污染土壤修复的技术发展课件

第七章

污染土壤的环境修技术(上)

第七章

污染土壤的环境修技术(上)污染土壤的环境修复技术土壤污染与污染土壤修复技术概述7.1污染土壤的物理修复技术7.2污染土壤的化学修复技术7.3污染土壤的生物修复技术7.4污染土壤的环境修复技术土壤污染与污染土壤修复技术概述7.1污21.土壤土壤是由固态岩石经风化而成，由固、液、气三相物质组成的多相疏松多孔体系。土壤是一个以固相为主的不匀质多相体系。7.1.1

土壤与土壤污染1.土壤7.1.1土壤与土壤污染3土壤的组成固相液相气相其他包括土壤矿物质和土壤有机质。土壤矿物质占土壤总重的90%以上，土壤有机质约占1~10%。指土壤中水分及其水溶物。指土壤孔隙所存在的多种气体的混合物。典型的土壤约有35%的体积是充满空气的孔隙。数量众多的微生物和土壤动物等。土壤的组成固相液相气相其他包括土壤矿物质和土壤有机质。土壤矿4①土壤环境的自净作用

概念：土壤环境的自净作用是指在自然因素作用下，通过土壤自身的作用，使污染物在土壤环境中的数量、浓度或毒性、活性降低的过程。分类：按照不同的作用机理可将土壤自净作用划分四个方面，即：物理净化作用、物理化学净化作用、化学净化作用和生物净化作用。两个概念：①土壤环境的自净作用两个概念：5②土壤环境容量土壤环境容量是指一定土壤环境单元，在一定范围内遵循环境质量标准，既维持土壤生态系统的正常结构与功能，保证农产品的生物学产量与质量，也不使环境系统污染的土壤环境所能容纳污染物的最大负荷值。②土壤环境容量62.土壤污染

土壤环境背景值土壤环境在未受或少受人类活动（特别是人为污染）影响的本身的化学元素组成及其含量称为土壤环境背景值。土壤环境背景值是代表土壤环境发展的一个历史阶段的相对数值。土壤环境背景值是一个范围值，而不是确定值。

2.土壤污染7（1）土壤污染土壤污染是指人类活动产生的污染物质通过各种途径输入土壤，其数量和速度超过了土壤净化作用的速度，破坏了自然动态平衡，使污染物质的积累逐渐占据优势，导致土壤正常功能失调，土壤质量下降，从而影响土壤动物、植物、微生物的生长发育及农副产品的产量和质量的现象。（1）土壤污染8ConceptTextTextTextTxtTextTexta.土壤的自净能力b.动植物直接或间接吸收污染物而受害的情况（以临界浓度表示）。判断土壤污染的指标ConceptTextTextTextTxtTextText912一般可分为有机污染物、无机污染物、生物污染物和放射性污染物四大类。（2）土壤污染物的分类：根据污染物进入土壤的途径分土壤污染源分为：污水灌溉、固体废弃物的土地利用、农药和化肥等农用化学品的施用及大气沉降等。从污染物的属性考虑12一般可分为有机污染物、无机污染物、生物污染物和放射性污染10污染物种类主要污染物来源危害有机污染物有机农药、酚类化合物、腈、石油、稠环芳烃、洗涤剂以及高浓度的可生化性有机物农药、石油、洗涤剂危及农作物生长和土壤生物生存。例如：农用塑料地膜。无机污染物重金属、有害元素的氧化物、酸、碱和盐类采矿、冶炼、机械制造、建筑、化工等生产活动和生活垃圾污染了土壤和食物链。生物污染物各类病原菌、寄生虫卵未经处理的粪便、垃圾、城市生活污水、饲养场和屠宰场的废弃物大量繁殖，从而破坏原有的土壤生态平衡，并可对人畜健康造成不良影响。放射性污染物放射性衰变产生的α、β、γ射线大气沉降、污灌、固废的埋藏处置、施肥及核工业穿透动植物组织，损害细胞，造成外照射损伤或通过呼吸和吸收进入动植物体，造成内照射损伤根据污染物的属性分类污染物种类主要污染物来源危害有机污染物有机农药、酚类化合物11隐蔽性或潜伏性不可逆性和长期性后果的严重性（3）土壤污染特点：例如60年代日本发生于富山县神通川流域的痛痛病事件，直至70年代才基本证实是镉污染土壤所生产的“镉米”所致。如1966年冬至1977年春，沈阳—抚顺污水灌区发生的石油、酚类以及后来张氏灌区的镉污染，造成了大面积的土壤毒化、水稻矮化、稻米异味、含镉量超过食品卫生标准等危害。

