原位电热脱附技术在某有机污染场地修复中的应用效果

以某退役化学试剂厂土壤及地下水中氯乙烯、顺-1,2-二氯乙烯、苯、氯苯为目标污染物,基于电热脱附技术开展了中试规模的修复研究。结果表明:经电热脱附处理后,土壤中氯乙烯、氯苯的平均去除率分别达到100%、99%,均低于北京市《场地土壤环境风险评价筛选值》中污染场地(住宅用地)中土壤筛选值;地下水中氯乙烯、顺-1,2-二氯乙烯、苯、氯苯的平均去除率分别为90.5%、93.5%、96.4%、99.3%。此外,加热井设计间距对土壤温度变化有明显影响,间距为3.0 m的加热井布设方案下的升温时间短且升温效果好,优于间距为4.0 m的加热井布设方案,但两者均可达到去除污染物的目标;加热边界有效热传递范围可达2.0 m;止水帷幕与加热边界的最佳间距至少为3.0 m;目标温度越高,热脱附时间越长,热脱附效率则越高。同时,还讨论了土壤含水率及渗透性等因素对脱附效果的影响。电热脱附技术对修复氯代烃类有机物污染场地具有良好的效果,可进行大规模的工程应用。     

PAHs污染土壤的热修复可行性

以某煤制气厂污染场地中16种US EPA优先控制多环芳烃(Σ16 PAHs)为目标污染物进行了热修复批量实验和可行性实验。热修复批量实验结果表明,当热修复温度为400℃、加热时间为8 h时,土壤中的Σ16 PAHs去除率达99.9%。热修复可行性实验选择重污染、中污染和轻污染土壤以400℃作为目标温度,恒温72 h进行实验。热修复前后不同程度污染土壤的Σ16 PAHs的总去除率均可达到99.9%,但重污染土壤浓度非常高,部分苯并类物质未达到修复目标值,需进一步延长加热时间或提高加热温度保证达到修复目标值。土壤土工参数影响分析结果表明,热修复后土壤颗粒粒径呈增大趋势,土壤稳定性、抗压强度均增强。此外,土壤中可溶性盐含量增多,盐渍化程度增大。     

电动力耦合PRB技术修复POPs污染土壤

针对传统电动法修复土壤中持久性有机污染物(POPs)效率较低的问题,研究了电动力耦合渗透性反应墙(PRB)技术以提高污染物去除效率。以菲和2,4,6-三氯苯酚为目标污染物,铁碳混合物作为PRB填料,通过预实验确定了污染物的迁移方向及PRB的设置位置(靠近阴极),探究最佳修复时间和电压梯度下人工配制模拟污染土壤中目标污染物的去除效果。结果表明:菲和2,4,6-三氯苯酚都是随着电渗流从阳极向阴极进行迁移。在电压梯度为1 V·cm~(-1),控制铁碳PRB的pH为4,铁碳质量比为6∶1的条件下,经过15 d的修复,菲总去除率可比传统电动力技术提高69.86%,2,4,6-三氯苯酚总去除率可比传统电动力技术提高71.53%。研究表明,电动力耦合PRB比传统电动力技术有明显的优势,在修复有机污染土壤方面具有良好的发展前景。     

电阻加热修复佳乐麝香污染土壤的工艺优化

佳乐麝香(Galaxolide,HHCB)是土壤中的一种新兴的半挥发性有机污染物,具有较高的毒性,需修复治理.电阻加热技术(electrical resistance heating,ERH)因加热均匀、效果好,逐渐被应用于有机污染土壤修复工程.采用自主研制的电阻加热装置,研究了加热过程中电场强度、土壤含水率和土壤粒径...     

