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编辑于2020-04-20 15:24:31污染环境 的物理修复
物理修复
利用污染物与环境之间各种物理特性的差异,达到将污染物从环境中去除、分离的目的。
特点
优势
高效、快捷、积极
修复时间较短
操作简便
对周围环境干扰少
对污染物的性质和浓度不是很敏感
应用广泛, 在治理污染土壤有较好发展
缺点
修复效果
修复费用
可能引起二次污染
物理修复
根据处理对象的位置
原位物理修复
污染物就地处置
经济有效,操作维护简单,可修复深层次修复
异位物理修复
污染物异地处置
环境风险较低,系统处理的预测性较高
修复技术
物理分离修复
蒸汽浸提修复
固定/稳定化修复
电动力学修复
热力学修复
物理分离修复
定义
借助物理手段将污染物分离开来的技术
主要处理无机污染物
技术种类
粒径分离(筛选)
水动力学分析(分类)
密度分离(重力)
泡沫浮选分离
磁分离
物理分离修复过程
针对不同土壤颗粒粒级、粒径或形状,可通过不同大小、形状网格的筛子进行分离
依据颗粒水动力学原理,将不同密度颗粒,通过重力作用导致不同沉降、沉淀速率进行分离
根据颗粒表面特性不同,采用浮选法,将颗粒吸引到目标泡沫上进行分离
对于具有磁性,或本身具有磁感效应的污染物,采用磁分离法进行分离
原理
粒径分离
筛分:根据固体直径分离固体
干筛分
待处理物质为干的
湿筛分
大量重金属以颗粒状存在
接下来的化学处理需要水时
处理得到的重金属可循环利用或废液不需要很多化学处理试剂
摩擦洗涤
通过颗粒之间的摩擦和颗粒与挡板之间的摩擦完成
水动力学分离
基于颗粒在流体中的移动速度将其分成两部分或多部分
粒径小于200um
淘选机
机械粒度分级机
水力旋风分离器
密度分离
基于物质密度,采用重力富集方式
颗粒大小与形状也行相分离
重力分离对粗颗粒比较有效
重力分离设备有振动筛、螺旋富集器、摇床等
脱水分离
常用脱水方法有:过滤、压滤、离心和沉淀等
泡沫浮选分离
通过向含有矿物的泥浆中添加合适的化学试剂,人为地强化矿物的表面特性达到分离目的
气体由底部喷射进入含有泥浆的池体,特定类型矿物选择性粘附在气泡上并上升到顶部
憎水性
浮选剂
磁分离
磁分离设备是将传送带或转筒运送过来的移动颗粒流连续不断地通过强磁场,达到分离目的
技术应用
适合处理小范围污染土壤,从土壤、沉积物、废渣中分离重金属、清洁土壤
优点
设备简单、费用低廉、可持续高产出
局限
小范围应用,需用特定设备
热力学修复
涉及及利用热传导或辐射实现对污染环境的修复。
原理
高温原位加热修复
利用气体提井和鼓风机将水蒸气和污染物收集起来,通过热传导加热。
低温原位加热修复
利用蒸汽井加热包括蒸汽注射钻头热水浸泡,或者依靠电阻加热产生蒸汽加热。
原位电磁波加热修复
利用发射器发射的无线电波中的电磁能量进行加热
技术应用
高温原位加热技术
主要处理的污染物有半挥发性的卤代有机物和非卤代有机物,多氯联苯以及密度较高的非水质的液体有机物。
低温原位加热技术
主要有半挥发性的卤代物和非卤代物,以及浓的非溶性的液态物质,和挥发性有机物。
电动力学修复
定义
通过电化学和电动力学的复合作用,污染环境中带电颗粒在电场内做定向移动,使污染物在电极附近富集后被回收。
应用
主要用于低渗透性土壤的修复,适用于大部分无机污染物,也可用于对放射性物质及吸附性较强的有机物的治理。
类型
电动力学强化技术
电动力学生物强化技术
原理
