土壤及地下水修复技术

1、土壤原位修复技术表1 土壤原位修复技术选择矩阵序号技术名称技术路线简介应用参考因素适用条件不适用条件成熟性时间条件资金水平1自然衰减依靠土壤中原生态微生物、地表植物及土壤中的动物降解污染物；污染物同时通过自然衰减、分解、挥发和光解等途径降低浓度。技术成熟/国内偶有应用需很长时间/时间不确定很低场地长时间内不开发利用，资金短缺、或无其它修复途径，可考虑该技术路线。不适用于高浓度有机污染修复。2生物通风通过向包气带土壤注入低流量气体，加强污染土壤的生物降解。注入空气会加强好氧生物的活性，强化降解过程。有时还需向土壤中加入特定的微生物群落或特定的养分。技术成熟/国内偶见应用报道最优条件下4-24个月

2、较低适用于处理小分子石油组分等可生物降解污染物。设备技术成熟，施工与运行简单。不适用于生物不可降解污染物；不适用于处理低渗透率、高含水率、高粘度土壤。3植物修复在污染场地上种植植物进行修复，修复途径包括：植物吸收、蒸腾及植物本身对污染物的降解，植物根系提供污染物降解微生物生态环境，植物根系对某些污染物的固定等。技术成熟/国内有一定应用需要长时间， 5年，甚至更长时间较低可去除土壤表层的污染物。修复时间较长；对深度污染的土壤不适用。4土壤气相抽提在场地包气带土壤中设立多处抽气井，通过抽取空气使得挥发性有机物和部分半挥发性有机物脱离土壤，随着地层中的空气进入抽气井被抽出。抽出的气体经过处理（例如活

3、性碳过滤）后，达标排放。技术成熟/国内偶有应用需要较长时间，如2-5年较低适用于挥发性有机污染物和一些半挥发性有机污染物。适用于通气性好、土壤质地相对均一、非饱和土壤。不适用于低挥发性有机污染物修复和重金属污染修复。5（原位）化学氧化通过在地层中建立扩散井，将化学氧化剂注入土壤中，将污染物质氧化为低毒、稳定的化合物。常用的氧化剂包括含催化剂的过氧化氢类物质、高锰酸钾、臭氧、过硫酸钠等。技术成熟/国内有较多应 用需要时间较短，如1-2年中等对于较高浓度、难生物降解的有机污染物相对有效和经济。化学氧化效果受土壤迁移作用影响较大，化学氧化剂的注入半径需根据具体土质、经验及试验后确定，存在不能处理处理

4、的污染物。6原位加热将热输入土壤中，增加有机污染物的挥发速率，提高有机污染物在气相浓度，实现对土壤中污染物的去除，具有较高的污染物去除率。技术不成熟/国内未见应用报道需要时间较短，如0.5-1年较高针对挥发性和半挥发性有机化合物比较有效。适应的污染物浓度水平也比较宽泛。需要向场地输入大量的能量，即需要在场地上建立高能量源，如电源、热力源。费用较高。7土壤冲洗通过扩散井/渠，将含有助溶剂的水溶液在上游导入被污染的地层中，使污染物从土壤中分离出来，在下游收集井/渠抽取的污染物溶液，在地表进行处理。技术成熟/国内未见应用报道需要时间较短，如0.25-1年较高对高浓度的有机污染物有较好的效果。适用于污

5、染源的处理。需经过多次冲洗才能达到较好的效果。对于粉粘类土壤，污染物很难洗出，且后续的固液分离困难。8玻璃化通过对污染土壤进行高强度的加热，例如使土壤温度升到1400-2000，将土壤熔化，一方面将有机物热摧毁，另一方面将曾被污染的土壤转变成稳定的玻璃和固态晶体。加热的方法有电极加热和等离子电弧加热。技术较成熟/国内未见应用报道根据需处理土方量各异高可一次性有效摧毁包括二恶英在内的所有挥发性和半挥发性有机化合物，只有极少部分伴随尾气排出。污染物总去除率99.9999%。技术要求高，费用高，等离子弧加热尚未完全商业化。 土壤异位修复技术序号技术名称技术路线简介应用参考因素适用条件不适用条件成熟性