土壤污染事故严重威胁着粮食生产，轻则减产，重则绝收；土壤和粮食的污染还与一些地区居民肝肿大之间有着明显的剂量反应关系，污染越严重人群的肝肿大越高。隐蔽性或潜伏性不可逆性和长期性后果的严重性（3）土壤污染特点127.1.2污染土壤修复技术与方法概述污染土壤修复技术是指通过物理、化学、生物和生态学等的方法和原理，并采用人工调控措施，使土壤污染物浓（活）度降低，实现污染物无害化和稳定化，以达到人们期望的解毒效果的技术和措施。对污染土壤实施修复，可阻断污染物进入食物链，防止对人体健康造成危害，对促进土地资源的保护和可持续发展具有重要意义。（1）土壤修复技术的基本概念7.1.2污染土壤修复技术与方法概述污染土壤修复技术是指13分类按修复场地分为：原位修复异位修复按技术类别分为：物理修复化学修复生物修复生态工程修联合修复TxtText（2）土壤修复的分类与技术体系分类按修复场地分为：按技术类别分为：TxtText（2）土壤14（2）土壤修复的分类与技术体系按照修复场地可以将污染土壤修复分为原位修复和异位修复。按照技术类别可以将污染土壤修复方法分为物理修复、化学修复、生物修复、生态工程修复和联合修复几大类。（2）土壤修复的分类与技术体系按照修复场地可以将污染土壤修复15原位修复是对土壤污染物的就地处置，使之得以降解和减毒，不需要建设昂贵的地面环境工程基础设施和运输，操作维护比较简单，特别是可以对深层次污染的土壤进行修复。异位修复是污染土壤的异地处理，与原位修复技术相比，技术的环境风险较低，系统处理的预测性高，但其修复过程复杂，工程造价高，且不利于异地对大面积的污染土壤进行修复。原位修复是对土壤污染物的就地处置，使之得以降解和减毒，不需要16分类技术方法按修复场地分原位修复（in-situ）蒸汽浸体；生物通风；原位化学淋洗；热力学修复；化学还原处理墙；固化/稳定化；电动力学修复；原位微生物修复等。异位修复（ex-situ）蒸汽浸体；泥浆反应器；土壤耕作法；土壤堆腐；焚烧法；预制床；化学淋洗等。按技术类别分类物理修复物理分离、蒸汽浸提、玻璃化、热力学、固定/稳定化、冰冻、电动力学等技术。化学修复化学淋洗、溶剂浸提、化学氧化、化学还原、土壤性能改良等技术生物修复微生物修复：生物通风、泥浆反应器、预制床等；植物修复：植物提取、植物挥发、植物固化等技术。生态工程修复生态覆盖系统、垂直控制系统和水平控制系统等技术。联合修复物理化学-生物：淋洗－生物反应器联合修复等；植物－微生物联合修复；菌根菌剂联合修复等。土壤修复的分类与技术体系分类技术方法原位修复蒸汽浸体；生物通风；原位化学淋洗；热力17（3）污染土壤修复技术的工作过程现场调查、分析和评价污染修复可处理性研究修复技术筛选与对策净化处理稳定化处理原位修复异位修复原位稳定异位稳定应急对策原位分解原位提取污染物分离分解净化（3）污染土壤修复技术的工作过程现场调查、分析和评价污染修复18（1）污染土壤修复现场的调查与评价收集使土壤修复过程最优化的信息，收集控制环境条件使之维持最佳条件的信息。现场调查的目的：调查分析的目的：收集和综合评价与土壤修复过程工程设计相关联的环境信息。（1）污染土壤修复现场的调查与评价收集使土壤修复过程最优化的19对修复现场进行调查评价具体项目污染物特性污染物的性质、污染物的浓度和分布、污染物迁移时间、预测化学品注入后的土壤化学反应等情况现场环境地下水的地质概况、水文概况和水力条件、氧化-还原电位等。土壤生物过程微生物可利用的碳源和能源、可利用的受体和氧化还原条件、现有的微生物活性和可能的毒性和营养物的有效性等。修复过程与控制的调查和评价流体的流向和流速、评价含水层导水率变化流体的流向、污染物迁移时间、养分迁移、捕获百分率和确定运行中注入或回收速率等。对修复现场进行调查评价的具体项目对修复现场进行调查评价具体项目污染物特性污染物的性质、污染物20（2）污染土壤修复的可处理性研究所谓污染土壤修复的可处理性研究，是指在实际工程建设之前，进行的小试和中试实验研究，通过可处理性研究为土壤修复工程设计提出标准、费用和运行方案等。目的：节省修复项目建设工程的投资（2）污染土壤修复的可处理性研究所谓污染土壤修复的可处理性研21可处理性研究的目标包括以下几方面：即评价整个过程的可行性；确定修复可以达到的浓度；确定处理过程的设计标准；估算处理过程的设备和运行费用；决定控制参数和最优化实施的限制条件；评价物料供应处理技术与设备；证实现场运行情况和污染物的最终归趋；评价处理过程中存在的问题；提供修复工程连续运行的最优化方法。可处理性研究的目标包括以下几方面：22第一个阶段：修复方法的筛选第二个阶段：修复方法的挑选第三个阶段：修复方法调查和可行性研究计划进行（中试）可处理性研究分为三个阶段第一个阶段：修复方法的筛选第二个阶段：修复方法的挑选第三个阶23（4）污染土壤修复的技术发展现有的各种污染土壤修复技术，由于都有一定的适用范围的限制，并或多或少的存在某些问题，其中有些甚至是难以克服的技术难点。联合修复的研究与应用是研究的热点。（例如：植物-微生物结合的菌根菌剂联合修复、物理-化学-生物联合稳定化修复技术、物理化学和生物法结合的淋洗-反应器联合修复等。）（4）污染土壤修复的技术发展现有的各种污染土壤修复技术，由于247.2.1物理分离修复技术7.2.1.1技术介绍

污染土壤的物理分离修复技术是依据污染物和土壤颗粒的特性，借助物理手段将污染物从土壤分离开来的技术，工艺简单，费用低。

7.2.1物理分离修复技术7.2.1.1技术介绍污染土2551234粒径分离

密度分离

浮选分离

水动力学分离

磁分离7.2.1物理分离修复技术51234粒径分离密度分离浮选分离水动力学分离磁分离267.2.1.2技术应用

分离技术粒度范围/μm粒径分离干筛分>3000湿筛分>150水动力学分离淘选机>50水力旋风分离器5~15机械密度分级机5~100密度分离振动筛>150螺旋富集器75~3000摇床75~3000比目床5~100泡沫浮选5~500表1物理分离技术的适用粒度范围

7.2.1物理分离修复技术7.2.1.2技术应用分离技术粒度范围/μm粒径分离干筛分27工艺水池（pH=3）污染土壤进料摩擦洗涤叶片分离筛分待回收的大颗粒待处理有机物初级有机物筛分待酸洗的土壤固体水和泥浆水力旋风分离器缓冲罐水力旋风分离器初级振动筛二级振动筛砂螺旋脱水砂螺旋脱水真空过滤pH调节待回收金属图1炮台港射击场污染土壤的物理分离修复方案7.2.1物理分离修复技术工艺水池（pH=3）污染土壤进料摩擦洗涤叶片分离筛分待回收的287.2.2蒸气浸提修复技术土壤蒸气浸提技术是在污染土壤内引入清洁空气产生驱动力，利用土壤固相、液相和气相之间的浓度梯度，在气压降低的情况下，将其转化为气态污染物排出土壤外的过程。7.2.2.1技术介绍7.2.2蒸气浸提修复技术土壤蒸气浸提技术是在污染土壤内引29处理过程示意图：真空泵产生负压

污染的土壤孔隙

有机污染组分

提取井地上处理空气解吸并夹带

7.2.2蒸气浸提修复技术处理过程示意图：真空泵产生负压污染的土壤孔隙有机污染组分30评估污染点技术是否可行土壤特性的测定污染物特性的测定：控制污染土壤空气流速的物理因子决定污染物在土壤与空气之间分配数量的化学因子容重、总孔隙率、充气孔隙率、挥发性污染物的扩散率、土壤湿度、气态渗透率、质地、结构、矿物含量、表面积、湿度、有机碳含量、均一性、空气可渗入区的深度和地下水埋深等

污染的程度与范围、蒸气压、亨氏定律常量、水溶解度、扩散速率和分配系数等7.2.2蒸气浸提修复技术评估污染点技术是否可行土壤特性的测定污染物特性的测定：控317.2.2.2技术应用（1）原位土壤蒸气浸提技术真空提取时地下水位的上涨

对饱和土壤层中的修复效果不好

黏土、腐殖质含量较高或本身极其干燥的土壤

排出气体的处理

土壤的异质性地下水位过高

土壤的低渗透性

应用效果的限制因素7.2.2蒸气浸提修复技术7.2.2.2技术应用（1）原位土壤蒸气浸提技术真空提取时地32项目有利条件不利条件污染物存在形态气态或蒸发态被土壤强烈吸附或成固态水溶解度<100mg.l-1>100mg.l-1蒸汽压>1.33×104Pa<1.33×104Pa土壤性质温度>20℃<10℃湿度<10%>10%组成均一不均一空气传导率>10-4cm.s-1<10-6cm.s-1地下水位>20m<1m表2原位土壤蒸汽浸提修复技术的应用条件（1）原位土壤蒸气浸提技术7.2.2蒸气浸提修复技术项目有利条件不利条件污染物存在形态气态或蒸发态被土壤强烈吸附33（2）异位土壤蒸气浸提技术直径大于60mm的块状碎石的预处理

腐殖质含量过高会抑制挥发过程黏质土壤影响修复效率

运输过程中挥发性物质的释放

占地空间大

挖掘和物料处理过程中的气体泄漏

发挥有效性的主要因素7.2.2蒸气浸提修复技术（2）异位土壤蒸气浸提技术直径大于60mm的块状碎石的预处理34（3）多相浸提技术(multi-phaseextraction)多相浸提技术是蒸气浸提技术的强化，与蒸气浸提不同的是同时对地下水和土壤蒸气进行提取。图2污染土壤的多相浸提修复技术示意图

