污染土壤的物理修复-ppt课件.ppt

1、第三章第三章 污染土壤的物理修复污染土壤的物理修复1ppt课件主要内容主要内容物理分离修复技术土壤蒸汽浸提修复技术固定/稳定化土壤修复技术玻璃化修复技术热力学修复技术热解吸修复技术电动修复技术冰冻修复技术2ppt课件一、物理分离修复技术一、物理分离修复技术 借助物理手段将污染物从土壤胶体上分离开来的技术。1.1 1.1 技术原理与过程技术原理与过程1.1.1 1.1.1 技术原理技术原理 依据粒径的大小，采用过滤或微过滤的方法进行分离 依据分布、密度大小、采用沉淀或离心分离 依据磁性有无或大小，采用磁分离手段 根据表面特征，采用浮选法进行分离3ppt课件技术种技术种类类粒径分离粒径分离（筛分）

2、（筛分）水动力学分离水动力学分离（分类）（分类）密度分离（重密度分离（重力）力）泡沫浮泡沫浮选分离选分离磁分离磁分离技术优技术优点点设备简单，设备简单，费用低廉，费用低廉，可持续高可持续高处理产出处理产出设备简单，费设备简单，费用低廉，可持用低廉，可持续高处理产出续高处理产出设备简单，费设备简单，费用低廉，可持用低廉，可持续高处理产出续高处理产出尤其适尤其适合于细合于细粒级的粒级的处理处理如果采用高如果采用高梯度的磁场，梯度的磁场，可以恢复较可以恢复较宽范围的污宽范围的污染介质染介质局限性局限性 筛子易塞、筛子易塞、细格筛易细格筛易损坏、产损坏、产生粉尘生粉尘当土壤中有较当土壤中有较大比例的粘

3、粒、大比例的粘粒、粉粒和腐殖质粉粒和腐殖质存在时很难操存在时很难操作作当土壤中有较当土壤中有较大比例的粘粒、大比例的粘粒、粉粒和腐殖质粉粒和腐殖质存在时很难操存在时很难操作作颗粒必颗粒必须以较须以较低的浓低的浓度存在度存在处理费用比处理费用比较高较高所需装所需装备备筛子、过筛子、过滤器、矿滤器、矿石筛石筛澄清池、淘析澄清池、淘析器、水力旋风器、水力旋风器器震荡床、螺旋震荡床、螺旋浓缩器浓缩器空气浮空气浮选室或选室或塔塔电磁装置、电磁装置、磁过滤器磁过滤器物理分离技术的主要属性物理分离技术的主要属性4ppt课件物理分离技术要考虑的一些因素物理分离技术要考虑的一些因素 要求污染物具有较高浓度并且存

4、在于具有不同物理特征的相介质中 筛分干污染物时会产生粉尘 固体基质中的细粒径部分和废液中的污染物需要进行再处理5ppt课件1.1.2 1.1.2 物理分离过程物理分离过程主要包括：主要包括： 针对不同土壤颗粒土壤颗粒粒级（如粗砂、细砂和粘粒等）、粒径或形状，可通过不同大小、形状网格的筛子进行分离 依据颗粒水动力学颗粒水动力学原理，将不同密度的颗粒，通过其重力作用导致的不同沉降、沉淀速率进行分离 根据颗粒表面特征颗粒表面特征的不同，采用浮选法，将其中一些颗粒吸引到目标泡沫上进行分离 一些物质具有磁性磁性，或者污染物本身具有磁感应效应，尤其是一些重金属6ppt课件7ppt课件1.2 1.2 物理分

5、离修复方法物理分离修复方法1.2.1 1.2.1 粒径分离粒径分离：根据颗粒直径的大小分离固体 干筛分干筛分：能成功处理大或中等的土壤颗粒，处理小于0.060.09m粒级比较难 湿筛分湿筛分：易产生一定量的污水，湿的土壤使下一步的化学处理比较难 摩擦摩擦- -洗涤洗涤：摩擦洗涤器不是真正的颗粒分离设备，但能够打碎土壤团聚体结构，将氧化物或其它胶膜从土壤胶体上洗下来8ppt课件采用湿分离技术要遵循的原则采用湿分离技术要遵循的原则 当大量重金属以颗粒状存在时，特别推荐采用湿筛分方式 如果接下来的化学处理需要水，如采用土壤清洗或土壤淋洗技术，也采用湿筛分 如果处理得到的重金属可以循环再利用或废液不需