6、时间条件资金水平1异位安全填埋将污染土壤运入危险废物填埋场进行安全填埋，阻止污染物扩散。危险废物填埋场底部和侧壁均有防渗处理，且设有完善的导排导渗设施。技术成熟/国内有工程案例需要时间较短，如0.5-1年中等实施过程简单易行，对于各种污染物都有广泛的适用性。受项目所在地填埋场的位置和库容限制。2热解吸将土壤放入旋转器中，保持旋转器的真空以及低氧条件，通过火焰、蒸汽、热油等方式加热容器，使污染物和水分脱吸附土壤，再进入燃烧室焚烧摧毁其中的有机物质。尾气需经洗涤处理后排放。技术成熟/国内有工程案例需要时间中等，如1-2年中等对挥发性和半挥发性有机化合物比较有效，可原地异位修复。技术要求严格，需要较

7、准确的控制反应器的温度和土壤的停留时间。3常温解吸国内自主研发技术，是一种异位SVE增强技术，统称为土壤通风技术。将污染土壤堆置于密闭车间内，常温下添加药剂增加土壤的温度、定时机械扰动等，促进土壤中的有机污染物的解吸和挥发，并通过尾气处理系统进行去除。技术成熟/ 国内有工程案例需要时间较短，如0.5-1年较低简单易行、便于管理，对VOCs 类污染土壤修复成本较低；相对SVE技术修复周期大幅度减少。高含水率土壤需采取措施降低其含水率；粘性土的机械扰动需专门破碎设备。4化学氧化在反应池中，通过向土壤中注入化学氧化剂，将污染物质氧化低毒、稳定的化合物。常用的氧化剂有含催化剂的过氧化氢类物质、高锰酸钾

8、、臭氧、过硫酸钠等。技术成熟/国内已有应用需要时间较短，如1-2年中等修复周期短，适应范围广，可处理多种有机物污染土壤。对处理氯代烃及苯系物比较有效和经济。不适合土壤重金属污染修复。不适用于农业用地污染土壤的修复。5化学还原向污染土壤添加还原剂，通过还原作用，使土壤中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。常见的还原剂包括连二亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、多硫化钙、二价铁、零价铁等。技术成熟/国内已有应用需要时间较短，如1-2年中等修复周期短，适应范围广，化学还原可处理重金属类（如六价铬）和氯代有机物等。不适用于石油烃污染物的处理。6生物处理土壤生物反应器将受污染土壤放置到带有防渗漏、沥滤液

9、收集、通风、有覆盖和有分格的地上池子，或地下填埋场中。通过控制加入的微生物，强化污染物生物降解的过程。通常有厌氧过程、好氧或混合过程。技术成熟/国内有应用需要时间长，如0.5-3年较低运行管理简单，费用较低，不用引入新的化学物质，对于苯系物和总石油烃类处理效果较好。需要时间长，需要占用较大的场地。7土壤淋洗用水或添加表面活性剂、螯合剂的水溶液淋洗土壤，将污染物淋洗到溶液中。被清洗的土壤经检测合格后可回收利用。淋洗后的溶液需要收集进行无害化处理。技术成熟/国内未见应用报道需要时间较长较低到中等可去除土壤中的多环芳烃污染物和重金属。对于大粒径、低有机碳的土壤较适合。不适用于粘土含量较高场地。8焚烧

10、固化法和水泥生料一起进入回转窑，控制污染土壤的配比。较成熟/国内有工程案例受水泥品质限制，添加配比较低高适用于重金属污染土壤的固化，可去除多环芳烃等物质。需要消耗大量燃料，常规水泥窑尾气处理系统需改造以减少二噁英排放。地下水修复技术比选地下含水层修复技术有多种分类，按修复方式可分为原位修复、异位修复和监测自然衰减技术。异位修复是将污染地下水先用收集系统或抽提系统转移到地上，然后再处理的技术，异位修复技术主要是被动收集和抽出处理。原位修复技术是指在基本不破坏土体和地下水自然环境条件下，对受污染对象不作搬运或运输，而在原地进行修复的方法。修复技术特性如表4-2所示，对地下水修复技术汇总，对各种技术

