土壤污染修复技术

土壤污染防治及土壤地下水调查修复实务操作专题培训班-土壤污染修复技术第一部分土壤污染部分报告大纲第二部分场地污染调查第四部分土壤污染修复第三部分土壤修复市场北京化工三厂污染土壤焚烧处理兰州石化分公司硝基苯污染土壤修复宋家庄经济适用房项目土壤修复水泥窑、阻隔填埋北京炼焦化学厂南厂区污染土壤固废填埋宋家庄污染土壤焚烧固化北京焦化厂遗址保护修复北京染料厂污染土壤热解吸、水泥窑焚烧固化污染场地修复工程案例–原理：利用物理技术与手段将污染物从土壤介质（颗粒）分离出来–分类•物理分离技术•热力学修复技术•热解吸修复技术•真空/蒸气抽提修复技术•固化/填埋修复技术•玻璃化修复技术•冰冻修复技术一物理修复技术–借鉴化学、采矿、选矿等行业的物理分离原理，基于土壤介质及污染物的物理特征差异而进行分离的修复技术•粒径大小　　　过滤、微过滤•土壤颗粒分布、密度　　　沉淀、离心分离•磁性　　　磁分离•表面特性　　　浮选–物理分离技术常用于土壤中无机污染物的分离•重力分离法除汞•筛分、重力分离等除铅•膜分过滤法分离金、银等贵重金属1物理分离技术–物理分离技术主要属性筛分水动力学分离密度分离（重力）泡沫浮选分离磁分离技术优点设备简单、费用低廉、可持续高处理产出设备简单，费用低廉，可持续高处理产出设备简单，费用低廉，可持续高处理产出尤其适合细粒级处理若采用高梯度磁场，可恢复较宽范围污染物局限性可能堵塞筛孔、干筛易产生粉尘土壤中有大比例黏粒、粉粒和腐殖质时很难操作土壤中有大比例黏粒、粉粒和腐殖质时很难操作颗粒须以较低浓度存在处理费用较高所需装备筛子、过滤器、矿石筛（湿或干）澄清池、淘析器、水力旋风器振荡器、螺旋浓缩器空气浮选室（塔）电磁装置、磁过滤器1物理分离技术–适用条件及特点•污染物具有较高浓度且存在于具有不同物理的特征的相介质中•干污染物筛分处理时应注意粉尘•固相介质中细粒径部分和废液中污染物需进一步处理–主要污染物：铅及其他重金属–修复技术：物理分离技术与酸淋洗技术联合•物理分离：去除颗粒状存在的重金属•酸淋洗：分子/离子形态吸附于土壤基质的重金属美国路易斯安那州炮台港污染土壤修复物理分离技术实例物理分离修复方案物理分离技术实例–通过直接或间接热交换，将污染介质及其所含的有机污染物加热到足够温度（150－540℃），使有机污染物从污染介质中挥发或分离的过程•空气、燃气、惰性气体•150－315℃低温热解吸技术•315－540℃高温热解吸技术•处理污染物–BTEX：苯、甲苯、乙苯、二甲苯–石油烃类化合物2热解吸修复技术土壤异位热解吸修复过程2热解吸修复技术热解吸技术污染土壤进料系统尾气清洁土壤加热过程2热解吸修复技术热空气吹脱热空气压缩机钻孔废水2热解吸修复技术–热解吸修复技术特点•费用较高•常见VOCs和SVOCs挥发温度一般较低，同时考虑降低能耗，故低温热解吸技术更为普遍•原位及异位热解吸修复技术–Wallington乳胶厂面积为9.67英亩，坐落在居住-工业混合区。从1951年到1983年，该厂曾生产天然和合成橡胶产品以及化学粘合剂。生产过程中大量有机溶剂被使用，包括挥发性有机物（VOCs），如丙酮，庚烷，正己烷，甲乙酮，二氯甲烷，以及多氯联苯（PCBs）。污染土壤概述热解吸修复技术应用实例2•美国新泽西州Wallington乳胶厂场地污染土壤修复工程－热解吸技术–1986年到1987年，美国环保署从该污染场地清除1200桶溶剂桶和22个地下溶剂储藏罐。–1987年到1988年，发现该场地广泛被污染。–1989年5月，该场地被添加到美国超级基金优先治理清单。–1988年9月到1992年6月，该场地执行环评调研，确定场地32000立方码土壤和在排水运河旁边的2700立方码的土壤和泥沙受PCBs污染，PCBs最高含量为4000mg/kg；半挥发有机物为BREHP、PAHs等；重金属污染物为锑、砷。–1999年3月才开始用热解吸法清除土壤中有机污染物。