7.2.2蒸气浸提修复技术（3）多相浸提技术(multi-phaseextracti35（3）多相浸提技术(multi-phaseextraction)多相浸提技术的应用局限性：①不适于高渗透性和主要含有砾石和卵石的场地②不适于地下水流过高的污染土壤修复场地

7.2.2蒸气浸提修复技术（3）多相浸提技术(multi-phaseextracti36多相浸提技术

（3）多相浸提技术(multi-phaseextraction)两相浸提技术：(two-phaseextraction，TPE)

两重浸提技术：（dual-phaseextraction，DPE）

是指利用蒸气浸提或者生物通风技术向不饱和土壤中输送气流，以修复挥发性有机物和油类污染物污染土壤的过程。两重浸提技术既可以在高真空下，也可以在低真空条件下使用潜水泵或者空气泵工作。

7.2.2蒸气浸提修复技术多相浸提技术（3）多相浸提技术(multi-phasee37图3典型的两相浸提系统示意图7.2.2蒸气浸提修复技术图3典型的两相浸提系统示意图7.2.2蒸气浸提修复技术38图4典型的两重浸提系统示意图7.2.2蒸气浸提修复技术图4典型的两重浸提系统示意图7.2.2蒸气浸提修复技术397.2.3固化/稳定化修复技术7.2.3.1技术介绍固定/稳定化修复技术是指防止或者降低污染土壤释放有害化学物质过程的一组修复技术，包括原位和异位固定/稳定化。土壤与药剂混合污染土壤水箱药剂清洁土壤地表图5污染土壤固化／稳定化修复的示意图7.2.3固化/稳定化修复技术7.2.3.1技术介绍固定40固定/稳定化通常采用的方法：

吸附质（黏土、活性炭和树脂）

浇上沥青，添加某种凝固剂或黏合剂

吸附污染物

固化为硬块

7.2.3固化/稳定化修复技术固定/稳定化通常采用的方法：吸附质（黏土、活性炭和树脂）41(1)异位固化/稳定化异位固化／稳定化土壤修复技术通过将污染土壤与黏结剂混合形成物理封闭（如降低孔隙率等）或者发生化学反应（如形成氢氧化物或硫化物沉淀等），从而达到降低污染土壤中污染物活性的目的。7.2.3固化/稳定化修复技术(1)异位固化/稳定化异位固化／稳定化土壤修复技术通过将污染42(1)异位固化/稳定化挖掘分类混合尾气处理（可选）原位固定/稳定化修复工艺流程部分固定/稳定化药剂水固定/稳定化介质尾渣处理挥发性有机物的收集处理破碎超大粒径筛选图6异位（原位）土壤固化／稳定化修复的工艺流程7.2.3固化/稳定化修复技术(1)异位固化/稳定化挖掘分类混合尾气处理（可选）原位固定/43(1)异位固化/稳定化影响异位固化／稳定化技术的实际应用和效果的限制因素：最终处理时的环境条件

1工艺原因

2有机物质的存在

3VOCs

4复杂的污染土壤或固体废物

5石块或碎片比例太高67.2.3固化/稳定化修复技术(1)异位固化/稳定化影响异位固化／稳定化技术的实际应用和效44(2)原位固化／稳定化在一些情况下，不需要将污染土壤从污染场地挖出，而是直接将修复物质注人污染土壤中进行相互混合，这时需要用到大型的螺旋搅拌装置或者钻头，处理后的土壤留在原地，用无污染的土壤进行覆盖，这一过程实现了对污染土壤的原位固定／稳定化。7.2.3固化/稳定化修复技术(2)原位固化／稳定化在一些情况下，不需要将污染土壤从污染场45(2)原位固化／稳定化影响原位固化/稳定化技术应用和有效性发挥的因素：1.许多污染物/过程相互复合作用的长期效应尚未有现场实际经验可以参考

2.污染物的埋藏深度会影响、限制一些具体的应用过程

3.必须控制好黏结剂的注射和混合过程，防止污染物扩散进人清洁土壤区域

4.与水的接触或者结冰／解冻循环过程会降低污染物的固定化效果

5.黏结剂的输送和混合要比异位固化／稳定化过程困难，成本也相对高许多

7.2.3固化/稳定化修复技术(2)原位固化／稳定化影响原位固化/稳定化技术应用和有效性467.2.3.2技术应用图7美国威斯康星州德马尼托沃克河利用潜水箱原位固形修复污染底泥7.2.3固化/稳定化修复技术7.2.3.2技术应用图7美国威斯康星州德马尼托沃克河利用潜477.2.4玻璃化修复技术7.2.4.1技术介绍玻璃化修复技术是指通过高强度能量输入，使污染土壤熔化，将含有挥发性污染物的蒸汽回收处理，同时污染土壤冷却后成玻璃状团块固定。能量输入污染土壤熔化蒸汽收集尾气处理玻璃化后土壤尾气图8玻璃化修复的工艺流程7.2.4玻璃化修复技术7.2.4.1技术介绍玻璃化修复48（1）原位玻璃化技术原位玻璃化技术是指通过向污染介质中插入电极，对污染介质固体组分给予1600-2000℃的高温处理，使有机污染物和一部分无机化合物如硝酸盐、硫酸盐和碳酸盐等得以挥发或热解而从污染环境中去除的过程。

7.2.4玻璃化修复技术（1）原位玻璃化技术原位玻璃化技术是指通过向污染介质中插入电49电极污染土壤蒸汽收集盖地表玻璃化中土壤玻璃化后玻璃状团块土壤地表能量传输图9原位玻璃化修复过程示意图7.2.4玻璃化修复技术电极污染土壤蒸汽收集盖地表玻璃化中土壤玻璃化后玻璃状团块土壤50（2）异位玻璃化技术异位玻璃化技术使用等离子体、电流或其他热源在1600～2000℃的高温熔化土壤及其中的污染物，有机污染物在如此高温下被热解或者蒸发去除，有害无机离子则得以固定化，产生的水分和热解产物则由气体收集系统收集进一步处理。7.2.4玻璃化修复技术（2）异位玻璃化技术异位玻璃化技术使用等离子体、电流或其他热51图10异位玻璃化修复过程示意图

7.2.4玻璃化修复技术图10异位玻璃化修复过程示意图7.2.4玻璃化修复技527.2.4.2技术应用

处理对象原位玻璃化系统

去除物质原位玻璃化技术放射性物质、有机物、无机物等多种干湿污染物质

括电力系统、封闭系统、逸出气体冷却系统、逸出气体处理系统、控制站和石墨电极挥发性有机物、半挥发性有机物、其他有机物，包括二恶英／呋喃、多氯联苯、金属污染物和放射性污染物等

