固废处理及土壤修复技术基础知识

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2、原位化学氧化/还原技术 原理:通过向土壤或地下水的污染区域注入氧化剂或还原剂,通过氧化或还原作用,使土
壤或地下水中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。常见的氧化剂包括高锰酸盐、过 氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧。常见的还原剂包括硫化氢、连二亚硫酸钠、亚硫酸氢 钠、硫酸亚铁、多硫化钙、二价铁、零价铁等。
体废物等可能使 多(冲击破碎、 据要明确(磁 产 物 要 求 高 ( 烟 造 成 二 次 污 染 , 能力有较好判
不适 压实设备损坏或 剪切破碎、挤 性 、 重 力 、 机械性、抗渗 设 备 锈 蚀 现 象 严 重 。断,时间相对
用(缺 引起操作问题的 压破碎、摩擦 粒度级别) 性、抗干湿、 热 解 相 对 焚 烧 基 建 较长,注意对
耗时长、污染程度不能超
过修复植物的正常生长范 重金属、有机物污染等

条件严格、不宜用于治理 重金属污染
有机物污染
治理深度受限,可能会造
成二次污染
重金属、苯系物、石油、
费用较高、淋洗液处理问 卤代烃、多氯联苯等
题、二次污染
化学修复
溶剂浸提技术 原位化学氧化
效果好、长效性、已操作、治理深度 费用高、需解决溶剂污染
全新材料消耗、降低
能源使用
占地面积大 焚烧后产生大量废 处 理 量 小 、 有 资 源 化 价 值 不 技术复杂,成本较高
缺点
气和废渣,有二次 轻微气味、堆 高,利用率低,
污染
肥质量不高 造成浪费较大
技术可靠性 可靠
较可靠
可靠
可靠
研究阶段
简易 技术复杂性
较简易,需二次污 较复杂 染治理
较简易
复杂
有可能造成水 有可能造成大气污 需 控 制 重 金 属 污染较少
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1、原位固化/稳定化技术 原理:通过一定的机械力在原位向污染介质中添加固化剂/稳定化剂,在充分混合的基
础上使其与污染物发生物理、化学作用,将污染土壤固封为结构完整的具有低渗透系数的固 化体,或将污染物转化成化学性质不活泼形态,降低污染物在环境中的迁移和扩散。
适用性:适用于污染土壤,可处理金属类、石棉、放射性物质、腐蚀性无机物、氰化物 以及砷化合物等无机物;农药/除草剂、石油或多环芳烃类、多氯联苯类以及二噁英等有机 化合物。不宜用于挥发性有机化合物,不适用于以污染物总量为验收目标的项目。
不受限
问题
效果好、已操作、治理深度不受限
使用范围较窄、费用较高, 可能存在氧化剂污染
多氯联苯等
原位化学还原与还原脱氯
效果好、已操作、治理深度不受限
使用范围较窄、费用较高, 可能存在氧化剂污染
有机物
物理修复
土壤性能改良 蒸汽浸提技术 固化修复技术
物理分离修复
玻璃化修复 热力学修复 热解吸修复 电动力学修复
个月,成本约为
300-400元/m2。
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技术名称 挖掘填埋 客土法
适用范围 高污染区 大部分污染
费用(美元/吨) 修复周期(月)
250
<3
ຫໍສະໝຸດ Baidu
20-50
<3
优势 对设备及操作要求低 修复方法简单且速率快
不足 不能消除污染物 不能消除污染物
土壤气提/生 挥发性污染物
物气提
80-230
对挥发性有机物效果好,可与生物要求污染土层渗透性好,地下水位
氯仿有机物等
转化为无毒或相对毒性较小的物质
500-1500元/m2。
挥发及半挥发性有机污染物(如 石油烃、农药、多氯联苯)和汞
通过直接或间接加热,有选择地促使污 染物气化挥发,使目标污染物与土壤颗 粒分离、去除
处 理 周 期 约 为 3-12 个月,处理成本为 600-2000元/m2。
采用物理分离或增效洗脱等手段,分离 处 理 周 期 约 为 3-12
适用性:适用于重金属、有机物及重金属有机物复合污染土壤的阻隔填埋。不宜用于污 染物水溶性强或渗透率高的污染土壤,不适用于地质活动频繁和地下水水位较高的地区。
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7、生物堆技术 原理:对污染土壤堆体采取人工强化措施,促进土壤中具备降解特定污染物能力的土著
微生物或外源微生物的生长,降解土壤中的污染物。 适用性:适用于污染土壤,可处理石油烃等易生物降解的有机物。不适用于重金属、难
降解有机污染物污染土壤的修复,粘土类污染土壤修复效果较差。
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类型 生物修复
修复技术 植物修复 原位生物修复 异位生物修复 原位化学淋洗
异位化学淋洗
优点 成本低、不改变土壤性质、没有二次
污染 快速、安全、费用低 快速、安全、费用低 长效性、易操作、费用合理
长效性、易操作、治理深度不受限
缺点
适用类型
6-24
降解联用
影响修复,难以达到高修复效率
淋洗法 可溶性污染物
55-165
矿区、农田土 植物修复
壤 微生物修复 农田土壤等
<20 50-140
土壤须具有高渗透能力,带来的次
<12
适于污染严重的土壤治理
生污染问题,土壤肥力减弱
费用低,易操作,二次风险低,易
>12
大范围应用,修复植物可资源化利
处理深度有限,周期长
腐蚀性无机物、氰化物以及砷 向污染土壤中添加固化剂/稳定剂,降低 成 本 为 500-1500 元
化合物等无机物以及多种有机 污染物在环境中的迁移和扩散 /m2。
化合物
石油烃、BTEX、酚类、MTBE、向污染土壤中添加氧化剂和还原剂,通 处理周期一般为数
多环芳烃、农药、重金属类和 过氧化或还原作用,使土壤中的污染物 周到数月,成本为
污染较少
环境污染性 污染、大气污 染,对二噁英等微 含量 染和土壤污染 量剧毒物需作处理
资源回收率 低
较低
较高
较高