11、的优缺点、成熟性、时间条件及资金条件进行综合对比，并分析了各种技术的适应性。基于场地水文地质条件、污染物特征，优选化学还原技术、抽出处理技术、监测自然衰减技术。表3 地下水修复技术筛选矩阵序号技术优点缺点/适用性发展历程技术联用效率时间治理成本环境风险1监测自然衰减技术费用低于其他技术；不产生二次污染，对生态环境干扰小适用于污染程度较低、污染物自然衰减能力较强的区域；实施前需要详细评估地下水自然衰减能力，后期需要较长监测时间90年代开始应用，目前应用较为普遍可与多种原位处理技术联用低到中较长低低2阻隔技术泥浆墙施工相对简单，使用的泥浆及回填材料也较为普遍，可有效将污染物阻隔在特定区域中泥浆墙深

12、度受一定限制，泥浆墙底部须进入到低渗透性土层（比如粘土）足够深度，一般情况下需要与地下水抽出处理系统联用；效果受地下水中酸碱组分、污染物类型、活性、分布、墙体的深度、长度和宽度、场地水文地质条件等影响80年代开始应用可与抽出处理技术联用较高，可以有效阻隔地下水污染较长低到中低3抽出处理技术适用范围广；对于污染范围大、污染羽埋藏深的污染场地治理具有优势；系统运行初期的污染物去除率较高；设备简单易于安装一般仅适用于渗透性较好的含水层；修复周期较长；对修复区干扰大；可能导致地下水资源的浪费；非水相液体难以清除干净；若不去除污染源，停止抽水时，拖尾和反弹现象严重；需要持续的能量供给和系统维护80年代开

13、始应用，属于应用最广泛、成熟度最高的技术之一，但目前应用已大幅下降，主要作为污染羽水力控制手段可与原位微生物修复技术、空气喷射技术、原位热处理技术联用初期效果较好，后期较差数年到数十年初期投资中等，但运行周期长且总运行成本较高低4原位微生物修复技术适用于大面积污染区域的治理；成本较低；对环境影响较低地下水环境需适宜所需微生物的生长，在非均质性介质中难以覆盖整个污染区90年代后期开始应用可与地下水曝气、抽出处理技术等联用适合条件下较高数年到数十年中到高中5植物修复技术施工简单，成本相对较低；不破坏地质结构，生态风险小效果受地下水埋深、环境因素、污染物性质和浓度影响；修复周期较长；需考虑植物的后续

14、处理实际应用较少低数年到数十年低到中低6地下水曝气技术对修复场地干扰小；设备简单，安装方便；修复（防控）效率高，治理时间短；运行和维护费用较低对于非挥发性的污染物不适用；不适合在低渗透率或高黏土含量的地区使用；不能应用于承压含水层的污染物治理；控制不当可能导致地下水中污染羽迁移；蒸气可能会迁移和释放到地表，造成二次污染80年代中期开始应用，90年代迅速发展。在19821999年美国地下水污染“超级基金”治理项目中占51%通常与土壤气体抽提技术联用较高数月到数年中较高7自由产品回收可在短时间内去除非水相液体中大量污染物，从而加快地下水修复（防控）效率受场地水文地质条件限制，特定情况下需与表面活性

15、剂联用以提高回收效率；残留污染物需要进一步处理； DNAPL的回收较为困难通常与土壤气体抽提、双相抽提、或微生物修复技术联用一般数月到数年中中8原位化学氧化技术反应速度快，清除时间短；反应强度大，对污染物性质和浓度不敏感在渗透性较差区域（如粘土层中），氧化剂传输速率可能较慢；土壤中存在腐殖酸、还原性金属等，会影响修复效果，由于成本限制通常只应用于污染源或残余污染源的处理80年代中期开始应用，90年代后作为高效修复技术迅速发展可与监测自然衰减技术联用较高数月到数年中到高较高9原位化学还原技术反应速度快，清除时间短；反应强度大场地水文地质条件可能会限制化学物质的传输；一些含氯有机污染物的降解产物仍

16、有一定的毒性；固定的污染物在某些特定的条件下可能会重新释放出来；一些危险化学物质的使用可能会引起安全问题90年代以来作为高效修复技术之一迅速发展，比如基于零价铁一类的技术可与监测自然衰减技术联用较高数月到数年中到高低至中10渗透反应墙技术工程设施较简单，可一次完成，后期运转及维护费用较低；反应介质消耗较慢，具备几年甚至几十年的处理能力工程设施投资较大，工程措施较复杂；难以保证拦截所有污染物；渗透反应墙填料需要适时更换；需要对地下水的pH等进行控制；深度限制在3-12m；可能存在二次污染1989开始研究，1994年开始商业应用一般至较高通常需持续监测2年或以上，墙体可持续使用5-10年中低至中1

