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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(píng) 】【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(duì)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(shì)。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(chǎng)地重金屬污染土壤和鉻渣清理后的堆場(chǎng)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(duì)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(shì)，1982-2005年間，美國超級(jí)基金共對(duì)977個(gè)場(chǎng)地進(jìn)行修復(fù)或擬修復(fù)，其中有217個(gè)場(chǎng)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(duì)匱乏。

  對(duì)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(píng)價(jià)

  在對(duì)污染土壤進(jìn)行修復(fù)工程前首先要進(jìn)行可行性評(píng)價(jià)?？商幚硇匝芯客ǔ０▋蓚€(gè)階段：實(shí)驗(yàn)室研究和污染場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(duì)污染物質(zhì)浸出的阻力兩個(gè)方面評(píng)價(jià)固化穩(wěn)定化效果。

污染現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)

  與室內(nèi)試驗(yàn)不同，污染現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(duì)實(shí)驗(yàn)室結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

  污染現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)的流程與實(shí)驗(yàn)室研究?jī)?nèi)容大致相同。但現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)小型試驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果加以修正后，就可以在污染現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)地。

  原位固化/穩(wěn)定化技術(shù)不需要對(duì)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(chǎng)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(jiǎn)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(duì)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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