污染土壤固化和稳定化技术都是固定化技术,具有共通性,即通常不破坏污染物,只是阻止这些物质进入环境危害人体健康,二者都涉及利用化学、物理或热力学过程使有害废物无毒害化,涉及将特殊添加剂或试剂与污染土壤混合以降低污染物的物理、化学溶解性或在环境中的活泼性,为了达到更好的处理效果,通常将两种技术联合使用。
污染土壤固化稳定化技术
将污染物在土壤介质中固定,使其处于长期稳定状态的污染场地修复技术。
- 英文名称
- contaminated soil solidification and stabilization
- 所属学科
- 环境科学
固化是通过黏合剂(如水泥)将污染物包裹到固体材料中,使之呈颗粒状或大块状,进而使污染物处于相对稳定的状态。固化处理技术一般生成结构完整、渗透性低的废弃物材料硬块。固化不涉及固化物或者固化的污染物之间的化学反应,只是机械地将污染物固定约束在结构完整的固态物质中,固化后的土壤便于处理,不易被水侵蚀,减少了污染物与传输介质的接触。在通常情况下,可以通过对污染土壤进行压缩或用容器进行封装,将污染土壤转化成固态形式,使污染物封装在结构完整的固态物质中。通过密封隔离含有污染物的土壤,或者大幅降低污染物暴露的易泄漏、释放的表面积,从而达到控制污染物迁移的目的。
稳定化是通过加入某种试剂来降低污染物的溶解性、流动性和毒性,即通过降低污染物的生物有效性,实现其无害化或者降低其对生态系统危害性的风险。稳定化不一定改变污染物及其污染土壤的物理、化学性质。磷酸盐、硫化物和碳酸盐等都可以作为污染物稳定化处理的反应剂。
由于污染土壤固化稳定化技术所用试剂与建筑材料类似,成本相对较低。而且副产物很有限且相对无害,因此无须更多预防性措施。但也存在局限性,如处理过程加大了处理物料数量(因为加入的试剂未消耗),而且为降低一种污染物的溶出性而制备的混合剂对其他污染物可能无效。该技术不适用于挥发性污染物含量高的废弃物。
污染土壤固化稳定化技术在原位和异位均可应用。
异位固化稳定化土壤修复技术通过将污染土壤挖出后,在地面上利用大型混合搅拌装置对污染土壤与修复物质(如石灰或水泥等)进行完全混合,处理后的土壤再被送回原处或者进行填埋处理。在异位固化稳定化过程中,常作为黏结剂的有硅酸盐水泥、火山灰、硅酸酯和沥青以及各种多聚物等。利用黏土拌和机、转筒混合机和泥浆混合器等将污染土壤、水泥和水混合在一起。
影响异位固化稳定化土壤修复技术应用效果的因素包括:①处理时的环境条件影响污染物的长期稳定性。②处理后的污染土壤体积可能显著增大,影响后续处置。③有机物质的存在可能会影响黏结剂作用。④石块或碎片比例太高会影响黏结剂的注入和与土壤的混合。
原位固化稳定化土壤修复技术应用较晚。原位固化稳定化土壤修复技术通过固态形式在物理上隔离污染物或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态从而降低污染物质的毒害程度。
原位固化稳定化土壤修复技术不需要将污染土壤从污染场地挖出,而是直接将修复物质注入污染土壤中进行相互混合,这时需要用到大型的螺旋搅拌装置或者钻头,处理后的土壤留在原地,用无污染的土壤进行覆盖,这一过程节约了运输费用,减少了污染物的挥发(见图)。
影响原位固化稳定化土壤修复技术有效性的主要因素:①污染物的埋藏深度会影响、限制一些具体的应用过程。②必须控制好黏结剂的注射和混合过程,防止污染物扩散进入清洁土壤区域。③与水的接触或者结冰/解冻循环过程会降低污染物的固定化效果。④黏结剂的输送和混合要比异位固化/稳定化过程困难,成本也显著提高。
为了克服上述因素对该技术有效性的影响,一些新型的固化稳定化土壤修复技术得到了研制。这些技术主要有:①螺旋搅拌土壤混合,即利用螺旋土钻将黏结剂混合进入土壤,随着钻头的转动,黏结剂通过土钻底部的小孔进入待处理的土壤中与之混合,但这一技术主要限制于待处理土壤的地下深度在4.5米以内。②压力灌浆,即利用高压管道将黏结剂注射进入待处理土壤孔隙中。
条目图册
扩展阅读
- 薛南冬,李发生.持久性有机污染物(POPs)污染场地风险控制与环境修复.北京:科学出版社,2011.