市场价值 小 处置成本 小
较小 较大
较大
较大

较3小
较小

土壤修复技术
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土壤修复技术分类:
常用技术大致可分为物理、化学和生物等三种。 物理修复是指通过各种物理过程将污染物特别是有机污染物从土壤中去除 或分离的技术。主要包括土壤淋洗、热吸附、蒸气浸提、微波加热和异地填埋 等技术。 化学修复是通过土壤中的吸附、溶解、氧化还原、拮抗、络合螯合或沉淀 作用,以降低土壤中污染物的迁移性或生物有效性。主要有土壤固化-稳定化 技术、淋洗技术、氧化-还原技术、化学改良、光催化降解技术、电动力学修 复技术和有机质改良等。 土壤生物修复是利用生物的代谢活动使污染的土壤恢复到健康状态。主要 包括植物修复、微生物修复、生物联合修复和植物固定及降解等技术。
温度和物料停留时间有选择地促使污染物气化挥发,使目标污染物与土壤颗粒分离、去除。 适用性:适用于污染土壤。可处理挥发及半挥发性有机污染物(如石油烃、农药、多氯联
苯)和汞。不适用于无机物污染土壤(汞除外),也不适用于腐蚀性有机物、活性氧化剂和还原 剂含量较高的土壤。
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4、异位土壤洗脱技术 原理:采用物理分离或增效洗脱等手段,通过添加水或合适的增效剂,分离重污染土壤组
重金属及半挥发性、难挥发性
重污染土壤组分或使污染物从土壤相转 个 月 , 成 本 约 为
有机污染物
移到液相
600-3000元/m2。
处理周期需数年,
重金属以及特定的有机污染物 利用植物使污染土壤恢复其正常功能
成本约为100-400元
/吨。
处理周期一般为1-6
石油烃等易生物降解的有机物 通过微生物降解土壤中的污染物
<5
15稳定性高,可确保长期稳定
不能去除污染物
技术 客土置换法
电动力学修复
路线方法
优点
弊端
适用范围
(1)用于置换的干净土壤数量有限
将污染土壤挖走,对其进行固化稳定化处置和挥 发性重金属热气化,治理干净的土壤可用于回填
是一种切实有效的治理方 法
((需23))要移对控走于制的采重污用金染客属土土的壤稀下需释渗要方,填式防埋进治场行对地修地复下的水场的地污,严 规模重场污地染修的复小
有机物、重金属等
有机物、重金属等、低 渗透性土壤
有机物、重金属等
名称 固化/稳定化技术 化学氧化/还原技术
热脱附技术 洗脱技术 植物修复技术 生物处理技术
类型 原位/异位 原位/异位 原位/异位 原位/异位
原位 原位/异位
适用性
原理
修复周期及成本
金属类、石棉、放射性物质、 日处理100-120m2。