阳极pH对Fe(Ⅲ)强化阴极电动修复Pb污染土壤的影响

土壤的pH值对电动力修复技术至关重要。利用Fe(NO3)3作为阴极电解液,不仅可以消耗电解产生的OH-,不会对土壤造成二次污染,并且修复后土壤的pH相对较低。在土壤室和阴极室之间添加活性炭纤维和阳离子膜,增强修复效果。采用配制的Pb污染土壤,在电场强度为1 V·cm-1的条件下进行实验,研究不同pH(3、4、5)的柠檬酸-柠檬酸钠阳极电解液对电动力学修复Pb污染土壤效果的影响。结果表明:在利用Fe(Ⅲ)-活性炭纤维强化电动修复时,添加的阳极电解液pH值越小,Pb的去除效果越好;各阳极电解液pH值递增梯度相对应Pb的截面最大去除率分别为:80.53%、53.1%和40.69%。通过分析残留在土壤中Pb的重金属形态,得到在距离阳极4 cm处的土壤截面中Pb主要以较稳定的、环境毒性较低的有机态和残渣态存在。     

热解吸对土壤中POPs农药的去除及土壤理化性质的影响

为探索土壤热解吸修复技术对POPs污染土壤的修复效果及修复后土壤可耕作性,选择北京某农药厂旧址的POPs农药污染土壤,研究了不同温度下热解吸处理后土壤中滴滴涕(DDTs)和六六六(HCHs)各组分的去除率以及土壤理化性质的变化。结果表明,热解吸修复技术可有效去除土壤中POPs农药,其中,p,p’-DDE与α-HCH组分去除率受热解吸温度的影响比其他组分更为明显。∑HCH与∑DDT在310℃、340℃时分别达到97%、99%的去除率,且此时土壤中的污染物含量低于我国《展览会用地土壤环境质量评价标准》,此后去除率受温度的影响不明显。热解吸温度对修复后土壤的理化性质有一定的影响,不同温度影响的程度各不相同,其中,有机质含量与全氮含量分别由0.78%、0.0352%降至0.14%、0.0107%;pH波动幅度较小,由7.80变至8.25;阳离子交换量变化存在波动,但呈整体下降趋势,由7.87 mg/kg降至5.00mg/kg;土壤中速效磷显著增加,由7.59 mg/kg升至21.8 mg/kg。而在最优温度条件下,土壤理化性质受热解吸温度的影响较小。由此可以说明,热解吸技术可以用于POPs污染土壤的修复,选择适当的热解吸温度对土壤的可耕作性影响有限,因而是一种潜在的绿色修复技术。     

几种典型土壤对电动修复镉污染效果的影响

选择5种典型土壤进行了镉污染的电动修复研究。结果表明,经12 d电动修复后,黑土、潮土、红壤、水稻土和黄棕壤中镉的去除率依次为16.7%、21.0%、47.1%、10.7%和12.6%。红壤靠阳极附近Cd含量由初期435 mg·kg-1降至32.4 mg·kg-1,迁移率高达92.5%。黑土、红壤和潮土都维持了较高的电流强度和电渗流量,但由于红壤对碱的缓冲能力较强,修复效果最好。水稻土中电渗流量高,但由于电流低,镉的去除率不高,说明电动修复中电迁移作用强于电渗析。修复后,土壤中可交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉总量减少,残渣态镉总量增加,有机结合态在阳极附近总量减少、阴极附近总量增加。上述结论揭示了电动修复的土壤镉污染的主要机制,通过镉的运动轨迹和形态分布,可预测不同土壤的电动修复效果,同时能改变不同土壤的电动修复策略,为场地修复提供参考。     

电动与渗透反应格栅联合修复镉污染地下水实验

通过实验方法研究了地下水中镉污染的电动力学修复效果,并分析其迁移变化特征。实验结果表明,电动修复中由于阴阳两极的氧化还原反应造成电极附近pH值产生明显变化,其中阳极附近的pH值由开始时的7.0逐渐变小到6.8,而阴极附近则相反,由开始时6.9逐渐增大到9.1,表明土壤的酸碱条件变化明显。Cd浓度变化反映在自然渗透条件下含水层中重金属污染物的迁移能力较弱,阳极附近地下水中Cd的去除率仅8.4%,而在电场作用下地下水中重金属的浓度发生明显变化,使得重金属污染物能在电极附近富集而被去除,当实验电场强度为0.5 V/cm时,Cd在阴极的累积使得阳极附近地下水中去除率为72.9%,说明电动修复重金属Cd污染地下水的效果明显好于自然渗透状态。     