6、要很多的化学处理试剂，也采用湿筛分9ppt课件1.2.2 1.2.2 水动力学分离水动力学分离也称粒度分级，基于颗粒在流体中的移动速度将其分成两部分或多部分的分离技术。颗粒在流体中的移动速度取决于颗粒大小、密度和形状。可以通过强化流体在与颗粒运动方向相反的方向上运动，提高分离效率。主要仪器：淘选机、机械粒度分级机、水力旋风分离器等10ppt课件11ppt课件螺旋分级的工作过程示意图螺旋分级的工作过程示意图12ppt课件1.2.3 1.2.3 密度（或重力）分离密度（或重力）分离 基于物质密度，采用重力富集方式分离颗粒。在重力和其他一种或多种与重力方向相反的作用力的同时作用下，不同密度的颗粒产生

7、的运动行为也有所不同。重力分离对粗糙颗粒比较有效 主要仪器：振动筛、螺旋富集器、摇床、比目床13ppt课件尾渣进料水振动筛网浓缩物排放水上下运动箱体震动筛设备及其原理示意图震动筛设备及其原理示意图14ppt课件15ppt课件16ppt课件1.2.4 1.2.4 脱水分离脱水分离 一般采用的脱水方法有过滤、压滤、离心和沉淀一般采用的脱水方法有过滤、压滤、离心和沉淀17ppt课件技术技术过滤过滤压滤压滤离心离心沉淀沉淀基本原理基本原理及影响因及影响因素素通过多孔介通过多孔介质；取决于质；取决于颗粒粒径颗粒粒径压缩液体通过可渗压缩液体通过可渗透的多孔介质；颗透的多孔介质；颗粒粒径粒粒径人为重力沉降；

8、人为重力沉降；粒径、形状、粒径、形状、密度以及流体密度以及流体密度密度重力沉降；粒重力沉降；粒径、形状、密径、形状、密度以及流体密度以及流体密度可以借助浮度可以借助浮选剂选剂技术优点技术优点 操作简单，操作简单，分离可具有分离可具有较高的选择较高的选择性性可处理难以泵送的可处理难以泵送的泥浆物质，处理过泥浆物质，处理过的固体含水量比较的固体含水量比较低低处理能力较大，处理能力较大，速度较快速度较快设备简单、便设备简单、便宜，处理能力宜，处理能力较大较大局限性局限性序批式操作序批式操作特征，清洗特征，清洗较为困难较为困难需要高压力，有时需要高压力，有时增加流体的阻力增加流体的阻力价格较贵，设价格

9、较贵，设备结构复杂备结构复杂慢慢设备类型设备类型举例举例转鼓、转盘、转鼓、转盘、水平过滤器水平过滤器序批式操作、需要序批式操作、需要持续压力持续压力固体沉降容器、固体沉降容器、离心多孔筐离心多孔筐圆筒形连续粒圆筒形连续粒度分机级度分机级典型的实典型的实验室规模验室规模设备设备真空过滤器、真空过滤器、压滤器压滤器压滤机、压力设备压滤机、压力设备工作台或落地工作台或落地离心分离机离心分离机圆筒形管、有圆筒形管、有倾口容器、浮倾口容器、浮选剂选剂常见脱水分离修复技术的主要技术特点常见脱水分离修复技术的主要技术特点18ppt课件分离过程分离过程粒度范围（粒度范围（mm） 粒径粒径分离分离干筛分3000

10、湿筛分150水动水动力学力学分离分离淘选机50水力旋风分离器515机械粒度分级机5100密度密度分离分离振动筛150螺旋富集器753000摇床753000比目床5100泡沫浮选泡沫浮选5500采用物理分离技术的适用粒度范围采用物理分离技术的适用粒度范围19ppt课件应用实例分析应用实例分析20ppt课件射击场污染土壤物理分离修复方案射击场污染土壤物理分离修复方案21ppt课件二、土壤蒸气浸提修复技术二、土壤蒸气浸提修复技术2.1 概念概念 土壤蒸气浸提修复技术（Soil vapour extraction，SVE）是指通过降低土壤空隙的蒸气压，把土壤中的污染物转化为蒸气形式而加以去除的技术，是