6-24
操作简便,环境友好
不适于高浓度污染物
化学萃取 可溶性污染物
可氧化还原的 化学氧化
污染物 具有挥发性的 低温热脱附
污染物 具有挥发性的 高温热脱附
污染物
固化/稳定化 高污染区
玻璃固化
高污染区
65-300 150-450
<150 150-450 70-200
770
<6
适于重污染土壤治理
处理费用昂贵,对土壤有破坏性
目前应用较少
重金属热解法
土壤淋洗法 萃取分离法
采用直接或降解的方式对重金属污染土壤进行连 续加热,达到一定的临界温度时,土壤中的某些 重金属(如Hg、Se和As)将挥发,收集该挥发产物 污染物去除率较高 进行集中处理,从而达到清楚土壤重金属污染物 的目的
(1)经过热处理的土壤,其含有的微生物和
有机物被分解,导致土壤基本功能的丧失和 沙化;(2)不适合于农田土壤的修复;(3)耗 能
点) 固废
破碎等)
抗冻融)
投资相对小
生态的保护
2
固废处置的方法特点
传统型
资源化利用型
填埋
焚烧
堆肥
回收利用
循环再生
成本低、效率 节约用地、处理量 环 境 影 响 小 、 粗 资 源 化 、 处 精资源化、防止潜在
优点
高、技术简单 大、技术可靠
技术要求不高 理 方 式 直 接 简 可用材料浪费、降低


将污染物浓缩在阴极或阳极附近,通过泵将污染 水体抽走,经过处理后再补充地下水,土壤中污 染物便通过这种方式被洗涤出来
可以有效地去除土壤和地 下水中的重金属离子,也 可以去除土壤中强吸附性 的极性有机化合物
(1)只能处理溶解在水中的重金属离子;(2)
对众多不溶解的重金属,需通过调整土壤 pH呈酸性或加入有机螯合剂以使重金属离 子溶解进入水溶液;(3)技术复杂,受土壤 环境的影响较大,成本也相对较高
<6
适于重污染土壤治理
处理费用昂贵,对土壤有破坏性
有效去除土壤中挥发性物质,并收 破坏土壤中的有机质和水分,能耗
6-12
集其蒸气
较大
有效去除土壤中挥发性物质,并收 破坏土壤中的有机质和水分,能耗
6-12
集其蒸气
较大
所用物料价格便宜,易购,操作简难以处理有机污染、成本上升快、
<6 单,处理效果较好
修复难度高
染物质,使污染土壤恢复其正常功能。 适用性:适用于污染土壤,可处理重金属,如砷、镉、铅、镍、铜、锌、钴、锰、铬、
汞等,以及特定的有机污染物,如石油烃、五氯酚、多环芳烃等。
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6、土壤阻隔填埋技术 原理:将污染土壤或经过治理后的土壤置于防渗阻隔填埋场内,或通过敷设阻隔层阻断
土壤中污染物迁移扩散的途径,使污染土壤与四周环境隔离,避免污染物与人体接触和随土 壤水迁移进而对人体和周围环境造成危害。
分或使污染物从土壤相转移到液相,并有效地减少污染土壤的处理量,实现减量化。洗脱系 统废水应处理去除污染物后回用或达标排放。
适用性:适用于污染土壤。可处理重金属及半挥发性有机污染物、难挥发性有机污染物。 不宜用于土壤细粒(粘/粉粒)含量高于25%的土壤。
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5、土壤植物修复技术 原理:利用植物进行提取、根际滤除、挥发和固定等方式移除﹑转变和破坏土壤中的污
适用性:适用于污染土壤和地下水。其中,化学氧化可处理石油烃、BTEX(苯、甲苯、乙 苯、二甲苯)、酚类、MTBE(甲基叔丁基醚)、含氯有机溶剂、多环芳烃、农药等大部分有机物; 化学还原可处理重金属类(如六价铬)和氯代有机物等。受腐殖酸含量、还原性金属含量、土壤 渗透性、pH值变化影响较大。
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3、异位热脱附技术 原理:通过直接或间接加热,将污染土壤加热至目标污染物的沸点以上,通过控制系统
换土法
成本低、效果好 效率较高
效果较好、时间短
设备简单、费用低、可持续处理
效率较好
效率较好 效率较好
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使用范围窄、稳定性差
重金属
成本高、时间长
成本高、处理后不能再农 用
VOC 重金属等
筛子可能被堵、扬尘污染、 颗粒组成被破坏
重金属等
成本高、处理后不能再被 农用 成本高
成本高
成本高、污染土壤还需处 理
作用( 处理技术 优点)
质地均匀
出 来 、 或 将 处理过程,固 无 害 、 占 地 小 、 处 其无害,可转
不 同 粒 度 级 化产物可以直 理量大、环保(热解)、化为能源、食
别的分离 接填埋或用作 提供能源
品、饲料或提
基础材料
取金属
焦油、污泥或液 破碎的方法过 分 选 选 择 依 可使用的固化 投 资 过 大 , 焚 烧 排 对微生物分解
固废处理技术
1
固废技术横向对比
压实技术
破碎技术
分选技术 固化处理技术 焚烧和热解技术 生物处理技术
降低成本、延长 废弃物尺寸减 将 有 用 的 和 添加固化基材 将 固 废 高 温 分 解 和 利用微生物分
填埋场寿命的预 少并且大小、 有 害 的 分 选 的一种无害化 深 度 氧 化 , 有 害 变 解有机固废使
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