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浅析污染土壤的物化修复治理技术
2019-10-15   来源:   

浅析污染土壤的物化修复治理技术

我国的土壤资源在使用方面已经被占用十分严重,长期的生产活动导致大量污染物进入土壤环境,现代化进程中出现化学污染、工业污染等对土壤的负载净化能力造成了巨大压力,土壤的生态面临着严峻的考验。我国政府对土壤污染治理十分重视,为了恢复土壤生态环境,使土壤能够持续为人类提供资源,提出了发展建设土壤污染防治技术体系的指导思想,本文在土壤污染防治技术方面进行了探讨,希望能对我国的土壤治理提供选择性参考。

关键词:土壤污染治理物化修复

1工程技术

1.1工程治理

工程治理土壤污染是一种在重度污染的土壤中加入新土壤,缓解污染程度,使污染土壤重新获得自我修复能力,增强土壤抗污染能力,逐渐修复土壤功能的技术。更换土壤有很多种方式,深耕翻土以及客土都是换土比较常见的方式。深耕换土法能够治理土壤中的重金属污染,通过翻耕土壤15~25cm,能够提高耕地耕层厚度,改善土壤耕层结构,降低重金属活性,从而促进耕地质量提升。深耕翻法适用于轻度污染的土壤,而对于重度污染的土壤则更加适合使用换土法和客土法。工程换土在最初提出时对土壤治理起到了十分重大的贡献,具有对土壤的污染治理比较高效和治理工程不易失败的特点。但该治理方法需要庞大的施工工程量,而且成本高昂,要对土壤进行较大程度的扰动,土壤结构不容易控制,土壤的生产力会降低,土壤更换下的污染土壤也需要后续的处理,工程施工换土的方式优缺点都很明显,并不是优秀的治理方案。

1.2玻璃化

玻璃化通过向污染土壤插入电极,对污染土壤固体组进行高温处理,污染中的有机污染物和化合物,如硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐等挥发或热解后从土壤中移除。高温凝固废弃物冷却后形成玻璃体,被固化。适用于含水量较低、污染物在土壤表层的污染土壤,处理范围包括放射性物质、有机和无机化合物等。玻璃化技术的效率极高,轻度污染的土壤都能进行迅速处理。但平均3.8~23.0m3/d需要投入650~1350美元的修复费用。高昂的修复费用使得玻璃化技术并没有被大范围推广使用。

2热处理技术

2.1热修复

在对污染物进行热处理时两个部分之间由温差引起的热量传递会将污染物进行高温加热,在达到一定的温度后污染物就会与土壤分离并挥发掉。热处理对象主要包括含氯有机物、避免二噁英生成的热脱附技术以及用来去除具有挥发性及半挥发性有机物的微波热修复技术。但热处理对于重金属污染土壤并不能起到良好的修复治理效果,具有腐蚀性的有机物、还原剂和氧化剂都不适用热处理修复污染土壤技术。在此前已经有实验证实了热修复的高效作用,不同的物质介电常数也不同,微波加热能够区别加热污染物,分离或回收可利用成分。美国曾对油污土壤(含油土壤)进行热处理修复实验,在高温条件下使用热处理技术对土壤进行加热,效果十分显著,经测试后发现石油化合物的浓度平均每千克下降了4000mg,几乎去除了绝大部分的油类污染物。研究表明,原位热解技术能够通过直接或间接的热交换加热土壤中的有机污染物使99%的汞分离土壤,热解吸技术还可以选择太阳能来充当热源,减轻能源消耗的负担。

2.2微波热修复

传统的热修复技术通常都是先加热外层,外层热量传递到内层,土壤外层的易挥发物质和水很容易离开土壤表层进而损失掉,土壤外层成分结构也会改变。后来,随着技术的发展出现了微波加热技术,微波加热能使土壤里层与外层同时受热,损耗热量小,加热速度快,对土质结构的影响很微弱。一些化合物农药对土壤污染危害极大,如DDT等在土壤中非常难降解,有对化合物农药污染处理进行研究的实验表明,微波加热可有效地去除农药中的挥发性污染物,去除能力是传统的热修复技术的两倍,此外,在低温、低压的条件下进行热修复工作,处理的污染物还会加倍。但目前国外对于热修复技术的研究仍在探索阶段,并没有给出具体可实施的系统性应用方案。