11、利用物理方法去除不饱和土壤中挥发性有机组分（VOCs）污染的一种修复技术，该技术适用于高挥发性化学污染土壤的修复，如汽油、苯和四氯乙烯等污染的土壤 SVE, also known as soil venting or vacuum extraction, is an in situ remedial technology that reduces concentrations of volatile constituents in petroleum products adsorbed to soils in the unsaturated (vadose) zone.22ppt课件2.2 2

12、.2 土壤蒸气浸提修复技术的基本原理土壤蒸气浸提修复技术的基本原理 在污染土壤内引入清洁空气产生驱动力，利用土壤固相、液相和气相之间的浓度梯度，在气压降低的情况下，将其转化为气态的污染物排出土壤外的过程23ppt课件24ppt课件25ppt课件26ppt课件2.3 2.3 土壤蒸汽浸提技术种类土壤蒸汽浸提技术种类原位土壤蒸汽浸提技术异位土壤蒸汽浸提技术多相浸提技术（两相浸提技术、两重浸提技术）生物通风技术27ppt课件原位土壤蒸气浸提技术原位土壤蒸气浸提技术 利用真空通过布置在不饱和土壤层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

13、流经过后，土壤得到了修复。 主要用于挥发性有机卤代物或非卤代物的修复，有时也应用于去除土壤中的油类、重金属及其有机物、多环芳烃或二恶英等污染物28ppt课件29ppt课件30ppt课件 气体抽排井的分布、形状、深度、口径大小等需根据污染区的地质条件、地下水水位、污染范围等决定 抽气管道的铺设基本分两种情况：竖直和水平竖直和水平31ppt课件32ppt课件33ppt课件项目项目有利条件有利条件不利条件不利条件污污染染物物存在形态气态被土壤强烈吸附或呈固态水溶解度100mg/L蒸气压1.33*104Pa20 10 湿度10%组成均一不均一空气传导率10-4cm/s20m100 100 ）原位修复技

14、术、低温（）原位修复技术、低温（ 100 100 ）原位）原位修复技术和原位电磁波加热修复技术修复技术和原位电磁波加热修复技术107ppt课件5.1 5.1 高温原位加热修复技术高温原位加热修复技术 利用气提井和鼓风机将水蒸汽和污染物收集起来，通过热传导加热，可以通过加热毯从地表进行加热，也可以通过安装在加热井中的加热器件进行。 高温原位加热修复技术主要用于半挥发性的卤代有机物和非卤代化合物、多氯联苯以及密度较高的非水质液体有机物等108ppt课件109ppt课件110ppt课件5.1.1 5.1.1 高温原位加热修复技术的影响因素高温原位加热修复技术的影响因素 地下土壤的异质性会影响原位修复

15、处理的均匀程度 提取挥发性弱一些的有机物的效果，取决于处理过程所选择的最高温度 加热和蒸汽收集系统必须严格设计、严格操作、以防止污染物扩散进入清洁土壤 经过修复的土壤结构，可能会由于高温而发生变化 如果处理饱和层土壤，需要高能来将水加热，会大幅度提高成本 含有大量粘性土壤及腐殖质的土壤，由于对挥发性有机物具有较高吸附性，会导致去除速率降低 需要尾气收集处理系统111ppt课件5.1.2 高温原位加热修复技术应用的成本估算固定成本固定成本可变成本可变成本其它管理工作其它管理工作提取井安装采样点安装设备人员设备安置加热设备租用尾气处理设备租用能源动力费现场监控现场卫生、安全保障工艺控制采用分析尾气

