干貨|石油類污染土壤的氣相抽提修復技術



北極星環境修復網訊:引言

隨著經濟社會快速發展,石油及其產品的需求量不斷增大,諸多原因致使石油類污染土壤日益增多,已經成了亟待解決的重大環境問題。劉五星等調查發現,部分油田區土壤受石油污染嚴重,其中在油井周圍100m內采集的絕大多數土樣中石油含量遠高于臨界值(500mg/kg)  。石油類污染土壤分為異位修復和原位修復。前者先將污染土壤挖出,再進行后續處理,簡單易行,但容易造成二次污染,且修復費用較高,一般適用于小規?;蛑匚廴就寥赖男迯?后者最常用的是氣相抽提技術(soil  vapor  extraction,SVE),因具有設備簡單、操作靈活、凈化效率較高、對周圍環境危害小、治理費用低等特點,是石油類污染土壤修復技術研究熱點之一。

1 SVE概述

SVE又稱土壤真空抽提或土壤通風,是去除不飽和土壤中揮發性(VOCs)和半揮發性(SVOCs)有機物的一種原位修復技術,其機理是將新鮮空氣通過進氣井注入土壤污染區域,利用真空泵/引風機產生負壓,由空氣解吸并夾帶土壤中的有機物,經由抽氣井流回到地面上收集并處理。抽出的尾氣經凈化處理達標后可排入大氣或重新注入地下循環使用。系統包括進氣井、抽氣井、真空泵/引風機、氣液分離裝置、氣體收集管道、氣體凈化與處理設備以及輔助設施。典型的SVE裝置見圖1。

1.1修復原理

VOCs在土壤中主要有4  種存在形式:氣相、溶解相、非水相流體(NAPL)相、吸附相。氣相是指污染物揮發進入氣體的部分,溶解相是指污染物溶于水的部分,非水相流體(NAPL)相是指污染物以液態形式存在于土壤孔隙中的部分,吸附相是指污染物吸附在土壤顆粒上的部分。NAPL進入土壤后,部分進入水中,同時有部分揮發進入氣相中,而氣相中污染物蒸汽處于飽和狀態。SVE開始后,土壤孔隙中的空氣被抽出,氣相中污染物濃度降低,NAPL相、吸附相和溶解相的污染物不斷向氣相轉移,污染物以土壤氣為載體逐漸被去除。在SVE初期,污染物主要以NAPL相存在,NAPL相對氣相的相間傳質起主導作用,尾氣中污染物濃度較高。隨著SVE的運行,NAPL相消失后,只有溶解相和吸附相向氣相發生轉移,尾氣中污染物濃度會急劇降低并維持在一個較低水平,產生“拖尾”效應,導致該效應的主要原因是土壤孔隙不均造成的優先流和污染物組分揮發性程度的差異。

1.2適用范圍

SVE主要用于揮發性較強的有機污染修復,且要求土壤質地均一、滲透性好、孔隙率大、含水率小及地下水位較低。表1給出了適用于SVE修復的污染場地和污染物的部分參數條件。

1.3修復成本

SVE的修復成本相對低廉,與污染物濃度及其分布、土壤的滲透性和各向異質性、修復目標等因素有關,約合26~78美元/m3,修復時間為6~12個月。整個費用中,尾氣處理費用約占總費用的50%,因而采取經濟、高效的尾氣處理方法可以大幅降低成本。研究發現在修復過程后期,進行間歇操作或強化SVE的生物降解作用,可減少尾氣處理成本,提高單位能耗凈化效率。




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