目前,发达国家形成了五种常见通用的污染治理方法,分别为生物、化学、物理、固化、热力系统。这些处理方法有些比较成熟,在实践中有大量的应用,有些仍处于实验阶段。
1)生物方法
ENSR是全球领先的危险废物处理公司,其对生物修复技术的定义是:“生物修复技术是一个过程,采用土中的天然微生物分解有毒或有害物质等污染物。生物修复之所以起作用,是因为大多数有害废物是由有机化合物组成的,微生物有机体可将其作为食物。”⑰
污染土壤的生物处理主要是基于微生物对有机化合物的氧化行为,通过生物降解将有害物质分解,并产生细胞、二氧化碳、水及其他惰性物质,处理过程可能是通过一种或多种微生物作用形成。生物处理方法对多种常见的污染物是有效的,包括一些人造化合物,但也并非对所有的污染物都有效,因此,在选择生物处理方式之前,需要了解污染物的属性、位置和浓度。生物治理方法可以在原位进行,但过程相对复杂,需要周期也较长,所以亟待再发展的场地应优先考虑异地处理的方法。土壤污染的原位治理不需要开挖,可增加表面活性剂或其他替代物加入土壤中,提高生物活性;而异位生物治理,则需要挖掘出污染物,将其置于设计的处理床上,与诸如木头碎片或沙子等材料混合并通风,然后注入水、养料,或增加额外的微生物进行综合作用(图8-14)。
图8-14 生物修复方法:(a)堆制肥料;(b)土地耕种
2)化学方法
土壤处理系统中的化学方法是用来破坏、固定或中和有毒的化合物,同样可分为原位处理和异位处理,包括氧化、还原、中和、水解及聚合,化学过程并不一定摧毁污染物。化学处理方法可以改变有害物的成分,降低其毒性或流动性,或可从中产生惰性混合物。许多化学处理工艺要求土壤为浆状,或者污染为可流动的液态介质,如地下水,因此不适合大规模使用。
常见的用于烃污染场地清理的两种化学方法是原位氧化和紫外线增强氧化。原位氧化是以严格的控制率通过注水井将化学氧化剂注入污染物,来分解或氧化地下碳氢化合物。紫外线氧化法是单独或混合使用过氧化氢和臭氧来分解碳氢化合物,将流物质经过一个紫外线灯堆层来“激活”注入的氧化物,使碳氢化合物产生二氧化碳、水和氯离子,不产生任何二次垃圾。该方法仅对净化水有效,可以摧毁一些氯代烃类物质,处理之前需对悬浮固体物、胶状物或其他物质进行清理。⑱
3)物理方法
土壤处理系统中的物理方法用于去除土壤中的污染物,将其集中起来进行进一步安全处理,该过程不会破坏污染物,因此一般作为初步处理的技术。物理处理过程的目标是从污染的母体物质中分离或隔离污染物,或将污染物集中起来。最常见的物理处理方法是土壤清洗,这也是快速和相对廉价的处理方式,其有效性可达到70%—90%。一般而言,由于污染物会倾向于黏附较细的土壤颗粒,因此在清洗过程中粗糙、砂土或碎石比例高的流质材料,以及灰烬或熟料土壤中较细的粉尘会从粗糙的媒介分离出来,最适合于土壤清洗技术,如果清洗回收物低于70%,就不适宜采用土壤清洗的方法。⑲
除了土壤清洗,常见的物理处置方法还有蒸汽剥离、土壤蒸气抽取或排气、电动修复等技术。蒸汽剥离化合物是通过蒸汽脱水浓缩,从水中分离挥发性污染物,如用蒸汽冷凝分离不溶于水的油、活性炭吸附等;土壤蒸气抽取或排气技术用于原位治理不稳定或挥发性的有机化合物,通过与真空泵连接的管道或井打进被污染的地面,通过负压梯度引起地下空气流动吸取污染物质,或将热空气和蒸汽直接注入地下,吸收有机挥发性化合物;电动修复技术应用于水分较高的土壤,用直流电穿过嵌在土壤上的数组电极,诱使污染物流入孔隙水中的电极,通过一系列的电解、电渗和电泳过程分解污染物。
4)固化系统
固化是指液体或淤泥转换成具有良好的物理特征(如抗压强度高、低渗等)的固体,以方便处理,但并不保证危险废物的稳定性。固化通常分为两个阶段:一是固定阶段,即利用化合物黏合剂的极性,使有机废物选择性地自我溶解。二是有机分子被保留在固定阶段并发生几种化学反应,在黏结剂和废物分子之间产生各种化学键,从而降低污染物的活动,形成进一步的固化。(www.xing528.com)
固化系统通常可以根据使用的黏合剂分类,包括无机的和有机的。无机的可采用水泥基、火山灰基、石灰基、液体硅酸盐等黏合剂或玻璃化技术;有机黏合剂有热塑性微胶囊技术和热固性材料等。最常用的黏合剂是水泥基,用于黏合粉状飞灰和硅酸钠。玻璃化是指加热污染土壤,使温度超过1000℃,在此温度下,无机有毒成分被合成入硬玻璃或陶瓷状的物质中,而有机污染物都被烧杀,这一过程中需要一个有效的排放控制系统,以去除挥发性的有毒金属和任何有机副产物。⑳
5)热力系统
热力系统是基于焚烧、汽化或热解高温处理污染物的方法,其理论基础是所有的有机和无机污染物都有一个明确的蒸发点,在这个温度点上,化合物会从固态转变成气态,如果再加注氧气就会发生氧化作用,如果不加氧气,就会使化合物汽化。目前去除污染物有两种主要的热处理方式:利用对流和辐射蒸发直接传热;通过直接或间接加热土壤破坏污染物。
热力系统适用于大多数的土壤类型,处理主要包含三个阶段:初步治理,消除诸如金属等物质后磨碎;土壤干了以后进行热处理,破坏部分污染物,然后冷却热回收;排气处理和清理,确保完全破坏或除掉污染物。
6)综合治理
在实践中,对于较大规模的污染场地处理,通常采用多种方法的综合治理方案,以经济上可行、技术上有效为目标,达到环境和经济效益的最佳组合。
例如,土壤洗涤作为预处理技术,可以最先使用,以减少要清洗物质的数量,随后可能是采用生物、热或化学方式,以破坏污染物或改变它们的属性。同时,可以采取防堵措施来保护相邻的场地,也可以采用原位封盖方式处理,并用生物和通风方法给未来的发展做好准备(图8-15)。不同处理方式的实用性如表8-4所示。
表8-4 根据媒介和污染物类型处理方法的适用性
续表8-4
图8-15 综合处理方法
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