16、处理112ppt课件5.2 5.2 低温原位加热修复技术低温原位加热修复技术利用蒸汽井加热，包括蒸汽注射钻头、热水浸泡或者电阻加热产生蒸汽加热，可以将土壤加热到100度主要用于处理的污染物是半挥发性卤代物和非卤代物及浓的非水溶性液态物质。113ppt课件114ppt课件5.2.1 5.2.1 主要的影响因素主要的影响因素 地下土壤的异质性，会影响修复处理的均匀程度 渗透性能低的土壤难以处理 在不考虑重力的情况下，会引起蒸汽绕过非水溶性液态稠密污染物 地下埋藏的导体，会影响电阻加热的应用效果 流体注射和蒸汽收集系统，必须严格设计、严格操作，以防止污染物扩散进入清洁土壤 蒸汽、水和有机液体必须回收

17、处理 需要尾气收集处理系统115ppt课件5.2.2 低温原位加热修复技术应用的成本估算固定成本固定成本可变成本可变成本其它管理工作其它管理工作提取井安装采样点安装设备人员设备安置加热设备租用尾气处理设备租用冷凝设备租用能源动力费现场监控现场卫生、安全保障工艺控制采用分析有机液体污染物处理尾气处理116ppt课件5.3 5.3 原位电磁波加热修复技术原位电磁波加热修复技术 也属于高温原位加热技术，利用高频电压产生的电磁波能量对现场土壤进行加热，利用热量强化土壤蒸汽浸提技术，使污染物在土壤颗粒内解吸而达到污染土壤的修复目的。无线电波加热主要利用无线电波中的电磁能量进行加热，过程无需土壤的热传导。

18、能量由埋在钻孔中的电极导入土壤介质，加热机制类似于微波炉加热。 正常的加热系统包括：无线电能量辐射布置系统；无线电能量发生、传播和监控系统；污染物蒸汽屏蔽包容系统；污染物蒸汽回收处理系统117ppt课件118ppt课件119ppt课件5.3.1 5.3.1 影响因素影响因素 含水量高于25%的土壤能耗很大，水的蒸发降低了系统的效率 对非挥发性有机物、无机物、金属及重油无效 深入15米的地下土层，某些特定的电磁波加热技术的运用效果不理想 粘性土壤吸附的污染物难于去除，会降低电磁波加热系统性能120ppt课件六六 热解吸修复技术（热解吸修复技术（Thermal-desorption remedia

19、tion） 是通过直接或间接热交换，将污染介质及其所含的有机污染物加热到足够的温度（通常被加热到150540度），以使有机污染物从污染介质上得以挥发或分离的过程 分为两类：土壤或沉积物加热温度为150-315度的技术为低温热解吸技术和温度达到315-540度的高温热解吸技术121ppt课件 122ppt课件 热解吸技术可以分为两步：1、加热被污染的物质使其中的有机污染物挥发；2、处理废气，防止挥发污染物扩散到大气 可以分为直接接触加热（火焰辐射直接加热或燃气对流直接加热）和间接接触加热（通过物理隔离，如钢板，将热源与被加热污染物分开）两种 热解吸系统可以进一步分为两类：连续给料系统和批量给料系

20、统123ppt课件 连续给料系统采用异位处理方式，即污染物必须从原地挖出，经过一定处理后加入处理系统。连续给料系统既可采用直接加热方式，也可采用间接火焰加热方式。代表性的连续给料热解吸系统包括：直接接触热解吸系统-旋转干燥机；间接接触热解吸系统-旋转干燥机和热旋转。 批量给料系统既可以是原位修复，如热毯系统、热井和土壤气体抽提设备，也可以是异位修复，如加热灶和热气抽提设备。124ppt课件6.1 6.1 直接接触热解吸系统直接接触热解吸系统6.1.16.1.1经历了经历了3 3个发展阶段个发展阶段旋转干燥机织物滤尘器喷射引擎再燃装置760-980 230土壤处理土壤150-200空气第一代直接

21、接触热解吸系统流程图125ppt课件旋转干燥机织物滤尘器喷射引擎再燃装置760-980 232土壤处理土壤260-540空气第二代直接接触热解吸系统流程图气体冷却装置126ppt课件旋转干燥机织物滤尘器喷射引擎再燃装置760-980 232土壤处理土壤260-650空气第三代直接接触热解吸系统流程图气体冷却装置湿气体清洗器废水处理与排放127ppt课件 第一代直接接触热解吸系统只适用于低沸点（低于260315 ）的非氯代污染物的修复处理。整个系统加热温度大致为150200 第二代直接接触热解吸系统在原来的基础上，扩大了可应用范围，对高沸点（大于 315 ）的非氯代污染物也适用。 第三代直接接触

