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技术交流

【土壤】土壤修复技术大汇总

访问次数:2123 录入时间:2016-07-07 11:56:16

1、原位固化/稳定化技术

原理:通过一定的机械力在原位向污染介质中添加固化剂/稳定化剂,在充分混合的基础上,使其与污染介质、污染物发生物理、化学作用,将污染土壤固封为结构完整的具有低渗透系数的固化体,或将污染物转化成化学性质不活泼形态,降低污染物在环境中的迁移和扩散。

适用性:适用于污染土壤,可处理金属类、石棉、放射性物质、腐蚀性无机物、氰化物以及砷化合物等无机物;农药/除草剂、石油或多环芳烃类、多氯联苯类以及二噁英等有机化合物。不宜用于挥发性有机化合物,不适用于以污染物总量为验收目标的项目。

2、异位固化/稳定化技术

原理:向污染土壤中添加固化剂 /稳定化剂,经充分混合,使其与污染介质、污染物发生物理、化学作用,将污染土壤固封为结构完整的具有低渗透系数的固化体,或将污染物转化成化学性质不活泼形态,降低污染物在环境中的迁移和扩散。

适用性:适用于污染土壤。可处理金属类、石棉、放射性物质、腐蚀性无机物、氰化物以及砷化合物等无机物;农药/除草剂、石油或多环芳烃类、多氯联苯类以及二噁英等有机化合物。不适用于挥发性有机化合物和以污染物总量为验收目标的项目。当需要添加较多的固化/稳定剂时,对土壤的增容效应较大,会显著增加后续土壤处置费用。

3、原位化学氧化/还原技术

原理:通过向土壤或地下水的污染区域注入氧化剂或还原剂,通过氧化或还原作用,使土壤或地下水中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。常见的氧化剂包括高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧。常见的还原剂包括硫化氢、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。

适用性:适用于污染土壤和地下水。其中,化学氧化可处理石油烃、 BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、酚类、 MTBE(甲基叔丁基醚)、含氯有机溶剂、多环芳烃、农药等大部分有机物;化学还原可处理重金属类(如六价铬)和氯代有机物等。受腐殖酸含量、还原性金属含量、土壤渗透性、 pH值变化影响较大。

4、异位化学氧化/还原技术

原理:向污染土壤添加氧化剂或还原剂,通过氧化或还原作用,使土壤中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。常见的氧化剂包括高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧。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。

适用性:适用于污染土壤。其中,化学氧化可处理石油烃、BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、酚类、 MTBE(甲基叔丁基醚)、含氯有机溶剂、多环芳烃、农药等大部分有机物;化学还原可处理重金属类(如六价铬)和氯代有机物等。 异位化学氧化不适用于重金属污染土壤的修复,对于吸附性强、水溶性差的有机污染物应考虑必要的增溶、脱附方式;异位化学还原不适用于石油烃污染物的处理。

5、异位热脱附技术

原理:通过直接或间接加热,将污染土壤加热至目标污染物的沸点以上,通过控制系统温度和物料停留时间有选择地促使污染物气化挥发,使目标污染物与土壤颗粒分离、去除。

适用性:适用于污染土壤。可处理挥发及半挥发性有机污染物(如石油烃、农药、多氯联苯)和汞。不适用于无机物污染土壤(汞除外),也不适用于腐蚀性有机物、活性氧化剂和还原剂含量较高的土壤。

6、异位土壤洗脱技术

原理:采用物理分离或增效洗脱等手段,通过添加水或合适的增效剂,分离重污染土壤组分或使污染物从土壤相转移到液相,并有效地减少污染土壤的处理量,实现减量化。洗脱系统废水应处理去除污染物后回用或达标排放。

适用性:适用于污染土壤。可处理重金属及半挥发性有机污染物、难挥发性有机污染物。不宜用于土壤细粒(粘 /粉粒)含量高于 25%的土壤。

7、水泥窑协同处置技术

原理:利用水泥回转窑内的高温、气体长时间停留、热容量大、热稳定性好、碱性环境、无废渣排放等特点,在生产水泥熟料的同时,焚烧固化处理污染土壤。

适用性:适用于污染土壤,可处理有机污染物及重金属。不宜用于汞、砷、铅等重金属污染较重的土壤,由于水泥生产对进料中氯、硫等元素的含量有限值要求,在使用该技术时需慎重确定污染土壤的添加量。

8、土壤植物修复技术

原理:利用植物进行提取、根际滤除、挥发和固定等方式移除﹑转变和破坏土壤中的污染物质,使污染土壤恢复其正常功能。

适用性:适用于污染土壤,可处理重金属(如砷、镉、铅、镍、铜、锌、钴、锰、铬、汞等)以及特定的有机污染物(如石油烃、五氯酚、多环芳烃等

9、土壤阻隔填埋技术

原理:将污染土壤或经过治理后的土壤置于防渗阻隔填埋场内,或通过敷设阻隔层阻断土壤中污染物迁移扩散的途径,使污染土壤与四周环境隔离,避免污染物与人体接触和随土壤水迁移进而对人体和周围环境造成危害。

