有机污染土壤修复技术及案例研究？
土壤的有机污染是全世界普遍关注的环境问题之一。土壤中有机污染物的来源包括工业泄漏和溢流、油库和化学品库的泄漏、农药滥用、清洗剂、油类和防冻剂的随意处置、生活垃圾的不当处理、填埋和垃圾场等。
每年都有大量的有机化合物被释放到土壤环境中，包括芳香族化合物、多氯代有机化合物、农药、石油等。污染物大多具有不溶性、毒性、致突变性甚至致癌性，对人类健康和生态系统具有极大的危害。近年来，我国逐渐重视有机污染物对土壤的污染问题，研究了有机污染土壤的修复技术。
1有机污染土壤修复技术
有机污染土壤的修复技术有很多种。表1总结了国内外常用的几种修复技术。目前，土壤气相抽提(SVE)和热解吸技术是应用最广泛的有机土壤修复技术，其处理效果、成本和周期均符合城市土壤修复的要求。其中，SVE技术多用于卤代和非卤代挥发性和半挥发性有机物的降解，对低挥发性有机物和有机农药的处理效果较差。
热解吸技术在处理卤代有机物、非卤代半挥发性有机物、多氯联苯(PCBs)和高浓度疏水液体方面具有优势，但会破坏土壤结构和生物系统。土壤淋洗具有浓缩污染物的能力，因此可以作为其他技术的预处理，减少待处理土壤的体积，降低总成本。
自然衰减最常用于降解土壤中的石油烃。这种技术环保，但是修复周期太长。此外，在选择具体的土壤修复技术时，应根据污染物和土壤性质、处理时间、成本等因素进行综合比较。
表1有机污染土壤的常用修复技术
有机污染土壤修复2例
2.1土壤蒸汽提取项目-落基山兵工厂18单元污染修复项目
落基山兵工厂是美国的化学武器制造中心，位于科罗拉多州的卡莫。这个兵工厂是美国陆军在20世纪末建立的，生产常规武器和化学武器，包括白磷、凝固汽油弹、芥子气、路易氏剂和氯气。1984期间，美国陆军对落基山兵工厂的污染情况进行了详细调查，发现该场地存在多种污染物，包括有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯类农药、有机溶剂、氯苯、重金属等。
1991年，在落基山兵工厂超级基金污染场地18单元进行土壤气相提取处理。在过去，这个区域主要用于清洁和维护设备和车辆，以及储存柴油、汽油和各种石油产品。在该地区土壤和地下水中发现了大量的VOCs，其中大部分是三氯乙烯，其在土壤蒸汽中的体积浓度高达65× 10-6。这些VOCs主要来自清洗过程中使用的含氯溶剂。SVE系统安装在土壤蒸汽中三氯乙烯浓度最高的区域。
SVE系统包括浅层气体提取井和深层气体提取井。浅井位于粘土层之上，地下13 ~ 28英尺；深井位于粘土层以下，地下43 ~ 58英尺。设置两口萃取井，研究粘土层对VOCs去除的影响。四口蒸汽监测井被采气井包围，以评估SVE系统的性能。
蒸汽从采气井抽出后，进入气液分离罐分离冷凝水，然后进入沉淀过滤器和再生风机。鼓风机排出的烟气经过两个串联的颗粒活性炭系统处理，每组活性炭处理单元有三个装有颗粒活性炭的容器。一级活性炭处理单元可去除气体中90%的三氯乙烯，二级活性炭处理单元用于处理残留的三氯乙烯。图1显示了SVE系统的工艺流程。
图1 SVE系统流程图
系统运行过程从7月1991持续到2月65438，共处理三氯乙烯约70磅，共处理土方约26 000 m3。经SVE系统处理的三氯乙烯体积浓度小于1× 10-6。整个SVE系统的准备、建立和运行费用为65，438美元+082，800美元。
2.2热脱附修复工程-沃灵顿乳胶厂环境修复工程
沃灵顿乳胶厂位于美国新泽西州卑尔根县的住宅-工业混合区，占地9.67英亩。从1951到1983，工厂曾经生产天然和合成橡胶制品和化学粘合剂。生产过程中使用大量有机溶剂，包括挥发性有机化合物(VOCs)，如丙酮、庚烷、正己烷、甲乙酮、二氯甲烷和多氯联苯(PCBs)。
1989年3月，沃灵顿乳胶厂遗址被加入超级基金优先修复遗址名单，遗址从1988年9月恢复到1992年6月。调查结果表明，场地污染土方量为24 500 m3，排水沟污染土壤和污泥量为2 060 m3。多氯联苯含量最高为4 000 mg/kg，半挥发性有机物为邻苯二甲酸乙二酯(BEHP)、3，3 '-二氯联苯胺和多环芳烃，重金属污染物为锑和砷。