22、热解吸系统用来处理高沸点氯代污染物。比第二代系统多了酸性气体中和装置，以控制盐酸向大气的释放以及一个利用富含化学降解剂的水喷淋设备，湿的气体清洗器是最常用到的气体控制系统128ppt课件6.2 6.2 间接接触热解吸系统间接接触热解吸系统 包括两个阶段：污染物被解吸下来，也就是在相对低的温度下使污染物与污染土壤相分离；他们被浓缩成浓度较高的液体形式，适合运送到特定地点的工厂进行进一步的传统处理 包括间接接触旋转-干燥热解吸系统和间接接触热螺旋解吸系统129ppt课件130ppt课件131ppt课件6.3 热空气浸提热解吸系统（热空气浸提热解吸系统（HAVE）是异位处理过程是异位处理过程132p

23、pt课件6.4 6.4 热毯和热井热毯和热井热毯的温度可达1000度，并且通过与污染物的直接接触式热传导，将地表下1米深土层中的污染物变成气态。热井技术是将电子浸透加热元件埋入地下2-3米深的土层，修复从地下1米到地下水位线深度污染区域的土壤133ppt课件134ppt课件135ppt课件136ppt课件6.5 6.5 系统设计及其考虑因素系统设计及其考虑因素 6.5.1 6.5.1 修复处理过程修复处理过程：土壤性质、温度、气流 6.5.2 6.5.2 系统设计及性能系统设计及性能：各处理单元参数137ppt课件138ppt课件139ppt课件140ppt课件141ppt课件 （热解吸技术分

24、为两个大类：连续给料技术和批量给料技术）： 第一层可行性实验：为了证实热解吸技术对某一土壤类型及污染物混合体的有效性。小批量的污染介质在一个静态的马弗炉中，在较宽的温度范围内加热，并开展较长时间的试验，以发现土壤处理的最低温和达到污染物处理标准所需的停留时间。目的是确定热解吸技术对欲修复土壤类型是否适用。 第二层可行性实验：通过在实验室的条件下，模仿全方位系统操作，以少量污染土壤为研究对象，确定那种类型的热解吸技术更适合 第三层可行性实验：技术人员要在现场建造出整套修复设施，然后将污染土壤通过热解吸系统142ppt课件6.5.36.5.3系统所需资源系统所需资源燃料、水、电力燃料、水、电力 需

25、要的燃料数量主要决定于：欲处理土壤的体积；土壤本身含有的热量；燃料的热值；达到最佳处理效果所需要的温度；土壤水分含量；土壤的其他的物理与化学性质；周围的环境；热解吸系统装备的热效率和燃烧效率。 水被用来控制尾气处理过程的温度，作为中和尾气所加化学试剂的介质，湿润处理残留物 电力用来开动泵、鼓风机以及传送设备和电极、照明等。143ppt课件6.5.46.5.4修复地点的实际条件修复地点的实际条件 当地的土地利用状况 当地的气候条件 待修复污染土壤的体积或数量 污染土壤的运送 当地劳动人员和辅助设施的可得性和工资支付 可提供的工程施展空间 环保部门的准许144ppt课件6.6 6.6 应用热解吸系

26、统应考虑的问题应用热解吸系统应考虑的问题 场地特性： 水分含量：过多的水分含量会提高操作费用，因为水在处理过程中的蒸发也需要燃料。在处理尾气中加入水蒸气导致低的产废率，因为水蒸气也要同尾气和解吸下来的污染物一道进入处理设备中进行处理。这些低的产废率可归因于：过高的气流；热输入的限制145ppt课件 土壤粒径分布与组成：确定土壤质地粗细的临界点是粒径大于或小于0.075mm（200目筛）所占的百分比。如果超过半数的土壤颗粒大于0.075mm，认为土壤质地是粗的，如果超过半数的土壤颗粒小于0.075mm，认为是细质土壤 土壤密度（处理角度质量；付费角度体积）146ppt课件 土壤渗透性与可塑性：土