适用性:适用于重金属、有机物及重金属有机物复合污染土壤的阻隔填埋。不宜用于污染物水溶性强或渗透率高的污染土壤,不适用于地质活动频繁和地下水水位较高的地区。

10、生物堆技术

原理:对污染土壤堆体采取人工强化措施,促进土壤中具备降解特定污染物能力的土著微生物或外源微生物的生长,降解土壤中的污染物。

适用性:适用于污染土壤,可处理石油烃等易生物降解的有机物。不适用于重金属、难降解有机污染物污染土壤的修复,粘土类污染土壤修复效果较差。

11、地下水抽出处理技术

原理:根据地下水污染范围,在污染场地布设一定数量的抽水井,通过水泵和水井将污染地下水抽取至地面进行处理。

适用性:适用于污染地下水,可处理多种污染物。不宜用于吸附能力较强的污染物,以及渗透性较差或存在 NAPL(非水相液体)的含水层。

12、地下水修复可渗透反应墙技术

原理:在地下安装透水的活性材料墙体拦截污染物羽状体,当污染羽状体通过反应墙时,污染物在可渗透反应墙内发生沉淀、吸附、氧化还原、生物降解等作用得以去除或转化,从而实现地下水净化的目的。

适用性:适用于污染地下水,可处理 BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、石油烃、氯代烃、金属、非金属和放射性物质等。不适用于承压含水层,不宜用于含水层深度超过 10m的非承压含水层,对反应墙中沉淀和反应介质的更换、维护、监测要求较高。

13、地下水监控自然衰减技术

原理: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,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。 适用性:适用于污染地下水,可处理 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。在证明具备适当环境条件时才能使用,不适用于对修复时间要求较短的情况,对自然衰减过程中的长期监测、管理要求高。

14、多相抽提技术

原理:通过真空提取手段,抽取地下污染区域的土壤气体、地下水和浮油等到地面进行相分离及处理。

适用性:适用于污染土壤和地下水,可处理易挥发、易流动的 NAPL(非水相液体)(如汽油、柴油、有机溶剂等 )。不宜用于渗透性差或者地下水水位变动较大的场地。

15、原位生物通风技术

原理:通过向土壤中供给空气或氧气,依靠微生物的好氧活动,促进污染物降解;同时利用土壤中的压力梯度促使挥发性有机物及降解产物流向抽气井,被抽提去除。可通过注入热空气、营养液、外源高效降解菌剂的方法对污染物去除效果进行强化。

适用性:适用于非饱和带污染土壤,可处理挥发性、半挥发性有机物。不适合于重金属、难降解有机物污染土壤的修复,不宜用于粘土等渗透系数较小的污染土壤修复。 以上的十五种土壤修复技术适用于各种不同程度的污染土壤,但还是要具体问题具体分析,选择更适合我国土壤的修复技术才是最实用的。

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水泥窑协同处置固体废物污染控制标准

Standard for pollution control on co-processing of solid wastes in Cement kiln

( GB 30485—2013 2014-03-01实施)

为贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、《中华人民共和国大气污染防治法》、《中华人民共和国循环经济促进法》、《中华人民共和国产品质量法》等法律、法规,保护环境,防治水泥窑协同处置固体废物过程的污染,促进生产工艺和污染治理技术的进步,制定本标准。本标准规定了协同处置固体废物水泥窑的设施技术要求、入窑废物特性要求、运行技术要求、污染物排放限值、生产的水泥产品污染物控制要求、监测和监督管理要求。本标准为首次发布。

1 技术名称:水泥窑协同处置

英文名称:Co-processing in Cement Kiln

2 技术适用性

2.1 适用的介质:污染土壤。

2.2 可处理的污染物类型:有机污染物及重金属。

2.3 应用限制条件

不宜用于汞、砷、铅等重金属污染较重的土壤;由于水泥生产对进料中氯、硫等元素的含量有限值要求,在使用该技术时需慎重确定污染土的添加量。

3 技术介绍

3.1 原理

利用水泥回转窑内的高温、气体长时间停留、热容量大、热稳定性好、碱性环境、无废渣排放等特点,在生产水泥熟料的同时,焚烧固化处理污染土壤。有机物污染土壤从窑尾烟气室进入水泥回转窑,窑内气相温度最高可达1800℃,物料温度约为1450℃,在水泥窑的高温条件下,污染土壤中的有机污染物转化为无机化合物,高温气流与高细度、高浓度、高吸附性、高均匀性分布的碱性物料(CaO、CaCO3 等)充分接触,有效地抑制酸性物质的排放,使得硫和氯等转化成无机盐类固定下来;重金属污染土壤从生料配料系统进入水泥窑,使重金属固定在水泥熟料中。

3.2系统构成和主要设备

水泥窑协同处置包括污染土壤贮存、预处理、投加、焚烧和尾气处理等过程。在原有的水泥生产线基础上,需要对投料口进行改造,还需要必要的投料装置、预处理设施、符合要求的贮存设施和实验室分析能力。