技术方面表3原位玻璃化技术7.2.4玻璃化修复技术7.2.4.2技术应用处理对象原位玻璃化系统去除物质原放53技术分类影响因素原位玻璃化技术埋设的导体通路；质量分数超过20％的砾石；土壤加热引起的污染物向清洁土壤的迁移；易燃易爆物质的累积；土壤或者污泥中可燃有机物的质量分数超过5％～10％；固化的物质可能会妨碍今后现场的土地利用与开发；低于地下水位的污染物修复需要采取措施防止地下水反灌；湿度太高会影响成本。异位玻璃化技术需要控制尾气中的有机污染以及一些挥发的重金属蒸气；需要处理玻璃化的残渣；湿度太高会影响成本。表4玻璃化修复技术影响因素7.2.4玻璃化修复技术技术分类影响因素原位玻璃化技术埋设的导体通路；质547.2.5热力学修复技术热力学修复技术是利用热传导（热毯、热井或热墙等）或热辐射（无线电波加热）等实现对污染土壤的修复。与玻璃化修复技术相比即使是高温加热修复的温度也相对较低。根据加热体系和温度的差异可分为高温（>100℃）加热修复技术、低温(<100℃)加热修复技术和地磁波加热修复技术。7.2.5热力学修复技术热力学修复技术是利用热传导（热毯55（1）高温加热修复技术高温加热修复是通过热毯或加热井中的加热器件进行热传导加热，并通过汽提井和鼓风机将水蒸气和污染物收集起来加以处理。加热毯和加热井污染物挥发气化升温至1000℃

收集系统抽风造成负压去除污染物热氧化和碳吸附

7.2.5热力学修复技术（1）高温加热修复技术高温加热修复是通过热毯或加热井中的加热56（1）高温加热修复技术①热毯系统热毯系统采用覆盖在土壤表层的标准组件加热毯进行加热，每一块标准组件加热毯上面都覆盖一层防渗膜，内部设有管道和气体排放收集口。各个管道的气体由总管引至真空管。土壤加热以及加热毯地下面抽风机造成的负压，使得污染物蒸发，汽化迁移到土壤层中，再利用管道将气态的污染物引至热处理设施进行氧化处理。7.2.5热力学修复技术（1）高温加热修复技术①热毯系统热毯系统采用覆盖在土壤表层的57（1）高温加热修复技术②热井系统热井系统需将电子元器件埋藏至间隔2～3m的竖直加热井中，加热井升温至1000℃来加热周围的土壤，热量从井中向周围的土壤传递靠热传导，井中都安装了有孔的筛网，所有加热井的上部都由特殊装置连接到一个总管，利用真空将气流引入到处理设施进行氧化、碳吸附等过程去除有机物。7.2.5热力学修复技术（1）高温加热修复技术②热井系统热井系统需将电子元器件埋藏至58图12土壤热修复系统示意图气流污染区土壤热氧化器热交换器活性炭鼓风机排放7.2.5热力学修复技术图12土壤热修复系统示意图气流污染区土壤热氧化器热交换器活59（2）低温加热修复技术低温加热修复是利用蒸汽井（包括蒸汽注射钻头、热水浸泡或依靠电阻加热产生蒸汽）加热土壤，温度可达100℃，蒸发污染物，使非水质液体进入提取井，再利用潜水泵收集流体，真空泵收集气体，送至处理设施进行处理。7.2.5热力学修复技术（2）低温加热修复技术低温加热修复是利用蒸汽井（包括蒸汽注射60图13污染土壤低温加热修复过程7.2.5热力学修复技术图13污染土壤低温加热修复过程7.2.5热力学修复技术61（3）电磁波加热修复技术电磁波加热修复系统应包括无线电能量辐射布置系统、无线电能量发射传播和监控系统、污染物蒸汽屏障包容系统和污染物蒸汽回收处理系统四部分。

7.2.5热力学修复技术（3）电磁波加热修复技术电磁波加热修复系统应包括无线电能量辐62（3）电磁波加热修复技术图14原位电磁波加热修复技术平面示意图

7.2.5热力学修复技术（3）电磁波加热修复技术图14原位电磁波加热修复技术平面示意63（3）电磁波加热修复技术图15污染土壤电磁波加热修复技术剖面图

7.2.5热力学修复技术（3）电磁波加热修复技术图15污染土壤电磁波加热修复技术剖64（4）技术的适用性和应用限制因素含水量高于25％的土壤能耗大，水的蒸发降低了系统的效率；对非挥发性有机物、无机物、金属以及重油无效；深于15m的地下土层，某些特定的电磁波加热技术的运行效果不明显；黏性土壤吸附的污染物难于去除，会降低电磁波加热系统性能。挥发性和难处理的半挥发性有机组分。电磁波加热修复地下土壤的异质性会影响处理的均匀程度；渗透性能低的土壤难于处理；在不考虑重力的情况下，会引起蒸汽绕过非水溶性液态稠密污染物；地下埋藏的导体，会影响电阻加热的应用效果；必须严格设计和操作流体注射和蒸气收集系统，以防污染物扩散进入清洁土壤；蒸气、水和有机液体必须回收处理；需要尾气收集处理系统。半挥发性的卤代有机物和非卤代有机物以及浓的非水溶性液态物质。低温加热修复地下土壤的异质性会影响处理的均匀度；提取挥发性弱一些的有机物效果取决于处理过程选择的最高温度；加热和蒸气收集系统必须严格设计和严格操作，以防污染物扩散入清洁土壤；高温可能会改变土壤结构；如处理饱和层土壤，需将水分加热至沸腾，这会大幅度提高成本；含有大量黏性土壤以及腐殖质的土壤对挥发性有机物具有较高吸附性，会导致去除速率降低；需要尾气收集处理系统。半挥发性卤代有机物和非卤代有机物、多氯联苯以及密度较高的非水质液体有机物等。高温加热修复影响因素适用性类别表5热力学修复技术的适用性和应用限制因素7.2.5热力学修复技术（4）技术的适用性和应用限制因素含水量高于25％的土壤能耗大657.2.6热解吸修复技术7.2.6.1技术介绍热解吸修复技术是利用直接或间接热交换，通过控制热解吸系统的床温和物料停留时间有选择地使污染物得以挥发去除的技术。热解吸技术可分为两步，即加热污染介质使污染物挥发和处理废气防止污染物扩散到大气。7.2.6热解吸修复技术7.2.6.1技术介绍热解吸修复66修复土壤化学试剂热解气体外热装置污染土壤焚烧装置填埋热交换实际工程烟囱图16热处理典型流程7.2.6热解吸修复技术修复土壤化热外热装置污染土壤焚烧装置填埋热交换实际工程烟囱图67图17污染土壤热解吸修复过程示意图

7.2.6热解吸修复技术图17污染土壤热解吸修复过程示意图7.2.6热解吸修复68热解吸修复技术分类方式

根据土壤和沉积物的加热温度

高温热解吸（315~540℃）

低温热解吸（150~315℃）

根据加热方式

直接加热系统

间接加热系统根据给料方式

连续给料系统

批量给料系统直接火焰加热直接接触加热间接火焰加热间接接触加热7.2.6热解吸修复技术热解吸修复技术分类方式根据土壤和沉积物的加热温度高温热解69图16直接接触旋转干燥热解吸系统流程图

图18间接接触旋转干燥热解吸系统流程图7.2.6热解吸修复技术图16直接接触旋转干燥热解吸系统流程图图18间接接触旋70图19间接接触热螺旋解吸系统流程图7.2.6热解吸修复技术图19间接接触热螺旋解吸系统流程图7.2.6热解吸修复技71图20批量给料系统-加热灶

7.2.6热解吸修复技术图20批量给料系统-加热灶7.2.6热解吸修复技术72图21批量给料系统-HAVE热解吸修复过程7.2.6热解吸修复技术图21批量给料系统-HAVE热解吸修复过程7.2.6热73图22批量给料系统-热“毯”和热“井”热解吸修复

