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异位化学淋洗修复石油类污染土壤技术

2017-10-18 02:50:46 124 编辑:admin 来源:本站
  石油钻探、开采及运输过程中,由于跑、冒、滴、漏或其他原因向周围土壤环境释放大量的石油类污染物,这些污染物进入土壤会改变其理化性质,使农作物及地表植被难以生长,特别是石油中毒性较大的芳香烃类物质能够在农作物中大量累积,并通过食物链对人类的健康构成巨大威胁。为了消除土壤中石油类污染物的潜在危害,近年来开发了土壤蒸汽抽提、异位化学淋洗和生物修复等,多种修复石油类污染土壤的物理、化学及生物方法。这些方法都有各自的适用范围和局限性,相比较而言,异位化学淋洗由于具有能耗低、设备投资小、工艺简单、适用范围广、速度快和易于实现废弃物减量化等诸多优点,20世纪80年代以来,在欧美和日本等发达国家得到了广泛的研究,并已在有机物、重金属和放射性污染土壤修复中得到应用。然而,由于石油类污染土壤自身的复杂性,目前异位化学淋洗修复石油类污染土壤的研究还多处于实验室阶段,有关现场应用的报道还很少见,许多关键技术问题还没得到很好的研究。本文总结了近年来异位化学淋洗修复石油类污染土壤的研究进展,并对其研究前景进行了展望。
  1、异位化学淋洗技术特性
  异位化学淋洗是将挖掘出来的污染土壤与淋洗液混合,投加到淋洗反应器中,并控制在一定条件下,通过搅拌等外力的辅助,使污染土壤和淋洗液发生作用,待土壤中的大部分污染物转移至液相后,将洗过的土壤分离出来,回填或作深度处理,富集了污染物的淋洗废液经过处理后排放或回用。
  异位化学淋洗修复污染土壤时,通常要先进行粒度分级再分别加以处理。污染物的种类不同,在不同粒径土壤上的吸附量和吸附强度也不相同,大部分污染物强烈吸附于粘土和粉砂等细小土壤颗粒上,而此类土壤颗粒又通常只占很小的一部分,且这部分土壤颗粒又易于粘附到砂和砾石等粗土壤颗粒上。因此,粒度分级的首要目标就是将污染土壤中的细小颗粒分离开来,以利于对其进行深度化学淋洗,剩余大部分土壤则可通过简单淋洗后回填或异地处置。
  2、异位化学淋洗作用机理
  异位化学淋洗的淋洗液一般为水或水加淋洗试剂构成。对于水溶性较差的石油类污染物,水洗的效果很不理想,往往需要加入淋洗剂来提高污染物的洗出率。在诸多的淋洗试剂中,研究最多、使用最广泛的是表面活性剂,此外碱和碳酰胺等淋洗剂也有一些研究和应用的成功范例。异位化学淋洗还常常借助外力作用来提高土壤中污染物的去除效率,最常用的外力是搅拌,它可以使土壤颗粒之间相互摩擦,从而增加污染物的洗出率。然而,有时搅拌的效率很低,近年来又发展了一些更为高效的外力作用手段,其中超声淋洗因其具有效果好、能耗低等优点而受到国内外的普遍关注。
  3、位化学淋洗技术展望
  1)选配经济高效的淋洗试剂是异位化学淋洗修复石油类污染土壤的技术关键,目前大部分研究工作也都是围绕这方面展开的。表面活性剂是最受关注的淋洗试剂,但对于较难修复的石油类污染土壤,仅采用单一的表面活性剂很难获得理想的效果。采用阴一非离子表面活性剂复配并加入助剂有望获得更高效的多元复配淋洗剂,但表面活性剂和助剂复配体系中不同性质的试剂如何相互作用以及它们之间协同作用机理还有待深入研究。
  2)表面活性剂作为淋洗试剂修复石油类污染土壤时,有时会出现吸附和沉淀现象,从而导致因表面活性剂大量损失而严重影响污染物的有效溶出。同时,表面活性剂在土壤上的吸附还有可能造成土壤的二次污染。若要有效解决这些问题,首先要对表面活性剂在土-水界面及土壤和水环境中的行为特性进行深入系统的研究,并在此基础上寻求解决问题的方法和措施。
  3)异位化学淋洗过程中,大部分石油类污染物从土壤转移到液相淋洗液中,造成大量淋洗废液的产生,如何实现这部分淋洗废液的最终无害化处理及回用是异位淋洗工艺能否清洁无害、经济高效运行的关键,但是这方面的研究还相对较少,许多关键技术问题还没有得到很好解决。
  4)对于较难修复的稠油和沥青砂污染土壤,除了选配高效淋洗剂有效溶出污染物外,采用超声化学淋洗技术提高污染物的洗出率也是很有潜力的增溶方法。但是,作为一个新领域,目前这方面的研究还处于起步阶段,超声化学淋洗的作用机理、参数(超声频率、功率和时间)优化、以及超声与淋洗试剂的协同作用机制还有待研究和重点攻关。
  5)目前异位化学淋洗修复石油类污染土壤的工程应用还远远落后于实验室研究,要实现其广泛的工程应用,还有一系列的技术问题需要解决。但是,随着相关研究的逐步深入,异位化学淋洗技术修复石油类污染土壤一定会向着实用化的方向快速发展

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