场地土壤修复技术应用现状及 问题 赵 颖 博 士 环 境 修 复 分 公 司总 工 目 录 CONTENTS 01 场地土壤污染类型及修复技术体系 02 场地土壤污染修复技术应用现状 03 结论与建议 1 场地土壤污染类型及修复技术体系 1.1 场地土壤污染现状 1.2 场地土壤污染类型 1.3 现有场地土壤污染修复技术体系 1.1 场地土壤污染现状 u 我国土壤环境现状 全国土壤环境状况总体不容乐观 ，部分地区土壤污染较 重 ，耕地土壤环境质量堪忧 ，工矿业废弃地土壤环境问题突 出。—— 《全国土壤污染状况调查公报》2014年4月17日 1.2 我国场地土壤污染类型 u 场地土壤污染类型及来源 污染物种类 主要污染物 来源 VOCs、SVOC、有机农药、酚类化合物 、腈 、石油烃、 有机污染物 农药、石油、焦化 、化工 多环芳烃、洗涤剂 以及高浓度的可生化性有机物 采矿 、冶炼 、机械制造、建筑、化工等生产 无机污染物 重金属 、有害元素的氧化物 、酸、碱和盐类 活动和生活垃圾 未经处理的粪便、垃圾、城市生活污水、饲养 生物污染物 细菌、霉菌以及寄生虫卵的等 场与屠宰场的污物等 放射性废水，放射性固体废物，核企业发生放 放射性污染物 α、β、γ射线等 射性排放事故等 工矿业、农业等人为活动以及土壤 环境背景值高是土壤和地下水污染 或超标的主要原因。 1.3 现有场地土壤污染修复技术体系 u 修复技术体系——按原理分 物理化学修复技术 固化稳定化、化学氧化/还原、淋洗、常温解吸、电 动分离、物理分离、气相抽提、多相抽提 修复技术 生 物 修 复 技 术 生物堆、泥浆生物反应器、堆肥、生物通风、植物修复 场地土壤 热 修 复 技 术 直接/间接热脱附、原位热脱附、水泥窑协同、焚烧、 玻璃化 修复技术 工程控制技术 覆盖、阻隔、抽提井、监测 自然衰减 风险管 控技术 制度控制技术 风险管控区划定、风险识别牌、发布公告 1.3 现有场地土壤污染修复技术体系 u 修复技术体系——按污染类型分 异位修复技术 淋洗、水泥窑/砖窑协同、间接热脱附 （Hg） 重金属 原位修复技术 淋洗 风险管控技术 固化/稳定化、原位水平/垂直阻隔、异位阻隔填埋 异位修复技术 化学氧化、常温解吸、水泥窑协同、直接热脱附、间接热脱附、微生物修复 有机 原位修复技术 化学氧化、原位热脱附、气相抽提、多相抽提、生物通风 风险管控技术 原位水平/垂直阻隔、异位阻隔填埋 2 场地土壤污染修复技术应用现状 2.1 固化/稳定化技术 2.2 阻隔技术 2.3 淋洗技术 2.4 化学氧化/还原技术 2.5 生物修复技术 2.6 热修复技术 2.1 固化/稳定化技术 u 固化/稳定化技术 l 技术原理 ：一种通过添加固化剂或稳定剂 ， 固化 固化体对重金属离子 将土壤中的有毒有害物质固定起来 ，或者 的物理包裹作用 将污染物转化成化学性质不活泼的形态 ， 阻止其在环境中迁移和扩散过程 ，从而降 低其危害的修复技术 ，通常包括固化和稳 定化两个程序 ： 稳定化 • 固化是将污染物包裹在不透水或渗透性 很低的固态材料中，从而限制污染物迁 移的过程——物理过程 固化/稳定化材料对 重金属离子与固化/稳定化 • 稳定化是将污染物转化为不易溶解、迁 重金属的吸附作用 材料方式离子交换反应 移能力或毒性更小的形态来实现无害化 固化/稳定化 固化/稳定化材料 的过程——化学过程 材料离子 重金属离子 形成的固化体 2.1 固化/稳定化技术 u 固化/稳定化技术 l包括异位固化/稳定化和原位固化/稳定化两种工艺 l 常用的材料 l技术特点 ①固化剂 ：无机粘合物质(如水泥、石灰等)、有机粘合 ① 适用于重金属、半挥发卤代有机物、农药、PAHs、 剂(如沥青等热塑性材料)、热硬化有机聚合物(如酚醛塑 PCBs、二噁英等场地 料和环氧化物等)和玻璃质物质等; ② 修复成本适中，修复工期适中 ②稳定剂 ：磷酸盐、硫化物、铁基材料、黏土矿物、微 ③ 非减量化的修复方式 ，土地二次开发受限 生物制剂或上述材料的复合混配制剂等。 2.1 固化/稳定化技术 u 固化/稳定化技术 限制性因素 p 非去总量技术 ，外运消纳难 ，影响地块开发利用 p 属风险管控技术 ，需进行4个批次的季度监测 ，延迟效果评估时间和地块 开发利用 p 不开发、不急于开发或绿化\道路等用地适用 2.2 阻隔技术 u阻隔技术 l 原位水平/垂直阻隔技术： l 将污染区域四周建设阻隔墙，或在顶部敷设水平阻隔层，将污 染区域与周围隔离，避免污染物与人体接触和随地下水向四周 迁移。 