7.2.6热解吸修复技术图22批量给料系统-热“毯”和热“井”热解吸修复7.2747.2.6.2技术应用

项目直接接触旋转干燥加热间接接触旋转干燥加热间接接触螺旋式加热最大土壤粒径<2mm<2mm<2mm污染物最大浓度2%~4%50%~60%50%~60%热源直接接触燃烧间接接触燃烧间接接触热油或蒸汽处理温度范围150~650℃120~540℃90~230℃预期处理能力20~160t/h10~20t/h5~10t/h尾气处理系统后燃器冷凝器冷凝器废气清洁系统织物滤沉器，湿式洗涤器织物滤沉器，过滤器和碳床织物滤沉器，碳床活化时间1~4周1~2周1~2周工程所需面积小：20m×30m大：45m×60m21m×24m15m×30m表6连续给料热解吸系统的典型设计参

7.2.6热解吸修复技术7.2.6.2技术应用项目直接接触旋转干燥加热间接接触旋转75项目异位加热炉热气抽提系统热毯热井最大土壤粒径<2mm———污染物最大浓度2%~4%50%~60%50%~60%—热源间接接触燃烧直接接触燃烧电阻加热电阻加热处理温度范围90~260℃65~200℃估计值90~260℃估计值90~260℃批量给料体积一室：4.5~20m3270~900m3最理想：690m3一个模块：2.5~3m—处理时间1~4h12~14d4d不确定尾气处理系统浓缩系统后燃装置后燃装置后燃装置废气清洁系统过滤器和碳床酶催化氧化装置碳床碳床活化时间1~2周1周——工程所需面积（4单元起始）（土壤）可变随井数而变表7批量给料热解吸系统的典型设计参数

7.2.6热解吸修复技术项目异位加热炉热气抽提系统热毯热井最大土壤粒径<2mm———76项目应用修复技术和温度结果NBM项目直接接触旋风干燥在672℃下修复农药污染土壤处理后4种农药艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂和氯丹分别由44~70、88、710和1.8mg/kg降到0.01mg/kg以下，去除率大于99%南峡谷瀑布间接接触旋风干燥在330℃下修复多氯联苯污染土壤土壤中PCBs的平均浓度为500mg/kg，处理后浓度达到0.286mg/kg，去除率大于99%南峡谷瀑布原位热毯在200℃修复多氯联苯污染土壤土壤中PCBs的浓度从75~1262mg/kg降至小于2mg/kg，去除率大于99%某军队新兵训练营间接接触螺旋式加热系统在160℃下修复苯、TCE、PCE和二甲苯等污染土壤处理后苯、TCE、PCE和二甲苯浓度分别由586.16、2678、1422和27.192mg/kg降至0.73、1.8、1.4和0.55mg/kg，去除率均大于99%NFESC项目采用热气抽提系统在154℃下修复油类污染土壤总石油烃浓度由4700mg/kg降至257mg/kg，去除率达到了95%表8美国热解吸修复技术应用实例7.2.6热解吸修复技术项目应用修复技术和温度结果NBM项目直接接触旋风干燥在67277TheEnd!TheEnd!第七章

污染土壤的环境修技术(上)

第七章

污染土壤的环境修技术(上)污染土壤的环境修复技术土壤污染与污染土壤修复技术概述7.1污染土壤的物理修复技术7.2污染土壤的化学修复技术7.3污染土壤的生物修复技术7.4污染土壤的环境修复技术土壤污染与污染土壤修复技术概述7.1污801.土壤土壤是由固态岩石经风化而成，由固、液、气三相物质组成的多相疏松多孔体系。土壤是一个以固相为主的不匀质多相体系。7.1.1

土壤与土壤污染1.土壤7.1.1土壤与土壤污染81土壤的组成固相液相气相其他包括土壤矿物质和土壤有机质。土壤矿物质占土壤总重的90%以上，土壤有机质约占1~10%。指土壤中水分及其水溶物。指土壤孔隙所存在的多种气体的混合物。典型的土壤约有35%的体积是充满空气的孔隙。数量众多的微生物和土壤动物等。土壤的组成固相液相气相其他包括土壤矿物质和土壤有机质。土壤矿82①土壤环境的自净作用

概念：土壤环境的自净作用是指在自然因素作用下，通过土壤自身的作用，使污染物在土壤环境中的数量、浓度或毒性、活性降低的过程。分类：按照不同的作用机理可将土壤自净作用划分四个方面，即：物理净化作用、物理化学净化作用、化学净化作用和生物净化作用。两个概念：①土壤环境的自净作用两个概念：83②土壤环境容量土壤环境容量是指一定土壤环境单元，在一定范围内遵循环境质量标准，既维持土壤生态系统的正常结构与功能，保证农产品的生物学产量与质量，也不使环境系统污染的土壤环境所能容纳污染物的最大负荷值。②土壤环境容量842.土壤污染

土壤环境背景值土壤环境在未受或少受人类活动（特别是人为污染）影响的本身的化学元素组成及其含量称为土壤环境背景值。土壤环境背景值是代表土壤环境发展的一个历史阶段的相对数值。土壤环境背景值是一个范围值，而不是确定值。

2.土壤污染85（1）土壤污染土壤污染是指人类活动产生的污染物质通过各种途径输入土壤，其数量和速度超过了土壤净化作用的速度，破坏了自然动态平衡，使污染物质的积累逐渐占据优势，导致土壤正常功能失调，土壤质量下降，从而影响土壤动物、植物、微生物的生长发育及农副产品的产量和质量的现象。（1）土壤污染86ConceptTextTextTextTxtTextTexta.土壤的自净能力b.动植物直接或间接吸收污染物而受害的情况（以临界浓度表示）。判断土壤污染的指标ConceptTextTextTextTxtTextText8712一般可分为有机污染物、无机污染物、生物污染物和放射性污染物四大类。（2）土壤污染物的分类：根据污染物进入土壤的途径分土壤污染源分为：污水灌溉、固体废弃物的土地利用、农药和化肥等农用化学品的施用及大气沉降等。从污染物的属性考虑12一般可分为有机污染物、无机污染物、生物污染物和放射性污染88污染物种类主要污染物来源危害有机污染物有机农药、酚类化合物、腈、石油、稠环芳烃、洗涤剂以及高浓度的可生化性有机物农药、石油、洗涤剂危及农作物生长和土壤生物生存。例如：农用塑料地膜。无机污染物重金属、有害元素的氧化物、酸、碱和盐类采矿、冶炼、机械制造、建筑、化工等生产活动和生活垃圾污染了土壤和食物链。生物污染物各类病原菌、寄生虫卵未经处理的粪便、垃圾、城市生活污水、饲养场和屠宰场的废弃物大量繁殖，从而破坏原有的土壤生态平衡，并可对人畜健康造成不良影响。放射性污染物放射性衰变产生的α、β、γ射线大气沉降、污灌、固废的埋藏处置、施肥及核工业穿透动植物组织，损害细胞，造成外照射损伤或通过呼吸和吸收进入动植物体，造成内照射损伤根据污染物的属性分类污染物种类主要污染物来源危害有机污染物有机农药、酚类化合物89隐蔽性或潜伏性不可逆性和长期性后果的严重性（3）土壤污染特点：例如60年代日本发生于富山县神通川流域的痛痛病事件，直至70年代才基本证实是镉污染土壤所生产的“镉米”所致。如1966年冬至1977年春，沈阳—抚顺污水灌区发生的石油、酚类以及后来张氏灌区的镉污染，造成了大面积的土壤毒化、水稻矮化、稻米异味、含镉量超过食品卫生标准等危害。