1999年3月，该场地开始使用热解吸法去除土壤中的有机污染物。该系统的热解吸装置是一个三壳回转窑，图2显示了该系统的工艺流程。该系统每天处理约225吨土壤，土壤出口温度为482℃。被污染的土壤进入回转窑前，应先进行筛选，去除直径超过两英寸的杂质。处理过的土壤被压实并回填至挖掘区域。
图2热解吸系统工艺流程
烟气依次经过洗涤器、文丘里管、喷淋塔处理，然后进入颗粒活性炭过滤装置和高效空气颗粒过滤器进行净化。处理后的烟气再次循环到炉子中。洗水经过澄清池和压滤机分离油和固体残渣，然后用活性炭吸附污染物，清水用于调理干净的土壤。压滤机内的滤饼埋在场地外的危险废物填埋场。
表2热解吸系统的处理效果
2.3土壤淋溶工程-乐琼营88号地块土壤含水层修复工程
乐军营(Camp Lejun)位于美国北卡罗来纳州，是美国海军陆战队的大型训练派遣基地。该基地建于1942，面积640平方公里。1989，美国环境保护署将此遗址加入国家优先修复遗址名单。乐琼营地的土壤、污泥、地下水和地表水含有大量的污染物，威胁着该地区居民的健康。该场地的污染物包括挥发性有机化合物、重金属、杀虫剂、多环芳烃和多氯联苯。从1994开始，美国海军开始修复乐军营街区，目前修复工程仍在继续。
1999年4-8月，在乐琼营88号地块建立表面活性剂强化原位土壤淋洗系统，开展土壤含水层修复示范工程。88号地块被四氯乙烯和烃类溶剂污染。四氯乙烯是一种重非水液体，主要位于88区块深度约为16 ~ 20英尺的土壤浅层含水层中，大部分重非水液体污染物位于浅层含水层底部渗透性较低的淤泥层中。烃类溶剂属于轻质非水液体，位于浅层含水层的上部。在本项目中，目标污染物是四氯乙烯，但在处理过程中会有少量烃类溶剂被侧移。
在乐琼营88号地块的示范项目中，建立了原位土壤淋洗系统(图3)以去除重非水液体污染物，并建立了表面活性剂回收系统以回收表面活性剂。土壤淋溶系统包括3口注入井、6口抽取井和2口液压控制井。该体系中使用的表面活性剂(Alfoterra 145-4po硫酸盐TM)是专门为乐琼营88号地块示范项目设计的。这种表面活性剂满足两个要求:一是能尽可能溶解重质非水液体，二是能保证表面活性剂回收过程的性能。
携带污染物的表面活性剂液流在地上部分进行处理，处理单元包括渗透蒸发系统和超滤单元。渗透汽化系统用于去除液流中的污染物，胶束强化超滤单元用于去除多余的水。将回收和净化的表面活性剂液流再次注入注入井。
图3土壤淋溶系统工艺流程
88号地块面积约为11 m× 29 m，在4个月的处理周期内，示范项目处理了288 L四氯乙烯，总费用为307.45万美元。
2.4微生物修复项目-法国有限公司污染场地修复项目。
法国有限公司的污染场地位于美国得克萨斯州克罗斯比，面积22.5英亩。该场地为1966-1971工业废物处置中心。每年，大约有7×107加仑(265 000 m3)的石化废物被倾倒到一个7.3英亩的没有防渗层的盐湖中。倾倒的垃圾包括罐底、酸洗用酸以及炼油厂和石化厂的不合格产品。1983年，成立了法国有限公司的任务小组来领导这个遗址的修复工作，主要的修复对象是湖底的焦油污泥和底土。该场地的主要污染物是苯并[a]芘、氯乙烯和苯，以及砷和多氯联苯。污染物浓度高达400 ~ 5 000 mg/kg。
图4悬浮床生物修复系统工艺流程
在清洗土壤和污泥后，该系统使用反渗透系统处理盐湖中的地表水。本项目处理地表水约15万m3，处理后的地表水排入新沱河。当盐湖脱水时，应该用干净的土壤填充。剩余固体与卵石石灰以5∶1的比例混合稳定。随后，在现场种植草坪和原生植被。
本项目于1992 1月至1993 11月进行，共修复污染土壤和污泥约30万吨，修复后污染物浓度为7 ~ 43 mg/kg。项目总费用为49，000，000美元，其中26，900，000美元与治疗有关。
目前，我国有机污染土壤的修复技术还处于起步阶段，需要进一步研究和发展。而发达国家对有机污染土壤的研究起步较早，有成熟的技术和大量的工程案例。特别是美国自1980以来实施的超级基金制度，修复了大量有机污染场地，这些修复案例对我国有机污染土壤的修复具有重要的参考价值。
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