Company LOGO 污染土壤修复技术及原理 考前复习 土壤环境与污染 1. 定义 2. 污染物主要来源 3. 评判标准 4. 主要修复类型 土壤物理修复技术 1. 定义 2. 类型 3. 主要适用范围 土壤污染的概念 土壤污染（Soil Pollution）  是指对人类及动、植物有害的化学物质经人类活动进入土 壤，其积累数量和速度超过土壤净化速度的现象。--全国科学 技术名词审定委员会  是指人为活动将对人类本身和其他生命体有害的物质施加 到土壤中，致使某种有害成分的含量明显高于土壤原有含 量，而引起土壤环境质量恶化的现象。--中国农业百科全书土壤卷 Company Logo 土壤污染源 人为污染源 工业和城市的废水与固体废物 农药和化肥 牲畜排泄物 生物残体 大气沉降物 污水灌溉或污泥农用 Company Logo 土壤污染源 自然污染源 在某些矿床或元素和化合物的富集中心周围，由于矿物的自 然分解与风化，往往形成自然扩散带，使附近土壤中某些有害元 素的含量超出一般土壤的含量。 Company Logo 概述 判断土壤污染的指标： 是否明显高于土壤背景值 是否超过土壤的自净能力 动植物直接或间接吸收污染物而受害的情况 概述 土壤背景值 指在不受或少受人类活动影响和现代工业污染与破坏 的前提下，土壤原有的化学组成和结构特征；土壤环境背 景值是代表土壤环境发展的一个历史阶段的相对数值；土 壤环境背景值是一个范围值，而不是确定值 概述 土壤自净作用 指在自然因素作用下，土壤生态系统通过一系列的 化学、物理与生物化学反应，使污染物在土壤环境中的数 量、浓度或毒性、活性降低的过程。包括物理净化、物理 化学净化、化学净化和生物净化 概述 土壤污染的特点： 隐蔽性或潜伏性 60年代日本的痛痛病，到70年代才证实是镉污染土壤生产 的“镉米”引起 不可逆性和长期性 自1966年以来，沈阳污水灌区发生酚类、镉污染，土壤毒 化、水稻矮化、稻米异味、镉含量超标；至今仍未得到妥 善解决 后果的严重性 粮食安全至食品安全 概述 污染土壤修复技术 物理、化学、生物、和生态工程 指通过物理、化学、生物、和生态工程的方法和原理， 并采用人工调控措施，使土壤污染物浓度降低，或无害化 和稳定化的措施 概述 污染土壤修复技术的工作流程 污染土壤的环境修复技术 污染土壤的物理修复技术 污染土壤的化学修复技术 污染土壤的生物修复技术 污染土壤的物理修复技术 概念 物理修复技术 利用适当的污染环境物理修复技术，降低土壤中污染 物浓度的技术 换土法和客土法 物理分离 蒸汽浸提 固定/稳定化 玻璃化 低温冰冻 热力学方法 电动力学方法 污染土壤的物理修复技术 物理分离修复技术 定义 依据污染物和土壤颗粒的特性，借助物理手段将污染物从 土壤分离开来的技术，工艺简单，费用低 技术分类 粒径分离、密度分离、浮选分离、水动力学分离、磁分离 蒸汽浸提修复技术 污染土壤的物理修复技术 蒸汽浸提修复技术 定义 在污染土壤引入清洁空气产生驱动力，利用土壤固相、液 相和气相之间的浓度梯度，在气压降低的情况下，将其转 化为气态污染物排出土壤外的过程 技术分类 原位土壤蒸汽浸提、异位土壤蒸汽浸提、多相浸提技术 蒸汽浸提修复技术 蒸汽浸提修复技术处理过程示意图 蒸汽浸提修复技术 该技术适用于去除不饱和土壤中高挥发性有 技术应用机组分(VOCs)污染的土壤，如汽油、苯和 四氯乙烯等污染的土壤。 