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3.3抽气速率
抽气速率对VOCs的去除有显著影响。一般增大抽气速率能提高SVE修复效率,缩短修复时间,同时也会增加设备投资和能耗,速率过大还可能导致土壤中的优先流,产生“拖尾”效应。因而在修复工程中,确定SVE系统的最佳抽气速率可以大大减少尾气处理量并降低净化成本。Crow和Fall在汽油泄露处设计了现场去污通风系统,发现随着空气流速增大,汽油蒸气去除速率也增大,土壤中汽油蒸气浓度的减少取决于抽气流速而不是引发的真空度。Albergaria等研究了抽气速率对砂土中SVE去污过程的影响,发现抽气速率存在最佳值,超过该数值后,污染物去除率无明显变化。
3.4有机物饱和蒸气压和环境温度
决定气体蒸气压的主要因素是环境温度,加热土壤能增大有机物饱和蒸气压,提高挥发速率,还去除许多难挥发性有机物。石油产品中一些易挥发的轻组分,如汽油可用SVE很快去除,但一些难挥发的重组分,如柴油、燃料油、煤油以及润滑油等,SVE的应用就受到严重限制。Popendieck等研究发现,土壤温度上升到50~150℃时,去除速率和可去除的污染物范围都增大了。如果土壤温度上升到使有机物蒸气压高于70Pa时,SVE能去除所有污染物。Giho等采用热空气注射-SVE技术对某柴油污染场地进行了现场中试,系统运行1个月后,土壤中TPH去除率可达到95%以上。
4 SVE 强化技术
SVE的适用性经常受到土壤的种类和结构、污染物的挥发性等因素的限制,近年来人们不断改进SVE,研究出了热强化SVE技术、生物强化SVE技术、空气喷射SVE技术等SVE强化技术,大大提高了SVE系统的运行效率。
4.1热强化SVE技术
原位热修复技术是在SVE基础上结合了加热的一种土壤修复技术。该技术通过向土壤输入热量来提高土壤温度,加强对重质非水相液体(DNPLs)组分的去除。根据加热方式的不同,原位热修复技术主要分为蒸汽/热空气注射、电阻加热、热传导加热和电磁波加热等,其中热传导加热能将土壤加热至远超过水沸点的温度,甚至超过500℃,而其他方法只能局限在水的沸点附近。美国加利福尼亚州某石油烃污染场地采用蒸汽/热空气联合注射-SVE技术进行原位修复,经处理后场地包气带TPH浓度从100000mg/L降至20~50mg/L。美国Kai公司采用电磁波加热-SVE技术修复加油站泄漏污染场地,3周后土壤中汽油含量下降了约67%。
4.2生物强化SVE技术
生物通风技术(BV)也是在SVE基础上发展起来的,是SVE与生物降解的有效结合。其基本原理是向土壤不饱和区注入空气(或氧气) 、添加营养物(氮和磷酸盐等)和投加高效降解菌来促进微生物的好氧降解作用,从而达到去除有机物的目的。BV系统与SVE系统有相同的设施,但系统结构和设计目的有很大不同。在实际修复中,SVE和BV常常以最有利的方式结合使用,一般将SVE作为第一阶段,BV作为第二阶段。李巨峰等对某轻质油污染土壤进行了现场修复试验,先采用SVE系统运行7个星期,产生“拖尾”效应后开启BV修复模式,6个月后土壤中平均VOCs浓度由823.7mg/L降至51.0mg/L,平均修复效率达到80%以上。
4.3空气喷射SVE技术
空气喷射技术(AS)将SVE的应用范围拓展到对饱和区土壤和地下水有机污染的修复。AS是将一定压力的新鲜空气喷射到被污染的饱和区域土壤中,挥发、解吸出来的有机污染物被气流带至不饱和区,再通过SVE系统去除。Al-Maamari等对阿曼某污染场地开展了AS/SVE联合技术修复实验,7个月后不饱和土壤气体中苯的浓度从15~60mg/L降至检出限以下,地下水中TPH的浓度则从25~50mg/L降至0.5mg/L以下。Brian等对某储油罐泄漏污染场地进行了调查,评价了AS/SVE联合技术对低渗透性土壤的修复效果,发现处理44d后共去除608kg汽油,包气带中BETX浓度从5g/t降至1g/t,去除速率达到14.3kg/d。
5 总结与展望
SVE作为一种高效率、低费用、可操作性强的原位修复技术,在我国有非常广阔的应用前景及市场潜力。此后研究重点应当注意以下几点:1) 进一步研究SVE过程的去污机理模型和各参数对去污过程的影响,揭示土壤污染物与修复时间的关系;2) 完善SVE 修复的数学物理模型,优化工程设计,提高数值模拟对现场SVE 的理论指导实用性;3) 解决SVE工业应用的技术和设备问题,探索SVE强化技术,有效地结合各类土壤修复技术,充分发挥其修复污染土壤的优势。
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