土壤污染事故严重威胁着粮食生产，轻则减产，重则绝收；土壤和粮食的污染还与一些地区居民肝肿大之间有着明显的剂量反应关系，污染越严重人群的肝肿大越高。隐蔽性或潜伏性不可逆性和长期性后果的严重性（3）土壤污染特点907.1.2污染土壤修复技术与方法概述污染土壤修复技术是指通过物理、化学、生物和生态学等的方法和原理，并采用人工调控措施，使土壤污染物浓（活）度降低，实现污染物无害化和稳定化，以达到人们期望的解毒效果的技术和措施。对污染土壤实施修复，可阻断污染物进入食物链，防止对人体健康造成危害，对促进土地资源的保护和可持续发展具有重要意义。（1）土壤修复技术的基本概念7.1.2污染土壤修复技术与方法概述污染土壤修复技术是指91分类按修复场地分为：原位修复异位修复按技术类别分为：物理修复化学修复生物修复生态工程修联合修复TxtText（2）土壤修复的分类与技术体系分类按修复场地分为：按技术类别分为：TxtText（2）土壤92（2）土壤修复的分类与技术体系按照修复场地可以将污染土壤修复分为原位修复和异位修复。按照技术类别可以将污染土壤修复方法分为物理修复、化学修复、生物修复、生态工程修复和联合修复几大类。（2）土壤修复的分类与技术体系按照修复场地可以将污染土壤修复93原位修复是对土壤污染物的就地处置，使之得以降解和减毒，不需要建设昂贵的地面环境工程基础设施和运输，操作维护比较简单，特别是可以对深层次污染的土壤进行修复。异位修复是污染土壤的异地处理，与原位修复技术相比，技术的环境风险较低，系统处理的预测性高，但其修复过程复杂，工程造价高，且不利于异地对大面积的污染土壤进行修复。原位修复是对土壤污染物的就地处置，使之得以降解和减毒，不需要94分类技术方法按修复场地分原位修复（in-situ）蒸汽浸体；生物通风；原位化学淋洗；热力学修复；化学还原处理墙；固化/稳定化；电动力学修复；原位微生物修复等。异位修复（ex-situ）蒸汽浸体；泥浆反应器；土壤耕作法；土壤堆腐；焚烧法；预制床；化学淋洗等。按技术类别分类物理修复物理分离、蒸汽浸提、玻璃化、热力学、固定/稳定化、冰冻、电动力学等技术。化学修复化学淋洗、溶剂浸提、化学氧化、化学还原、土壤性能改良等技术生物修复微生物修复：生物通风、泥浆反应器、预制床等；植物修复：植物提取、植物挥发、植物固化等技术。生态工程修复生态覆盖系统、垂直控制系统和水平控制系统等技术。联合修复物理化学-生物：淋洗－生物反应器联合修复等；植物－微生物联合修复；菌根菌剂联合修复等。土壤修复的分类与技术体系分类技术方法原位修复蒸汽浸体；生物通风；原位化学淋洗；热力95（3）污染土壤修复技术的工作过程现场调查、分析和评价污染修复可处理性研究修复技术筛选与对策净化处理稳定化处理原位修复异位修复原位稳定异位稳定应急对策原位分解原位提取污染物分离分解净化（3）污染土壤修复技术的工作过程现场调查、分析和评价污染修复96（1）污染土壤修复现场的调查与评价收集使土壤修复过程最优化的信息，收集控制环境条件使之维持最佳条件的信息。现场调查的目的：调查分析的目的：收集和综合评价与土壤修复过程工程设计相关联的环境信息。（1）污染土壤修复现场的调查与评价收集使土壤修复过程最优化的97对修复现场进行调查评价具体项目污染物特性污染物的性质、污染物的浓度和分布、污染物迁移时间、预测化学品注入后的土壤化学反应等情况现场环境地下水的地质概况、水文概况和水力条件、氧化-还原电位等。土壤生物过程微生物可利用的碳源和能源、可利用的受体和氧化还原条件、现有的微生物活性和可能的毒性和营养物的有效性等。修复过程与控制的调查和评价流体的流向和流速、评价含水层导水率变化流体的流向、污染物迁移时间、养分迁移、捕获百分率和确定运行中注入或回收速率等。对修复现场进行调查评价的具体项目对修复现场进行调查评价具体项目污染物特性污染物的性质、污染物98（2）污染土壤修复的可处理性研究所谓污染土壤修复的可处理性研究，是指在实际工程建设之前，进行的小试和中试实验研究，通过可处理性研究为土壤修复工程设计提出标准、费用和运行方案等。目的：节省修复项目建设工程的投资（2）污染土壤修复的可处理性研究所谓污染土壤修复的可处理性研99可处理性研究的目标包括以下几方面：即评价整个过程的可行性；确定修复可以达到的浓度；确定处理过程的设计标准；估算处理过程的设备和运行费用；决定控制参数和最优化实施的限制条件；评价物料供应处理技术与设备；证实现场运行情况和污染物的最终归趋；评价处理过程中存在的问题；提供修复工程连续运行的最优化方法。可处理性研究的目标包括以下几方面：100第一个阶段：修复方法的筛选第二个阶段：修复方法的挑选第三个阶段：修复方法调查和可行性研究计划进行（中试）可处理性研究分为三个阶段第一个阶段：修复方法的筛选第二个阶段：修复方法的挑选第三个阶101（4）污染土壤修复的技术发展现有的各种污染土壤修复技术，由于都有一定的适用范围的限制，并或多或少的存在某些问题，其中有些甚至是难以克服的技术难点。联合修复的研究与应用是研究的热点。（例如：植物-微生物结合的菌根菌剂联合修复、物理-化学-生物联合稳定化修复技术、物理化学和生物法结合的淋洗-反应器联合修复等。）（4）污染土壤修复的技术发展现有的各种污染土壤修复技术，由于1027.2.1物理分离修复技术7.2.1.1技术介绍

污染土壤的物理分离修复技术是依据污染物和土壤颗粒的特性，借助物理手段将污染物从土壤分离开来的技术，工艺简单，费用低。

7.2.1物理分离修复技术7.2.1.1技术介绍污染土10351234粒径分离

密度分离

浮选分离

水动力学分离

磁分离7.2.1物理分离修复技术51234粒径分离密度分离浮选分离水动力学分离磁分离1047.2.1.2技术应用

分离技术粒度范围/μm粒径分离干筛分>3000湿筛分>150水动力学分离淘选机>50水力旋风分离器5~15机械密度分级机5~100密度分离振动筛>150螺旋富集器75~3000摇床75~3000比目床5~100泡沫浮选5~500表1物理分离技术的适用粒度范围

7.2.1物理分离修复技术7.2.1.2技术应用分离技术粒度范围/μm粒径分离干筛分105工艺水池（pH=3）污染土壤进料摩擦洗涤叶片分离筛分待回收的大颗粒待处理有机物初级有机物筛分待酸洗的土壤固体水和泥浆水力旋风分离器缓冲罐水力旋风分离器初级振动筛二级振动筛砂螺旋脱水砂螺旋脱水真空过滤pH调节待回收金属图1炮台港射击场污染土壤的物理分离修复方案7.2.1物理分离修复技术工艺水池（pH=3）污染土壤进料摩擦洗涤叶片分离筛分待回收的1067.2.2蒸气浸提修复技术土壤蒸气浸提技术是在污染土壤内引入清洁空气产生驱动力，利用土壤固相、液相和气相之间的浓度梯度，在气压降低的情况下，将其转化为气态污染物排出土壤外的过程。7.2.2.1技术介绍7.2.2蒸气浸提修复技术土壤蒸气浸提技术是在污染土壤内引107处理过程示意图：真空泵产生负压

