通過布置在不飽和土壤層提取井，利用真空向土壤導入空氣，空氣流經(jīng)土壤時，揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物隨空氣進入真空井而排出土壤，降低土壤中有機物含量的技術(shù)。

土壤蒸氣提取系統(tǒng)

該技術(shù)適用于高揮發(fā)性化學污染土壤的修復，如汽油、苯和四氯乙烯等污染的土壤。土壤氣提技術(shù)的主要技術(shù)又分為原位土壤蒸汽浸提技術(shù)；異位土壤蒸汽浸提技術(shù)；多相浸提技術(shù)（兩相浸提技術(shù)、兩重浸提技術(shù)）等。

土壤抽提技術(shù)的特點是：

可操作性強、設(shè)備簡單、容易安裝；對處理地點的破壞很??；

處理時間較短，在理想的條件下，通常6個月到2年即可；

與其他技術(shù)聯(lián)用，可處理固定建筑物下的污染土壤。

該技術(shù)的缺點是：

很難達到90%以上的去除率；

在低滲透土壤和有層理的土壤上有效性不確定；

只能處理不飽和帶的土壤，要處理飽和帶土壤和地下水，還需要其他技術(shù)。

歐美國家處理每噸土壤的費用為5～50英鎊。

在美國的密歇根州，曾采用蒸汽提取技術(shù)處理一個面積為47hm2的揮發(fā)性有機物污染的土壤，修復過程從1988年3月開始到1999年9月結(jié)束。大約18000kg的揮發(fā)性有機物被提取出來。處理費用大約是30英鎊/m2。

4. 玻璃化技術(shù)

玻璃化技術(shù)是指使用高溫熔融污染土壤使其形成玻璃體或固結(jié)成團的技術(shù)。

原位玻璃化過程示意圖（引自Iskandar等, 1997）

異位玻璃化技術(shù)是將污染土壤挖出，采用傳統(tǒng)的玻璃制造技術(shù)以熱解和氧化或融化污染物以形成不能被淋溶的熔融態(tài)物質(zhì)，加熱溫度大為1600～2000℃。有機污染物在加熱過程中被熱解或蒸發(fā)，有害無機離子被固定，異位玻璃化的過程。

異位玻璃化過程示意圖

從廣義上說，玻璃化技術(shù)屬于固化技術(shù)范疇。土壤熔融后，污染物被固結(jié)于穩(wěn)定的玻璃體中，不再對其他環(huán)境產(chǎn)生污染，但土壤也完全喪失生產(chǎn)力。玻璃化作用對砷、鉛、硒和氯化物的固定效率比其他無機污染物低。

玻璃化技術(shù)處理費用較高，歐美國家每噸土壤的處理費用為300～500美元。玻璃化處理將使土壤徹底喪失生產(chǎn)力，一般適用污染特別嚴重的土壤。

5. 熱處理技術(shù)

熱處理技術(shù)就是利用高溫所產(chǎn)生的一些物理或化學作用，如揮發(fā)、燃燒、熱解，將土壤中的有毒物質(zhì)去除或破壞的技術(shù)。熱處理技術(shù)最常用于處理有機污染的土壤，也適用于部分重金屬污染的土壤。

熱力學技術(shù)：

熱力學修復技術(shù)利用熱傳導（如熱井和熱墻）或輻射（如無線電波加熱）實現(xiàn)對污染土壤的修復，包括高溫（>100℃ ）原位修復技術(shù)、低溫（< 100℃ ）原位修復技術(shù)和原位電磁波加熱修復技術(shù)。

熱解吸技術(shù)過程：

污染物通過揮發(fā)作用從土壤轉(zhuǎn)移到蒸氣中；以濃縮污染物或高溫破壞污染物的方式處理第一階段產(chǎn)生的廢氣中的污染物。典型的熱解析過程包括預處理、解吸、固相后處理和氣體后處理等過程。

焚燒：

在高溫條件下（800～2500℃），通過熱氧化作用破壞污染物的異位熱處理技術(shù)稱為焚燒技術(shù)。

典型的燃燒系統(tǒng)包括預處理、一個單階段或二階段的燃燒室、固體和氣體的后處理系統(tǒng)。燃燒后的土壤要按照廢物處置要求進行處置。

焚燒技術(shù)適用的污染物：揮發(fā)和半揮發(fā)有機污染物、鹵化或非鹵化有機污染物、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、二噁英、呋喃、農(nóng)藥、石棉和腐蝕性物質(zhì)等，不適用于非金屬和重金屬。所有土壤類型都可以采用焚燒技術(shù)處理。

6. 電動力學技術(shù)

向土壤施加直流電場，在電解、電遷移、擴散、電滲透和電泳等作用的共同作用下，使土壤中的離子向電極附近富集而被去除的技術(shù)，成為電動力學技術(shù)。

電動力學技術(shù)可以影響的污染物包括：重金屬、放射性核素、有毒陰離子（硝酸鹽、硫酸鹽）、稠的、非水相的液體、氰化物、石油烴（柴油、汽油、煤油、潤滑油）、炸藥、有機離子與離子型混合污染物、鹵代烴、非鹵化污染物和多環(huán)芳烴。但最適合電動力學處理技術(shù)的污染物是金屬污染物。歐美國家電動力學技術(shù)處理土壤的費用為50～120美元/m3。