【《某矿区污染场地修复技术筛选分析案例》4700字】

PAGE18/=NUMPAGES20-119某矿区污染场地修复技术筛选分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u5453某矿区污染场地修复技术筛选分析案例 1296701.1土壤修复技术简述 130241.2修复技术筛选 29261.2.1土壤修复技术分类 234571.2.2土壤中重金属修复技术 3194861.2.3重金属修复技术的筛选 4109841.3修复药剂的选择 596131.4土壤修复技术可行性评估 61.1土壤修复技术简述经过详细的前期场地环境调查，待修复的污染土壤主要集中在场地的表层，而其主要污染物为重金属铅、锌、镉，所以该场地实际上主要是土壤重金属污染。为了保护人体健康，并将土壤修复至后续规划的住宅用地标准，参考经济效益、技术发展、时间成本、资源需求、可能造成的二次污染等各方面问题的情况下，选择最适合本项目污染场地的修复技术。1.2修复技术筛选1.2.1土壤修复技术分类按处理原理分:化学法、物理法、生物法和综合法。表4-1修复技术分类方法分类手段技术要点化学法化学淋洗法将用于修复的化学试剂注入到污染土壤中，使污染物溶解其中，再将已溶解其中的污染体抽出来，从而达到污染物与土壤的分离，后续要进行污水处理。固定/稳定化加入固定/稳定试剂，将待处理的污染物转为难溶的物质并固化于土壤中。原位和异位都可采用。溶剂浸提将有毒有害的物质在外加溶剂的作用下从污染土壤中去除。化学氧化通过化学键的断裂、电子转移等作用吸收消耗土壤中污染物，减少其含量或使污染物毒性降低。化学还原在土壤中投加还原剂，将有毒污染物还原为低迁移性的难溶态物质，从而达到修复的目的。土壤性能改良土壤中的重金属在改良剂的作用下，降低其迁移性，从而降低其进入植物体的可能物理法换土法把污染土壤用干净的土壤替换，后续妥善处理换出的土壤，防止二次污染。物理分离利用土壤自身以及污染物的物理性质如粒径、磁性等，从胶体中分离出污染物。固化在污染土壤中加入一些固化剂，会使混合物变硬变干，从而转化为稳定的固体，从而达到将污染物封装在固化体中。玻璃化对土壤进行加热，污染物会发生热解或蒸发从而去除，、冷却后会形成惰性玻璃体。电动将电极插入土壤中、额外施加直流电形成电场，污染物会向电极区聚集。电热利用无线电波、高频电压等对土壤进行加热，污染物会被解吸出来，收集后进行进一步处理。蒸汽汽提在污染土壤中注入空气，污染物会被产生的负压所驱使的空气来解吸，收集后进行无害化处理，原位和异位均适用。冰冻土壤利用冷冻剂使水分冻结，形成地下冻土层可以容纳土壤中重金属和有机污染物，从而有效防止迁移扩散。高温处理通过焚烧法(高温920-1200℃)和等离子体高温(1500-1600℃)回收金属。生物法微生物为土壤中原本就存在的微生物或外源添加的微生物提供最佳营养条件，保持其生长代谢，从而分解污染物。植物利用植物作用转移和降解土壤中污染物来修复土壤。1.2.2土壤中重金属修复技术表4-2重金属修复技术方法适用范围优点缺点影响因素微生物修复在我国起步较晚，理论知识储备不充分，市场应用尚未形成。①费用低，能有效改善土壤肥力；②操作简单；③对环境及人体健康危害小①微生物易发生变异，效率低会受菌株、pH和温度影响，需要根据不同微生物来进行调节植物修复技术还处于试验研究阶段，技术成熟度一般。①操作简单；②可以净化周围空气环境；③经济生态效益好。①处理时间长②修复条件要求较高，容易受到病虫害的影响。会受到重金属、有机污染物自身的性质、气候变化等影响化学氧化应用于多个修复工程。①降解有机物毒性效果好、效率高。①氧化过程易造成二次污染受氧化剂的自身特性、污染范围、地下水特性等影响。土壤淋洗技术应用较为广泛①无需土壤清挖，工艺简单；②可与其他修复技术搭配使用。①可能产生二次污染；②对于土壤要求较高。