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蘭州(zhou)潔華土(tu)壤(rang)修(xiu)複技(ji)術(shu)介紹(shao):固化(hua)穩定化技術

【作(zuo)者(zhe):蘭(lan)州潔華  】 【來源(yuan):甘肅環(huan)評(ping)  】 【發布時間:2017-04-17 16:36:43  】

      土壤固(gu)化-穩定(ding)化技術是(shi)化學修複技術的(de)一種。土壤修複技術中(zhong)的固化-穩定化技術(Solidification/Stabilization)是將汙染物在汙染(ran)介質中固定,使(shi)其(qi)處(chu)於(yu)長期(qi)穩(wen)定狀態,是較普(pu)遍(bian)應(ying)用於土壤重金屬(shu)汙染的快速控(kong)製修複方法(fa),對(dui)同(tong)時處理(li)多(duo)種重(zhong)金屬複合(he)汙染土壤具(ju)有明顯(xian)的優勢。美國(guo)環保署將(jiang)固化-穩定化技術稱為(wei)處理有害(hai)有毒廢物的最佳(jia)技術。中國一些(xie)冶煉(lian)企(qi)業(ye)場地重金屬汙染土壤和鉻(luo)渣(zha)清理後(hou)的堆場汙染土壤也(ye)采用了(le)這(zhe)種技術。國際(ji)上已(yi)有利用(yong)水(shui)泥(ni)固化-穩定化處理有機與無機汙染土壤的報(bao)道。


甘肅環評

      根(gen)據EPA的定義(yi),固化和穩定化具有不同的含義。固化技術中汙染土壤與黏(nian)結劑之間可以(yi)不發(fa)生化學反應,隻是機械地將汙(wu)染物(wu)固封在結構完整的固態(tai)產物(固化體(ti))中,隔(ge)離汙染土壤與外界環境的聯係,從(cong)而達(da)到控製汙染物遷移的目(mu)的;穩定化是指(zhi)將汙染物轉(zhuan)化為不易(yi)溶(rong)解、遷移能力(li)或毒性更小(xiao)的形(xing)式來實(shi)現其無害化,降低對生態係統危害性的風險。固化產物可(ke)以方便(bian)地進行(xing)運(yun)輸,而無(wu)需(xu)任何輔(fu)助(zhu)容(rong)器(qi);而(er)穩定化不一定改變汙染土壤的物理性狀。

      固化-穩定化技術與(yu)其他修複技術相比(bi),具有處理時間短(duan)、適(shi)用範圍較廣(guang)等(deng)優(you)勢(shi),1982-2005年間,美(mei)國超級基金(jin)共對977個場地(di)進(jin)行修複或擬(ni)修複,其中有217個場地修複使用固化-穩定化技術。美英(ying)等國家率(lv)先開展了汙染土壤的固化-穩定化研究,並製(zhi)定了相(xiang)應的技術導(dao)則(ze)。而我(wo)國汙染土壤的固化-穩定化技術研究(jiu)比較(jiao)滯(zhi)後,大型的處置工(gong)程(cheng)相對匱(gui)乏(fa)。

      對重金屬汙染土壤而言(yan),固化/穩定化技術並沒(mei)有減少汙染物的總量(liang),因此(ci),在環境條件(jian)變(bian)化時(shi),汙染物可能被重新活化。為了達到(dao)更好的處理效果,通常把兩(liang)種(zhong)技術聯合使用,例如在固化技術實施(shi)之前常要進行汙染物的穩定化。本文(wen)中的固化/穩定化技術主(zhu)要是指以化學或(huo)物理穩定化為基(ji)礎(chu)的固化技術。

      能(neng)在物理、化學(xue)作用下,從具有流動性的漿體變成堅固的石狀(zhuang)體,並能膠結(jie)其它物料(liao)的物質統稱為膠凝材(cai)料。膠凝材料分為無機和(he)有機兩大(da)類別(bie),按照(zhao)硬(ying)化條件無機膠(jiao)凝材料可分為水硬性和非水硬性(xing)兩種,其中水泥是最常(chang)用的無機水硬性膠凝(ning)材料。常用的膠凝材料可以分(fen)為以下 4 類:①無機粘(zhan)結物質,如水泥、石灰等;②有機粘結劑,如瀝青(qing)等熱塑(su)性材料;③熱硬化有機聚合物,如(ru)尿素(su)、酚(fen)醛(quan)塑料和環氧(yang)化物等;④玻璃(li)質物質(zhi)。由(you)於技術和費用等方(fang)麵的原因,水泥和石灰等無機材料為基料的固化/穩定化應用最(zui)為廣泛(fan)。添加(jia)劑(ji)與水混(hun)合不發生硬化,主要通過(guo)吸附(fu)或改(gai)變汙染物的化學性質起到穩定汙染物的作用。黏結劑由一種或幾種膠凝材料組成,也可以含有添(tian)加劑,因此黏結劑可以理解為膠凝材料和添加劑的組(zu)合體。由於常用於廢物的固化處理,黏結劑也常被(bei)稱作固化劑。