土壤污染发现及治理历程治理工程基本参数参数值土壤类型粘土/泥沙粘土含量/颗粒大小分布15%-20%粘土含水量15%-20%有机质含量0.5%-3%pH7容重1.6t/m3处理关键设备系统热解吸单元是一个三重壳回转窑，其同心圆柱热源加热功率为40,000,000英热/小时。主要技术参数运行参数值停留时间60分钟系统吞吐量225t/d（平均）出口土壤温度900°F（典型）总运行时间7047.4h加热功率40,000,000英热/时回转窑内的空气氧气含量低于4%工程效果有机物种类 修复目标浓度(mg/kg)工程效果(mg/kg)PCBs10.16BEHP460.373,3’ –Dichlorobenzidene1.4无检出 Arsenic201.63实例3：江苏某遗留农药污染场地土壤修复工程u目标污染物：苯系物、PAHs等挥发性或半挥发性有机物u　修复技术：常温解吸、热解吸u　修复工程量：修复土方量24.7万立方米。u　工程周期：440天u　施工单位：北京建工环境修复公司江苏某遗留农药污染场地土壤修复工程　　工程简介：本项目所在地的两个化工厂过去曾大规模生产农药、精细化工等近百种产品，经场地调查与风险评估发现，两个厂区内土壤及厂区毗邻河道底泥都受到以VOCs和SVOCs为主的有机污染，局部地区污染深度可达地表以下7.5m。综合考量场地土壤及底泥污染特点，选择常温解吸技术修复VOCs污染土壤，选择热解吸技术修复VOCs及SVOCs复合污染土壤。　　修复效果：根据第三方实验室检测结果，修复后土壤中污染物浓度均达到修复目标值。　　点评：热解吸技术和常温解吸技术都是处理有机物污染土壤的物理处理技术。两种技术的主要区别在于温度的差异，热解吸技术需要使用热源对污染土加热，温度通常高于100℃低于600℃；常温解吸技术通常只要求室温或比室温稍高。3土壤蒸气浸提修复技术原位土壤蒸气浸提系统的一般构成废水处理废气处理抽提井周边逸散VOCs–土壤蒸气抽提技术的适用条件•所治理的污染物必须是挥发性的或半挥发性有机物，蒸气压还能低于0.5Torr（1Torr=0.5mmHg压强）；•污染物必须具有较低的水溶性，且土壤温度不可过高；•污染物必须在地下水位以上；•被修复的污染土壤应具有较高的渗透性，对于容重大、土壤含水量大、孔隙度低渗透速率小的土壤，土壤蒸气迁移会受到很大限制，不适用此技术。3土壤蒸气浸提修复技术–SVE系统增强技术双相抽提（dual-phaseextraction,DPE）从地下抽取污染蒸汽，也抽取地下水，从而加强了污染物的去除。　连接于孔道的真空泵从不饱和土壤中抽取污染蒸汽，同时携带污染的地下水，接着将地下水从蒸汽中分离出来，采用标准的地面水处理方法进行处理。　在一个DPE井作用下的区域，地下水平面下降，从而使毛细管边缘和先前是饱和的土壤暴露于抽提真空中，使这些土壤比传统的SVE系统能取得更好的修复效果。3土壤蒸气浸提修复技术污染土壤双相抽提技术实例4：北京槐房路4#地块污染场地原位修复•实施单位：北京市政路桥槐房污染场地•槐房路4#地块：沥青混凝土生产场地•污染特征：土壤地下水均污染•污染物特征：苯、C10-C12脂肪烃•修复方法：原位修复技术——抽提和多相抽提•修复量：土壤约34万方实例4：北京槐房路4#地块污染场地原位修复4固化/稳定化技术工艺流程原位固化稳定化技术是利用机械装置进行深翻松动，通过高压方式有次序地注入固化剂/稳定剂，充分混合后自然凝固，处理过程中产生的气体通过收集装置输送至处理系统进行无害化处理。工艺流程异位固化稳定化技术是将污染土壤或污泥挖出后，在地面上利用大型混合搅拌装置对污染土壤与修复物质（如石灰或水泥等）进行完全混合，处理后的土壤或污泥再被送回原位或者进行安全填埋。4固化/稳定化技术适用范围：固化稳定化技术适用于重金属、放射性物质及半挥发性有机污染土壤或污泥的治理。技术优势：固化稳定化技术修复的费用低廉，对一些非敏感区的污染场地可大大降低场地污染治理成本。所形成的固体毒性较低，稳定性增强，凝结在固体中的微生物很难生长，不致于破坏结块结构。