27、壤渗透性影响着将气态化的污染物引导出土壤介质的过程，黏土含量高或结构紧实的土壤，渗透性比较低，不适合利用热解吸技术修复污染土壤；土壤可塑性指的是未经休整的土壤的变形程度 土壤均一性 热容量 污染物与化学成分147ppt课件6.7 6.7 热解吸系统的适用范围热解吸系统的适用范围 热解吸系统可以用在广泛意义上的挥发态有机物、半挥发态有机物、农药，甚至高沸点氯代化合物污染土壤的治理与修复上 温度范围： 可行性分析 重金属污染物的影响 其他因素：时间保证、公众的认可度、充足的能源、空间保证、资金保证148ppt课件七、电动修复七、电动修复 7.1 概念：概念：是利用电动力学的方法从饱和土壤是利用电动

28、力学的方法从饱和土壤层、不饱和土壤层、污泥、沉积物中分离提取重金层、不饱和土壤层、污泥、沉积物中分离提取重金属、有机污染物的过程属、有机污染物的过程149ppt课件7.2 7.2 土壤电动修复装置土壤电动修复装置 主要包括：提供直流电压的DC电源，阴、阳极电解池和阴、阳电极，处理导出污染液体的处理装置等。 电解池通常设有气体出口，用来分别导出阴、阳两极产生的氢气和氧气。实验装置中的电极可选择铂电极，钛合金电极，也可采用较便宜、易得的石墨电极等。150ppt课件7.3 土壤中的污染物在电场作用下主要运动机制 电迁移、电渗流以及电泳等 电迁移电迁移:指带电离子在土壤溶液中朝向带相反电荷电极方向的运

29、动； 电渗流电渗流:指土壤微孔中的液体在电场作用下由于其带电双电层与电场的作用而作相对于带电土壤表层的移动； 电泳电泳:指带电粒子相对于稳定液体的运动。由于电动修复过程中带电土壤颗粒的移动性小，常常可以忽略。151ppt课件 电迁移速度决定于土壤-水体系的导电情况，它的强弱与电流ie的数值以及离子的电荷数等有关，用数学式可表达为：Vem=uie 其中u代表电荷在溶液中的迁移系数，用公式表达为uZDF/RT，Z为离子的电荷数，D为扩散系数，T为绝对温度，F为阿佛加德罗常数，R为气体常数。由于离子在土壤中的迁移比在水中的更加复杂，所以在实际土壤中电迁移速率应为： u *=u/T, T为经验常数。

30、152ppt课件电动修复原理图 153ppt课件154ppt课件电渗流可描述为：Veos=Ke/*ie其中，Veos是电渗流（m3*s-1 ），指电导率(S* m-1) Ke代表电渗流的渗透系数（m2*V-1*s-1）。Ke=/n, 其中是液体的渗透性:（6.93*10-10C*V-1*m-1）, 是电位(V)，n是孔隙率，是液体粘度(kg*m-1*s-1) 155ppt课件 电泳指土壤溶液中的带电胶体微粒在电场作用下发生的迁移。在密实型土壤中，电泳表现出的作用并不显著。只有往溶液中加入表面活性剂或者在泥浆处理中运用该技术，电泳才起到明显作用 在电动修复过程中还包括另外一些化学物质的迁移机制：

31、如扩散、水平对流和化学吸附等。扩散是指由于浓度梯度而导致的化学物质运动，水溶液中离子的扩散量与该离子的浓度梯 度和其在溶液中的扩散系数成正相关。水平对流则是由溶液的流动而引起物质的对流运动 156ppt课件 伴随着以上几种迁移，在电动修复过程中土壤体系还存在着一系列其他变化，如孔隙液中化学物质的形态以及电流大小变化等。而土壤中的这些变化将引起多种化学反应发生，包括溶解、沉淀、氧化还原等。根据化学反应自身的特点，它们可以加速或者减缓污染物的迁移。 电极两端的化学反应主要是水的电解。在电场作用下，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。 阳极：H2O-2e 1/2O2+2H+ 阴极：H2O+2e H2