l 异位阻隔填埋技术 将污染土壤或经过治理后的土壤阻隔填埋在防渗阻隔填埋场里， 使污染土壤与四周环境隔离，防止污染土壤中的污染物随降水或 地下水迁移，污染周边环境，影响人体健康。 限制性因素 p 非去总量技术 ，作为固化/稳定化技术的补充 ，影响地块开发 利用 p 属风险管控技术 ，可能延迟效果评估时间和地块开发利用 p 原位阻隔对不开发、不急于开发等用地适用 p 异地阻隔需要寻找消纳填埋场所 （绿地 、道路、矿 山、填埋场） 2.3 淋洗技术 u 淋洗技术—物理淋洗技术 技术原理 ：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出来的技术，通常是将含有污 染物的较多的粘粒从污染物含量较少的粗粒中分离出来 技术类型：粒径分离、密度分离、浮选分离、水动力学分离、磁分离及其组合 分离技术 粒度范围/μm 干筛分 3000 粒径分离 湿筛分 150 淘选机 50 水动力学分离 水力旋风分离器 5~15 机械密度分级机 5~100 振动筛 150 螺旋富集器 75~3000 密度分离 摇床 75~3000 比目床 5~100 泡沫浮选 5~500 2.3 淋洗技术 u 淋洗技术-化学淋洗技术 l 化学淋洗技术原理 ：采用促进土壤污染物溶解或迁移的化学溶剂淋洗受污染的土壤 ，通过溶解-迁移作 用将污染物从土壤中溶解、分离出来并进行处理的技术 2.3 淋洗技术 u 淋洗技术特点 ① 适用于重金属 ，也可用于卤代有机物、非卤代有机物等 限制性因素 ② 土壤中粘粒含量不宜超过25% p土壤粘粒含量——较难普及 ③ 修复成本较高、修复工期适中 ④ 场地污染有效去除, 二次开发安全可靠 或效果不理想 ，或成本高 2.4 化学氧化/还原技术 u 化学氧化/还原技术原理及优缺点 原位化学氧化/还原 ：是指向土壤或地下水污染区域注入氧化剂/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 l 技术优势 ① 无需开挖 ，成本相对较低 ② 二次污染风险较小 l 技术劣势 ① 对土体渗透性和均质性要求较高 ② 高度污染难度极大 ③ 修复过程可能会产热、产气 ④ 有反弹现象 ⑤ 可能造成重金属的溶出 2.4 化学氧化/还原技术 u 化学氧化/还原技术工艺分类 分为异位化学氧化/还原和原位化学氧化/还原两种工艺 异位化学氧化/还原 ：将污染土壤开挖、转运至修复车间后 ，向土壤中添加氧化剂或还原剂 ，使污染物转化为 无毒或相对毒性较小的物质 l 技术优势 ① 适用范围广 ，成本居中 ② 可彻底去除有机污染物 ，后续开发不受限 l 技术劣势 ① 异位化学氧化不适用于重金属污染修复 ② 异位化学还原不适用于石油烃污染修复 ③ 对于吸附性强、水溶性差的有机污染物需考 挖掘转运 加药修复 虑增溶、脱附方式 2.4 化学氧化/还原技术 u 原位药剂投加方式 • 注入井式注入 • 直推式注入 • 高压旋喷 • 搅拌混合 注入井式注入 直推式注入 高压旋喷 搅拌混合 2.4 化学氧化/还原技术 u 不同药剂投加方式的优缺点 原位化学氧化/还原各种投加方式的优缺点 投加方式 优点 缺点 l设备简单 l对土体渗透性和均质要求都很高 直推式注入 l可以分层实施 l受设备限制 ，注入深度有限 l可多轮注入 注井式注入 l对土体渗透性和均质要求都很高 l可以分层实施 l对土体渗透性要求不高 l对土体均质性要求高 高压旋喷 l可以分层投加 l设备需防腐处理 l投加深度可达30m 搅拌混合 l对土体渗透性和均质性要求不高 （但不能有大块坚硬物体） l不能分层投加 l药剂可以以粉末形式投机 l设备需防腐处理 2.4 化学氧化/还原技术 u 化学氧化药剂优缺点 氧化剂 优点 缺点 适宜的pH l 在地下稳定存在可达数周 l 地下水的硫酸根超标 l 碱性环境(pH 9以上为 过硫酸盐 l 自然氧化需求量低 l 硫酸根可能腐蚀混凝土构筑物 宜) l 稳定性差 ，持续时间短 Fenton试剂 l 对NAPL有效 l 