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干货|石油类污染土壤的气相抽提修复技术

2017-09-26 14:29来源:环境工程作者:罗成成等关键词:污染土壤石油污染气相抽提技术收藏点赞

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引言

随着经济社会快速发展,石油及其产品的需求量不断增大,诸多原因致使石油类污染土壤日益增多,已经成了亟待解决的重大环境问题。刘五星等调查发现,部分油田区土壤受石油污染严重,其中在油井周围100m内采集的绝大多数土样中石油含量远高于临界值(500mg/kg)  。石油类污染土壤分为异位修复和原位修复。前者先将污染土壤挖出,再进行后续处理,简单易行,但容易造成二次污染,且修复费用较高,一般适用于小规模或重污染土壤的修复;后者最常用的是气相抽提技术(soil  vapor  extraction,SVE),因具有设备简单、操作灵活、净化效率较高、对周围环境危害小、治理费用低等特点,是石油类污染土壤修复技术研究热点之一。

1 SVE概述

SVE又称土壤真空抽提或土壤通风,是去除不饱和土壤中挥发性(VOCs)和半挥发性(SVOCs)有机物的一种原位修复技术,其机理是将新鲜空气通过进气井注入土壤污染区域,利用真空泵/引风机产生负压,由空气解吸并夹带土壤中的有机物,经由抽气井流回到地面上收集并处理。抽出的尾气经净化处理达标后可排入大气或重新注入地下循环使用。系统包括进气井、抽气井、真空泵/引风机、气液分离装置、气体收集管道、气体净化与处理设备以及辅助设施。典型的SVE装置见图1。

1.1修复原理

VOCs在土壤中主要有4  种存在形式:气相、溶解相、非水相流体(NAPL)相、吸附相。气相是指污染物挥发进入气体的部分,溶解相是指污染物溶于水的部分,非水相流体(NAPL)相是指污染物以液态形式存在于土壤孔隙中的部分,吸附相是指污染物吸附在土壤颗粒上的部分。NAPL进入土壤后,部分进入水中,同时有部分挥发进入气相中,而气相中污染物蒸汽处于饱和状态。SVE开始后,土壤孔隙中的空气被抽出,气相中污染物浓度降低,NAPL相、吸附相和溶解相的污染物不断向气相转移,污染物以土壤气为载体逐渐被去除。在SVE初期,污染物主要以NAPL相存在,NAPL相对气相的相间传质起主导作用,尾气中污染物浓度较高。随着SVE的运行,NAPL相消失后,只有溶解相和吸附相向气相发生转移,尾气中污染物浓度会急剧降低并维持在一个较低水平,产生“拖尾”效应,导致该效应的主要原因是土壤孔隙不均造成的优先流和污染物组分挥发性程度的差异。

1.2适用范围

SVE主要用于挥发性较强的有机污染修复,且要求土壤质地均一、渗透性好、孔隙率大、含水率小及地下水位较低。表1给出了适用于SVE修复的污染场地和污染物的部分参数条件。

1.3修复成本

SVE的修复成本相对低廉,与污染物浓度及其分布、土壤的渗透性和各向异质性、修复目标等因素有关,约合26~78美元/m3,修复时间为6~12个月。整个费用中,尾气处理费用约占总费用的50%,因而采取经济、高效的尾气处理方法可以大幅降低成本。研究发现在修复过程后期,进行间歇操作或强化SVE的生物降解作用,可减少尾气处理成本,提高单位能耗净化效率。

原标题:石油类污染土壤的气相抽提修复技术
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