32、+2OH-157ppt课件 电极反应在阴、阳极分别产生了大量的H+和OH-，导致电极附近的pH相应地下降和升高。 在电场作用下， H+ 和 OH- 又将以电迁移、电渗流、扩散、水平对流等方式向阴、阳两极移动，直到两者相遇且中和。在相遇的区域产生pH 突变，并从该点将整个操作区间划为酸性和碱性区域。其中， H+迁移速度是OH-迁移速度的1.8倍。 在酸性区域内，金属离子的溶解度增大，有利于土壤中重金属离子的解吸。但pH的降低使得双电层的zata 电位降低，不利于电渗流的发展；而在碱性区域， 重金属离子容易生成沉淀，从而限制污染物的去除效率。158ppt课件 在土壤溶液中还存在吸附作用与解吸作用。

33、这两种机制涉及到化学物质的性质（如离子大小、价态、浓度等）、吸附剂的类型以及孔隙液的性质等。假设吸附作用快速且可逆，那么该现象可以用Langumuir和Freundlich等温线来描述。159ppt课件Langmuir方程：X=(KXmC)/(1+KC) 其中：X单位土壤或其它固体颗粒的吸附量； K吸附强度因子； Xm最大吸附量；C平衡液浓度。 为了求得Xm、K值，一般采用Langmuir方程的直线形式：C/X=1/KXm+C/Xm，这样利用C/X为纵座标，C为横座标，得出直线斜率1/Xm，就可以得到Xm值，再用截距1/KXm就可以得到K值。 160ppt课件Freundlich方程： X=K

34、Cb其中X吸附量，C平衡溶液浓度。K和b均为系数。 另外，假设被吸附到固相中的污染物浓度与液相中的浓度存在平衡关系，那么在污染物浓度低的情况下，吸附等温线是线性相关的。在固、液相中浓度的相关关系用公式表示为：Sad=Kd*Cs，其中为Kd分配系数。 吸附作用对污染物迁移的影响通常用限制因子R描述: R=1+Kd*/n其中为土壤的干重，Kd为分配系数，n为孔隙度。 161ppt课件7.4 7.4 应用及影响因素应用及影响因素 目前，已经可以用电动修复技术有效地去除土壤中的重金属及石油烃、酚类、多氯联苯、胺类和有机农药等有机污染物。 pH控制着土壤溶液中离子的吸附与解吸、沉淀与溶解等，而且酸度对电

35、渗速度有明显影响，所以如何控制土壤pH值是电动修复技术的关键。在电场作用下，阴极产生的OH-将沿着土柱向阳极方向移动，而带正电的重金属离子则在电场作用 向着阴极方向移动，这样重金属离子将与OH-在土柱中某点相遇，并生成重金属沉淀。该过程不但影响重金属的去除，还可能堵塞土壤微孔，致使土壤电导降低，修复效率下降，所以制止OH-向土柱内的移动非常必要162ppt课件 为了控制阴极区的pH，可通过添加酸来消除电极反应产生的OH-。 无机酸可用于中和电解池中阴极产生的OH-，可无机酸常常会引起一系列环境问题，如使用盐酸将在土壤中形成金属的氯化物沉淀，增加土壤孔水中的氯离子含量并在阳极生成氯气等。而有机酸

36、具有较好的应用前景，这是因为大多数形成的金属配合物是水溶性的，同时，它也是环境安全和生物可降解的。 通过添加醋酸盐来抑制阴极区的OH-升高，可防止在较碱性条件下，重金属离子生成沉淀。同时，利用纯净水不断更新阴极池中的碱溶液也可避免土柱的聚集OH-。163ppt课件 影响土壤电动修复效率的因素很多，包括土壤类型、污染物性质、电压和电流大小、洗脱液组成和性质、电极材料和结构等 研究表明该技术能够适用于从层状粘土到精细沙土的多种土壤类型，土壤性质基本不影响该技术的使用，但是在一定程度上影响其修复速度和效率 实验证明具有以下性质的污染土壤特别适合电动修复：低水传导性的土壤；污染物存在或可溶于土壤溶液中