3化学技术

3.1光降解

光降解技术是新兴起的土壤污染治理技术,可以修复农药过度使用造成的土壤污染,在光解条件下能够分解有机物,生成无害的二氧化碳、水以及无机盐。这一降解过程耗时短,降解方式易于操作,不需要投入大量成本,后续不会产生对环境有害的化合物。这一方式是一种潜在着广泛使用特性的污染处理方式,大多用于化学农药污染土壤以及石油烃污染土壤(含油土壤)。光降解主要使用在处理土壤表面污染物方面,降解难溶于水和遇光分解的化合物。土壤污染物中存在有机物、粘土矿物、金属氧化物等可将其与水进行等比例混合,形成悬浮液,加强光后可降解。但光降解反应的影响因素有很多,主要有土壤组成、土壤厚度、光强、污染程度等,使用范围较为局限。

3.2化学淋洗

化学淋洗将能够溶解土壤中的污染物溶解或吸附的萃取剂在外力作用下注射进污染土壤,使受污染土壤中的重金属或有机化合物脱离土壤,再将化学溶剂从污染土壤中抽取出来来处理污染物。这种淋洗方式能解决大面积土壤污染,适用于渗透性强的土壤,如通气透水的沙壤土以及土壤颗粒中砂粒含量较高的砂土。化学淋洗技术包括原位化学淋洗技术以及异位化学淋洗技术,原位化学淋洗技术直接向污染土壤中注射化学液剂,处理过程包括淋洗、抽取注射化学剂、处理注射化学剂。注射化学剂有很多种方式,包括挖掘沟道,土壤灌溉、喷淋等常见的灌溉方式。依据土壤的具体情况进行选择浇灌方式。

4联合修复技术

土壤修复也可同时使用物理修复技术和化学修复技术,取二者的优点,中和二者的弊端,能够有效地加快修复速度、提高修复效率以及获得更好的修复效果。改变了单种修复技术受土壤质量以及污染物的化学性质限制的现状,使土壤修复技术变得更加灵活。如异位热脱附+土壤淋洗技术,通过直接加热挖出的污染土壤并加热至沸点以上,调节加热温度使得污染物挥发而不影响其他物料,后将污染土壤与淋洗液混合在一起,将高温加热过程中未挥发的无机污染物溶解在淋洗液中进行处理。电动修复和渗透性反应墙联合修复技术,电动修复技术是利用金属特性,外加电场来吸引污染土壤中的重金属粒子、大分子胶体,同时渗透反应墙将污染物降解,这种联合修复过程能在去除污染物的同时大大降低了污染物的毒性。又如植物—微生物修复法,植物修复法治理周期长,能够治理的污染范围小,局限性大,但微生物可以与植物修复法一起使用,微生物依靠植物根系来吸取营养,同时提升土壤的降解污染物能力,突破了植物修复法的局限性,加强了净化效果。

5结语

污染土壤的净化在环境工程中一直以来都是一个重点课题,不同的土壤土质不同,污染程度不同,污染物的性质也存在差异,因此大面积地改善土壤环境质量是一个有难度的工程,尽管我国的土壤修复技术发展十分迅速,但一些修复技术的局限性仍然有待改善,如玻璃化技术的使用成本、化学淋洗的投入成本以及处理成本、热修复技术的系统工程化、光降解的技术使用环境范围等。此外,污染土壤的治理未建立起修复程度标准评定体系,因此相关技术和管理部门应尽快完善污染土壤治理技术和标准规范,使土壤治理工作更加的科学、准确。

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标签:污染 土壤 修复

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