环境修复原理与技术课件第3章 污染环境的化学修复原理 -刘 环境修复原理与技术课件PPT格式课件下载.pptx

1、除了考虑地形因素，还要人为构筑地理梯度，以保证流体的顺利渗入和 向下穿过污染区的速度均一。,8,（1）化学淋洗修复-原理,原位化学淋洗修复淋出液收集和处理处理含有污染物的淋出液可以利用梯度井或抽提井等方式收集。对来自污染土壤的淋出液的处理，石油和它的轻蒸馏产物可采用空气浮 选法；如果浓度足够高，对羟基类化合物可以在添加额外的碳源后，采 用生物手段处理。重金属污染土壤的淋出液处理利用化学沉淀或离子交换手段进行。如果系统包括淋出液再生设备，纯化的清洗液可以再次注入清洗液投加 系统而得以循环利用。,9,（1）化学淋洗修复-原理,优点：长效性、易操作性、高渗透性、费用合理性，治理的污染物范围很 广泛。

2、从污染土壤性质来看，原 位化学淋洗修复技术最适 用于多空隙、易渗透的土 壤。从污染物来看，原位化学 淋洗技术适合重金属、具 有低辛烷/水分配系数的有机化合物、羟基化合物、低分子量醇类和羧基酸类 等污染物。原位化学淋洗技术不适用 于非水溶态液态污染物。,10,（1）化学淋洗修复-原理,异位化学淋洗修复把污染土壤挖出来，用水或溶于水的化学试剂来淋洗、去除污染物，再处理 含有污染物的废水或废液，将洁净的土壤回填或运到其他地点。根据处理土壤的物理状况，先将其分成不同的部分（石块、砂砾、沙、细 沙以及粘粒），再根据二次利用的用途和最终处理需求，清洁到不同的程 度。如果大部分污染物被吸附于某一土壤粒级，并

3、且这一粒级只占全部土壤体 积的一小部分，可以只处理这部分土壤。土壤颗粒尺寸不宜太小，以保证石砾和粒子容易由土壤清洗方式将污染物 从土壤中洗去。土壤清洗操作的核心是通过水力学方式机械地悬浮或搅动土壤颗粒。适合操作,11,（1）化学淋洗修复-原理,异位化学淋洗修复,12,流程图,（1）化学淋洗修复-原理,化学淋洗液种类污染物种类决定了使用淋洗液的类型。淋洗过程包括了淋洗液向土 壤表面扩散、对污染物质的溶解、淋洗出的污染物在土壤内部扩 散、淋洗出的污染物从土壤表面向液体扩散等过程。化学淋洗的总体效率既与淋洗剂和污染物之间的作用有关，也与淋 洗剂本身的物理化学性质及土壤对污染物、化学淋洗剂的吸附作 用

4、等有关。清水：优点：可避免二次污染。,13,（1）化学淋洗修复-原理,化学淋洗液种类无机溶剂：酸、碱、盐等无机化合物 优点：成本较低、效果好、作用速度快。缺点：破坏土壤微团聚体结构、产生大量废液、增加后处理成本。通过酸解、络合或离子交换作用来破坏土壤表面官能团与污染物 的结合，将污染物交换解吸下来，进而从土壤溶液中溶出。酸 镉、胺、苯胺、醚等物质碱 锌、铅、锡等重金属，氰化物和酚类化合物酸加盐 重金属污染,14,（1）化学淋洗修复-原理,化学淋洗液种类酸淋洗剂一般对重金属的去除效果好,但其使用带来的负面影响也是相当严重。由于土壤中重金属的溶解主要受pH值控制,被酸化土壤的pH值只有 达到一定程

5、度,通常pH3 或4 时,大部分重金属才以离子形态存 在,但过高的酸度会严重地破坏土壤的理化性质,使大量土壤养分 流失,并严重破坏土壤微团聚体结构。其自身的性质使其无法再利用。在淋洗过程中还会产生大量废液,增加后处理成本。,15,（1）化学淋洗修复-原理,化学淋洗液种类螯合剂：人工螯合剂：乙二胺四乙酸（EDTA）、羟乙基乙二胺三乙酸（HEDTA）、二乙基三乙酸（NTA）、乙二醇双四乙酸（EGTA）、乙二胺二乙酸（EDDHA）、环己烷二胺四乙酸（CDTA）等。天然有机螯合剂：柠檬酸、苹果酸、丙二酸、乙酸、组氨酸及其它类型天 然有机物质等。处理效果较好。EDTA是最有效的螯合提取剂，能在很宽的pH