氯苯污染土壤低温原位热脱附修复

为了考察低温原位热脱附技术对土壤中氯苯的修复效果,以土壤中氯苯为目标污染物,控制热脱附设备设定温度、土壤粒径、土壤含水率,对不同条件下土壤中的氯苯进行测定分析,研究其对热脱附效果的影响。结果表明:原位热脱附过程中土壤温度变化以加热棒为中心,随着距离增加而呈现时间和空间上的滞后效应;原位热脱附设定温度越高,土壤修复效果越好,当土壤设定温度为100℃时,90%土壤样品氯苯去除率达99%以上,与设定温度130℃修复效果相当;土壤粒径越小,其比表面积大,对污染物吸附效率越高,所需热脱附时间越长;含水率影响氯苯在土壤中的挥发速率、有效孔隙率和透气率,含水率过高或过低都不利于氯苯污染土壤原位热脱附修复。热脱附设备设定温度、土壤粒径、土壤含水率对低温原位热脱附技术去除土壤中氯苯的效果具有较大的影响。     

生石灰强化机械通风法修复三氯乙烯污染土壤

机械通风法是一种操作简单、效果好、成本低的土壤修复技术,特别适合大型挥发性有机化合物(VOC)污染场地的土壤修复,但在环境温度低、土壤含水率高、土壤黏性大等情况下,其修复效果和修复周期会受到极大影响,且土壤中高浓度的污染物残留将严重影响场地修复目标的实现。为了解决这一问题,采用了在土壤中添加一定量生石灰的强化措施。结果表明:(1)生石灰可以显著提高机械通风法修复三氯乙烯(TCE)污染土壤的效果,缩短修复周期,降低污染物在土壤中的残留浓度。(2)生石灰对TCE的强化作用与生石灰的添加量和土壤类型有关,粉质黏土的强化效果要好于粉土和细砂,生石灰添加量越多,强化效果越好;(3)生石灰强化处理TCE的主要机制是提高土壤温度、降低土壤含水率、增加土壤通透性,促进土壤中TCE的解吸和挥发。     

活化过硫酸钠去除长期污染土壤中的TPH

探讨了利用过硫酸钠氧化修复实际污染场地长期高浓度石油类(TPH)污染土壤的可行性。研究了过硫酸钠的活化方式、添加量、添加方式、土壤初始p H等因素对TPH降解效率的影响,并采用探针化合物研究了活化过硫酸钠对TPH的氧化去除机制。结果表明:Fe~(2+)活化方法对TPH去除效果最好,反应24 h最高去除率达40.8%;碱活化效果次之,去除率可达35.2%;过氧化氢活化效果一般,去除率为21%左右;热活化效果较差,去除率仅为15.6%。Fe~(2+)活化过硫酸钠去除土壤中TPH的反应在5 min内基本完成,最佳过硫酸钠用量为2.5 mmol·g-1土,过硫酸钠/硫酸亚铁/柠檬酸投加量之比为4∶1∶1,一次添加氧化剂的方式较多次添加效果好。实验场地土壤初始p H对TPH降解效果影响不大,自由基探针实验证实反应中硫酸根自由基、羟基自由基、还原性物质的存在。对于本场地污染土壤的修复,利用Fe~(2+)活化过硫酸钠修复是较为有效、快速的方法。     

热强化气相抽提法修复半挥发性石油烃污染土壤的影响因素

热强化气相抽提技术(T-SVE)在修复半挥发性石油烃污染土壤方面极具应用潜力。本文基于实验室模拟T-SVE装置,研究了加热温度及土壤含水量、有机质对4种半挥发性石油烃(正十三烷、正十四烷、正十五烷和正十六烷)去除效率的影响,并对石油烃去除动力学进行了拟合。结果表明,温度决定性地影响了石油烃污染土壤的修复效率,污染土壤残留率与加热温度基本呈反比。石油烃去除过程符合Elovich和Freundlich热脱附动力学方程。加热温度为140℃时,土壤含水量(5%~30%)的增加降低了石油烃去除效率;当温度上升到180℃,石油烃去除率在土壤含水量5%~20%时也表现出降低趋势,但在土壤含水量为30%时反而达到最高值。土壤有机质含量增加明显降低了石油烃去除率,尤其对于辛醇-水分配系数值高的石油烃;当加热温度从140℃升高到220℃,土壤有机质对石油烃污染去除的限制明显降低。实验获得结果可为T-SVE技术修复石油烃污染的工程设计提供参考。     

