基于SEFA方法的异位土壤修复环境足迹分析——以某钢铁厂为例

以安徽省合肥市某钢铁污染场地为例,采用SEFA工具计算和对比复合污染土壤异位组合修复方案的环境足迹.方案一:淋洗+化学氧化+水泥窑;方案二:稳定化+化学氧化+热脱附+异地填埋;方案三:生物降解+稳定化.结果表明,3种修复方案环境足迹存在一定差异.当重点关注能源和空气污染两个绿色可持续修复核心要素时,方案三环境足迹最小,能源消耗总量21808万MJ,温室气体(GHG)排放总量1.73万tCO₂e;修复1m³有机污染土壤的环境足迹整体表现为化学氧化<生物降解<异位热脱附,化学氧化、生物降解和异位热脱附三种修复技术的温室气体排放强度分别为0.05、0.09和0.17tCO₂e/m³,能源消耗量分别为949.55,1677.54,3049.11MJ/m³.修复1m³重金属污染土壤时,异地填埋技术的环境足迹最小,能源消耗和温室气体排放最低;稳定化修复技术在空气污染物排放方面环境足迹最小.     

基于修复效果的污染土壤修复工程环境足迹分析

为定量评估污染土壤修复工程的环境影响，基于北方某焦化厂有机污染场地原位热脱附和阻隔通风技术的实际修复效果，计算了该工程各阶段的环境足迹及相对贡献，阐明了其主要来源，并对这两种技术修复单位方量土壤的环境足迹和基于污染物含量变化与风险削减的环境足迹强度进行了分析. 结果表明:在达到修复目标的情况下，工程施工准备阶段环境足迹占比仅在1%左右，高风险区原位热脱附施工运行阶段温室气体排放量、能源消耗量、耗水量、空气污染物排放量占比分别为63.39%、93.02%、72.82%和71.08%，低风险区阻隔通风施工运行阶段温室气体排放量、能源消耗量、耗水量、空气污染物排放量占比分别为35.40%、6.77%、26.26%和27.74%；原位热脱附技术修复单位方量土壤的环境足迹高于阻隔通风技术，原位热脱附技术的能源消耗量约为阻隔通风技术的49.70倍，温室气体排放量、耗水量、空气污染物排放量为阻隔通风技术的6.32~10.30倍. 研究显示:天然气使用、电能消耗和现场机械设备使用是该工程环境足迹的主要来源，在高风险区原位热脱附修复工程中苯的环境足迹强度高于苯并[a]芘，原位热脱附技术的能源强度高于阻隔通风技术，基于污染物含量降低情况的环境足迹强度对量化原位热脱附技术的环境足迹适用性较好，而基于风险削减的环境足迹强度适用于阻隔通风技术.      

氯代烃污染场地原位热脱附降温阶段土壤气相污染富集与分布特征

原位热脱附是近年来我国兴起和大规模应用的修复技术,为明确修复中不同介质污染物浓度水平,解决原位热脱附修复后全面效果评估问题,以某氯代烃污染场地原位热脱附修复工程为案例,采集修复加热周期结束进入降温阶段时土壤和土壤气体剖面样品进行检测分析,识别修复后期土壤和土壤气中目标污染物的浓度水平、空间分布特征以及影响因素,并提出对于原位热解吸修复后土壤修复效果评估和二次污染防控建议. 结果表明:①案例场地土壤中氯代挥发性有机污染物仅1%痕量检出,所有样品均达到修复目标值. ②土壤气中污染物有不同浓度检出,其中三氯乙烯最大浓度为2 310 μg/m3,有潜在健康风险. ③低渗透层对气相污染物迁移具有阻滞作用,地表的水泥层下积聚了不同浓度的污染物. ④三氯乙烯、四氯乙烯和顺式-1,2-二氯乙烯的沸点低,土壤有机碳分配系数(K_OC)低,垂向迁移效率高,它们在土壤气中的浓度最大值均出现在顶层;六氯丁二烯相对沸点高,K_OC高,其浓度最大值出现在深层粉质黏土低渗透地层处. 研究显示,原位热脱附技术对于土壤中高浓度氯代烃污染具有较好的去除效果,但是研究时段内土壤达到修复标准后土壤气中污染物仍有不同程度检出. 因此,建议原位热脱附修复后,应同时对土壤和土壤气两种介质进行采样评估,同时加强原位热脱附区域低渗透层识别,优化气相抽提方案.      

