第十章 气相抽提技术03.ppt

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1、第十章气相抽提技术技术原理与适应条件1污染物特性与分配关系2影响因素3系统工艺设计4运行与检测5气相抽提(VaporExtraction,VEC)技术是利用真空泵相并，在受污染区域诱导产生气流，将被吸附的、溶解状态的或者自由相的话染物转变为气相(气化)，抽提到地面，然后再进行收集和处理。典型的气相抽提系统包括：抽提井、真空泵、气-水分离装置、气体收集管道、气体净化处理设备和附属设备等。（如下图10-1）第一节技术原理与适应条件图10-1典型气体抽提系统组成抽提技术的主要优点包括：①能够原位操作，比较简单，对周围的干扰能够限定在尽可能小的范围之内；②非常有效地去除

2、挥发性有机物；③在可接受的成本范围之内能够尽可能多地处理受污染土壤；④系统容易安装和转移；⑤容易与其他技术组合使用。在美国，抽提技术几乎已经成为修复受加油站污染的土壤和地下水的“标准”技术。抽提技术的基础是土壤污染物的挥发特性。当空气在孔隙流动时，土壤中的污染物质不断挥发，形成的蒸气随着气流迁移至抽提井，集中收集抽提出来，再进行地面净化处理。因此，抽提技术可行与否，取决于污染物质的挥发特性和气流在土层中的渗透特性。抽提技术适合应用在均匀性和渗透性比较好的不饱和带。污染物在地表以下的分布与污染物的物理性质(包括蒸气压、溶解度等)有关，与土壤性质(包括空隙度、含水量

3、、场地特性等)有关。污染物在地下各相(孔隙水、空气、土壤）中的分布，称为污染物的分配。2.1蒸气压蒸气压表示一种化合物挥发转变为气相的趋势，其定义是：在特定温度下，化合物的气态与液态达到平衡时，其蒸气的压力。表10-1列出了一些常见的环境污染物的蒸气压。当化学物质以纯态存在时，污染物的蒸气压是影响抽提效率的重要因素之一。其蒸气压越高，越适合气相抽提；反之，污染物的蒸气压越低，它就越难于挥发。第二节污染物特性与分配关系表10-1污染物的蒸汽压一般蒸气压大于66.661~133.322Pa(3.5~1.0mmHg)的化合物(如苯、三氯乙烯(TCE)可以采用抽提技术有

4、效地去除。对于混合性的污染物(如汽油)，其蒸气压与各种组分的比例有关：式中：—组分i的分压；—组分i的摩尔分数；—组分i的活性系数；—组分i纯物质的饱和蒸气压。如果土壤中不存在NAPL．蒸气压就不能很准确地反映出VEC的效率。此时，其他的因素(如土壤的吸附和水分合量等)对系统的影响变得更为重要。但是，需要指出的是，即使在不存在NAPL的情况下，化合物也必须经历充分的挥发过程才能被VEC除去。气相抽提成功的先决条件是具有足够大的蒸气压。所谓足够大的蒸气压是由主观确定的，一般是以l~2mmHg作为基准的，具有低蒸气压的化合物去除效率往往比较慢，它们更依赖于原位生物降

5、解作用。2.2溶解度溶解度表示化合物在水中溶解的程度，是影响污染物分离、迁移和最终修复效果的重要因素之一。溶解度的定义是：在特定温度下，某组分能最大限度地溶解于纯水中的量。溶解度小的化合物容易挥发，溶解度大的化合物可能随水渗流而迁移至更远的范围。对于混合性的污染物、某一组分的溶解度，其表达式与蒸气分压类似。式中：—有机混合物组分i的平衡浓度；—有机物中组分i的摩尔分数；—有机物中组分i的活性系数；—组分i为纯化合物时的平衡溶解浓度。在大多数气相抽提情况下，渗流区的土壤是相对较湿的(水的含量为10％~14％)，污染物通常会溶解到土壤水中。污染物溶解后易于生物吸收，

6、会加强生物降解过程，所以溶解度是污染物进行生物通风处理的一个关键要素。通常，充分的生物通风处理需要土壤的含水率为12％左右。2.3、污染物的分配关系有机污染物在土壤中以不同的状态存在(如图10-2)，包括：①吸附在土壤颗粒表面呈膜状的吸附相；②在土壤空隙中呈乳状的自由相(NAPL)；③在土壤空隙气相中呈蒸气状态的气相；④溶解于土壤水或地下水中的溶解相。污染物在各相间的迁移能力与污染物和各相间的亲和力有关，这些亲和力可以用物质在各相间的分配系数来衡量。在很大程度上，分配关系决定了物质在各相间的迁移，然而有效的修复就是创造条件驱使相间的转移向着修复目标进行。对于抽提

7、技术，就是向着污染物的蒸气相迁移，从而由该系统抽提到地面，再进行收集和处理。当有可挥发的NAPL存在于土壤中时，由气体抽提系统去除的大量污染物就来自NAPL的直接挥发。式中：—总的污染物浓度；—单位质量土壤吸附的污染物质量；—液相中污染物的含量；—气相中污染物的浓度；—土壤密度；—土壤的体积含水量；—土壤中气体的含量。污染物在地下的分配情况可以通过公式来定量计算，这些公式可以预测气相抽提的修复过程。在潮湿土壤的条件下，污染物在渗流区(没有NAPL相存在)的分配可以有下式来表示：污染物在气相中的浓度与其在液相中浓度的平衡关系可以用亨利定律表示：式中：KH—亨利常数

8、；CG—化合物在气相中的