作业帮求土壤有机污染修复技术详细介绍
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：综合作业 时间：2024/11/08 18:13:05
求土壤有机污染修复技术详细介绍
1. 概况
随着工业的高速发展,有机污染问题逐渐突出.土壤中大量复合有机污染物会改变土壤的理化性质,破坏局部生态系统,对区域的动植物产生间接和直接毒性作用,并通过食物链的富集和放大效应对人类健康造成严重的危害,进而严重影响土地的使用功能.土壤有机物污染问题已引起人们的广泛关注,土壤修复势在必行.
我国目前的有机场地污染主要为石油烃等非氯代有机污染物,有机农药杀虫剂,和持久性有机污染物.本文主要介绍非氯代有机污染场地土壤修复技术.
2. 分类
目前,理论上和技术上可行的非氯代有机污染土壤修复技术从功能载体上可以分为物理修复技术、化学修复技术、生物修复技术及复合修复技术等.
2.1 物理修复技术
物理修复技术多为异位修复技术,是利用土壤和污染物的各自特性,使污染物固定在土壤中不易扩散和迁移,或通过高温等方式破坏污染物进而降低其对环境的破坏.土壤非氯代有机污染的物理修复技术主要包括热处理、隔离法和换土法等.
（1）热处理 热处理技术多为异位处理,通常指将污染介质转移至特定的处理单元或燃烧室等,然后将其暴露于高温下,从而破坏或去除其中污染物的一种修复过程.异位修复技术的主要优势是处理周期短,处理过程可视,污染介质的连续混合和均质过程易于控制,因此处理程度比较均一；但是,异位修复需要挖掘土壤,这就使得修复成本和修复工程设备需求增加,同时导致异位修复许可申请、材料转移工作安全性等相关问题.
热处理技术主要包括热脱附、高温净化、高温分解、传统的焚烧破坏技术以及玻璃化技术.
a. 焚烧技术在燃烧和破坏污染介质领域已应用多年,是相对比较成熟的一种修复技术.
b. 异位热脱附技术是利用热使污染介质中的污染物和水挥发出来,通常利用载气或真空系统将挥发出的水蒸气和有机污染物传输到后续的譬如热氧化或回收等单元中进一步处理.根据解吸塔操作温度的不同,热脱附过程可以分为高温热脱附（320-560℃）和低温热脱附（90-320℃）.
c. 高温净化技术指的是将污染的固体介质或设备的温度升至260℃,并保持一定的时间.介质中所产生的气流进入燃烧系统中进行处理,以去除所有挥发性的污染物.该方法处理后所得到的残渣可以作为非危险废物进行处置或资源化利用.
d. 高温分解是指在无氧条件下通过加热使有机污染物发生化学分解的过程.高温分解一般发生在温度高于430℃并具有一定压强的条件下.化学分解过程中产生的裂解气需要进一步处理.高温分解的目标污染组分是SVOCs和杀虫剂类,该技术适用于从精炼厂废料、煤焦油、木材加工废料、杂酚油污染的土壤、烃类污染的土壤、混合废物（放射性和危险性）、橡胶合成中的废物以及涂料等废弃物中分离有机成分.
e. 玻璃化技术是利用电流在高温（1600-2000℃ ）条件下将污染的土壤熔化,待冷却后形成玻璃化产物,该产物是一种类似玄武岩的化学性质稳定、抗渗透性、玻璃状或晶体状的材料.其中的高温处理过程可将土壤中的有机污染成分进行破坏和去除.该技术可用于原位或异位土壤修复.
（2）隔离法
隔离法是采用粘土或其他人工合成的惰性材料,将非氯代有机污染的土壤与周围环境隔离开来,该方法并没有破坏非氯代有机烃类物质,只是起到了防止污染物向周围环境（地下水、土壤）的迁移,该方法适合于任何非氯代有机烃污染土壤的控制,对于渗透性差的地带,尤其比较适用.此法与其他方法相比,运行费用较低,但对于毒性期长的非氯代有机烃类,只是暂时防止其迁移,存在二次污染的风险.
（3）换土法
换土法是用新鲜的未污染的土壤替换或部分替换原来的污染土壤,以稀释原污染土壤中污染物的含量,利用环境自身的能力来消除残余的污染物.换土法又可分为翻土、换土和客土三种方法.
物理修复技术的热处理法、隔离法和换土法都充分发挥了土壤和污染物的各自特性,不用外加其他化学药剂或生物来进行处理,但也存在处理成本高,工作量大,并只能处理小面积污染土壤的局限性.因此,如何更好地利用土壤本身特性,突破其局限性,将是物理修复技术的发展方向.