水泥窑协同处置主要由土壤预处理系统、上料系统、水泥回转窑及配套系统、监测系统组成。

土壤预处理系统在密闭环境内进行,主要包括密闭贮存设施(如充气大棚),筛分设施(筛分机),尾气处理系统(如活性炭吸附系统等),预处理系统产生的尾气经过尾气处理系统后达标排放。

上料系统主要包括存料斗、板式喂料机、皮带计量秤、提升机,整个上料过程处于密闭环境中,避免上料过程中污染物和粉尘散发到空气中,造成二次污染。

水泥回转窑及配套系统主要包括预热器、回转式水泥窑、窑尾高温风机、三次风管、回转窑燃烧器、篦式冷却机、窑头袋收尘器、螺旋输送机、槽式输送机。监测系统主要包括氧气、粉尘、氮氧化物、二氧化碳、水分、温度在线监测以及水泥窑尾气和水泥熟料的定期监测,保证污染土壤处理的效果和生产安全。

3.3 关键技术参数或指标

影响水泥窑协同处置效果的关键技术参数包括:水泥回转窑系统配置、污染土壤中碱性物质含量、重金属污染物的初始浓度、氯元素和氟元素含量、硫元素含量、污染土壤添加量。

(1)水泥回转窑系统配置

采用配备完善的烟气处理系统和烟气在线监测设备的新型干法回转窑,单线设计熟料生产规模不宜小于2000吨/天。

(2)污染土壤中碱性物质含量

污染土壤提供了硅质原料,但由于污染土壤中K2O、Na2O含量高,会使水泥生产过程中中间产品及最终产品的碱当量高,影响水泥品质,因此,在开始水泥窑协同处置前,应根据污染土壤中的K2O、Na2O含量确定污染土壤的添加量。

(3)重金属污染物初始浓度

入窑配料中重金属污染物的浓度应满足《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》(HJ622)的要求。

(4)污染土壤中的氯元素和氟元素含量应根据水泥回转窑工艺特点,控制随物料入窑的氯和氟投加量,以保证水泥回转窑的正常生产和产品质量符合国家标准,入窑物料中氟元素含量不应大于0.5%,氯元素含量不应大于0.04%。

(5)污染土壤中硫元素含量

水泥窑协同处置过程中,应控制污染土壤中的硫元素含量,配料后的物料中硫化物硫与有机硫总含量不应大于0.014%。从窑头、窑尾高温区投加的全硫与配料系统投加的硫酸盐硫总投加量不应大于3000mg/kg。

(6)污染土壤添加量

应根据污染土壤中的碱性物质含量、重金属含量、氯、氟、硫元素含量及污染土壤的含水率,综合确定污染土壤的投加量。

4 技术应用基础和前期准备

在利用水泥窑协同处置污染土壤前,应对污染土壤及土壤中污染物质进行分析,以确定污染土壤的投加点及投加量。污染土壤分析指标包括污染土壤的含水率、烧失量、成分等,污染物质分析指标包括:污染物质成分、氯、氟、硫浓度,重金属、氯、氟、硫元素含量等。

5 主要实施过程

(1)将挖掘后的污染土壤在密闭环境下进行预处理(去除掉砖头、水泥块等影响工业窑炉工况的大颗粒物质);

(2)对污染土壤进行检测,确定污染土壤的成分及污染物含量,计算污染土壤的添加量;

(3)污染土壤用专门的运输车转运到喂料斗,为避免卸料时扬尘造成的二次污染,卸料区密封;

(4)计量后的污染土壤经提升机由管道进入喂料点,送入窑尾烟室高温段处置;

(5)定期监测水泥回转窑烟气排放口污染物浓度及水泥熟料中污染物含量。

6 运行维护和监测

因水泥窑协同处置是在水泥生产过程中进行的,协同处置不能影响水泥厂正常生产、不能影响水泥产品质量、不能对生产设备造成损坏,因此水泥窑协同处置污染土壤过程中,除了需按照新型干法回转窑的正常运行维护要求进行运行维护外,为了掌握污染土壤的处置效果及对水泥品质的影响,还需定期对水泥回转窑排放的尾气和水泥熟料中特征污染物进行监测,并根据监测结果采取应对措施。

7 修复周期及参考成本

水泥窑协同处置技术的处理周期与水泥生产线的生产能力及污染土壤投加量相关,而污染土壤投加量又与土壤中污染物特性、污染程度、土壤特性等有关,一般通过计算确定污染土壤的添加量和处理周期,添加量一般低于水泥熟料量的4%。水泥窑协同处置污染土壤在国内的工程应用成本为800-1000元/m3。

8 国外应用情况

水泥窑是发达国家焚烧处理工业危险废物的重要设施,已得到了广泛应用,即使难降解的有机废物(包括POPs)在水泥窑内的焚毁去除率率也可达到99.99%到99.9999%。从技术上水泥窑协同处置完全可以用于污染土壤的处理,但由于国外其它污染土壤修复技术发展较成熟,综合社会、环境、经济等多方面考虑,在国外水泥窑协同处置技术

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