环境中碳氢化合物污染的控制及处理技术进展

环境中碳氢化合物污染的控制及处理技术进展

一．引言

1.1碳氢化合物污染的概念

碳氢化合物(含其衍生物)是全球大宗化学品，在开采、分离、储运及加工过程中导致的土壤及地下水污染已成为全球面临的主要环境问题之一。常见的碳氢化合物污染分为油田区域石油污染和重要区域的点源污染两大类。油田区域石油污染泛指原油及初产品在勘探、开采、储运和加工过程中导致的土壤污染；重要区域的点源污染包括储油罐、油库(站)因老化失修造成的渗漏污染和公路、机场、水路航线及铁路等突发性溢洒事故造成的污染，经常导致数以百吨甚至万吨的碳氢化合物渗入地下，并进一步通过渗流或越流进入江、河、湖、海而引发生态灾难[1] 。

1.2碳氢化合物污染的现状和范围

第二次工业革命后，石油作为一种新能源进入到人类社会的经济生活中，随着经济的发展和能源的紧缺，石油在现代社会中占据着越来越重要的地位。石油的开采规模在不断的增加，应用越来越广泛。但是随着石油的大规模开采以及石油化工业的发展，石油及石油化工生产中的产生的环境问题也愈加严重，已经成为一个不容忽视的问题。

在石油和石化产业的开采和生产过程中以及在石油的运送过程中造成了一系列的环境问题：

首先，大量的石油物质泄露到周围的土地，含油物质进入土壤后，破坏土壤结构，降低土壤的透水性，改变土壤的物理性质，同时含油物质中的反应基能够与土壤中的无机氮磷结合从而降低了土壤中有机质含量。最终破坏微生物的生存环境，影响微生物的生存，降低土壤的活性。

其次，是化工厂中的石油以及泄漏到土壤中的石油气体的挥发，会对周边的空气产生恶劣的影响，甚至直接影响到周围人群的身体健康。研究表明，部分脂溶性物质对神经系统有很大的副作用，而一些多环芳烃类物质则会直接影响肝、肾和心血管系统等的正常功能，甚至引起癌变。

再次，石油和石化产业还能够产生严重的水污染。针对石油污染愈加严重的现象，对于如何治理石油污染也进行了深入的研究并在具体的治理过程中积累了经验和教训。以下便对石油污染进行上述几方面论述。

二．石油污染土壤的处理技术

对土壤中的石油类物质的去除方法主要有: 土壤挖掘、土壤蒸汽抽取、生物修复以及淋洗法。[2]

1土壤挖掘

土壤挖掘法就是土壤挖出后用化学物理方法清洗、焚烧处理、热处理及生物反应器等多种方法治理, 这是早期常用的方法。这就是通常所说的换土客土法[3]。由于它涉及挖土和运土, 因而存在明显的不足: 处理成本高; 很难治理深度污染特别是污染物渗入至饱和层土壤及地下水场合; 不能处理建筑物下面的土壤污染; 破坏原土壤结构及生态环境等。

2土壤气相抽提(Soil Vapor Extraction, SVC)

SVC 是利用物理方法去除不饱和土壤中挥发性有机组分(volatile Organic Compounds, VOCs)污染的一种原位修复技术, 利用真空泵产生负压驱使空气流过污染的土壤孔隙而解吸并恶化带有机组分流向抽取井(ExtractionWells) , 并最终于地上处理。为增加压力梯度和空气流速, 很多情况下在污染土壤中也安装若

干空气注射井(Air InjectionWells)。SVC技术显著特点是: 可操作性强、处理污染物的范围宽、可由标准设备操作、不破坏土壤结构以及对回收利用废物有潜在价值等[4]。

3原位生物修复

土壤污染的原位生物修复技术是污染的土壤中引入氧化剂(如空气、H2O2等) ,在某些情况下时引进其它营养物质以供本地微生物繁殖, 使之通过复杂的生化作用降解有机污染物, 达到修复目的。土壤原位生物修复技术较常见的是原位生物降解( InSitu Biodegradation)。原位生物降解通常适用于污染源扩散到饱和土壤或地下水, 污染土层不便于控制或很难找到合适的专用处理场地的情况, 这种处理方法要求在处理过程中要持续污染土壤进行各种强化生物降解性能的操作[5]。4土壤通风技术

生物通风是继SVE后土壤修复的又一“革命性”技术, 它实际是生物增强式SVE技术, 该技术结合了原位气相抽提与原位生物降解的特点。生物通风是把SV E 和生物降解结合起来, 是一种强迫氧化降解方法。生物通风法处理对象的范围较传统的SVE法大, 不仅适用于处理小分子石油组分, 而且适用于修复原油中重组分对土壤的污染, 该技术还可以大大降低抽提过程中尾气的处理成本。5加热法处理

热处理九是用加热设备对污染土壤进行加温,从而使污染土壤中的挥发、半挥发组分随气流排出土壤的一种方法。当土壤加热后, 土壤中的有机污染物挥发率增大, 蒸汽流动速度加快, 从而大大提高处理效率, 同时, 缩短处理时间。该方法的主要缺点是铺设管道的成本较高, 动力消耗大, 操作复杂。按加热的方式不同, 又有多种不同处理方法。常见的加热方式有: 灌注热流体加热, 又下买的热流体管道的热传递, 电阻加热, 电磁波频率加热等方法[6]。

6原位淋洗法

原位土壤冲洗是在现场利用冲洗液(水或表面活性物质) 将污染物从土壤中置换出来的技术。一般做法是将冲洗液由注入或渗透至土壤的污染区域,使之携带污染物质达到地下水, 然后用泵抽取含有污染物质的地下水并于地上去除污染物。经分离提纯的冲洗液可循环使用。淋洗法处理污染土壤越来越表现出其优越性。它能够处理低挥发性和高沸点的有机物, 处理周期短, 操作方法简单, 动力消耗低等优点[7]。

土壤污染的机理复杂, 污染物种类繁多, 难于去除。各种处理方法各有处弊, 一般应综合考虑污染物的种类、地形条件、气候、经济条件等因素, 选择较为经济合理的处理方法。

三．石油污染地下水的处理技术

石油化工污水主要包括含油废水、含硫废水、含酚废水、含盐废水等。石化污水的处理方法主要有物理法、生物法、化学法、物理化学法等。

3.1污水化学处理法

化学处理法主要是利用化学反应的作用, 转化、分离、回收或处理污水中的污染物质,包括中和、混凝、氧化法等; 反应迅速、见效快是它的突出特点。

3.1.1中和法

该法是采用一定手段。调节含酸或含碱废水的pH 值, 使其呈中性。一般碱性废水的pH 值在11～12 之间, 酸性废水的pH 值为1～2。如石油化工厂中油品的水洗水、化学药剂设施排水、油罐的水洗水、锅炉水处理和泵房的排水等。在我国目前常采用酸碱废水相互中和法、投药中和法、过滤中和法、烟道气中和