污染土壤的修复技术 10级环境工程 孙军军 第一页，共三十六页。 一、 污染土壤的物理修复 第二页，共三十六页。 一、高温热解 高温热解法即热处理技术（Thermal Treatment），是通过向土壤中通入热蒸汽或用射频加热等方法把已经污染的土壤加热，使污染物产生热分解或将挥发性污染物赶出土壤并收集起来进行处理的方法。 主要用于：土壤有机污染物及挥发性重金属（例如汞）污染的修复。热处理技术对于大多数无机污染物是不适用的。 主要缺点：黏粒含量高的土壤处理困难；处理含水量高的土壤耗电多。 第三页，共三十六页。 1、热解吸技术（Thermal Desorption） 包括两个过程： （1）污染物通过挥发作用从土壤转移到蒸汽中 （2）以浓缩污染物或高温破坏污染物的方式处理第一阶段产生的废气中的污染物 预处理 解吸 固相后处理 气体后处理 适用的污染物：挥发和半挥发有机污染物、卤化或非卤化有机污染物、多环芳烃、重金属、氰化物、炸药等； 不适用于：多氯联苯、二恶英、呋喃、除草剂和农药、石棉、非金属、腐蚀性物质。 第四页，共三十六页。 2、焚烧（Incineration） 在高温条件下（800～2500℃），通过热氧化作用以破坏污染物的异位热处理技术称为焚烧技术。 Kelin燃烧器 液体化床式燃烧器 远红外燃烧器 适用的污染物：挥发和半挥发性有机污染物、卤化或非卤化有机污染物、多环芳烃、多氯联苯、二恶英、呋喃、除草剂和农药、氰化物、炸药、石棉、腐蚀性物质等； 不适用于：非金属和重金属。 第五页，共三十六页。 二、真空/蒸汽抽提 土壤蒸汽抽提技术（Soil vapor extraction, SVE）的基本原理是通过降低土壤孔隙内的蒸气压把土壤介质中的化学污染物转化为气态而加以去除。 适合于：挥发性有机物和一些半挥发性有机物污染土壤的修复，也可以用于促进原位生物修复过程。 原位生物强化土壤蒸汽抽提技术 原位充气修复技术 原位热修复技术 第六页，共三十六页。 三、固化/填埋 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。 固化剂的种类：主要是水泥、石灰、粉煤灰、热塑塑料等，也包括一些有专利的添加剂。 优点： 可以同时处理被多种污染物污染的土壤，设备简单，费用较低。 缺点： 不破坏、不减少土壤中的污染物，而仅仅是限制污染物对环境的有效性，随时间的迁移，被固定的污染物有可能重新释放出来，对环境造成危害。 第七页，共三十六页。 二、 污染土壤的化学修复 第八页，共三十六页。 一、化学钝化剂及改良剂 该方法是通过施用化学钝化剂等来降低土壤污染物的水溶性、扩散性和生物有效性，从而降低它们进入植物体、微生物体和水体的能力，减轻对生态系统的危害。 中性化技术 （石灰、钙镁磷肥等） 无机钝化剂（褐藻土、钢渣、粉煤灰等） 有机改良剂（各种有机肥、腐殖酸、活性炭等） 氧化剂/还原剂 催化/光降解 第九页，共三十六页。 氧化剂/还原剂 重金属元素在不同的氧化还原状态下，具有不同的溶解性以及不同的生物有效性和毒性。 Cr3+ Cr6+ 绝大部分以固态存在，有效性低 大部分溶解于土壤溶液中，有效性较高，毒性也较高 土壤氧化还原的控制 水分管理 污染土壤淹水种稻可以抑制镉、铜的有效性 第十页，共三十六页。 催化/光降解 催化作用 催化剂（TiO2、Fe2O3） 敏化剂（土壤中的腐殖质） 氧化剂（如H2O2、O3、O2等） 光降解 许多有机化合物能够吸收可见光和紫外光，吸收光能后可以加速化合物的降解。 例如：在光催化下，芳香族化合物的苯环被裂解、开环。 第十一页，共三十六页。 二、淋洗/萃取 土壤淋洗 土壤淋洗技术是指在淋洗剂（水或酸或碱溶液、螯合剂、还原剂、络合剂一集表面活化剂溶液）的作用下，将土壤污染物从土壤颗粒去除的一种修复技术。 反应原理 运行方式 操作位置 物理淋洗法 化学淋洗法 单级淋洗法 多级淋洗法 原位淋洗技术 异位淋洗技术 清洗法 提取法 单级平衡淋洗 单级非平衡淋洗 第十二页，共三十六页。 是指在田间直接将淋洗剂加入污染土壤，经过必要的混合，使土壤污染物溶解进入淋洗溶液，而后使淋洗溶液向下渗透或水平排出，最后将含有污染物的淋洗溶液收集、再处理的过程。 