（二）固化/稳定化技术u　　目标污染物：砷u　　修复技术：固化稳定化技术覆土阻隔技术u　　修复工程量：修复土方量30042立方米，阻隔铺设量为11648.18平方米u　　工程周期：150天u　　施工单位：北京建工环境修复公司实例5：河北某化肥厂砷污染修复工程　工程简介：本场地位于中国北方某城市，由于长期生产作业导致该厂区存在较严重的砷污染，主要集中在净化车间、铜洗车间及污水处理车间，根据场调报告知：现场最大浓度4840mg/kg，最大清挖深度为8.3m。　　修复效果：污染土壤在与固化稳定化药剂反应12小时后，土壤污染物浸出小于1mg/L，达到修复目标值。　　点评：虽然固化/稳定化是一种快速、经济的处理技术，但关于固化体长期稳定性的研究还十分缺乏，因此，有必要定期对固化/稳定化处理的污染土壤进行取样检测，长期追踪污染物在环境中的稳定趋势，目前的法规并未对上述过程加以要求，这一现状仍有待改善。实例5：河北某化肥厂砷污染修复工程–固化技术(solidification)是将重金属污染的土壤按一定比例与固化剂混合，经熟化最终形成渗透性很低的固体混合物。•固化剂种类繁多，主要有：水泥、硅酸盐、高炉矿渣、石灰、窑灰、粉煤灰、沥青等；•固化技术的处理效果与固化剂的成分、比例、土壤重金属的总浓度以及土壤中影响固化的干扰物质有关；固化/填埋–利用与生产水泥的设备（水泥窑）与主体工艺，对POPs等半挥发性污染物或挥发性较低的重金属进行固化，将污染物封存、固定于土壤体系中•体系温度高：＞800－900℃•固化剂：水泥熟料•一般与填埋技术组合固化-水泥窑共处置技术投料口熟料烟气水泥产品水泥窑共处置污染土壤入窑口（分解炉下部烟室）        取样       位置项目布袋除尘器出口布袋除尘器搅拌坑熟料传送带预热器出口窑入口水分√粉尘√√√CO√CO2√SO2√NOx√HCl√HF√NH3√C6H6√TVOC√PCDD/F√HCB√PCB√DDT√√√√HCH√√√√泥窑试烧实验过程中取样种类及取样位置–根据北京市规划委员会文件北京市原化工三厂场地拟作为住宅用地。–该场地作为化工生产基地有近近五十年的历史–主要污染物•有机污染物：四丁基锡、邻苯二甲酸二辛酯、滴滴涕•无机污染物：重金属铅、铬等。工程概况案例•北京原化工三厂土壤修复工程－焚烧处理＋组合填埋–由于工期限制，该项目需短时间内完成土壤污染的修复工作。–依目前土壤修复的技术水平，该项目只能进行异位修复，需要污染土壤的挖掘并运至适宜场地进行污染物的清除。–修复策略：对于高浓度的有机物污染土壤进行焚烧处理；对于轻度污染土壤进行无害化处理后组合填埋。修复策略焚烧工艺流程修复工程实施污染土壤开挖污染土壤焚烧处理污染土壤处理后填埋•污染土壤修复的概念与分类•物理修复技术•化学修复技术•生物修复技术•修复技术集成•各修复技术的综合比较提纲化学改良技术化学氧化技术化学还原与还原脱氯技术化学淋洗技术溶剂浸提技术电动修复技术–常用改良剂种类•石灰性物质•有机物质•离子拮抗剂•化学沉淀剂•具体改良剂：石灰、磷酸盐、堆肥、硫磺、高炉渣、沸石、片状纤维状硅酸盐、氧化铁和氧化铝1化学改良技术–化学修复剂的施用方式多种多样•若为水溶性化学修复剂，可以通过灌溉将其浇灌或喷洒在污染土壤的表面，或通过注入井把液态化学修复剂注入亚表层土壤；•如果试剂会产生不良环境效应，或者所施用的化学试剂需要回收再利用，则可通过水泵从土壤中抽提化学试剂；•非水溶性改良剂或抑制剂可以通过人工撒施、注入、填埋等方法施入污染土壤；•如果土壤温度较大，并且污染物质主要分布在土壤表层，则适合使用人工撒施的方法；•若非水溶性的化学稳定剂颗粒较细，可以用水、缓冲液或是弱酸配置成悬浊液，用水泥枪或者近距离探针注入污染土壤。1化学改良技术•概述–美国石头山环境修复服务有限公司发展了EnvirobondTM技术，降低重金属在土壤中的移动性–EnvirobondTM技术：通过与污染