污染的土壤孔隙

有机污染组分

提取井地上处理空气解吸并夹带

7.2.2蒸气浸提修复技术处理过程示意图：真空泵产生负压污染的土壤孔隙有机污染组分108评估污染点技术是否可行土壤特性的测定污染物特性的测定：控制污染土壤空气流速的物理因子决定污染物在土壤与空气之间分配数量的化学因子容重、总孔隙率、充气孔隙率、挥发性污染物的扩散率、土壤湿度、气态渗透率、质地、结构、矿物含量、表面积、湿度、有机碳含量、均一性、空气可渗入区的深度和地下水埋深等

污染的程度与范围、蒸气压、亨氏定律常量、水溶解度、扩散速率和分配系数等7.2.2蒸气浸提修复技术评估污染点技术是否可行土壤特性的测定污染物特性的测定：控1097.2.2.2技术应用（1）原位土壤蒸气浸提技术真空提取时地下水位的上涨

对饱和土壤层中的修复效果不好

黏土、腐殖质含量较高或本身极其干燥的土壤

排出气体的处理

土壤的异质性地下水位过高

土壤的低渗透性

应用效果的限制因素7.2.2蒸气浸提修复技术7.2.2.2技术应用（1）原位土壤蒸气浸提技术真空提取时地110项目有利条件不利条件污染物存在形态气态或蒸发态被土壤强烈吸附或成固态水溶解度<100mg.l-1>100mg.l-1蒸汽压>1.33×104Pa<1.33×104Pa土壤性质温度>20℃<10℃湿度<10%>10%组成均一不均一空气传导率>10-4cm.s-1<10-6cm.s-1地下水位>20m<1m表2原位土壤蒸汽浸提修复技术的应用条件（1）原位土壤蒸气浸提技术7.2.2蒸气浸提修复技术项目有利条件不利条件污染物存在形态气态或蒸发态被土壤强烈吸附111（2）异位土壤蒸气浸提技术直径大于60mm的块状碎石的预处理

腐殖质含量过高会抑制挥发过程黏质土壤影响修复效率

运输过程中挥发性物质的释放

占地空间大

挖掘和物料处理过程中的气体泄漏

发挥有效性的主要因素7.2.2蒸气浸提修复技术（2）异位土壤蒸气浸提技术直径大于60mm的块状碎石的预处理112（3）多相浸提技术(multi-phaseextraction)多相浸提技术是蒸气浸提技术的强化，与蒸气浸提不同的是同时对地下水和土壤蒸气进行提取。图2污染土壤的多相浸提修复技术示意图

7.2.2蒸气浸提修复技术（3）多相浸提技术(multi-phaseextracti113（3）多相浸提技术(multi-phaseextraction)多相浸提技术的应用局限性：①不适于高渗透性和主要含有砾石和卵石的场地②不适于地下水流过高的污染土壤修复场地

7.2.2蒸气浸提修复技术（3）多相浸提技术(multi-phaseextracti114多相浸提技术

（3）多相浸提技术(multi-phaseextraction)两相浸提技术：(two-phaseextraction，TPE)

两重浸提技术：（dual-phaseextraction，DPE）

是指利用蒸气浸提或者生物通风技术向不饱和土壤中输送气流，以修复挥发性有机物和油类污染物污染土壤的过程。两重浸提技术既可以在高真空下，也可以在低真空条件下使用潜水泵或者空气泵工作。

7.2.2蒸气浸提修复技术多相浸提技术（3）多相浸提技术(multi-phasee115图3典型的两相浸提系统示意图7.2.2蒸气浸提修复技术图3典型的两相浸提系统示意图7.2.2蒸气浸提修复技术116图4典型的两重浸提系统示意图7.2.2蒸气浸提修复技术图4典型的两重浸提系统示意图7.2.2蒸气浸提修复技术1177.2.3固化/稳定化修复技术7.2.3.1技术介绍固定/稳定化修复技术是指防止或者降低污染土壤释放有害化学物质过程的一组修复技术，包括原位和异位固定/稳定化。土壤与药剂混合污染土壤水箱药剂清洁土壤地表图5污染土壤固化／稳定化修复的示意图7.2.3固化/稳定化修复技术7.2.3.1技术介绍固定118固定/稳定化通常采用的方法：

吸附质（黏土、活性炭和树脂）

浇上沥青，添加某种凝固剂或黏合剂

吸附污染物

固化为硬块

7.2.3固化/稳定化修复技术固定/稳定化通常采用的方法：吸附质（黏土、活性炭和树脂）119(1)异位固化/稳定化异位固化／稳定化土壤修复技术通过将污染土壤与黏结剂混合形成物理封闭（如降低孔隙率等）或者发生化学反应（如形成氢氧化物或硫化物沉淀等），从而达到降低污染土壤中污染物活性的目的。7.2.3固化/稳定化修复技术(1)异位固化/稳定化异位固化／稳定化土壤修复技术通过将污染120(1)异位固化/稳定化挖掘分类混合尾气处理（可选）原位固定/稳定化修复工艺流程部分固定/稳定化药剂水固定/稳定化介质尾渣处理挥发性有机物的收集处理破碎超大粒径筛选图6异位（原位）土壤固化／稳定化修复的工艺流程7.2.3固化/稳定化修复技术(1)异位固化/稳定化挖掘分类混合尾气处理（可选）原位固定/121(1)异位固化/稳定化影响异位固化／稳定化技术的实际应用和效果的限制因素：最终处理时的环境条件

1工艺原因

2有机物质的存在

3VOCs

4复杂的污染土壤或固体废物

5石块或碎片比例太高67.2.3固化/稳定化修复技术(1)异位固化/稳定化影响异位固化／稳定化技术的实际应用和效122(2)原位固化／稳定化在一些情况下，不需要将污染土壤从污染场地挖出，而是直接将修复物质注人污染土壤中进行相互混合，这时需要用到大型的螺旋搅拌装置或者钻头，处理后的土壤留在原地，用无污染的土壤进行覆盖，这一过程实现了对污染土壤的原位固定／稳定化。7.2.3固化/稳定化修复技术(2)原位固化／稳定化在一些情况下，不需要将污染土壤从污染场123(2)原位固化／稳定化影响原位固化/稳定化技术应用和有效性发挥的因素：1.许多污染物/过程相互复合作用的长期效应尚未有现场实际经验可以参考