2.2 化学修复技术
化学修复技术是利用污染物与改良剂之间的化学反应从而对土壤中的污染物进行氧化还原、分离、提取等,来降低土壤中污染物含量的一类环境化学技术.土壤非氯代有机污染的化学修复技术主要包括萃取法、土壤洗涤法、化学氧化还原法等.
（1）萃取法 萃取法是依据相似相容的原理,使用有机溶剂对非氯代有机污染土壤中的非氯代有机进行萃取,然后对有机相中的非氯代有机进行分离回收,实现废物的资源化.该方法适用于非氯代有机污染含量较高的土壤,但对于大面积非氯代有机污染含量较低的土壤,其处理成本投入太高,而且会引起二次污染.因此在选择该方法之前先要对成本进行评估,再决定是否可行.
（2）淋洗法 土壤淋洗法是指将吸附在细小土壤颗粒表面的污染物在有水的体系中从土壤中分离出去的一种方法.淋洗水中可以加入一些基本的溶剂、表面活性剂、螯合剂或者调整pH来增强污染物的去除效果.该处理过程中土壤和淋洗水的反应通常在一个反应槽或其他处理单元中异位进行的,淋洗水和不同粒度的土壤在重力沉降的作用下进行分离.
土壤洗涤法成本较高,且操作较复杂,如异位化学淋洗,首先要对土壤进行粒度分级再分别加以处理,该方法的工程应用远远落后于实验室研究,要实现其广泛的工程应用,还有一系列的技术问题需要解决.
（3）化学氧化还原法 化学氧化还原法是向非氯代有机烃类污染的土壤中喷洒或注入化学氧化还原剂,使其与污染物质发生化学反应来实现净化的目的.常用的化学氧化剂有臭氧、过氧化氢、高锰酸钾、二氧化氯等.该法与萃取法、土壤洗涤法相比,一般不会造成二次污染,对非氯代有机烃类物质有较高的清除效率,氧化还原反应可以在瞬间完成,但其操作比较复杂,需要较高的技术水平.
2.3 生物修复技术
生物修复是指利用特定生物的代谢作用吸收、转化、降解环境污染物,将场地污染物最终分解为无害的无机物（水和二氧化碳）,实现环境净化和生态效应恢复的生物措施,是一类低耗和安全的环境生物技术.土壤非氯代有机污染的生物修复技术按所应用的类型不同,可以将其分为植物、动物、微生物修复技术等.
近年来,生物修复技术在国内外都得到了较快的发展.一批具有特殊生理生化功能的植物、微生物应运而生,基因修饰、改造、克隆与基因转移等现代生物技术的渗透进一步推动了生物修复技术的应用与发展.与其他方法相比,生物修复技术具有处理成本低,处理效果好（无二次污染,最终产物二氧化碳、水和脂肪酸对人体无害）,生化处理后污染物残留量很低等优点,但生物修复时间较长,往往很难在规定时间内完成场地污染的修复.
2.4 复合修复技术
综上所述,治理土壤非氯代有机污染的技术主要包括物理修复技术、化学修复技术和微生物修复技术等,但都不同程度地存在着修复成本高、修复时间长、修复技术难大规模实现等问题.因此,根据各类修复技术的优势和实际场地污染特征,多种修复技术合理联合使用将是未来场地修复的主要趋势.
例如,BIOX 长效促生物氧化剂是一种高效物化材料,由氧化剂前体、稳定剂、生物载体和高效降解菌群组成.在使用过程中,BIOX 能够持续产生氧化剂,通过高级氧化途径,快速降解有机类污染物,同时改良土质,促进水分氧气输移和污染物传质,强化生物降解.同时,BIOX 负载的高效降解菌群,是针对不同有机污染物（如汽油、柴油、原油等）通过筛选、分离、富集、优化配比制成,其不同系列适用于汽油、柴油、原油等污染物的降解,具有针对性强,群落功能稳定的特点.与传统氧化剂（如臭氧、芬顿试剂、过氧化氢等）相比,BIOX 具有氧化效率高、应用方便、安全性好的特点.
通过物化/ 生物联合作用,快速实现污染物的毒性降低和总量去除.与其它技术相比,该药剂具有去除效率高(80% 以上)、修复时间短(6-12 个月),基本不破坏土壤基质、处理成本低等优点.适用于处理TPH、BTEX、PAH、VOC、SVOC 等有机污染物.可进行原位或异位等多种方式修复.
