環(huán)境污染的物理修復(fù)

環(huán)境污染的物理修復(fù)第一頁，共六十九頁，2022年，8月28日1物理修復(fù)概述1.1物理修復(fù)定義利用污染物與環(huán)境中其它要素的物理學(xué)特性的差異，將污染物從環(huán)境中去除、分離1.2物理修復(fù)特點優(yōu)點：快捷、操作簡便、對周圍環(huán)境干擾少、對污染物的性質(zhì)和濃度不敏感等缺點：修復(fù)效果不盡人意、投資大、有可能造成二次污染第二頁，共六十九頁，2022年，8月28日1.3物理修復(fù)技術(shù)類型根據(jù)處理對象的位置是否改變分為：

原位物理修復(fù)

對污染物就地處置，使之從環(huán)境中分離；

異位物理修復(fù)將被污染的環(huán)境要素或整體輸送到特定地點處理，去除或分離其中的污染物；根據(jù)修復(fù)技術(shù)：基本物理分離修復(fù)、蒸氣浸提修復(fù)、固定/穩(wěn)定化修復(fù)、電動力學(xué)修復(fù)及熱力學(xué)修復(fù)第三頁，共六十九頁，2022年，8月28日2基本物理分離修復(fù)2.1物理分離修復(fù)概述目的：將待處理對象初步的分離，降低對象的體積定義：借助物理方法，將環(huán)境中污染物分離開來的技術(shù)類型：依據(jù)介質(zhì)及污染物的物理特征分為過濾或篩分：依據(jù)粒徑大?。怀恋砘螂x心：依據(jù)分布、密度大小；磁分離：依據(jù)磁性有無或大?。桓∵x：根據(jù)表面特性第四頁，共六十九頁，2022年，8月28日2.2物理分離修復(fù)原理依據(jù)污染物的密度、形狀、大小、磁性、表面電極性等物理性質(zhì)，利用相關(guān)的物理技術(shù)將其從環(huán)境中提取、分離第五頁，共六十九頁，2022年，8月28日2.3物理分離修復(fù)技術(shù)2.3.1粒徑分離法

