第7章污染土壤的环境修复技术-环境修复原理与技术

污染土壤低温加热修复过程示意图
技术应用
热力学修复技术
由无线电能量辐射布置系统、无线电能量发 射传播和监控系统、污染物蒸汽屏障包容系统和 污染物蒸汽回收处理系统四部分组成的污染土壤 加热修复系统。
热力学修复技术
原位电磁波加热修复技术平面示意图
热力学修复技术
原位电磁波加热修复技术剖面图
热力学修复技术
异位土壤固定/稳定化修复的工艺流程图
异位固定/稳定化影响因素
固定/稳定化修复技术
技术应用
固定/稳定化修复技术
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
美国威斯康星州利用潜水箱原位固形修复德马尼托沃克河污染抵泥
原位固定/稳定化影响因素
固定/稳定化修复技术
玻璃化修复技术
7.2 污染土壤的物理修复技术
1966年，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
后果的严重性
粮食安全至食品安全
概述
7.1 土壤污染及其修复技术概述
7.1.3 污染土壤修复技术与方法概述
污染土壤修复技术
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
7.1 土壤污染及其修复技术概述 7.2 污染土壤的物理修复技术 7.3 污染土壤的化学修复技术 7.4 污染土壤的生物修复技术
概述
7.1 土壤污染及其ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ复技术概述
7.1.1 土壤概述
土壤
地球陆地表面，由固态岩石经风化而成，能生长绿色 植物，由固、液、气三相物质组成的多相疏松孔体系；其 物理状态是矿物质、有机质、水、空气，具有孔隙结构的 介质。
概述
土壤污染物的分类：
进入土壤的途径
污水灌溉 固体废弃 农药和化 大气沉降
污染物
物
肥等
污染物
污染物的属性
有机污染 无机污染 生物污染 放射性污
物
物
物
染物
概述
按照污染物的属性分类
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
7.2.4 玻璃化修复技术
技术介绍 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
技术应用
玻璃化修复技术
通过向污染介质中插入电极，对污染介质固体组分给予 1600-2000摄氏度的高温处理，使有机污染物和一部分无机 化合物如硝酸盐、硫酸盐和碳酸盐等挥发或热解而从污染环 境中去除的技术
7.2 污染土壤的物理修复技术
7.2.3 固定/稳定化修复技术
技术介绍 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/稳定化的基本工艺流程
固定/稳定化修复技术
技术应用
固定/稳定化修复技术
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
原位玻璃化修复过程示意图
技术应用
玻璃化修复技术
使用等离子体、电流或其他热源在1600-2000摄氏度的 高温熔化土壤及其中的污染物，有机污染物补热解或者蒸发 去除，有害无机离子则得以固定化，产生的水分和热解产物 则由气体收集系统收集进一步处理
异位玻璃化修复过程示意图
玻璃化修复技术的影响因素
玻璃化修复技术
第七章 污染土壤的环境修复技术
7.1 土壤污染及其修复技术概述 7.2 污染土壤的物理修复技术 7.3 污染土壤的化学修复技术 7.4 污染土壤的生物修复技术
7.2 污染土壤的物理修复技术
概念 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
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
高温加热修复过程示意图
热力学修复技术
热毯系统
采用覆盖在土壤表层的加热毯加热，每一块加热毯上面都 覆盖一层防渗膜，内部设有管道和气体排放收集口。各个 管道的气体由总管引至真空管。土壤加热以及加热毯地下 面抽风机造成的负压，使得污染物蒸发，汽化迁移到土壤 层中，再将气态的污染物引至热处理设施进行氧化处理。
热力学修复技术
7.2 污染土壤的物理修复技术
7.2.5 热力学修复技术
技术介绍 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
技术应用
热力学修复技术
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
概述
土壤修复的分类与技术体系
按修复场地
1 原位修复 2 异位修复
按技术类别
1 物理修复 2 化学修复 3 生物修复 4 生态工程修复 5 联合修复
概述
土壤修复的分类与技术体系
概述
土壤修复的分类与技术体系 (续表)
概述
污染土壤修复技术的工作过程
概述
污染土壤修复现场的调查与评价
收集使土壤修复过程最优化的信息 收集控制环境条件使这维持最佳条件的信息 收集和综合评价与土壤修复过程 工程设计相关联的环境信息
热力学修复技术的适用性和影响因素
热解吸修复技术
7.2 污染土壤的物理修复技术
7.2.5 热解吸修复技术
技术介绍 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
热处理典型流程
技术应用
Lasagna方法水平结构
Lasagna方法垂直结构
Lasagna工艺的优缺点
电动力学修复技术
技术应用
电动力学修复技术
电动力学处理重金属污染土壤，土壤中产生 酸性与碱性迁移带，碱性迁移带促使重金属沉淀， 降低效率；在阴极和土壤之间注入导电溶液，将 碱性迁移带产生的高pH溶液区控制在土壤和阴极 之间
7.2 污染土壤的物理修复技术
7.2.1 物理分离修复技术