17、1双相抽提技术对于非均质粘土和细砂中污染物的处理效果比单独使用抽出处理或土壤气体抽提高场地水文地质条件和污染物分布可能会影响修复效率；需要对液相和气相进行后续处理一般至较高数年中较高12原位热处理技术通过大幅提升处理区域内地下水及土壤温度以促进挥发性有机污染物的解吸及挥发，在非水相液体存在时还可以增加其迁移性（通过降低其粘度）以便收集设备及运行成本较高，对系统施工及运行专业化程度要求高蒸汽注入技术最早于20世纪80年代开始在荷兰和美国发展；电极加热技术于1996年首次被商业应用，目前应用逐渐增多通常与土壤气体抽提、抽出处理或双相抽提系统联用高数月到数年高中等序号技术优点缺点/适用性发展历程技术

18、联用效率时间治理成本环境风险1监测自然衰减技术费用低于其他技术；不产生二次污染，对生态环境干扰小适用于污染程度较低、污染物自然衰减能力较强的区域；实施前需要详细评估地下水自然衰减能力，后期需要较长监测时间90年代开始应用，目前应用较为普遍可与多种原位处理技术联用低到中较长低低2阻隔技术泥浆墙施工相对简单，使用的泥浆及回填材料也较为普遍，可有效将污染物阻隔在特定区域中泥浆墙深度受一定限制，泥浆墙底部须进入到低渗透性土层（比如粘土）足够深度，一般情况下需要与地下水抽出处理系统联用；效果受地下水中酸碱组分、污染物类型、活性、分布、墙体的深度、长度和宽度、场地水文地质条件等影响80年代开始应用可与抽出

19、处理技术联用较高，可以有效阻隔地下水污染较长低到中低3抽出处理技术适用范围广；对于污染范围大、污染羽埋藏深的污染场地治理具有优势；系统运行初期的污染物去除率较高；设备简单易于安装一般仅适用于渗透性较好的含水层；修复周期较长；对修复区干扰大；可能导致地下水资源的浪费；非水相液体难以清除干净；若不去除污染源，停止抽水时，拖尾和反弹现象严重；需要持续的能量供给和系统维护80年代开始应用，属于应用最广泛、成熟度最高的技术之一，但目前应用已大幅下降，主要作为污染羽水力控制手段可与原位微生物修复技术、空气喷射技术、原位热处理技术联用初期效果较好，后期较差数年到数十年初期投资中等，但运行周期长且总运行成本较

20、高低4原位微生物修复技术适用于大面积污染区域的治理；成本较低；对环境影响较低地下水环境需适宜所需微生物的生长，在非均质性介质中难以覆盖整个污染区90年代后期开始应用可与地下水曝气、抽出处理技术等联用适合条件下较高数年到数十年中到高中5地下水曝气技术对修复场地干扰小；设备简单，安装方便；修复（防控）效率高，治理时间短；运行和维护费用较低对于非挥发性的污染物不适用；不适合在低渗透率或高黏土含量的地区使用；不能应用于承压含水层的污染物治理；控制不当可能导致地下水中污染羽迁移；蒸气可能会迁移和释放到地表，造成二次污染80年代中期开始应用，90年代迅速发展。在19821999年美国地下水污染“超级基金”

21、治理项目中占51%通常与土壤气体抽提技术联用较高数月到数年中较高6原位化学氧化技术反应速度快，清除时间短；反应强度大，对污染物性质和浓度不敏感在渗透性较差区域（如粘土层中），氧化剂传输速率可能较慢；土壤中存在腐殖酸、还原性金属等，会影响修复效果，由于成本限制通常只应用于污染源或残余污染源的处理80年代中期开始应用，90年代后作为高效修复技术迅速发展可与监测自然衰减技术联用较高数月到数年中到高较高7原位化学还原技术反应速度快，清除时间短；反应强度大场地水文地质条件可能会限制化学物质的传输；一些含氯有机污染物的降解产物仍有一定的毒性；固定的污染物在某些特定的条件下可能会重新释放出来；一些危险化学物