利用插入介质中的两个电极在污染介质两端加上低压直流电场,在低强度直流电的作用下水溶的或者吸附在土壤颗粒表层的污染物,根据各自所带电荷的不同而向不同的电极方向运动。阳极附近的酸开始向介质的毛细孔移动,打破污染物与介质的结合键,此时大量的水以电渗透的方式在介质中流动,土壤等介质毛细孔中的液体被带到阳极附近。这样就将溶解到介质溶液中的污染物吸收至土壤表层得以去除。
电动力学过程
电迁移
带电离子在电场中的迁移运动以电迁移量表征,该量与离子浓度和电位梯度成正比关系,受带电离子的淌度影响。
电渗析
污染环境介质孔隙表层带有负电和于孔隙水中的离子,形成双电层扩散双电层引起孔隙水沿电场从阳极向阴极方向流动的过程。孔隙水流动速度与水流所携带的电流成正比,而与水流中电解质的浓度关系不大。
电泳
污染环境中带电胶体颗粒的迁移运动。运动的方向和速度距离取决于电场和毛细空隙的直径等因素。
酸性迁移
电解反应导致阴极附近溶液呈酸性,pH低至2,带正电氢离子向阴极移动,而阳极附近的呈碱性,pH高至12,带负电的氢氧根离子向阳极迁移。氢离子因半径小,迁移速度高,形成酸性迁移带带后将沉淀的金属重新离解为离子后共同迁移。
技术局限
成本高,应用范围不大
需要特殊的设备
固化/稳定化修复
通常用于重金属和放射性物质污染土壤的无害化处理。
原理
用物理-化学方法将污染物固定或包封在密实的惰性基材中使其稳定化的一种过程。可使污染物固化稳定的试剂称为稳定剂或固定剂。
原位固定/稳定化
异位固定/稳定化
固化/稳定化
固化
将污染物包被起来,使之呈颗粒状或大块状存在,进而处于相对稳定状态
稳定化
将污染物转化为不易溶解,迁移能力低或毒性小的状态和形式。
有共通性,通常联合起来使用
一般步骤
中和过量的酸度
破坏金属配合物
控制金属的氧化还原状态
转化为不溶性的稳定形态
采用固化剂形成稳定的固体形态物质
特点
需要污染土壤与固化剂稳定器等进行原位或异位混合。无需破坏无极物质,但可能改变有机物质的性质。
稳定化可能与封装等其他固定技术联合应用,并可能增加污染物的总体积。
固化稳定化处理后的污染土壤应当有利于后续处理。
现场应用需要安装全部或部分设施。
优点
可以处理多种复杂金属废物。
费用低廉
加工设备容易转移
所形成的固体毒性降低,稳定性增强。
凝结在固体中的微生物很难生长,不致破坏结块结构。
限制
影响固化稳定化过程的物理机制影响其技术的有效性
包括混合不均匀、亲水有机物的破坏作用
影响固化稳定化过程的化学机制也影响其有效性。
包括化学吸附/老化过程、沉降/沉淀过程、结晶作用
蒸汽浸提修复
定义
通过降低土壤空隙蒸气压,把土壤中的污染物转化为蒸气形式加以去除
目的
去除不饱和土壤中挥发性有机组分(VOCs)
原理
原位土壤蒸汽浸提技术
利用真空通过布置在不饱和土壤层中的提取井,向土壤中导入气流,气流经过土壤时,挥发性和半挥发性的有机物挥发,随空气进入真空井,气流经过之后土壤得到修复。
垂直提取井
水平提取井
实际地形、钻探条件、其他因素
异位土壤蒸汽浸提技术
利用真空通过布置在堆积着的污染土壤中开着狭缝的管道网络向土壤中引入气流,促使挥发性和半挥发性的污染物挥发进入土壤中的清洁空气流进而被提取。
尾气处理系统
优点
能原位操作,比较简单,干扰可限定
有效去除挥发性有机物
成本乐观
系统易安装和转移
易与其他技术组合使用
技术应用
主要用于挥发性有机卤代物和非卤代物的修复
亨利系数大于0.01或蒸气压大于66.66Pa的挥发性有机物
油类、重金属及其有机物、多环芳烃
局限
环境理化特性有较大影响
渗透性较差的环境介质(如黏土、有机土壤)
针对污染物类型和存在形态 需要进行预处理。