受污染物类型及存在特征；淋洗剂的类型等的影响固化/稳定化是行业常用治理手段，现在已经开始大规模的应用。①工艺简单②固化体可二次利用①时效性差，不稳定，容易导致污染物析出。受药剂用量；污染物类型与存在特征的影响电动修复理论知识可行，但具体施工情况复杂，难以操作。①对于氧化或溶解的重金属去除效率好。处理范围小，对①对于土壤pH值要求高②处理效果会随着金属脱附、溶解而变化。受土壤自身理化结构、含水率、导电率、pH值；重金属的特性、等影响。热脱附系统性强，工艺繁琐，国外应用较多。可用于大范围治理，设备简便易移动。①价格昂贵，经济效益差②治理时间长。土壤自身性质会影响作用效果。以上共计7种可用于修复重金属的修复技术中，微生物修复技术与植物修复技术虽然都能达到较好的修复效果，但实际所要消耗的时间成本以及经济成本极高，难以控制，由于场地位于江西赣州，污染场地占地面积较大，场地后续将用于住宅用地（一类用地），综合考虑项目需求，发现微生物修复技术与植物修复技术不适用于该修复方案，因此之后不再进一步分析。而剩余5种有关于物理或化学修复技术中，化学氧化、土壤淋洗和固化/稳定化在国内外运用较为广泛，但热脱附与电动修复在国内技术仍未成熟，处于探索阶段，运用较少，可参考文献较少，故不建议采用。综合分析，根据污染场地环境调查报告，项目待修复产地面积、主要污染物为重金属铅、锌、镉，以及综合考虑技术成熟度以及场地适用性，采用原位修复，将固化/稳定化、化学氧化、土壤淋洗技术初步定为备选技术。1.2.3重金属修复技术的筛选表4-3各类重金属土壤修复技术比较修复技术技术成熟度修复单价/元/m3环境影响修复效率优点缺点固化稳定化成熟500-800较小高处理量大，操作简单安全没有彻底的去除污染物化学淋洗较成熟2000-3000较高操作安全，可处理复合型污染物不适用于粘性较高的土壤植物修复试验阶段视情况低处置成本较低修复时间较长安全填埋成熟视情况高操作简单对填埋场的要求较高综合考虑对于成本效益、二次污染、技术应用等方面的分析，最终决定对重金属铅、锌、镉污染采用固化/稳定化修复技术。1.3修复药剂的选择根据场地环境调查以及污染物评估报告确定土壤污染的具体特征，结合场地是实际情况、场地表层土壤的理化性质、土层结构等最终决定采用原位修复技术对土壤进行治理，针对待修复土壤的重金属污染拟采用固化-稳定化技术进行修复，完成修复并验收达标之后，用无污染土进行覆盖，从而完成整个修复过程。1.3.1固化/稳定化药剂根据目前固化技术的实际应用情况来看，水泥、石灰、沥青在实际应用中较为广泛，故此本设计对以上三种药剂进行比选，详见下表表4-4固化剂比选药剂石灰水泥热塑性材料作用机理石灰与土壤硅酸盐反应生成水化硅酸钙，结合重金属生成硅酸盐与氧化沉淀，起到固定/稳定污染物的作用；利用水泥与重金属的吸收、吸附、包封、沉降等机制，实现重金属的氧化与络合，形成固化体以此减小重金属含量、控制迁移。热塑性材料受热会改变形态，温度高时会液化，而冷却至常温是又可再从形成固化体；从而达到对污染物的固化作用。持久性一般较强较强类型非水硬性凝胶材料水硬性凝胶材料高黏度有机液体优缺点优点：①设备简单，操作方便；②可废物利用，生态经济效益好。缺点：①固化体结构松散，孔隙较多，不利于污染物的长期稳定存在优点：①固化工艺和设备较为简单；②价格便宜、经济效益高；③对高毒重金属的处理特别有效缺点：①固化体占地体积较大②土壤硬化优点：①固化体硬度好具有良好的化学稳定性，内部结构较为紧密，抗压性好；缺点：①固化体与强氧化性物质易发生反应，导致固化体软化或污染物释放。经济性较好较好一般处理效果一般较好一般石灰虽然是比较常用的固化剂，但固化产物持久性不强，容易造成二次污染，故对于本项目而言不适宜选用；热塑性材料，如沥青等虽然固化效果较好，但其技术应用并不广泛，较少用于住宅用地的土壤修复，实际可操作性较差，所以也不作为本项目的选择药剂。