2-4最佳 ，中性亦可 l 产生大量的热和气体 l 较高锰酸钠成本低 高锰酸钾 l 反应后生成MnO2沉淀 ，堵塞井塞 l 只有4%的溶解度 和孔隙 l 适用于较宽的pH范围 l 在地下起反应的时间较长 l 造成土壤pH降低 ，Eh升高 ，导致 l 40%的浓度 l 7-8最佳 ，其他pH亦可 l 通常不产生热、蒸汽 重金属的溶出 l 液体不便于运输 l 对于含氯有机物的氧化有效性差 l 成本较高 高锰酸钠 l 自然氧化需求量(NOD)高 l 可能 造成粘土膨胀 ， 堵塞含水层 l 水溶性高 l 以气体形式注入 ，实施难度较大 O3 l 增加地下氧含量 ，有利于后 l 在地层中的扩散受地层分布、渗透性影响较大 l 中性pH 期微生物修复 l 产生VOC 2.5 生物修复技术 u 生物修复技术定义 l 广义的生物修复，是指一切以利用生物为主体的土壤或地下水污染治理技术，包括利用植物、动物和微 生物吸收、降解、转化土壤和地下水中的污染物，使污染物的浓度降低到可接受的水平，或将有毒的污 染物转化为无毒无害物质，也包括将污染物固定或稳定，以减少其向周边环境的扩散 l 狭义的生物修复，是指通过酵母菌、真菌、细菌等微生物的作用清除土壤和地下水中的污染物，或是使 污染物无害化的过程 建设用地土壤污染风险管控和修复术语 （682-2019） 2.5 生物修复技术 u微生物技术原理 l 微生物修复技术原理 利用微生物的作用吸收、降解、转化土壤和地下水 中的污染物，使污染物的浓度降低到可接受的水平， 或将有毒有害的污染物转化为无毒无害的物质，降 低其环境毒性和生态风险 l 技术特点 ① 适用于有机污染，如石油烃类、多环芳烃、杀 虫剂、除草剂、氯化溶剂、酚类和酯类等有机污染 ② 场地污染有效去除，二次开发安全可靠 • 土著菌培养法 （刺激法）：利用培养土著菌将污染物 ③ 修复操作简单，但反应环境要求高 充分矿化成 CO 和H O 2 2 ④ 修复成本低，但修复工期长 • 投菌法 （增强法）：直接向土壤中接入高效降解菌 2.6 热修复技术 u 热修复技术分类 直接热脱附技术 异位热脱附技术 间接热脱附技术 原位热脱附技术 ：电加热、燃气加热、电阻加热、电磁波加热…… 热修复技术 水泥窑协同 优点 ： 焚烧 1）一般去总量 2）效果有保障，具有广泛适用性 玻璃化 缺点 ： 1）能耗高 ，成本高 2）破坏土壤生态属性 领 先 技 术 创 造 优 美 环 境 2.6 热修复技术 u 异位热脱附技术 l 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，通过控制系统温度和物料 停留时间，促使污染物气化挥发，使污染物与土壤颗粒分离、去除。 l 热解吸修复过程可分为两步： ① 加热污染土壤使其中的污染物挥发。 ② 将热解吸过程产生的废气处理达标后排放。 2.6 热修复技术 u 异位热脱附技术 间接热脱附 ： 直接热脱附 ： 污染物 ：有机污染物、油泥、汞等挥发性重金属 污染物 ：有机污染土壤 ，污染物浓度不能过高 处理效率 ：3-5t/ h 处理效率 ：15-30t/ h 尾气量 ：小 尾气量 ：大 2.6 热修复技术 u 原位热脱附技术 原位热脱附技术是将污染土壤直接加热至 目标温度 ，并在达到 目标温度后保持足够长时间，使绝大多数的目 标污染物在土壤内通过水合热解氧化、氧化、热解等反应被降解的过程 ，剩余的小部分未反应的污染物及/或 其在高温下的分解中间产物会被抽提系统收集和捕获后依靠地面处置系统处理 ，最终实现达标排放。 p 电阻热脱附技术 （ERH） p 热传导热脱附技术 （TCH） • 燃气热传导热脱附技术 • 电加热热传导热脱附技术 p 蒸汽热脱附技术 （SEE） p 微波热脱附技术 p 热水热脱附技术 p 热空气热脱附技术 2.6 热修复技术 u 水泥窑协同技术 技术原理 ：利用水泥回转窑内的高温、气体长时间 停留、热容量大、热稳定性好、碱性环境、无废渣 排放等特点 ，在生产水泥熟料的同时，焚烧固化处 理污染土壤。 适用性 ： 1）适用于污染土壤 ，可处理有机污染物及重金属 2）不宜用于汞、砷、铅等重金属污染较重的土壤 2）由于

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