原位土壤蒸汽浸提技术的应用条件 蒸汽浸提修复技术 影响原位土壤蒸汽浸提技术应用的不利因素 技术应用 治理挥发性的有机卤代物或非卤代物，包括多环 芳烃、Hg等 异位土壤蒸汽浸提技术效果的影响因素 技术应用 该技术蒸汽浸提技术的强化，同时对地下水和土壤蒸 汽进行提取；包括两相浸提技术、两重浸提技术 污染土壤多相浸提修复技术示意图 两相浸提技术（气相比重较大时） 利用蒸汽浸提或者生物通风技术向不饱和土壤中输送 气流，以修复挥发性有机物和油类污染物污染土壤的过程 典型的两相浸提系统示意图 两重浸提技术（水相比重大时） 两重浸提技术既可以在高真空下，也可以在低真空下 使用潜水或者空气泵工作 典型的两重浸提系统示意图 固定/ 稳定化修复技术 污染土壤的物理修复技术 固定/稳定化修复技术 定义 防止或者降低污染土壤释放有害物质、或其中污染物 转移的修复技术，包括原位和异位固定/稳定化 固定/ 稳定化修复技术 技术应用 通过将污染封与粘结剂混合形成的物理封闭（如降低孔 隙率等）或者发生化学反应（如形成氢氧化物或硫化物沉淀 等），从而降低污染土壤中污染物活性 异位土壤固定/稳定化修复的工艺流程图 固定/ 稳定化修复技术 技术应用 直接将修复物质输入污染土壤中混合，处理后的土壤留 在原地 利用潜水箱原位固形修复德马尼托沃克河污染底泥 玻璃化修复技术 污染土壤的物理修复技术 玻璃化修复技术 定义 通过高强度能量输入，使污染土壤熔化，将含有挥发 性污染物的蒸汽回收处理，同时污染土壤冷却后成玻璃状 团块固定 原位玻璃化技术 异位玻璃化技术 玻璃化修复的工艺流程 热力学修复技术 污染土壤的物理修复技术 热力学修复技术 定义 利用热传导（热毯、热井或热墙等）或热辐射（无线 电波加热）等加热污染土壤后降低其中污染物浓度的技术 高温加热修复技术 低温加热修复技术 电磁波加热修复技术 热力学修复技术 技术应用 通过热毯或加热井中的加热器件进行热传导加热，并通过 汽提井和鼓风机将水蒸汽和污染物收集起来加以处理的技术 高温加热修复过程示意图 高温（~1000℃）原位热修复 30 热力学修复技术 技术应用 利用蒸汽井（蒸汽注射钻头、热水浸泡或电 阻加热产生蒸汽）加热土壤，温度在100摄氏度 左右，使污染物蒸发，同时非水质液体进入提取 井，再利用潜水泵收集流体，真空泵收集气体， 送至处理设施进行处理。 低温（~100 ℃）原位热修复 32 原位热力学修复技术应用  Nearly any organic compounds or combination of organic compounds  高温原位热修复主要处理有半挥发性的卤代有机 物和非卤代有机物、多氯联苯及密度较高的非水 质的液体有机物。  低温原位热修复主要处理半挥发性的卤代物和非 卤代物以及浓的非溶性的液态物质。 33 热解吸修复技术 热力学异位修复—— 热解吸修复技术 定义 利用直接或间接热交换，通过控制热解吸系统的床温 和物料停留时间有选择地使污染物得以挥发去除的技术： 可分为两步：加热污染介质使污染物挥发和处理废气防止 污染物扩散到大气 污染土壤的物理修复技术 电动力学修复技术 定义 向污染土壤中插入两个电极，形成低压直流电场，通 过电化学和电动力学的复合作用，使水溶态和吸附于土壤 的颗粒污染物根据自身带电特性在电场内作定向移动，在 电极附近富集或收集回收而去除的过程 Lasagna工艺 阴极区注导电性溶液工艺 阳离子选择性透过膜 电动力学修复技术应用 （Electrokinetic Remediation）  从饱和土壤层、不饱和土壤层、污泥、沉积 物中分离提取重金属、有机物的过程。  