电子废物拆解场地复合污染土壤修复技术研究进展

电子废物拆解场地土壤中含有重金属 、有机物等多种复杂污染物,对场地周围人群的健康与安全具有潜在威胁.概述了国内外复合污染土壤修复技术发展历程与研究现状,对比了化学修复、物理修复、生物修复技术在目标污染物、修复时间与修复效果上的差异,指出复合污染修复是未来研究的主要方向,修复技术将向多种技术联合应用发展、向绿色环保方向发...     

土壤气相抽提技术去污规律及土层压力变化特征分析

土壤气相抽提(SVE)技术可有效去除包气带土壤中挥发性有机污染物(VOCs),是一种经济高效的土壤原位修复技术.对北京市某化工厂内进行SVE技术的现场应用,去除污染土壤中的VOCs,研究污染物的消减规律以及土层压力的变化特征.结果表明,抽出气体的污染物浓度随SVE的运行不断降低,群井抽气初期,VOCs浓度迅速下降,之后...     

电阻加热条件优化及其对污染土壤中苯并(a)芘的去除

电阻加热(electrical resistance heating, ERH)是处置挥发性、半挥发性有机污染土壤极具应用潜力的技术之一。基于实验室模拟电阻加热和热传导加热(thermal conductive heating, TCH)小试装置,研究了土壤电阻加热的优选条件及其对土壤中苯并(a)芘(benzo(a)pyrene,BaP)去除率的影响以及土壤中BaP在电阻加热和热传导加热过程中的热脱附动力学。结果表明:土壤水分、盐分、电场强度显著影响土壤ERH升温速率与最高加热温度;在ERH最优条件为8 V·cm~(-1)的电场强度下,添加6 mL的0.1%NaCl溶液,每30 min须补水6 mL,最终BaP去除率为51.56%;在ERH过程中温度变化与电流变化基本同步,土壤水分和持温时间是去除土壤中BaP的重要影响因素;BaP在土壤中去除过程符合抛物线扩散模型,说明BaP在土壤中的去除以微孔扩散为主,去除率受加热时间影响大。本实验结果可为电阻加热技术修复BaP污染土壤提供参考。     

异位热脱附技术与设备在我国污染场地修复工程中的应用

异位热脱附技术具有污染物去除率高、修复周期短、普适性强等显著优势,是目前修复有机污染土壤最有效的技术之一。通过资料、文献查阅及现场调研,梳理了异位热脱附技术及设备在国内外的研究现状及在我国的应用发展历程,结合工程案例,分析了典型直接热脱附设备、间接热脱附设备的工艺技术路线,进而提出开展实际污染场地修复时的设备选择建议,以及热脱附技术的理论研究和设备发展方向,为我国有机污染土壤异位热脱附修复技术的推广和应用提供参考。     

