土壤修復(fù)流程及技術(shù)手段分析

HUMIN9000 2016-08-16

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一、土壤修復(fù)是系統(tǒng)性工程土壤修復(fù)一般包括污染調(diào)查、技術(shù)選擇、修復(fù)設(shè)計、修復(fù)施工、驗收監(jiān)理以及修復(fù)后評估六個步驟。其中，污染調(diào)查中包括采樣、分析、風(fēng)險評估和環(huán)評等工作，是土壤修復(fù)的第一步，非常關(guān)鍵。調(diào)查過程類似于中醫(yī)把脈，如果在調(diào)查過程中，不能夠準確的分析到土壤的污染物種類及含量，將直接影響后面的風(fēng)險評估以及修復(fù)工作。
在調(diào)查研究過后，工程師根據(jù)調(diào)查結(jié)果進行修復(fù)技術(shù)的選擇和設(shè)計。目前土壤修復(fù)技術(shù)很多，按“污染源-暴露途徑-受體”對修復(fù)技術(shù)分類。對污染源進行處理的技術(shù)有生物修復(fù)、植物修復(fù)、生物通風(fēng)、自然降解、生物堆、化學(xué)氧化、土壤淋洗、電動分離、氣提技術(shù)、熱處理、挖掘等；對暴露途徑進行阻斷的方法有穩(wěn)定/固化、帽封、垂直/水平阻控系統(tǒng)等；降低受體風(fēng)險的制度控制措施有增加室內(nèi)通風(fēng)強度、減少人體與粉塵的接觸、減少污染食品的攝入、工作人員及其他受體轉(zhuǎn)移等。
圖表1：土壤修復(fù)流程圖

二、修復(fù)技術(shù)種類多，要“因地制宜”
目前我國運用最多的處理技術(shù)有穩(wěn)定/固化、化學(xué)淋洗、生物修復(fù)、氣提技術(shù)、高級氧化等。幾種處理方式的含義及優(yōu)缺點如下：
穩(wěn)定/固化指通過固態(tài)形式在物理上隔離污染物或者將污染物轉(zhuǎn)化成化學(xué)性質(zhì)不活潑的形態(tài)，降低污染物的危害，可分為原位和異位兩種。穩(wěn)定/固化法適用于重金屬污染土壤的修復(fù)，一般不適用于有機污染物污染。典型的固化穩(wěn)定化凝膠材料主要有水泥、石灰、瀝青以及一些特制的螯合劑。
化學(xué)氧化也應(yīng)該稱之為一種穩(wěn)定化技術(shù)，該方法是通過在污染區(qū)設(shè)臵不同深度的磚井，然后通過磚井中的泵將化學(xué)氧化劑注入土壤中，使氧化劑與污染物產(chǎn)生氧化反應(yīng)，達到使污染物降解或轉(zhuǎn)化為低毒、低遷移性產(chǎn)物的一項土壤原位修復(fù)技術(shù)。常用的氧化劑有H2O2、K2MnO4和氣態(tài)O3，該類修復(fù)技術(shù)一般由注射井、抽提井和氧化劑等三部分組成。該技術(shù)主要用于修復(fù)在土壤中污染期長和難生物降解的污染物，如油類、有機溶劑、多環(huán)芳烴、PCP、農(nóng)藥以及非水溶態(tài)氯化物（如三氯乙烯、TCE）等污染的土壤。化學(xué)還原修復(fù)以及還原脫氯修復(fù)的原理和化學(xué)氧化修復(fù)一樣，有代表性的還原劑主要有液態(tài)的SO2、氣態(tài)的H2S和零價Fe膠體。該類修復(fù)技術(shù)已經(jīng)有很多成功案例，該技術(shù)既省時又經(jīng)濟。
化學(xué)淋洗指借助能促進土壤環(huán)境中污染物溶解或遷移作用的溶劑，通過水力壓頭推動清洗液，將其注入被污染土層中，然后再將包含污染物的液體從土層中抽提出來，進行分離和污水處理的技術(shù)，可分為原位和異位化學(xué)淋洗技術(shù)。原位化學(xué)淋洗技術(shù)適用于水力傳導(dǎo)系數(shù)大于10-3cm/s的多孔隙、易滲透的土壤，如沙土、砂礫土壤、沖積土和濱海土，不適用于紅壤、黃壤等質(zhì)地較細的土壤；異位化學(xué)淋洗技術(shù)適用于土壤粘粒含量低于25%、被重金屬、放射性核素、石油烴類、揮發(fā)性有機物、多氯聯(lián)苯和多環(huán)芳烴等污染的土壤。因此化學(xué)淋洗對土壤要求較高，不太適合我國土壤。
生物修復(fù)指利用微生物、植物和動物將土壤、地下水中的危險污染物降解、吸收或富集的生物工程技術(shù)系統(tǒng)。按處臵地點分為原位和異位生物修復(fù)。生物修復(fù)技術(shù)適用于烴類及衍生物，如汽油、燃油、乙醇、酮、乙醚等，不適合處理持久性有機污染物。
氣提技術(shù)指利用物理方法通過降低土壤孔隙的蒸汽壓，把土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為蒸汽形式而加以去除的技術(shù)，可分為原位土壤氣提技術(shù)、異位土壤氣提技術(shù)和多相浸提技術(shù)。氣提技術(shù)適用于地下含水層以上的包氣帶以及地下含水層，去除揮發(fā)性有機化合物。
為眾多土壤污染修復(fù)技術(shù)參數(shù)對比情況，從表中可以看出：穩(wěn)定/固化的的去除率也非常高，達到90%以上，成本中等，缺點是該方法未從根本上去除污染物；化學(xué)氧化方法應(yīng)用范圍較廣，成本適中，去除率相對較低；土壤淋洗的可去除所有類型的污染物，且污染物去除率也很高，異位處理去除率在90%以上，但不適用與粘土，成本也最高；生物修復(fù)成本最低，但去除效果也較差。氣提技術(shù)成本較低，特別適用于污染程度較輕的、以揮發(fā)性有機物為主要污染物的土壤污染。
同時，很多時候會出現(xiàn)因土壤污染導(dǎo)致的地下水污染，應(yīng)一同治理。目前來看，地下水的主要治理方法有抽提處理技術(shù)和原位添加藥劑治理兩種手段，其中抽提處理應(yīng)用較多些。據(jù)統(tǒng)計，上海已經(jīng)和正在實施的污染場地修復(fù)治理工程項目達30多項，包括世博、迪士尼場地、大型居住社區(qū)場地等以及在中心城區(qū)與浦東、嘉定、寶山等地針對工業(yè)企業(yè)搬遷場地。在已完成的眾多項目中，應(yīng)用穩(wěn)定/固化技術(shù)占到52%；同時，部分土壤修復(fù)過程中，涉及到了地下水修復(fù)，所用技術(shù)以抽提處理為主，占到67%。
圖表2：土壤修復(fù)技術(shù)評價參數(shù)表

注：（1）污染物類型：a-揮發(fā)性；b-半揮發(fā)性；c-重碳水化合物；d-殺蟲劑；e-無機物；f-重金屬。
(2）土壤類型：A-細粘土；B-中粒粘土；C-淤質(zhì)粘土；D-粘質(zhì)肥土；E-淤質(zhì)肥土；F-淤泥；G-砂質(zhì)粘土：H-砂質(zhì)肥土；I-砂土。
（3）￥=低成本；￥+=低到中等成本；￥￥=中等成本；￥￥￥=高成本。
圖表3：上海已完成土壤修復(fù)項目中各種技術(shù)的占比