操作系统 沟渠 淋洗剂加入设备 淋出液 处理系统 土壤 下层淋出液收集系统 原位淋洗技术 第十三页，共三十六页。 异位淋洗技术是指将污染土壤挖掘出来，用水或其他化学溶液进行清洗使污染物从土壤分离开来的一种化学处理技术。 典型的土壤清洗系统包括如下几个步骤： 用水将土壤分散 并制成浆状 高压水龙头 冲洗土壤 用过筛或沉降的方法将 不同粒径的颗粒分离 利用不同的性质差异 进一步将污染物浓缩 利用过滤或絮凝的方法 使土壤颗粒脱水 异位淋洗技术 第十四页，共三十六页。 萃 取 是一种异位修复技术。在该过程中，污染物转移进入有机溶剂或超临界液体，而后溶剂被分离以进一步处理或弃置。 适用于：挥发和半挥发有机污染物、卤化或非卤化有机污染物、多环芳烃、多氯联苯、二恶英、呋喃、除草剂和农药、炸药等； 不适用于：氰化物、非金属和重金属、腐蚀性物质、石棉等。 缺点：工艺复杂、费用较高，目前很少使用。 第十五页，共三十六页。 三、电动修复 向土壤施加直流电场，在电解、电迁移、扩散、电渗透、电泳等作用的共同作用下，使土壤溶液中的离子向电极附近富集从而被去除的技术，称为电动修复技术。 电迁移 电渗透 电 泳 指带电离子在土壤溶液中朝向带相反电荷电极方向的运动 指土壤微孔中的液体在电场作用下由于其带双电层与电场的作用而作相对于带电土壤表层的移动 指带电粒子相对于稳定液体的运动 第十六页，共三十六页。 可以影响的污染物：重金属、放射性核素、有毒阴离子、稠的非水相液体、氰化物、石油烃、炸药、有机/离子混合污染物、卤代烃、非卤化污染物、多环芳烃等； 最适合：金属污染物 主要针对：低渗透性的、黏质的土壤 适合电动力学修复技术的土壤应具有如下特征： 水力传导率较低 污染物水溶性较高 水中的离子化物质浓度相对较低 第十七页，共三十六页。 三、 污染土壤的微生物修复 第十八页，共三十六页。 污染土壤的微生物修复指利用天然存在的或特别培养的微生物在可调控的环境条件下将土壤中有毒污染物转化为无毒物质的处理技术。 概念 生物修复技术可以进行如下分类： 自然生物修复 人工生物修复 原位生物修复 异位生物修复 第十九页，共三十六页。 一、有机物污染土壤的微生物修复 用微生物方法修复有机污染土壤必须具备两个条件： 一、在土壤中存在能够降解或转化污染物的微生物 二、有机化合物大部分具有可生物降解性 微生物的来源 土著微生物 外源微生物 基因工程菌 第二十页，共三十六页。 二、重金属污染土壤的微生物修复 利用微生物修复受重金属污染的土壤，主要是依靠微生物降低土壤中重金属的毒性，或者通过微生物来促进植物对重金属的吸收等其他修复过程。 生物吸附 生物氧化、还原 第二十一页，共三十六页。 三、原位微生物修复 原位微生物修复是指在不经搅动、挖出的情况下，通过向污染土壤中补充氧气、营养物或接种微生物对污染物就地进行处理，以达到污染去除效果的生物修复工艺。 第二十二页，共三十六页。 生物通气法 生物通气法是一种利用微生物以降解吸附在不饱和土层的土壤上的有机污染物的原位修复技术。 第二十三页，共三十六页。 生物通气的目的在于产生最大化的好氧降解。其效果对于土壤含水量的依赖性很强，饱和带土壤的处理首先必须降低地下水位。 生物通气系统通常用于那些蒸汽挥发速度低于蒸汽提取系统要求的污染物。 最适合于：中等分子质量的石油污染物，如柴油和喷气燃料。分子质量小的如汽油，分子质量更大的如润滑油都不适用。 例子：美国犹他州的一个空军基地曾采用生物通气法处理被喷气燃料污染的5000 m3，处理历时2年，处理后土壤石油烃的含量降低到6 mg/kg，总费用约60万美元。 第二十四页，共三十六页。 四、异位微生物修复 该工艺是将受污染的土壤、沉积物移到另外的位置，采用生物和工程手段进行处理，使污染物降解，恢复污染土壤原有的功能。 堆肥化处理 挖掘堆置处理 土地耕作法 泥浆相生物反应器 第二十五页，共三十六页。 四、 污染土壤的 植物修复 第二十六页，共三十六页。

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