技术介绍 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
技术类型 粒径分离、密度分离、浮选分离、水动力学分离、磁
分离
物理分离修复技术
各类技术的应用范围
物理分离修复技术
蒸汽浸提修复技术
7.2 污染土壤的物理修复技术
热解吸修复技术
污染土壤热解吸修复过程示意图
热解吸修复技术
热 解 吸 修 复 技 术 的 类 型
7.2 污染土壤的物理修复技术
7.2.6 电动力学修复技术
技术介绍 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
冰冻修复技术的优点与限制因素
冰冻修复技术
技术应用
冰冻修复技术
第七章 污染土壤的环境修复技术
导电性溶液注入阴极和土壤之间
电动力学修复技术
阴极区注导电性溶液优点及影响因素
阴极区注导电性溶液工艺现场应用示意图
优点： 重金属的处理效率显著提高 影响因素：需特殊的容器放置导电性溶液，这会增大处理 成本
技术应用
电动力学修复技术
将阳离子选择性透过膜放置在土壤靠近阴极处，H+ 和金属阳离子可透过膜，而OH-则无法通过，则将高pH 区限制在靠近阴极的地方，提高重金属离子的去除效率
7.2.2 蒸汽浸提修复技术
技术介绍 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
技术类型 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
技术应用
热井系统
将电子元件置入间隔２－3m的竖直加热井中，加热井升温 至1000摄氏度加热周围的土壤，热量从井中向周围土壤热 传导，进中安装了有孔筛网，同时其上部由装置连接到总 管，利用真空将气流引入处理设施氧化、吸附有机物。
热力学修复技术
土壤热修复系统示意图
技术应用
热力学修复技术
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，温度可达100摄氏 度，蒸发污染物，使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。
概述
7.1 土壤污染及其修复技术概述
7.1.2 土壤污染概述
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
判断土壤污染的指标：
动植物直接或间接吸收污染物而受害的情况 土壤的自净能力
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
7.1 土壤污染及其修复技术概述
7.1.2 土壤污染概述
土壤污染
土壤中某种成分的含量明显高于原有含量时构成了 污染。人类活动产生的污染物质通过各种途径输入土壤， 其输入速度超过了土壤净化作用的速度，破坏了自然动态 平衡，使污染物质的积累逐渐占据优势，导致土壤正常功 能失调，土壤质量下降，从而影响土壤动物、植物、微生 物的生长发育及农副产品的产量和质量的现象
带阳离子选择性透过膜的电动力装置
7.2 污染土壤的物理修复技术 冰冻修复技术
7.2.7 冰冻修复技术
技术介绍 在地下以等距离的形式围绕污染源垂直安放管道，将
对环境无害的冰冻剂溶液送入管道而冻结土壤中的水分， 形成地下冻土屏障，防止土壤或地下水中的污染物扩散； 需要一个冷冻厂或车间来维持冻土屏障层的温度低于0摄 氏度
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
污染土壤电动力学修复的装置与过程示意图
电动力学修复重金属污染的优势和影响因素
技术应用
电动力学修复技术
原位修复，在污染土壤中加入适当的物质， 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
目录
第一章 绪论 第二章 污染环境的物理修复原理 第三章 污染环境的化学修复原理 第四章 污染环境的生物修复原理 第五章 污染环境的植物修复原理 第六章 污染环境修复的生态工程 第七章 污染土壤的环境修复技术 第八章 污染水环境修复技术 第九章 污染大气环境修复技术 第十章 固体废弃物环境修复技术
第七章 污染土壤的环境修复技术
概述
对修复现场进行调查评价的具体项目
概述
污染土壤修复的可处理性研究
概念
在实际工程建设之前，进行的小度和中度实验研
究，通过可处理性研究为土壤修复工程设计提出
标准、费用和运行方案等
目的 节省修复项目建设工程的投资
概述
污染土壤修复的可处理性研究
目标
概述
污染土壤修复的技术发展
现有的各种单一的污染土壤修复技术，都有适用范围 的限制，并存在某些问题，因而联合修复的研究与应用是 未来的方向：植物－微生物结合的菌根菌剂联合修复、物 理－化学－生物联合稳定化修复技术、物理化学和生物法 结合的淋洗－反应器联合修复等
污染土壤多相浸提修复技术示意图
两相浸提技术 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
蒸汽浸提修复技术
两生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
概述
概述
概述
土壤组成
土壤
土壤固相 (占容积的50％)
矿物质(质量占固相 总质量的90％以上)
有机质和生物（质量占 固相总质量的1％~10％）
孔隙
土壤溶液 空气
土壤溶液和空气占土壤总体积的50％， 典型土壤约有35%的体积是充满空气的孔隙。
概述
7.1 土壤污染及其修复技术概述
7.1.2 土壤污染概述
蒸汽浸提修复技术
原位土壤蒸汽浸提技术的应用条件
蒸汽浸提修复技术
原位土壤蒸汽浸提技术效果的影响因素
技术应用
蒸汽浸提修复技术
治理挥发性的有机卤代物或非卤代物，包括多环 芳烃、重金属等
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；包括两项浸提技术、两生浸提技术