6、值范围内与大部分金属，特别 是过渡金属形成稳定的复合物，不仅能解吸被土壤吸附的金属，也能溶解 不溶性的金属化合物。天然螯合剂通过与重金属形成络合物促进难溶态重金属的溶解，增加重金 属元素在土壤中的转化。生物降解性好，对环境不产生污染。人工螯合剂价格昂贵，生物降解性较差，可能造成土壤的二次污染，可能 对地下水造成污染。,16,（1）化学淋洗修复-原理,化学淋洗液种类表面活性剂：通过增加疏水性有机物的溶解度及生物可利用性、离子交换、吸附、配合等作用对污染环境进行修复。类型：非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子混合表面活性剂、生物表面活性剂。人工合成表面活性剂生物降解性差，在

7、淋洗过程中容易残留，易造 成二次污染。生物表面活性剂结构更为复杂和庞大，临界胶束浓度较低，清除环 境中一些种类重金属效果较好，具有阴离子特性、低成本、易降解、表面活性大的特点，有更好的应用前景。,17,（1）化学淋洗修复-影响因素,土壤质地特征土壤淋洗法对含2030以上的黏质土壤效果不佳。应用时 必须先做可行性研究，对沙质土、壤质土、黏土的处理需采 用不同的淋洗方法。不同质地的土壤对重金属的结合力大小不同，一般粘土比砂 土对重金属离子有更强的结合力，使得结合在土壤颗粒上的 重金属难于解吸下来，从而影响重金属的淋洗效率。对有机物，土壤中粉砂和粘土含量较高时,土壤比表面积较 大,对污染具有强烈吸附

8、作用,会大大降低污染物的溶出效率,一般土壤中粉砂和粘土含量超过20%30%时,不再适合化 学淋洗。,18,（1）化学淋洗修复-影响因素,土壤中有机质含量土壤有机质的含量与污染物的吸附量成正比,土壤有机质含量较高时 不利于污染物的去除。如土壤中的有机物质特别是腐殖质对土壤中 的重金属有比较强的鳌合作用，这种鳌合作用的强弱和重金属鳌合 物在淋洗剂中的可溶性对土壤中重金属的淋洗有比较大的影响。土壤阳离子交换容量一般土壤阳离子交换容量越大，土壤胶体对重金属阳离子吸附能力也 就越大，从而增加重金属从土壤胶体上解吸下来的难度。所以阳离 子交换容量大的土壤不适合用化学淋洗技术修复。,19,（1）化学淋洗修复

9、-影响因素,污染物的种类及含量石油类污染物从土壤中洗出的难易程度与其性质、浓度及老化时间密 切相关。对原油来说，其组分比较复杂，各组分与土壤结合的紧密 程度不同,去除的难易程度也不尽相同,一般胶质和沥青质等成分 较难洗出，胶质和沥青质含量较高的稠油较难去除；柴油也有类似 情况,有研究表明柴油中C1114的部分较易去除,C1519的部分 相对难于去除,C2022的部分则很难去除。不同的重金属与土壤矿物质的结合力大小不同，从而影响它们的淋洗，另外，wasay等认为相对低的重金属含量使得重金属与土壤颗粒物 质结合得更紧，从而降低了重金属的淋洗效果。,20,（1）化学淋洗修复-影响因素,污染物类型及赋

10、存状态污染物可能以一种微溶固体形态覆盖于或吸附于土壤颗粒物表层，或 通过物理作用与土壤结合，甚至可能通过化学键与土壤颗粒表面结 合。土壤内多种污染物的复合存在也是影响淋洗效果的因素之一。污染物 在土壤中分布不均也会影响土壤淋洗的效果。长期残留于土壤中的污染物进入土壤颗粒内部，通过物理或化学作用 与土壤颗粒结合，具有较高的难挥发性、难降解性，难以去除。重金属元素常常以不同的形态存在于土壤中，各种不同形态的重金属 具有不同的迁移能力和可解吸性。一般地可交换态、碳酸盐结合态 重金属容易被淋洗剂从土壤中萃取出来，而铁锰氧化物结合态和残 留态重金属不易被淋洗出来。,21,（1）化学淋洗修复-影响因素,淋

