污染场地修复入门篇(3) 土壤修复物理化学技术详解

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1、污染土壤的物理修复中国环境科学研究院三、固化/稳定化土壤修复技术3.1概念：固化/稳定化（Solidification/Stabilization）是指防止或者降低污染土壤释放有害化学物质过程的一组修复技术，通常用于重金属和放射性物质污染土壤的无害化处理，可以是原位也可以是异位。固化是指将污染物包被起来，使之呈颗粒状或大块状存在，进而使污染物处于相对稳定状态。稳定化是指将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性变小的状态和形式，即通过降低污染物的生物有效性，实现其无害化或者降低其对生态系统危害性的风险3.2原理：固化/稳定化技术一般常采用的方法为:先利用吸附质如黏土、

2、活性炭和树脂等吸附污染物，浇上沥青，然后添加某种凝固剂或黏合剂，使混合物成为一种凝胶，最后固化为硬块。3.3固化/稳定化技术具有以下一些特点：需要污染土壤与固化剂/稳定剂等进行原位或异位混合，与其他固定技术相比，无需破坏无机物质，但可能改变有机物质的性质稳定化可能与封装等其它固定技术联合应用，并可能增加污染物的总体积固化/稳定化处理后的污染土壤应当有利于后续处理现场应用需要安装下面全部或部分设施：原位修复所需的螺旋钻井和混合设备；集尘系统；挥发性污染物控制系统；大型储存池。3.4固化/稳定化技术优势可以处理多种复杂金属废物费用低廉加工设备容易转移所形成的固体毒性降

3、低，稳定性增强凝结在固体中的微生物很难生长，不致破坏结块结构3.5固化/稳定化技术影响因素物理机制：水分及有机污染物含量过高，部分潮湿土壤或者废物颗粒与粘结剂接触粘合，而另一部分未经处理的土壤团聚体或结块，最后形成处理土壤与粘结剂混合不均匀；亲水有机物对养护水泥或者矿渣水泥混合物的胶体结构有破坏作用；干燥或粘性土壤或废物容易导致混合不均化学机制：化学吸附/老化过程；沉降/沉淀过程；结晶作用其他因素：含油或油脂的污染土壤固化/稳定化后，其稳定性较差；污染土壤本身某些固定组分3.6异位固化/稳定化3.6.1异位固化/稳定化限制因素最终处理时的环境条件可能会影响污染物的

4、长期稳定性一些工艺可能会导致污染土壤或固废体积显著增大有机物质的存在可能会影响黏结剂作用的发挥VOCs通常很难固定对于成分复杂的污染土壤或固体废物还没有发现很有效的粘合剂石块或碎片比例太高会影响粘结剂的注入和与土壤的混合3.7原位固化/稳定化混合尾气处理（可选）尾渣处理固化/稳定化介质固化/稳定化药剂水3.7.1原位固化/稳定化的影响因素许多污染物/过程相互复合作用的长期效应尚未有现场实际经验可以参考污染物埋藏深度会影响、限制一些具体的应用过程必须控制好粘结剂的注射和混合过程，防止污染物扩散进入清洁土壤与水的接触或者结冰/解冻循环过程会降低污染物的固定化效果粘结剂

5、的输送和混合要比异位固化过程困难，成本相对也高3.8设计需要注意的问题安全性问题不同介质间的污染问题其它问题：防范措施、有毒气体的处理、设备的检查等4、玻璃化修复技术（Vitrificationremediation）包括原位和异位技术原位玻璃化技术的发展起源于20世纪五六十年代核废料的玻璃化处理技术，近年来推广到土壤修复4.1原位玻璃化技术是指通过向污染土壤插入电极，对污染土壤固相组分给予1600~2000度的高温处理，使有机污染物和一部分无机化合物如硝酸盐、硫酸盐和碳酸盐等得以挥发或热解从而从土壤中去除的过程。其中，有机污染物热解产生的水分和热解产物由气体收集

6、系统进行进一步处理。熔化的污染土壤冷却后形成化学惰性的、非扩散的整块坚硬玻璃体，有害无机离子得到固定。此技术适用于含水量较低、污染物深度不超过6M的土壤4.1.1原位玻璃化技术的影响因素埋设的导体通路质量分数超过20%的砾石土壤加热引起的污染物向清洁土壤的迁移易燃易爆物质的累积土壤或者污泥中可燃有机污染物的质量分数超过5%~10%固化的物质可能会妨碍今后现场的土地利用与开发低于地下水位的污染修复需要采取措施防止地下水反灌湿度太高会影响成本4.1.2原位玻璃化技术应用的成本估算固定成本可变成本其它管理工作人员设备安置电源、电极设备租用罩子及尾气处理设备租用运行维护人

7、工费能源动力费现场监控现场卫生、安全保障工艺控制采用分析尾气处理4.2异位玻璃化技术指使用等离子体、电流或其他热源在1600~2000度的高温熔化土壤及其中的污染物，使有机污染物在高温下被热解或蒸发去除，有害无机离子则得以固定化，产生的水分和热解产物由气体收集系统进行进一步处理。熔化的污染土壤冷却后形成化学惰性的、非扩散的整块坚硬玻璃体，有害无机离子得到固定。4.2.1异位玻璃化技术影响因素需要控制尾气中的有机污染物以及一些挥发的重金属蒸汽需要处理玻璃化后的残渣湿度太高会影响成本五、热力学修复技术（Thermodynamicremediation）利用热传导（如热

8、井和热墙）