超声强化淋洗修复Pb、Cd、Cu复合污染土壤

针对传统淋洗法修复土壤中重金属效率较低的问题,研究了超声强化淋洗技术以提高重金属去除率。以铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)为目标污染物,在0.05 mol·L~(-1)柠檬酸、0.05 mol·L~(-1)EDTA和0.05 mol·L~(-1)皂角苷作为淋洗剂条件下,使用传统振荡、超声强化以及超声波加振荡3种不同的作用方式,对Pb、Cd、Cu的去除率进行比较,并对3种不同淋洗方式后Pb、Cd、Cu的形态变化进行了探讨。结果表明,当使用柠檬酸和皂角苷作为淋洗剂进行振荡淋洗时,重金属洗脱效果不理想。超声对于强化柠檬酸洗脱效果并不明显,而对于强化皂角苷洗脱重金属效果明显,平均去除率提高了120.47%。当淋洗剂为EDTA时,土壤样品在传统振荡2 h作用下,对Pb、Cd、Cu的去除率依次为50.33%、76.65%和47.35%,而在超声波30 min条件下对Pb、Cd、Cu的去除率依次为82.19%、83.31%和53.89%,平均去除率高出28.60%,可显著提高重金属去除率,缩短淋洗时间。但超声波30 min加传统振荡2 h相较于单纯超声强化效果提升不明显。通过对比3种淋洗方式后土壤中的Pb、Cd、Cu形态发现,酸可提取态的重金属在超声强化作用后有明显降低,同时超声强化对于铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态也具有较好的去除能力。因此,超声强化在化学淋洗中的应用具有一定的可行性,是一种简单、极快速去除污染场地中重金属Pb、Cd、Cu的增效手段。     

观赏植物与驯化污泥联合修复垃圾渗滤液污染土壤

垃圾填埋场渗滤液污染土壤具有重金属-有机物复合污染的特性。研究了观赏植物广东万年青、白掌、孔雀竹芋和经垃圾渗滤液驯化的污泥对该污染土壤的修复效果,结果表明:采用单一植物修复时,广东万年青较白掌和孔雀竹芋对土壤污染物具有更强耐性,能在污染土壤中生长良好,对重金属Cd和Pb的富集能力也更强;驯化污泥能明显提高污染土壤中有机污染物的降解率,并使重金属Cd和Pb稳定态比例分别提高了34.7%和36.6%,降低了重金属的生物有效性。当采用广东万年青和驯化污泥联合修复时,污泥能促进植物的生长,且当污泥添加量为480 mg·kg~(-1)时,联合修复对土壤中Cd、Pb及有机污染物的去除率分别较不加污泥的对照提高了51.7%、25.5%和40.2%。     

EDTA强化电动力学修复重金属复合污染土壤

在自制的电动力学装置中,研究多种重金属复合污染土壤的电动力学修复,通过在阴极添加络合剂EDTA来提高修复效率。实验结果表明,EDTA的引入提高了修复过程中的电流值,且EDTA与重金属的络合提高了污染物向电极液的迁移效率,从而强化了电动力学修复效果。在设定的浓度(0、0.01、0.02、0.05和0.1 mol/L)中,0.1 mol/L的EDTA具有最佳的修复效率。在此实验条件下,污染土壤中的总铜、总铅和总镉的去除率分别为90.2%、68.1%和95.1%。电动力学修复后,对土壤重金属进行化学形态分析,发现电动力学修复显著改变了土壤重金属存在形态,修复后土壤中的铜、铅、镉主要以较稳定的有机态和残余态形式存在,显著降低了对周边生物和环境的毒害。     

矿化垃圾修复石油污染土壤的影响因素及污染物的去除机制

利用矿化垃圾对石油污染土壤进行修复研究,以期在低成本、易操作、修复效果好的前提下达到以废治废的目的。分别研究了矿化垃圾与石油污染土壤的混合比例、土壤含盐量、含油量和含水率对矿化垃圾修复石油污染土壤的影响,并通过3D-EEM(三维荧光)和GC-MS(气相-质谱)技术分析了体系石油污染物的去除特性。结果表明:矿化垃圾对石油污染土壤具有较好的修复效果,在矿化垃圾与石油污染土壤的混合比例为6:4、土壤不添加盐分、含油量为4%、含水率为30%的条件下,运行94 d后土壤中石油去除率最高可达58.61%;同时,基于3D-EEM分析发现土壤中石油类物质的荧光峰位置在处理前后均出现在Ex/Em=300 nm/330 nm处,其去除率为44.89%,表明矿化垃圾床对三环及其同系物和单环及其同系物的芳烃去除效果较好;另外,基于GC-MS技术分析得出,经矿化垃圾修复后,土壤中石油总去除率为66.57%,除正十八烷去除率(19.84%)较低外,其他烷烃的去除率均高于56.8%。