BIOX氧化剂修复技术比较
BIOX氧化剂 普通化学氧化剂 普通生物降解
污染物最终去除率 高80%以上 高80%以上 偏低50%-70%
修复时间 短（3-6个月） 短（1-2个月） 长 数年
土壤基质破坏情况 基本不破坏 一定程度破坏 不破坏
随着工业的高速发展,有机污染问题逐渐突出.土壤中大量复合有机污染物会改变土壤的理化性质,破坏局部生态系统,对区域的动植物产生间接和直接毒性作用,并通过食物链的富集和放大效应对人类健康造成严重的危害,进而严重影响土地的使用功能.土壤有机物污染问题已引起人们的广泛关注,土壤修复势在必行.
我国目前的有机场地污染主要为石油烃等非氯代有机污染物,有机农药杀虫剂,和持久性有机污染物.本文主要介绍非氯代有机污染场地土壤修复技术.
2. 分类
目前,理论上和技术上可行的非氯代有机污染土壤修复技术从功能载体上可以分为物理修复技术、化学修复技术、生物修复技术及复合修复技术等.
2.1 物理修复技术
物理修复技术多为异位修复技术,是利用土壤和污染物的各自特性,使污染物固定在土壤中不易扩散和迁移,或通过高温等方式破坏污染物进而降低其对环境的破坏.土壤非氯代有机污染的物理修复技术主要包括热处理、隔离法和换土法等.
（1）热处理 热处理技术多为异位处理,通常指将污染介质转移至特定的处理单元或燃烧室等,然后将其暴露于高温下,从而破坏或去除其中污染物的一种修复过程.异位修复技术的主要优势是处理周期短,处理过程可视,污染介质的连续混合和均质过程易于控制,因此处理程度比较均一；但是,异位修复需要挖掘土壤,这就使得修复成本和修复工程设备需求增加,同时导致异位修复许可申请、材料转移工作安全性等相关问题.
热处理技术主要包括热脱附、高温净化、高温分解、传统的焚烧破坏技术以及玻璃化技术.
a. 焚烧技术在燃烧和破坏污染介质领域已应用多年,是相对比较成熟的一种修复技术.
b. 异位热脱附技术是利用热使污染介质中的污染物和水挥发出来,通常利用载气或真空系统将挥发出的水蒸气和有机污染物传输到后续的譬如热氧化或回收等单元中进一步处理.根据解吸塔操作温度的不同,热脱附过程可以分为高温热脱附（320-560℃）和低温热脱附（90-320℃）.
c. 高温净化技术指的是将污染的固体介质或设备的温度升至260℃,并保持一定的时间.介质中所产生的气流进入燃烧系统中进行处理,以去除所有挥发性的污染物.该方法处理后所得到的残渣可以作为非危险废物进行处置或资源化利用.
d. 高温分解是指在无氧条件下通过加热使有机污染物发生化学分解的过程.高温分解一般发生在温度高于430℃并具有一定压强的条件下.化学分解过程中产生的裂解气需要进一步处理.高温分解的目标污染组分是SVOCs和杀虫剂类,该技术适用于从精炼厂废料、煤焦油、木材加工废料、杂酚油污染的土壤、烃类污染的土壤、混合废物（放射性和危险性）、橡胶合成中的废物以及涂料等废弃物中分离有机成分.
e. 玻璃化技术是利用电流在高温（1600-2000℃ ）条件下将污染的土壤熔化,待冷却后形成玻璃化产物,该产物是一种类似玄武岩的化学性质稳定、抗渗透性、玻璃状或晶体状的材料.其中的高温处理过程可将土壤中的有机污染成分进行破坏和去除.该技术可用于原位或异位土壤修复.
（2）隔离法
隔离法是采用粘土或其他人工合成的惰性材料,将非氯代有机污染的土壤与周围环境隔离开来,该方法并没有破坏非氯代有机烃类物质,只是起到了防止污染物向周围环境（地下水、土壤）的迁移,该方法适合于任何非氯代有机烃污染土壤的控制,对于渗透性差的地带,尤其比较适用.此法与其他方法相比,运行费用较低,但对于毒性期长的非氯代有机烃类,只是暂时防止其迁移,存在二次污染的风险.
（3）换土法
换土法是用新鲜的未污染的土壤替换或部分替换原来的污染土壤,以稀释原污染土壤中污染物的含量,利用环境自身的能力来消除残余的污染物.换土法又可分为翻土、换土和客土三种方法.
物理修复技术的热处理法、隔离法和换土法都充分发挥了土壤和污染物的各自特性,不用外加其他化学药剂或生物来进行处理,但也存在处理成本高,工作量大,并只能处理小面积污染土壤的局限性.因此,如何更好地利用土壤本身特性,突破其局限性,将是物理修复技术的发展方向.