某退役溶剂厂有机物污染场地燃气热脱附原位修复效果试验

热脱附技术一般用于土壤中有机物的异位修复,然而对于受有机物污染较深土壤的原位修复却鲜有报道.本文以某退役溶剂厂土壤中苯、氯苯和石油类为目标污染物,运用燃气热脱附技术进行原位修复.本文介绍了燃气热脱附技术的工艺设计流程,针对场地目标污染物进行燃气热脱附的工程化试验,结果显示热脱附处理后土壤中苯、氯苯和石油类最高去除率接近100%.本文还探讨了温度、停留时间、土壤含水率和土壤质地对热脱附效率的影响,发现在温度和停留时间相同情况下,含水率较小、孔隙率较大的粉砂土热脱附效果更好.试验表明,燃气热脱附原位修复技术处理场地挥发性有机污染物效果良好,可以进行大规模的实际运用.     

某废弃焦化场地原位燃气热脱附污染排放及控制

原位热脱附在国内场地修复的应用尚处于发展阶段,目前研究多针对影响修复效果的各项工艺参数,而对修复过程中产生的"二次污染"排放及防治措施研究较少。以某焦化场地规模化燃气热脱附修复工程为例,系统分析了修复全过程的产污环节、处理工艺、排放浓度及达标情况。结果表明:热脱附废气采用"尾气回烧+活性炭吸附"工艺,废水采用"芬顿氧化+混凝+活性炭吸附"工艺,能够实现污染物达标排放,固体废物处置率为100%。该工程的污染物的管控措施能够满足环境管理要求。     

热脱附技术在修复石油烃污染土壤中的运用分析

热脱附技术在修复石油烃污染土壤中具有良好的应用效果,能够通过直接或间接加热,排除土壤中的石油烃污染物,并利用回收技术将其中的资源再利用,具有经济性、环保性的特点。加热温度、停留时间是影响热脱附技术修复效果的重要因素,在修复过程中调整热脱附装置的最佳反应时间与反应温度,可以在保证脱附效率最大化的同时,降低热脱附的能耗,减少热脱附过程中的结焦问题,保证污染土壤处理效率。文章主要分析了热脱附技术在石油烃污染土壤中的修复应用以及相关的土壤环保措施,以期提升石油烃污染土壤修复技术及环保整体水平。     

多环芳烃类污染土壤热脱附修复技术应用研究

针对传统热脱附工艺脱附时间长、处理成本高、尾气处理工艺不完善等问题,进行了电加热回转窑热脱附实验。研究发现:随着温度增高、时间增长,总PAHs去除率增加;10 min条件下350℃与500℃时总PAHs的去除率分别为98.83%和98.94%,土壤中PAHs可达到修复目标值;500℃时多环芳烃的去除率表现为低环PAHs>高环PAHs。在此基础上,通过集成形成1套集污染土壤预处理、热脱附、尾气净化、余热利用、自动化控制于一体的工艺技术,并建成年处理有机污染土壤18万t的热脱附生产线。在350和500℃条件下对1万余吨污染土壤进行热脱附处理后(≥10 min),总PAHs去除率分别为98.92%和99.95%,尾气排放指标均低于DB 11/501—2007《大气污染物综合排放标准》。     