由于成本费用和技术操作等问题，水泥在污染土壤修复方面应用最为广泛，大约占总项目的九成以上。本项目污染场地修复后续规划为住宅用地，所以对于水泥固化后可能会造成的固化体体积较大、土壤硬化等问题对于整体项目的修复效果影响较小。故综上所述，最终选择水泥作为本项目主要固化剂材料。1.4土壤修复技术可行性评估在实验室进行小试实验，设计固化稳定化药剂投加量不同的几组实验，通过实验分析确定项目修复技术的可行性，并确定修复剂的最佳投加比例。1.1.1固化-稳定化实验室小试主要药品与试剂冰醋酸、水泥、石灰、去离子水（1）主要特性参数及实验方法测定污染土壤PH由于以水泥为固化剂操作在凝结以及硬化阶段需要一个碱性的环境。同时碱性环境又有利于重金属的沉淀及络合反应，有助于固化体凝固的长期稳定性。如果测得土壤的PH值是酸性的，那么固化前需要添加碱性物质(如石灰）来调节PH，增大固化过程中的碱性环境。江西土壤普遍呈现酸性，经测定，原土壤中的PH为6.55，经投加1%的石灰后，PH变为11.96，土壤整体呈现碱性，有助于后期水泥固化的长期稳定。重金属浸出毒性的分析：固化稳定化实验采用《固体废物浸出毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(TCLP)来评价固化/稳定化的效果，比较处理前后废渣中重金属浸出毒性，实验中采用翻转振荡。具体实验步骤为:称取50g(过9.5mm筛)样品于105℃条件下烘干，与浸取剂按固液1:20进行混合，放入1L的锥形瓶中，盖紧瓶盖后垂直放在翻转式振荡器，以30r/min的转速上下翻转，在25℃条件下振荡浸取18h。浸提结束后，静置30min，用0.45um孔径的滤膜过滤，收集全部浸出液。利用原子吸收分光光度计测定浸出液中重金属浓度。其中，浸提剂分为两种，分别适用于PH<5及PH>5时的土壤，用于模拟土壤位于卫生填埋区时所遭受到的渗滤液的影响。本实验中土壤PH>5,故采取浸提剂2进行浸取。（2）实验室小试设计为了验证水泥对本场地重金属污染土壤的固化稳定化效果，首先利用稳定剂石灰单独处理污染土壤，然后用水泥以不同配比来固化污染土壤，通过TCLP浸出毒性为指标来探究稳定剂及固化剂的稳定效果。为确定水泥的最佳投加量，本次小试将污染点位采集的土壤样品分为4组，水泥为固化剂的投加量别为土壤质量的10%、20%、30%和40%，对应的稳定剂（石灰）的加药量为土壤质量的1.0%，石灰既起到了稳定重金属的作用，又可用于调节土壤PH，提高土壤的碱性。通过TCLP浸出实验的浸出毒性作为指标，来确定固化剂的最佳投加量，以期得到污染土壤的最佳处理方案。固化剂投加量小试本次小试拟采用四分法获取污染点位采集的土壤样品，控制固化剂（水泥）的投加量为10%、20%、30%、40%,水/水泥重量比为1.5，加入搅拌机中搅拌均匀，再与空白样品对照，置于室内自然条件下养护7d。实验设置四个平行实验和一个空白对照实验。参照TCLP对稳定化样品浸出，通过测定浸出液中重金属Pb、Zn、Cd的浸出浓度，来确定固化剂的最佳投加量。水泥固化小试实验内容见表所示表4-5固化剂投加量样品编号土样（g）水泥添加量（g）S1252.5S2255S3257.5S42510小试试验流程根据实验设计，为探究稳定剂的最佳投加量，进行实验室小试。实验步骤可分为将土壤二分后，再四分取土样、加水搅拌均匀、加入稳定剂、加入固化剂水泥、样品检测五步，具体流程如下①四分法取土样将前期剩余的一半土壤进行四分，每份控制为25g土样。②加超纯水搅匀先利用卤素水分析仪测定土壤中的实际含水率，之后按照水土比为1：4，计算需要添加的纯水质量，对四份样品置于烧杯中加水搅拌，使土块与水充分搅拌均匀。③投加稳定剂将称量好的石灰至于盛有土壤的烧杯中，将二者充分搅拌均匀。石灰的投加量为0.25g，石灰既起到了稳定重金属的