2.2 化学修复技术
化学修复技术是利用污染物与改良剂之间的化学反应从而对土壤中的污染物进行氧化还原、分离、提取等,来降低土壤中污染物含量的一类环境化学技术.土壤非氯代有机污染的化学修复技术主要包括萃取法、土壤洗涤法、化学氧化还原法等.
（1）萃取法 萃取法是依据相似相容的原理,使用有机溶剂对非氯代有机污染土壤中的非氯代有机进行萃取,然后对有机相中的非氯代有机进行分离回收,实现废物的资源化.该方法适用于非氯代有机污染含量较高的土壤,但对于大面积非氯代有机污染含量较低的土壤,其处理成本投入太高,而且会引起二次污染.因此在选择该方法之前先要对成本进行评估,再决定是否可行.
（2）淋洗法 土壤淋洗法是指将吸附在细小土壤颗粒表面的污染物在有水的体系中从土壤中分离出去的一种方法.淋洗水中可以加入一些基本的溶剂、表面活性剂、螯合剂或者调整pH来增强污染物的去除效果.该处理过程中土壤和淋洗水的反应通常在一个反应槽或其他处理单元中异位进行的,淋洗水和不同粒度的土壤在重力沉降的作用下进行分离.
土壤洗涤法成本较高,且操作较复杂,如异位化学淋洗,首先要对土壤进行粒度分级再分别加以处理,该方法的工程应用远远落后于实验室研究,要实现其广泛的工程应用,还有一系列的技术问题需要解决.
（3）化学氧化还原法 化学氧化还原法是向非氯代有机烃类污染的土壤中喷洒或注入化学氧化还原剂,使其与污染物质发生化学反应来实现净化的目的.常用的化学氧化剂有臭氧、过氧化氢、高锰酸钾、二氧化氯等.该法与萃取法、土壤洗涤法相比,一般不会造成二次污染,对非氯代有机烃类物质有较高的清除效率,氧化还原反应可以在瞬间完成,但其操作比较复杂,需要较高的技术水平.
2.3 生物修复技术
生物修复是指利用特定生物的代谢作用吸收、转化、降解环境污染物,将场地污染物最终分解为无害的无机物（水和二氧化碳）,实现环境净化和生态效应恢复的生物措施,是一类低耗和安全的环境生物技术.土壤非氯代有机污染的生物修复技术按所应用的类型不同,可以将其分为植物、动物、微生物修复技术等.
近年来,生物修复技术在国内外都得到了较快的发展.一批具有特殊生理生化功能的植物、微生物应运而生,基因修饰、改造、克隆与基因转移等现代生物技术的渗透进一步推动了生物修复技术的应用与发展.与其他方法相比,生物修复技术具有处理成本低,处理效果好（无二次污染,最终产物二氧化碳、水和脂肪酸对人体无害）,生化处理后污染物残留量很低等优点,但生物修复时间较长,往往很难在规定时间内完成场地污染的修复.
2.4 复合修复技术
综上所述,治理土壤非氯代有机污染的技术主要包括物理修复技术、化学修复技术和微生物修复技术等,但都不同程度地存在着修复成本高、修复时间长、修复技术难大规模实现等问题.因此,根据各类修复技术的优势和实际场地污染特征,多种修复技术合理联合使用将是未来场地修复的主要趋势.
例如,BIOX 长效促生物氧化剂是一种高效物化材料,由氧化剂前体、稳定剂、生物载体和高效降解菌群组成.在使用过程中,BIOX 能够持续产生氧化剂,通过高级氧化途径,快速降解有机类污染物,同时改良土质,促进水分氧气输移和污染物传质,强化生物降解.同时,BIOX 负载的高效降解菌群,是针对不同有机污染物（如汽油、柴油、原油等）通过筛选、分离、富集、优化配比制成,其不同系列适用于汽油、柴油、原油等污染物的降解,具有针对性强,群落功能稳定的特点.与传统氧化剂（如臭氧、芬顿试剂、过氧化氢等）相比,BIOX 具有氧化效率高、应用方便、安全性好的特点.
通过物化/ 生物联合作用,快速实现污染物的毒性降低和总量去除.与其它技术相比,该药剂具有去除效率高(80% 以上)、修复时间短(6-12 个月),基本不破坏土壤基质、处理成本低等优点.适用于处理TPH、BTEX、PAH、VOC、SVOC 等有机污染物.可进行原位或异位等多种方式修复.
BIOX氧化剂修复技术比较
BIOX氧化剂 普通化学氧化剂 普通生物降解
污染物最终去除率 高80%以上 高80%以上 偏低50%-70%
修复时间 短（3-6个月） 短（1-2个月） 长 数年
土壤基质破坏情况 基本不破坏 一定程度破坏 不破坏