根據(jù)顆粒直徑，將環(huán)境要素通過特定大小網(wǎng)格的編織篩，即由于顆粒粒級（如粗砂、細砂和薪粒等）、粒徑或形狀的不同，可通過篩子的網(wǎng)格大小、形狀不同（如格篩、振動篩），進而將不同顆粒分離第六頁，共六十九頁，2022年，8月28日干篩分：處理干燥對象，大型及中型顆粒效果明顯第七頁，共六十九頁，2022年，8月28日污染土壤的干篩分修復(fù)過程第八頁，共六十九頁，2022年，8月28日濕篩分：當(dāng)大量重金屬以顆粒狀態(tài)存在、需采用清洗或淋洗技術(shù)、處理得到的重金屬可再利用、廢液不需進一步處理時，采用該技術(shù)篩分前的預(yù)處理：摩擦－洗滌摩擦洗滌器能夠打碎土壤團聚體結(jié)構(gòu)，將污染物從土壤膠體上洗脫第九頁，共六十九頁，2022年，8月28日跳汰式濕篩分工藝示意圖第十頁，共六十九頁，2022年，8月28日2.3.2水動力學(xué)分離法（粒度分級法）依據(jù)不同顆粒在流體中的移動速度不同，將顆粒分離的技術(shù)、顆粒在流體中的移動速度取決于顆粒大小、密度和形狀與濕篩分的區(qū)別：顆粒直徑<200um;本方法即依賴于顆粒大小，同時依賴于顆粒的密度第十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日濕粒度分級：常用螺旋分級機或“沙螺旋”的工作原理示意圖第十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日水力旋風(fēng)除塵器示意圖第十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日2.3.3密度分離法（重力分離法）在重力和其它一種或多種與重力方向相反的作用力的同時作用下，不同密度的顆粒的運動行為不同；密度不同是重力分離的主要標(biāo)準(zhǔn)，一般情況下，重力分離對粗顆粒有效第十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日技術(shù)：振動第十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日2.3.4泡沫浮選分離法污染物顆粒表面性質(zhì)可分為極性與非極性。非極性顆粒表面吸附的水分子稀疏，水化膜薄易破裂，表面為疏水性而易與氣泡結(jié)合。極性顆粒表面吸附的水分子密集，水化膜厚而難破裂，表現(xiàn)為親水性而難與氣泡結(jié)合。通過向待處理對象中加入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑，改變污染物顆粒表面的極性，使其易于向氣泡附著第十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日機械攪拌式浮選機構(gòu)造及工作原理示意圖第十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日2.3.5磁分離法污染物顆粒的磁性存在差異，通過磁場時運動的形式不同懸掛式磁選機工作原理示意圖第十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日2.3.6電分離法污染物顆粒的導(dǎo)電性的不同，在同一電場中的運動形式不同靜電鼓式分選機工作原理示意圖第十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日2.3.7脫水分離除去干篩分技術(shù)，許多物理分離技術(shù)需要水，該法可實現(xiàn)水的循環(huán)再利用；技術(shù)包括過濾、壓濾、離心和沉淀第二十頁，共六十九頁，2022年，8月28日脫水分離技術(shù)的主要技術(shù)特征比較第二十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日第二十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日第二十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日2.3.8物理分離修復(fù)技術(shù)的主要屬性小結(jié)（一）第二十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日物理分離修復(fù)技術(shù)的主要屬性小結(jié)（二）第二十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日2.4物理分離修復(fù)技術(shù)應(yīng)用范圍：主要應(yīng)用于污染土壤中無機污染物的修復(fù)，適合從小范圍被污染的土壤、沉積物、廢渣中分離重金屬，清潔土壤、恢復(fù)土壤正常功能優(yōu)點：大多數(shù)相關(guān)技術(shù)設(shè)備簡單，費用低廉，可持續(xù)高產(chǎn)出第二十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日2.5物理分離修復(fù)技術(shù)局限局限：只能在污染范圍較小時應(yīng)用局限因素：一般需要特定的設(shè)備第二十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日3蒸氣浸提修復(fù)3.1蒸氣浸提修復(fù)概述目的：清除污染環(huán)境中揮發(fā)性污染物定義：降低污染環(huán)境空隙的蒸氣壓，把環(huán)境中的污染物轉(zhuǎn)化為蒸氣的形式而加以去除類型：原位蒸氣浸提異位蒸氣浸提第二十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日3.2蒸氣浸提修復(fù)的原理利用可揮發(fā)性污染物在固相、液相和氣相介質(zhì)之間的濃度梯度，在形成氣壓差的條件下，將污染物轉(zhuǎn)化為氣態(tài)后排出環(huán)境?；A(chǔ)是污染物的揮發(fā)性，被污染環(huán)境與大氣之間的氣壓差可由負(fù)壓引導(dǎo)形成或正壓形成第二十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日3.2蒸氣浸提修復(fù)技術(shù)3.2.1原位蒸氣浸提法通過在被污染環(huán)境中布設(shè)提取井向環(huán)境中導(dǎo)入氣流，使揮發(fā)性和半揮發(fā)性的有機物隨空氣進入真空井后排出，這項技術(shù)還包括尾氣處理系統(tǒng)第三十頁，共六十九頁，2022年，8月28日原位土壤蒸氣浸提修復(fù)系統(tǒng)的技術(shù)示意圖第三十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日3.2.2異位蒸氣浸提法通過布置在堆積的污染環(huán)境中開有狹縫的管道網(wǎng)絡(luò)，向其中引入氣流，促使揮發(fā)性和半揮發(fā)性的污染物隨氣流排出，這項技術(shù)還包括尾氣處理系統(tǒng)第三十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日異位土壤蒸氣浸提修復(fù)系統(tǒng)的技術(shù)示意圖第三十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日3.3蒸氣浸提修復(fù)技術(shù)應(yīng)用范圍：浸提技術(shù)主要用于揮發(fā)性有機鹵代物和非鹵代物的修復(fù)，也應(yīng)用于去除環(huán)境中的油類、重金屬及其有機物、多環(huán)芳烴等污染物優(yōu)點：能夠原位操作，比較簡單，對環(huán)境的干擾小，系統(tǒng)容易安裝和轉(zhuǎn)移，容易與其他技術(shù)組合使用第三十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日土壤蒸氣浸提（SVE）利用真空泵產(chǎn)生負(fù)壓驅(qū)使空氣渡過污染的土壤孔隙，解吸并夾帶有機組分流向提取井，最終于地上進行尾氣處理。