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蘭州潔華土壤修復(fù)技術(shù)介紹：固化穩(wěn)定化技術(shù)

【作者：蘭州潔華】【來源：甘肅環(huán)評】【發(fā)布時(shí)間：2017-04-17 16:36:43 】

土壤固化-穩(wěn)定化技術(shù)是化學(xué)修復(fù)技術(shù)的一種。土壤修復(fù)技術(shù)中的固化-穩(wěn)定化技術(shù)(Solidification/Stabilization)是將污染物在污染介質(zhì)中固定，使其處于長期穩(wěn)定狀態(tài)，是較普遍應(yīng)用于土壤重金屬污染的快速控制修復(fù)方法，對同時(shí)處理多種重金屬復(fù)合污染土壤具有明顯的優(yōu)勢。美國環(huán)保署將固化-穩(wěn)定化技術(shù)稱為處理有害有毒廢物的最佳技術(shù)。中國一些冶煉企業(yè)場地重金屬污染土壤和鉻渣清理后的堆場污染土壤也采用了這種技術(shù)。國際上已有利用水泥固化-穩(wěn)定化處理有機(jī)與無機(jī)污染土壤的報(bào)道。

  根據(jù)EPA的定義，固化和穩(wěn)定化具有不同的含義。固化技術(shù)中污染土壤與黏結(jié)劑之間可以不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只是機(jī)械地將污染物固封在結(jié)構(gòu)完整的固態(tài)產(chǎn)物(固化體)中，隔離污染土壤與外界環(huán)境的聯(lián)系，從而達(dá)到控制污染物遷移的目的;穩(wěn)定化是指將污染物轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移能力或毒性更小的形式來實(shí)現(xiàn)其無害化，降低對生態(tài)系統(tǒng)危害性的風(fēng)險(xiǎn)。固化產(chǎn)物可以方便地進(jìn)行運(yùn)輸，而無需任何輔助容器;而穩(wěn)定化不一定改變污染土壤的物理性狀。

  固化-穩(wěn)定化技術(shù)與其他修復(fù)技術(shù)相比，具有處理時(shí)間短、適用范圍較廣等優(yōu)勢，1982-2005年間，美國超級基金共對977個(gè)場地進(jìn)行修復(fù)或擬修復(fù)，其中有217個(gè)場地修復(fù)使用固化-穩(wěn)定化技術(shù)。美英等國家率先開展了污染土壤的固化-穩(wěn)定化研究，并制定了相應(yīng)的技術(shù)導(dǎo)則。而我國污染土壤的固化-穩(wěn)定化技術(shù)研究比較滯后，大型的處置工程相對匱乏。

  對重金屬污染土壤而言，固化/穩(wěn)定化技術(shù)并沒有減少污染物的總量，因此，在環(huán)境條件變化時(shí)，污染物可能被重新活化。為了達(dá)到更好的處理效果，通常把兩種技術(shù)聯(lián)合使用，例如在固化技術(shù)實(shí)施之前常要進(jìn)行污染物的穩(wěn)定化。本文中的固化/穩(wěn)定化技術(shù)主要是指以化學(xué)或物理穩(wěn)定化為基礎(chǔ)的固化技術(shù)。

  能在物理、化學(xué)作用下，從具有流動(dòng)性的漿體變成堅(jiān)固的石狀體，并能膠結(jié)其它物料的物質(zhì)統(tǒng)稱為膠凝材料。膠凝材料分為無機(jī)和有機(jī)兩大類別，按照硬化條件無機(jī)膠凝材料可分為水硬性和非水硬性兩種，其中水泥是最常用的無機(jī)水硬性膠凝材料。常用的膠凝材料可以分為以下 4 類：①無機(jī)粘結(jié)物質(zhì)，如水泥、石灰等;②有機(jī)粘結(jié)劑，如瀝青等熱塑性材料;③熱硬化有機(jī)聚合物，如尿素、酚醛塑料和環(huán)氧化物等;④玻璃質(zhì)物質(zhì)。由于技術(shù)和費(fèi)用等方面的原因，水泥和石灰等無機(jī)材料為基料的固化/穩(wěn)定化應(yīng)用最為廣泛。添加劑與水混合不發(fā)生硬化，主要通過吸附或改變污染物的化學(xué)性質(zhì)起到穩(wěn)定污染物的作用。黏結(jié)劑由一種或幾種膠凝材料組成，也可以含有添加劑，因此黏結(jié)劑可以理解為膠凝材料和添加劑的組合體。由于常用于廢物的固化處理，黏結(jié)劑也常被稱作固化劑。

  水泥和石灰的水化作用是其凝固和硬化的必要條件，因此影響水化反應(yīng)的因素都會(huì)影響污染土壤固化/穩(wěn)定化的效果，主要指土壤pH特征和土壤物質(zhì)組成等因素。