2.污染物的埋藏深度会影响、限制一些具体的应用过程

3.必须控制好黏结剂的注射和混合过程，防止污染物扩散进人清洁土壤区域

4.与水的接触或者结冰／解冻循环过程会降低污染物的固定化效果

5.黏结剂的输送和混合要比异位固化／稳定化过程困难，成本也相对高许多

7.2.3固化/稳定化修复技术(2)原位固化／稳定化影响原位固化/稳定化技术应用和有效性1247.2.3.2技术应用图7美国威斯康星州德马尼托沃克河利用潜水箱原位固形修复污染底泥7.2.3固化/稳定化修复技术7.2.3.2技术应用图7美国威斯康星州德马尼托沃克河利用潜1257.2.4玻璃化修复技术7.2.4.1技术介绍玻璃化修复技术是指通过高强度能量输入，使污染土壤熔化，将含有挥发性污染物的蒸汽回收处理，同时污染土壤冷却后成玻璃状团块固定。能量输入污染土壤熔化蒸汽收集尾气处理玻璃化后土壤尾气图8玻璃化修复的工艺流程7.2.4玻璃化修复技术7.2.4.1技术介绍玻璃化修复126（1）原位玻璃化技术原位玻璃化技术是指通过向污染介质中插入电极，对污染介质固体组分给予1600-2000℃的高温处理，使有机污染物和一部分无机化合物如硝酸盐、硫酸盐和碳酸盐等得以挥发或热解而从污染环境中去除的过程。

7.2.4玻璃化修复技术（1）原位玻璃化技术原位玻璃化技术是指通过向污染介质中插入电127电极污染土壤蒸汽收集盖地表玻璃化中土壤玻璃化后玻璃状团块土壤地表能量传输图9原位玻璃化修复过程示意图7.2.4玻璃化修复技术电极污染土壤蒸汽收集盖地表玻璃化中土壤玻璃化后玻璃状团块土壤128（2）异位玻璃化技术异位玻璃化技术使用等离子体、电流或其他热源在1600～2000℃的高温熔化土壤及其中的污染物，有机污染物在如此高温下被热解或者蒸发去除，有害无机离子则得以固定化，产生的水分和热解产物则由气体收集系统收集进一步处理。7.2.4玻璃化修复技术（2）异位玻璃化技术异位玻璃化技术使用等离子体、电流或其他热129图10异位玻璃化修复过程示意图

7.2.4玻璃化修复技术图10异位玻璃化修复过程示意图7.2.4玻璃化修复技1307.2.4.2技术应用

处理对象原位玻璃化系统

去除物质原位玻璃化技术放射性物质、有机物、无机物等多种干湿污染物质

括电力系统、封闭系统、逸出气体冷却系统、逸出气体处理系统、控制站和石墨电极挥发性有机物、半挥发性有机物、其他有机物，包括二恶英／呋喃、多氯联苯、金属污染物和放射性污染物等

技术方面表3原位玻璃化技术7.2.4玻璃化修复技术7.2.4.2技术应用处理对象原位玻璃化系统去除物质原放131技术分类影响因素原位玻璃化技术埋设的导体通路；质量分数超过20％的砾石；土壤加热引起的污染物向清洁土壤的迁移；易燃易爆物质的累积；土壤或者污泥中可燃有机物的质量分数超过5％～10％；固化的物质可能会妨碍今后现场的土地利用与开发；低于地下水位的污染物修复需要采取措施防止地下水反灌；湿度太高会影响成本。异位玻璃化技术需要控制尾气中的有机污染以及一些挥发的重金属蒸气；需要处理玻璃化的残渣；湿度太高会影响成本。表4玻璃化修复技术影响因素7.2.4玻璃化修复技术技术分类影响因素原位玻璃化技术埋设的导体通路；质1327.2.5热力学修复技术热力学修复技术是利用热传导（热毯、热井或热墙等）或热辐射（无线电波加热）等实现对污染土壤的修复。与玻璃化修复技术相比即使是高温加热修复的温度也相对较低。根据加热体系和温度的差异可分为高温（>100℃）加热修复技术、低温(<100℃)加热修复技术和地磁波加热修复技术。7.2.5热力学修复技术热力学修复技术是利用热传导（热毯133（1）高温加热修复技术高温加热修复是通过热毯或加热井中的加热器件进行热传导加热，并通过汽提井和鼓风机将水蒸气和污染物收集起来加以处理。加热毯和加热井污染物挥发气化升温至1000℃

收集系统抽风造成负压去除污染物热氧化和碳吸附

7.2.5热力学修复技术（1）高温加热修复技术高温加热修复是通过热毯或加热井中的加热134（1）高温加热修复技术①热毯系统热毯系统采用覆盖在土壤表层的标准组件加热毯进行加热，每一块标准组件加热毯上面都覆盖一层防渗膜，内部设有管道和气体排放收集口。各个管道的气体由总管引至真空管。土壤加热以及加热毯地下面抽风机造成的负压，使得污染物蒸发，汽化迁移到土壤层中，再利用管道将气态的污染物引至热处理设施进行氧化处理。7.2.5热力学修复技术（1）高温加热修复技术①热毯系统热毯系统采用覆盖在土壤表层的135（1）高温加热修复技术②热井系统热井系统需将电子元器件埋藏至间隔2～3m的竖直加热井中，加热井升温至1000℃来加热周围的土壤，热量从井中向周围的土壤传递靠热传导，井中都安装了有孔的筛网，所有加热井的上部都由特殊装置连接到一个总管，利用真空将气流引入到处理设施进行氧化、碳吸附等过程去除有机物。7.2.5热力学修复技术（1）高温加热修复技术②热井系统热井系统需将电子元器件埋藏至136图12土壤热修复系统示意图气流污染区土壤热氧化器热交换器活性炭鼓风机排放7.2.5热力学修复技术图12土壤热修复系统示意图气流污染区土壤热氧化器热交换器活137（2）低温加热修复技术低温加热修复是利用蒸汽井（包括蒸汽注射钻头、热水浸泡或依靠电阻加热产生蒸汽）加热土壤，温度可达100℃，蒸发污染物，使非水质液体进入提取井，再利用潜水泵收集流体，真空泵收集气体，送至处理设施进行处理。7.2.5热力学修复技术（2）低温加热修复技术低温加热修复是利用蒸汽井（包括蒸汽注射138图13污染土壤低温加热修复过程7.2.5热力学修复技术图13污染土壤低温加热修复过程7.2.5热力学修复技术139（3）电磁波加热修复技术电磁波加热修复系统应包括无线电能量辐射布置系统、无线电能量发射传播和监控系统、污染物蒸汽屏障包容系统和污染物蒸汽回收处理系统四部分。

7.2.5热力学修复技术（3）电磁波加热修复技术电磁波加热修复系统应包括无线电能量辐140（3）电磁波加热修复技术图14原位电磁波加热修复技术平面示意图

7.2.5热力学修复技术（3）电磁波加热修复技术图14原位电磁波加热修复技术平面示意141（3）电磁波加热修复技术图15污染土壤电磁波加热修复技术剖面图

7.2.5热力学修复技术（3）电磁波加热修复技术图15污染土壤电磁波加热修复技术剖142（4）技术的适用性和应用限制因素含水量高于25％的土壤能耗大，水的蒸发降低了系统的效率；对非挥发性有机物、无机物、金属以及重油无效；深于15m的地下土层，某些特定的电磁波加热技术的运行效果不明显；黏性土壤吸附的污染物难于去除，会降低电磁波加热系统性能。挥发性和难处理的半挥发性有机组分。电磁波加热修复地下土壤的异质性会影响处理的均匀程度；渗透性能低的土壤难于处理；在不考虑重力的情况下，会引起蒸汽绕过非水溶性液态稠密污染物；地下埋藏的导体，会影响电阻加热的应用效果；必须严格设计和操作流体注射和蒸气收集系统，以防污染物扩散进入清洁土壤；蒸