焦化类污染场地堆式燃气热脱附工程示范与效果评估

近年来,有机污染土壤堆式燃气热脱附技术因具有二次污染可控、污染物去除率高以及修复成本低等优势得到快速发展,然而目前国内外关于该技术的工程示范与效果评估仍有待研究. 针对我国北方某退役焦化厂污染土壤,开展了2 000 m3的堆式燃气热脱附工程试验,系统分析热脱附过程中土壤的温湿度变化规律、修复效果以及能源消耗等情况,并提出堆式燃气热脱附技术的应用条件和优化方法. 结果表明:当加热运行至35 d时,堆体测温点平均温度达175 ℃,抽检的12组土壤样品中污染物浓度均远低于GB 36600—2018《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》中第一类用地筛选值,修复达标率为100%;运行至39 d时,收集水量共计310.4 m3,土壤体积含水率从25.8%降至10.3%左右;同时,该试验采用的烟气余热再利用技术将排烟温度降至300 ℃以下,使修复能耗降低约11.5%,即每修复1 m3污染土壤消耗约49.5 Nm3天然气和16 kW?h电量;此外,采用COMSOL软件模拟堆体的温度和湿度结果与试验结果的平均相对误差分别小于7.36%和7.49%,具有较好的吻合性. 研究显示,热脱附修复过程中堆体的底层平均温度处于较低水平,需提高底层加热管温度,或铺设岩棉板进行隔热保温措施,以提高堆体底层土壤的修复效率,研究结果可为有机污染土壤堆式燃气热脱附技术应用提供技术支撑.      

焦化类污染场地原位热脱附修复效果试验

针对苯和多环芳烃污染的焦化类污染场地,开展原位燃气热脱附试验。创新性地将燃烧和抽提结合,通过加入小抽提管设计形式,将有机污染气体二次回燃的处置效果和能源消耗达到最佳状态,在尾气、尾水模块化设计中采用了"二次燃烧+活性炭吸附"和"油水分离+活性炭"的组合工艺,既强化了有机污染物去除效果,又降低了废气活性炭产生量。通过在100 m2的焦化类污染场地开展修复试验发现,热脱附过程4个升温阶段分界明显,修复周期约55 d,修复后检测苯并（a）芘和苯浓度小于GB 36600-2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》中第Ⅱ类用地筛选值标准,尾气排放符合北京市DB 11/501-2017《大气污染物综合排放标准》。     

热脱附法修复多环芳烃和汞复合污染土壤实验研究

针对华北地区某受多环芳烃和汞复合污染的污染土壤,在分析土壤多种类污染物组成基础上,开展了热脱附修复污染土壤实验,研究不同脱附温度及保温时间对污染土壤污染物修复的效果。结果表明:提高温度和保温时间对多环芳烃和汞的脱除效果有利,尤其对高环多环芳烃脱附的促进更为明显;土壤污染物的脱附效果和其沸点的关联性较大,且温度参数对污染物脱附的影响效果要显著高于时间参数。     

间接热解吸工艺用于含汞固废及污染土壤处理工程案例解析

云南某大型汞污染场地修复工程是国内首例采用间接热解吸工艺处理含汞固废及污染土壤的工程。通过工程实践获得了相关施工技术参数,当加热温度为600~750 ℃,停留时间为40~60 min时,修复后物料中总汞含量可达到修复目标要求,验证了间接热解吸工艺的修复效果。工程实施结果表明:间接热解吸工艺对高浓度含汞固废及污染土壤修复效果明显,修复后物料中污染物含量达到修复目标要求,污染物排放满足GB 16297—1996《大气污染综合排放标准》要求,未对环境产生不良影响。该工艺还可实现汞的资源化回收,具有广阔的应用前景和工程借鉴价值。     

多环芳烃类污染场地应用原位电热脱附技术的能效分析

针对华东某多环芳烃类污染场地,通过应用原位电热脱附修复技术,系统分析了运行过程中加热温度、加热时间、气相抽提密度等关键参数的变化规律,并对修复效果、抽提气体浓度、能耗等运行参数进行分析。结果表明:原位电热脱附对多环芳烃类污染物具有良好的去除效果,加热运行250 d后,场地土壤温度均可达到300 ℃以上,污染物去除率达到99.99%以上,修复后土壤污染物浓度值低于修复目标值的要求。土壤加热温度、加热时间、气相抽提密度是影响原位电热脱附修复效果的关键因素,进而提出了降低修复成本的施工经验,为高温原位电热脱附的推广和工程化应用提供借鉴。     