主要用于低渗透性土壤的修复，适用于大部分无 机污染物，也可用于对放射性物质及吸附性强的 有机物的治理。 36 电动力学修复技术 技术应用 属于原位修复技术，根据需要在污染土壤中 加入适当的化学物质，如吸附剂、催化剂、微生 物、缓冲剂，将其变成处理区，然后采用电动力 学法使污染物从土壤迁移至处理区，在吸附、固 定等作用下得到去除。该工艺适用于低渗透性土 壤或包含低渗透性区域的非均相土壤 Lasagna方法水平结构 Lasagna方法垂直结构 电动力学修复技术 电动力学处理重金属污染土壤，因水分子发 生水解，土壤中会产生酸性与碱性迁移带，碱性 迁移带促使重金属沉淀，降低效率；在阴极附近 注入导电溶液（如氯化钠），可以有效防止碱性 迁移带的产生。 导电性溶液注入阴极和土壤之间 污染土壤的环境修复技术 污染土壤的物理修复技术 污染土壤的化学修复技术 污染土壤的生物修复技术 污染土壤的化学修复技术 概念 利用加入到土壤中的化学修复剂与污染物发生一定的 化学反应，使污染物浓度降低的修复技术，修复剂包 括氧化剂、还原剂、解吸剂、增溶剂和沉淀剂 土壤性能改良 化学氧化修复 化学还原修复 化学淋洗 溶剂浸提 化学修复技术的适用范围 土壤性能改良修复技术 离子拮抗剂 根据植物根表离子通道的选择性和特异性，离子之 间拮抗作用，在被污染的土壤，添加适当的离子拮抗 剂，缓解污染物对植物伤害（Zn Cd ） 化学沉淀剂 向土壤中添加磷酸盐化合物，使其与重金属，包括 铅、铁、锰、铬、锌等形成难溶态沉淀产物 土壤性能改良修复技术 技术应用 目的：控制土壤中重金属的迁移 措施：调节土壤的水分含量 或向水中施加还原性物物质 H S 2 实例：将汞或砷污染的水田改为旱地；铬污染的 旱地改为水田 污染土壤的化学修复技术 化学氧化修复技术 定义 通过在污染区设置不同深度的钻井，然后通过钻井中 的泵将化学氧化剂注入土壤，使氧化剂与污染物发生反应 ，降低污染物浓度 适用范围 难以降解的污染物，如油、有机溶剂、农药及非水溶 态氯化物等 化学氧化剂 技术要素 分散技术 化学氧化修复技术 污染土壤化学氧化修复技术示意图 化学氧化修复技术 化学氧化修复技术的三个优点 反应的化学产物是水和二氧化碳，对环境无害 泵出的液体不需要进行再次处理 可处理地层深处的污染 化学氧化技术中的氧化剂选取的原则： 反应必须足够强烈，使污染物可被彻底氧化 氧化剂及反应产物应对人体无害 氧化剂易获得，价格低廉 常用氧化剂： 双氧水（fenton 试剂） 高锰酸钾 臭氧 常用三种氧化剂的特点 化学氧化修复技术 氧化剂分散技术 竖直井、水平井、过滤装置、处理栅 污染土壤的化学修复技术 化学还原修复技术 定义 利用化学还原剂将污染物还原为难溶态，从而使污染 物在土壤环境中的迁移性或其它活性降低 适用范围 地下水的污染治理；欧美等国家已广泛用其治理污染 水中的有害物质（如卤代有机化合物） 传统的地下水泵－处理 类型 可渗透反应墙 化学还原修复技术 技术应用 化学还原技术的关键要素： 还原剂 系统设计 常用还原剂： 液态SO2 气态的H S 2 Fe

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