22、质的使用可能会引起安全问题90年代以来作为高效修复技术之一迅速发展，比如基于零价铁一类的技术可与监测自然衰减技术联用较高数月到数年中到高低至中8渗透反应墙技术工程设施较简单，可一次完成，后期运转及维护费用较低；反应介质消耗较慢，具备几年甚至几十年的处理能力工程设施投资较大，工程措施较复杂；难以保证拦截所有污染物；渗透反应墙填料需要适时更换；需要对地下水的pH等进行控制；深度限制在3-12m；可能存在二次污染1989开始研究，1994年开始商业应用一般至较高通常需持续监测2年或以上，墙体可持续使用5-10年中低至中9双相抽提技术对于非均质粘土和细砂中污染物的处理效果比单独使用抽出处理或土壤气体抽

23、提高场地水文地质条件和污染物分布可能会影响修复效率；需要对液相和气相进行后续处理一般至较高数年中较高1.1 修复技术概述下面将筛选出的地下水抽出处理技术（P&T）、化学氧化修复技术和监测自然衰减技术（MNA）分别做详细的介绍。1.1.1 抽出处理技术该系统针对目标污染场地及其污染物性质，在污染场地布设一定数量的抽水井，通过水泵和水井将含水层中的污染地下水与非水相液体（即污染物自由相）经由抽出井抽出，然后利用地面设备处理，用于处理重度污染地下水区域中多种污染物类型。处理后的地下水，排入地表径流或回灌到地下。本技术常与其他处理技术，如化学氧化法、生物处理法等结合，以达到清除含水层污染的目的

24、。与原位注射技术联用的抽出处理技术见示意图3-1。图3-1 强化含水层冲洗技术修复意图1.1.2 化学氧化技术化学氧化是指利用氧化剂本身或所产生的自由基的氧化能力氧化土壤中的污染物，使得污染物转变为无害的或毒性更小的物质，从而达到修复的目的。化学氧化方法可以在短时间（几天或几个月）内获得污染物浓度的大量降低（60%90%以上）。原位化学氧化技术适用于修复受污染饱和区和非饱和区，高污染的源区以及污染浓度较低的扩散羽区，图3-2所示为原位化学氧化工艺示意图。图3-2原位化学氧化示意图原位化学氧化技术相对其它原位修复技术突出的优点是其修复周期短，近年来发展迅速。美国超级基金第十四版的报告表明，在采用

25、化学方法修复的地下水决策文件中，有一半使用的是原位化学氧化技术。原位化学氧化技术的主要优点包括：（1）适用范围广，大部分的土壤有机污染物均可以通过原位化学氧化技术实现修复，对污染物的存在状态适应范围也较广泛（液相、吸附相和非液相均可以处理），适合修复一些其它技术不能应用的污染区域（见图3-3）；（2）相对于P&T、MNA等技术，污染物的原位化学氧化去除技术具有成本优势；（3）修复周期短；（4）氧化修复后有强化微生物活性及加速自然衰减的潜力。图3-3 使用原位化学氧化技术修复构筑物下污染区域示意图1.1.3 监测自然衰减技术通过实施有计划的监控策略，依据场地自然发生的物理、化学及生物作用

26、，包含生物降解、扩散、吸附、稀释、挥发、放射性衰减以及化学性或生物性稳定等，使得地下水和土壤中污染物的数量、毒性、移动性降低到风险可接受水平。可处理的污染物类型包括碳氢化合物、BTEX（苯、甲苯、乙苯、二甲苯）、石油烃、多环芳烃、MTBE（甲基叔丁基醚）、氯代烃、硝基芳香烃、重金属类、非金属类（砷、硒）、含氧阴离子（如硝酸盐、过氯酸）等。完整的监测自然衰减系统应由监测井网系统、监测计划、自然衰减性能评估系统和紧急备用方案四部分组成。监测井网系统：能够确定地下水中污染物在纵向和垂向的分布范围，确定污染羽是否呈现稳定、缩小或扩大状态，确定自然衰减速率是否为常数，对于敏感的受体所造成的影响有预警作用。监测井设置密度（位置与数量）需根据场地地质条件、水文条件、污染羽范围、污染羽在空间与时间上的分布而定，且能够满足统计分析上可信度要求所需要的数量。建立监测井网系统所需设备包括建井钻机、水井井管等。监测计划：主要监测分析项目需集中在污染物及其降解产物上。在监测初期，所有