      水泥和石灰的水化作用是其凝固和硬化的必要(yao)條件,因(yin)此影響(xiang)水化反應的因素都會影響汙染土壤固化/穩定化的效果,主要指土壤pH特(te)征和土壤物質組成等因素。

固化/穩定化處理流(liu)程

可行性評價

      在對汙染土壤進行修複工程前首先要進行可行性評價。可處理性研究通常包(bao)括(kuo)兩個(ge)階(jie)段(duan):實驗室研究和汙染場地現場試(shi)驗(yan)。 實驗室研究是在恒定的溫(wen)度和濕度環境條件下進行前處理和固化劑選擇的小批(pi)量試驗,用以指導現(xian)場試驗和處置工程的實施。包括汙染樣品采(cai)集(ji)、土壤物理化學性質的分析(xi)、修複工藝的確(que)定,從固化體的物理性質和對汙染物質浸(jin)出的阻力兩個方麵評價(jia)固化穩定化效(xiao)果(guo) 。

汙染現場小型試驗

      與室內(nei)試驗不(bu)同,汙染現場的土壤溫度(du)和濕(shi)度會隨著(zhu)深度的不同而發生變化。固化劑一般(ban)呈(cheng)堿(jian)性,發生水化反(fan)應時會產生熱量,處理大量土壤時這種放熱效應就(jiu)會(hui)被放(fang)大,因此現場試驗的溫度控製很困(kun)難。另外,在室內試驗進行的過程中,現場土壤的物理化學性質可能發生(sheng)了一定的變化,因此在進行大型修複工程之(zhi)前需要對實驗室結果進行驗證。

      汙染現場小型(xing)試驗的流程與實驗室研究內容大致相同。但(dan)現場試驗的土壤混合技術更加複雜,需要借助大型機械(xie),因此要求(qiu)具有較大的空(kong)間,且(qie)要保證(zheng)電(dian)力設(she)施的正常運行。現場養(yang)護(hu)也容易受到周圍環境變化的影響,需要進行保溫保濕處理,防止(zhi)幹(gan)濕交(jiao)替和凍融現象的發生。

處理工程操(cao)作

      現場小型試驗對實驗室研究結果加以修正後,就可以在汙染現場開展大型處置工程。這個過程中汙染土壤與固化劑的充分混合是至(zhi)關重要的步(bu)驟。按(an)處置(zhi)位(wei)置的不同,可以將固化/穩定化技術分為原(yuan)位和異位處置。

      異(yi)位固化/穩定化技術是將土壤從最初(chu)汙染位置挖掘(jue)出來(lai),運輸(shu)至一個處理係統中實現與固化劑的混合和後續(xu)養護。挖掘汙染土壤增加了運輸成本,並(bing)且增(zeng)大了汙染物向(xiang)周(zhou)圍(wei)擴(kuo)散的可能性,但是異位處置能夠很好(hao)控製試劑加入(ru)量,能夠(gou)保(bao)證汙染土壤與固化劑的充分混合,比較適合於汙染深(shen)度較淺(qian)的場地。

      原位固化/穩定化技術不需要對汙染土壤進行搬運,節(jie)省(sheng)了運輸費用,減小了有機汙土壤汙染物揮發的可能性。為了實現土壤和固化劑的混勻(yun),通(tong)常要利用各種挖掘、鑽探(tan)和耕作設備,現場條件下需要根據不同的土壤深度選(xuan)擇(ze)合適的混合方式(shi)。如果汙染土壤在挖掘鏟(chan)能夠達到的深度時,就可以采用這種方法。

展望

      固化技術具有工藝操作簡單、價格(ge)低廉(lian)、固化劑易得(de)等優點(dian),但常規固化技術也具有以下缺點,如固化反應後土壤體積(ji)都(dou)有不同程度的增加,固化體的長(zhang)期穩定性較差(cha)等。而穩定化技術則可以克(ke)服這一問題(ti),如近年(nian)來發展(zhan)的化學藥(yao)劑穩定化技術,可以在實現廢物無害化的同時,達到廢物少增容或不增容,從而提(ti)高(gao)危險(xian)廢物處理處置係統的總體效率和經濟(ji)性;還可以通過改進螯(ao)合劑的結構(gou)和性能使其與廢(fei)物中的重金屬等成分之間的化學螯合作用得到強(qiang)化,進而提高穩定化產(chan)物的長期穩定性,減(jian)少最終(zhong)處置過程中穩定化產物對環境的影響。由此可見(jian),穩定化技術有望(wang)成為土壤重金屬汙染修複技術領域的主力。
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