11、洗剂的类型酸和螯合剂被用来淋洗有机物和重金属污染土壤。各种淋洗剂对重金 属的鳌合作用能力以及重金属鳌合物的水溶性不同，都会影响到淋 洗剂对重金属的淋洗效率。一般地具有强的鳌合作用或具有强酸性 的化学试剂对土壤中重金属的淋洗效果好。氧化剂（如过氧化氢和次氯酸钠）能改变污染物化学性质，增强土壤 淋溶的效果。有机溶剂常用来去除疏水性有机物。表面活性剂性质对其增溶作用的影响程度远小于有机物本身性质的影 响,对于同一种有机污染物,不同表面活性剂的Kmc 值（有机物的 分配系数）相差不大,都与该有机污染物的Kow（有机物的辛醇-水 分配系数）在同一数量级。,22,（1）化学淋洗修复-影响因素,淋洗液的浓度

12、污染物的去除效率通常随淋洗试剂浓度增大而提高,并在达到某一定值后 趋于稳定。不同淋洗剂对不同土壤中不同的重金属的萃取有不同的最合适浓度，在此 浓度下能取得高的重金属去除效率和低的淋洗剂消耗量，这个最合适 浓度需要通过实验手段取得。淋洗时间当到达一定的淋洗时间后，继续的淋洗对淋洗效果的提高可能是无效或者 效果不明显的，所以每一次淋洗都有一个最佳的萃取时间。在最佳淋 洗时间以内，随着淋洗时间的加长，淋洗效率一般都有明显的提高。土壤中石油类污染物的淋洗时间不宜过长,一般选在2060 min 之间较为 适宜,过长的淋洗时间一方面会增加淋洗费用,另一方面有可能使油水 形成乳化液,不利于后续淋洗废液的处理

13、和回用。,23,（1）化学淋洗修复-影响因素,H值淋洗液的pH值影响到鳌合剂和重金属的鳌合平衡以及重金属在土壤颗粒上 的吸附状态，从而对重金属的萃出有一定的影响。一般低的pH值由于 具有高的酸度，使得重金属更容易被解吸下来。淋洗温度淋洗温度对土壤中石油类污染物的去除效率影响很大,升高温度一般可以 大大提高污染物的去除率,原因是升高温度可以使油膜在土壤表面的粘 附能力减弱,降低油的粘度,增加油的流动性,促使淋洗试剂与污染物充 分作用。淋洗温度的选取要合适,过小不利于石油类污染物的去除,过大则能耗较高 而增加成本,通常淋洗温度选在5080 之间较为适宜。,24,（1）化学淋洗修复-影响因素,液固比

14、液固比是指淋洗液与污染土壤的质量比,提高液固比一般会提高污染物的 去除率,原因是提高液固比相当于提高了单位质量污染土壤所加入的淋 洗液的量。液固比的选取要合适,过小不利于搅拌,过大则会增加设备的负荷量,同时 也大大增加淋洗试剂的消耗量和废液产生量,通常液固比在41 201 之间比较合适。较难修复的稠油和沥青砂污染土壤宜于选择较大的液固比。,25,（1）化学淋洗修复-技术要点,原位化学淋洗修复技术原地搭建修复设施，包括清洗液投 加系统、土壤下层淋出液收集系统 和淋出液处理系统;由于污染物在与化学清洗剂相互作 用过程中通过解吸、螯合、溶解或 络合等物理化学过程形成了可迁移 态化合物，有必要把污染区域封闭 起来，通常采用隔离墙等物理屏障。该技术所需的运行和维护周期一般 要49 个月,主要用于处理地下水位 线以上和饱和区的吸附态污染物,包 括重金属、易挥发卤代有机物及非 卤代有机物，处理费用约为 130390 美元/m3。,异位化学淋洗修复技术把污染土壤挖掘出来放在容器中，用溶于水的化学试剂来清洗、去除 污染物，再处