為增加壓力梯度和氣流速度，在土壤中也安裝空氣注射井SVE操作系統(tǒng)示意圖第三十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日原位空氣注射技術(shù)對地下水有機污染的修復(fù)。操作上用空氣注入地下水，空氣上升后對地下水分飽和層土壤中有機污染物產(chǎn)生揮發(fā)及解吸作用，之后空氣流將攜帶有機染污物上升到不飽和層土壤，在那里通過常規(guī)的SVE系統(tǒng)回收有機污染物第三十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日3.5蒸氣浸提修復(fù)技術(shù)局限局限：滲透性較差的環(huán)境介質(zhì)（如黏土、有機土壤）受限限制因素：被污染環(huán)境的異質(zhì)性引起氣流分配的不均勻；低滲透性的被污染環(huán)境阻礙氣流通過；被污染環(huán)境的地下水位太高（地下1-2m)；被污染環(huán)境中存在對揮發(fā)性污染物吸附性強的要素第三十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日上節(jié)內(nèi)容回顧1.環(huán)境修復(fù)：概念、三個方面活動的關(guān)系2、環(huán)境污染（物）3、環(huán)境修復(fù)和環(huán)境凈化的關(guān)系4、各基本物理分離修復(fù)技術(shù)的原理5、蒸氣浸提修復(fù)的概念、原理、局限第三十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日4固化/穩(wěn)定化修復(fù)4.1固化/穩(wěn)定化修復(fù)概述目的：清除污染環(huán)境中無機污染物定義：通過向被污染環(huán)境中添加物質(zhì)，使其與污染物發(fā)生化學(xué)或物理反應(yīng)，進而降低污染物的活性類型：原位固化/穩(wěn)定化異位固化/穩(wěn)定化第三十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日4.2固化/穩(wěn)定化修復(fù)原理固化/穩(wěn)定化是用物理－化學(xué)方法將污染物固定或包封在惰性材料中，進而使其穩(wěn)定化；可使污染物固化/穩(wěn)定的試劑稱為穩(wěn)定劑或固定劑。固化指將污染物包被起來，使之呈顆粒狀或大塊狀存在，進而使污染物處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。一般是將污染物封裝在結(jié)構(gòu)完整的固態(tài)物質(zhì)中，使被污染環(huán)境中的污染物轉(zhuǎn)化成固態(tài)形式，進而使含有污染物的環(huán)境介質(zhì)密封隔離，或者降低污染物暴露的表面積，控制污染物活性。第四十頁，共六十九頁，2022年，8月28日穩(wěn)定化指將污染物轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移能力低或毒性小的狀態(tài)和形式，進而實現(xiàn)污染物無害化或者降低其對環(huán)境系統(tǒng)的危害性第四十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日4.3固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)4.3.1原位固化/穩(wěn)定化法將固化劑或穩(wěn)定劑等化學(xué)試劑投擲于污染環(huán)境原位，使其與污染物的混合第四十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日原位固化/穩(wěn)定化修復(fù)污染土壤示意圖第四十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日4.3.2異位固化/穩(wěn)定化法將被污染環(huán)境（如土壤和沉積物等）隔離、提取或挖掘出來，在地面混合后，投放到適當(dāng)形狀的模具中或放置到空地，進行穩(wěn)定化處理第四十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日異位固化/穩(wěn)定化修復(fù)污染土壤示意圖第四十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日4.4固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)應(yīng)用范圍：主要清除環(huán)境中重金屬和放射性物質(zhì)優(yōu)點：可以處理多種復(fù)雜金屬廢物，不改變環(huán)境中無機物質(zhì)的性質(zhì)，費用低廉，設(shè)備容易轉(zhuǎn)移，所形成的固化毒性低、穩(wěn)定性強，凝結(jié)在固體中的微生物很難生長，不致破壞結(jié)塊結(jié)構(gòu)。第四十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日一般技術(shù)步驟：①中和過量的酸堿度；②破壞金屬絡(luò)合物；③控制金屬的氧化還原狀態(tài)；④轉(zhuǎn)化為不溶性的穩(wěn)定形態(tài)；⑤采用固化劑形成穩(wěn)定的固體形態(tài)物質(zhì)第四十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日4.5固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)局限局限：對于受揮發(fā)性，半揮發(fā)性的有機物質(zhì)污染的情況效果差，可能改變環(huán)境中有機物質(zhì)的性質(zhì)限制因素：☆有機污染物含量過高，使處理環(huán)境中污染物與固定劑或穩(wěn)定劑混合不均勻；☆親水有機物對膠體結(jié)構(gòu)的破壞作用；☆穩(wěn)定劑或固定劑的化學(xué)吸附/老化，沉降/沉淀，結(jié)晶