37、；水中含有较低浓度的非目标离子164ppt课件7.5 技术优势与限制因素技术优势与限制因素技术优势技术优势 与挖掘、土壤冲洗等异位技术相比，电动力学技术对现有景观、与挖掘、土壤冲洗等异位技术相比，电动力学技术对现有景观、建筑和结构等的影响最小建筑和结构等的影响最小 与酸浸技术不同，此方法改变土壤中原有成分的与酸浸技术不同，此方法改变土壤中原有成分的pH使金属离子活使金属离子活化，这样土壤本身的结构不会遭到破坏，且该过程不受土壤低渗化，这样土壤本身的结构不会遭到破坏，且该过程不受土壤低渗透性的影响透性的影响 与化学稳定化不同，此方法中金属离子从根本上完全被去除而不与化学稳定化不同，此方法中金属离

38、子从根本上完全被去除而不是通过向土壤中引入新的物质与金属离子结合产生沉淀实现是通过向土壤中引入新的物质与金属离子结合产生沉淀实现 对于不能原位修复的土壤，可以采用异位修复对于不能原位修复的土壤，可以采用异位修复 对饱和层和不饱和层都有效对饱和层和不饱和层都有效 水力传导性较低特别是黏土含量高的土壤适用性强水力传导性较低特别是黏土含量高的土壤适用性强 对有机和无机污染物都有效对有机和无机污染物都有效165ppt课件限制因素限制因素 污染物的溶解性和污染物从土壤胶体表面的脱附性能对该技术的成功有重要影响 需要电导性的孔隙流体来活化污染物 埋藏的地基、碎石、大块金属氧化物会降低处理效率 金属电极电解

39、过程中发生溶解，产生腐蚀性物质，因此，电极需采用惰性物质如碳、石墨等 污染物的溶解性和脱附能力限制技术的有效应用 土壤含水量低于10%的场合，处理效果降低 非饱和层水的引入会将污染物冲洗出电场影响区域，埋藏的金属或绝缘物质会引起土壤中电流的变化166ppt课件八、冰冻修复技术八、冰冻修复技术 冷冻剂在工程项目中的应用已经非常广泛，应用时间也比较久。在隧道、矿井及其他一些地下水工程建设中，利用冷冻技术冻结土壤，以增强土壤的抗载荷能力，防止地下水进入引起事故，或者在挖掘过程中稳定上层的土壤 通过温度降低到0度以下冻结土壤，形成地下冻土层以容纳土壤或者地下水中的有害和辐射性污染物还是一门新兴的污染土

40、壤修复技术 冰冻修复技术可以用在隔离和控制饱和土层中的辐射性物质、金属和有机污染物的迁移167ppt课件8.1 冰冻技术的优点冰冻技术的优点能够提供一个与外界相隔离的独立的“空间”其中的介质（如水和冰）是由于环境无害的物质冻土层可以通过升温融化而去除如果冻土层屏障出现破损，泄漏处可以通过原位注水加以复原168ppt课件8.2 冰冻技术的一些限制条件冰冻技术的一些限制条件 需要安装供电设备作为动力 冰冻技术用于污染土体的体积较大，不利于一般性污染土壤的修复，并且溶解性的污染成分可能会对饮用水源产生危害作用 制冷剂及其有害成分的泄漏，仍然是人们比较关心的问题，制冷剂流失到环境中，会造成环境污染 在适当的能够均匀引入水分使干燥土壤中水分达到饱和的技术形成之前，冰冻土壤修复技术尚不能应用在干燥/沙质土壤环境下169ppt课件 在构筑物（地下池槽等）周围的细质土壤中应用时，必须考虑土壤水分运动的影响，会进一步限制这一技术的应用 在受低凝固点污染物（如三氯乙烯等）污染的场所，需要较昂贵的制冷工艺（如液氮制冷）来形成冻土层。 安装制冷管道需要非常细心，以保证冻土层屏障的完整性170ppt课件8.38.3值得关注的设计问题值得关注的设计问题运转系统的安全问题尽量降低环境不良效应的问题制冷管道内安装温度测量装置，以提供冻土层形成状况及制冷设备运行状况的监控信息171ppt课件