垃圾填埋场区域地下水铅的修复方案比选:以拉萨市为例

拉萨市垃圾填埋场随着使用年限的增长,填埋场区域地下水中重金属铅的含量偏高。为了更好地保护地下水,采用物理屏蔽法、抽出处理法和原位修复法作为修复方案。运用AHP-TOPSIS方法来选取最佳修复方案:先通过AHP层次分析法确定权重,选取了建设条件、经济条件、技术条件、环境条件、污染物特征、水化学特征6个指标体系来建立层次分析模型;然后采用TOPSIS接近理想目标的排序方法对修复方案的选取进行优劣排序分析。结果表明:2种方法综合分析得到的权重值由大到小的顺序为原位修复法、物理屏蔽法、抽出处理法,最后确定原位修复技术更加适合于该场区地下水修复。     

采用清洗-热脱附工艺修复石蜡基与环烷基原油污染土壤

石油污染土壤修复工艺的选择及其应用效果受原油属性影响明显。选取石蜡基和环烷基2类原油污染土壤,采用清洗预处理-热脱附方法,研究耦合工艺的修复效能,重点比较清洗对土壤粒级的分离效果,表面活性剂对石油污染物的脱附效率,药剂清洗前后的土壤热脱附修复效果等。结果表明:清洗后2种土壤的砂质组分吸附的石油类脱附率约为59.83%和36.42%,远高于黏质组分。阴离子型α-十六烯基磺酸钠脱附能力更强,石蜡基和环烷基2类油源污染土壤的石油类脱附率为46.5%和39.8%。以环烷基土壤为例,将药剂清洗后分离出的黏粒土进行热脱附,与未清洗的原污染土壤相比,前者脱附所用时间更短。400℃下热脱附3 h,石油类含量降至0.26%。采取清洗-热脱附工艺开展现场试验,清洗后粗粒级砂质土壤的石油类含量为1.56%,黏粒土脱水后热脱附,石油类含量可达到0.57%,清洗-热脱附修复污染土壤能耗低于单纯热脱附工艺。     

低环多环芳烃异位热脱附行为分析

随着我国工业和城镇的快速发展,化石能源的大量使用使得环境中多环芳烃(PAHs)残留量不断增加,给环境和人体健康带来严重危害.以2～4环PAHs为研究对象,探讨了热脱附温度、时间以及PAHs自身结构对热脱附效果的影响,简要分析了热脱附处理对土壤性质的影响,评估了管式炉热脱附的能耗.结果表明:低环PAHs的脱附率随着脱附温...     

VOCs相间非平衡态迁移对土壤修复效果的影响

挥发性有机物（volatile organic compounds,VOCs）普遍存在于工业污染场地,因其易迁移和难降解的特性而受到广泛关注.修复VOCs污染场地时通常存在拖尾、反弹和二次污染物释放的现象,限制了对VOCs的修复效率,这些现象均与修复过程中VOCs在相间的非平衡态迁移有关,但目前仍缺乏定量化的研究.基于此,选择四氯化碳为典型的VOCs,采用沙箱试验,探究了VOCs的相间非平衡态迁移在表面通风、土壤挖掘以及热脱附和气相抽提联用技术应用过程中对土壤修复的影响.结果表明:在表面通风和土壤挖掘过程中能产生较为显著的二次污染物释放现象;在热脱附和气相抽提联用技术的修复过程中能产生拖尾现象,而在修复结束后则会产生反弹现象,这些现象均为相间非平衡态迁移的表现形式.其中,在表面通风、土壤挖掘以及热脱附和气相抽提联用技术修复过程中,四氯化碳释放通量的最大反弹幅度分别为0.69、2.80和64.00倍,表明相间非平衡态迁移对热脱附和气相抽提联用技术产生的影响最大.研究显示,相间非平衡态迁移在不同的土壤修复工艺中均有体现,严重限制了土壤修复的效率,需要引起土壤修复工作者的高度重视.