第四十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日5電動力學(xué)修復(fù)5.1電動力學(xué)修復(fù)概述目的：提取污染環(huán)境中重金屬、無機污染物與有機污染物定義：通過電化學(xué)和電動力學(xué)的復(fù)合作用，污染環(huán)境中帶電顆粒在電場內(nèi)作定向移動，使污染物在電極附近富集后被回收類型：電動力學(xué)強化技術(shù)電動力學(xué)生物強化技術(shù)第四十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日5.2電動力學(xué)修復(fù)原理

利用插入污染環(huán)境中的正負(fù)電極，使污染環(huán)境具備低壓直流電場，水溶性的或吸附在固體顆粒表層的污染物根據(jù)各自所帶電荷的不同向不同的電極方向運動：陽離子與水向陰極附近移動、而陰離子向陽極移動，進而打破污染物與介質(zhì)的結(jié)合鍵后，水流攜帶污染物到陰極附近，就將溶解到的污染物吸收至表層得以去除。主要涉及電遷移、電滲析、電泳和酸性遷移第五十頁，共六十九頁，2022年，8月28日第五十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日電遷移：帶電離子在電場中的遷移運動，以電遷移量表征，該量與離子濃度和電位梯度成正比關(guān)系，受帶電離子的淌度（在單位電場梯度中的遷移速度）影響第五十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日電滲析：污染環(huán)境介質(zhì)孔隙表層帶有負(fù)電荷，與孔隙水中的離子形成雙電導(dǎo)，擴散雙電導(dǎo)引起孔隙水沿電場從陽極向陰極方向流動的過程?？紫端鲃铀俣扰c水流所攜帶的電流成正比，而與水流中電解質(zhì)的濃度關(guān)系不大第五十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日土壤孔隙水的電滲析流動與水力流動比較

水流均勻，流向易控制；水流滲透率高；第五十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日電泳：污染環(huán)境中帶電膠體顆粒的遷移運動，例如細小土壤顆粒、腐殖質(zhì)和大分子物質(zhì)等。運動的方向和速度、距離取決于電場和毛細孔隙的直徑等因素第五十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日酸性遷移：電解反應(yīng)導(dǎo)致陰極附近溶液呈酸性、pH低至2，帶正電的氫離子向陰極遷移；而陽極附近的呈酸性、pH高至12，帶負(fù)電的氫氧離子向陽極遷移。氫離子因半徑小，遷移速度高，形成酸性遷移帶后將沉淀的金屬重新離解為離子后共同遷移第五十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)的基本原理示意圖第五十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日5.3電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)5.3.1電動力學(xué)生物強化法用以現(xiàn)場降解和去除土壤和地下水中的有機污染物。其可克服水力輸送的缺點，并將營養(yǎng)物質(zhì)或微生物輸送至土壤孔隙中，從而促進微生物的生長，提高降解效率第五十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日電動力學(xué)生物強化修復(fù)原理示意圖第五十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日5.4電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用范圍：主要清除環(huán)境中重金屬和有機物質(zhì)。在施加直流電場后，帶正電荷的重金屬離子開始向陰極遷移，金屬離子的遷移速度與離子半徑有關(guān)。離子尺寸愈小，遷移速度愈快，例如，Na>K>Ca>Ni優(yōu)點：可修復(fù)低滲透性污染環(huán)境第六十頁，共六十九頁，2022年，8月28日5.5電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)局限局限：成本高；應(yīng)用范圍不大限制因素：需要特殊的設(shè)備第六十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日6熱力學(xué)修復(fù)6.1熱力學(xué)修復(fù)概述目的：提取污染環(huán)境中揮發(fā)性較低以及密度較高的污染物定義：利用熱傳導(dǎo)或輻射將污染環(huán)境中的污染物蒸發(fā)，并隨氣流排出環(huán)境，實現(xiàn)對污染環(huán)境的修復(fù)類型：高溫原位加熱修復(fù)低溫原位加熱修復(fù)原位電磁波加熱修復(fù)第六十二頁，共六十九頁，20