固化/穩(wěn)定化處理流程

可行性評價(jià)

  在對污染土壤進(jìn)行修復(fù)工程前首先要進(jìn)行可行性評價(jià)?？商幚硇匝芯客ǔ０▋蓚€(gè)階段：實(shí)驗(yàn)室研究和污染場地現(xiàn)場試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室研究是在恒定的溫度和濕度環(huán)境條件下進(jìn)行前處理和固化劑選擇的小批量試驗(yàn)，用以指導(dǎo)現(xiàn)場試驗(yàn)和處置工程的實(shí)施。包括污染樣品采集、土壤物理化學(xué)性質(zhì)的分析、修復(fù)工藝的確定，從固化體的物理性質(zhì)和對污染物質(zhì)浸出的阻力兩個(gè)方面評價(jià)固化穩(wěn)定化效果。

污染現(xiàn)場小型試驗(yàn)

  與室內(nèi)試驗(yàn)不同，污染現(xiàn)場的土壤溫度和濕度會(huì)隨著深度的不同而發(fā)生變化。固化劑一般呈堿性，發(fā)生水化反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，處理大量土壤時(shí)這種放熱效應(yīng)就會(huì)被放大，因此現(xiàn)場試驗(yàn)的溫度控制很困難。另外，在室內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)行的過程中，現(xiàn)場土壤的物理化學(xué)性質(zhì)可能發(fā)生了一定的變化，因此在進(jìn)行大型修復(fù)工程之前需要對實(shí)驗(yàn)室結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

  污染現(xiàn)場小型試驗(yàn)的流程與實(shí)驗(yàn)室研究內(nèi)容大致相同。但現(xiàn)場試驗(yàn)的土壤混合技術(shù)更加復(fù)雜，需要借助大型機(jī)械，因此要求具有較大的空間，且要保證電力設(shè)施的正常運(yùn)行?，F(xiàn)場養(yǎng)護(hù)也容易受到周圍環(huán)境變化的影響，需要進(jìn)行保溫保濕處理，防止干濕交替和凍融現(xiàn)象的發(fā)生。

處理工程操作

  現(xiàn)場小型試驗(yàn)對實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果加以修正后，就可以在污染現(xiàn)場開展大型處置工程。這個(gè)過程中污染土壤與固化劑的充分混合是至關(guān)重要的步驟。按處置位置的不同，可以將固化/穩(wěn)定化技術(shù)分為原位和異位處置。

  異位固化/穩(wěn)定化技術(shù)是將土壤從最初污染位置挖掘出來，運(yùn)輸至一個(gè)處理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)與固化劑的混合和后續(xù)養(yǎng)護(hù)。挖掘污染土壤增加了運(yùn)輸成本，并且增大了污染物向周圍擴(kuò)散的可能性，但是異位處置能夠很好控制試劑加入量，能夠保證污染土壤與固化劑的充分混合，比較適合于污染深度較淺的場地。

  原位固化/穩(wěn)定化技術(shù)不需要對污染土壤進(jìn)行搬運(yùn)，節(jié)省了運(yùn)輸費(fèi)用，減小了有機(jī)污土壤污染物揮發(fā)的可能性。為了實(shí)現(xiàn)土壤和固化劑的混勻，通常要利用各種挖掘、鉆探和耕作設(shè)備，現(xiàn)場條件下需要根據(jù)不同的土壤深度選擇合適的混合方式。如果污染土壤在挖掘鏟能夠達(dá)到的深度時(shí)，就可以采用這種方法。

展望

  固化技術(shù)具有工藝操作簡單、價(jià)格低廉、固化劑易得等優(yōu)點(diǎn)，但常規(guī)固化技術(shù)也具有以下缺點(diǎn)，如固化反應(yīng)后土壤體積都有不同程度的增加，固化體的長期穩(wěn)定性較差等。而穩(wěn)定化技術(shù)則可以克服這一問題，如近年來發(fā)展的化學(xué)藥劑穩(wěn)定化技術(shù)，可以在實(shí)現(xiàn)廢物無害化的同時(shí)，達(dá)到廢物少增容或不增容，從而提高危險(xiǎn)廢物處理處置系統(tǒng)的總體效率和經(jīng)濟(jì)性;還可以通過改進(jìn)螯合劑的結(jié)構(gòu)和性能使其與廢物中的重金屬等成分之間的化學(xué)螯合作用得到強(qiáng)化，進(jìn)而提高穩(wěn)定化產(chǎn)物的長期穩(wěn)定性，減少最終處置過程中穩(wěn)定化產(chǎn)物對環(huán)境的影響。由此可見，穩(wěn)定化技術(shù)有望成為土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域的主力。

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