土壤气相抽提技术(SVE)是利用真空泵抽提产生负压,空气流经污染区域时,解吸并夹带土壤孔隙中的挥发性和半挥发性有机污染物,由气流将其带走,经抽提井收集后最终处理,达到净化包气带土壤的目的。有时在抽提的同时,可以设置注气井,人工向土壤中通入空气。抽出的气体要经过除水汽和吸附等处理后排入大气,或者根据污染物的不同,采用相应的气体处理技术。4 k* s; p: M2 f: [! W
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5 c% M2 B0 M- J9 W; NSVE 操作示意图
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系统组成
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土壤气相抽提装置设备主要分为三大系统:抽提系统、尾气处理系统和中央控制系统。
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土壤气相抽提系统组成' Y7 w# m4 K: U2 y7 C$ K
4 v- P* m' b( R适用条件
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SVE主要用于挥发性较强的有机污染修复,且要求土壤质地均一、渗透性好、空隙率大、含水率小及地下水位较低。表1给出了适用于SVE修复的污染场地和污染物的部分参数条件。
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2 u" z; z; L$ O7 H$ ^表1 土壤气相抽提技术(SVE)的适用场合
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SVE的优点:设备简单,易于安装操作;对现场环境破坏小;修复时间短,在适宜条件下少于0.5~2年;修复费用低廉,一般为$20~50/t土壤;易于和其他修复技术联合使用(地下水曝气(AS)、生物曝气(BS)等);可以在建筑物等下面操作,而不破坏地上建筑物。
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; Q6 j$ m+ m! ?SVE的缺点:将污染物浓度降低90%以上较为困难;对低渗透性土壤和非均质介质的效果不确定;对抽出的污染气体需进行后续处理;只能对非饱和区域土壤进行处理。
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改进技术1 T+ r, x( {0 @
1 \$ G5 b) [ E4 _SVE 的适用性经常受到土壤的种类和结构、污染物的挥发性等因素的限制,近年来人们不断改进SVE,研究出了热强化SVE 技术、生物强化SVE 技术、空气喷射SVE 技术等SVE 强化技术,大大提高了SVE 系统的运行效率。
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+ x9 a, X) J) r; |. X* a1 Q/ z! B1、热强化SVE技术0 Y" C+ }. ~6 R+ ~
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原位热修复技术是在SVE 基础上结合了加热的一种土壤修复技术。该技术通过向土壤输入热量来提高土壤温度,加强对重质非水相液体(DNPLs)组分的去除。根据加热方式的不同,原位热修复技术主要分为蒸汽/热空气注射、电阻加热、热传导加热和电磁波加热等,其中热传导加热能将土壤加热至远超过水沸点的温度,甚至超过500℃,而其他方法只能局限在水的沸点附近。美国加利福尼亚州某石油烃污染场地采用蒸汽/热空气联合注射-SVE 技术进行原位修复,经处理后场地包气带TPH 浓度从100000 mg /L降至20~50 mg /L。美国Kai 公司采用电磁波加热-SVE 技术修复加油站泄漏污染场地,3周后土壤中汽油含量下降了约67%。: W, t* k. \, t2 E5 U
' X% J* c+ w3 {; B% G/ t3 }: c- T+ p2、生物强化SVE技术
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) ]- Z2 ^4 i; J7 i. ]* U- N生物通风技术(BV)也是在SVE 基础上发展起来的,是SVE 与生物降解的有效结合。其基本原理是向土壤不饱和区注入空气(或氧气)、添加营养物(氮和磷酸盐等)和投加高效降解菌来促进微生物的好氧降解作用,从而达到去除有机物的目的。BV 系统与SVE 系统有相同的设施,但系统结构和设计目的有很大不同。在实际修复中,SVE 和BV 常常以最有利的方式结合使用,一般将SVE 作为第一阶段,BV作为第二阶段。李巨峰等对某轻质油污染土壤进行了现场修复试验,先采用SVE 系统运行7 个星期,产生“拖尾”效应后开启BV 修复模式,6个月后土壤中平均VOCs 浓度由823. 7 mg /L 降至51. 0 mg /L,平均修复效率达到80%以上。
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" e# l+ P' x: a3、空气喷射SVE技术
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空气喷射技术( AS) 将SVE 的应用范围拓展到对饱和区土壤和地下水有机污染的修复。AS 是将一定压力的新鲜空气喷射到被污染的饱和区域土壤中,挥发、解吸出来的有机污染物被气流带至不饱和区,再通过SVE 系统去除。Al-Maamari 等对阿曼某污染场地开展了AS /SVE 联合技术修复实验,7个月后不饱和土壤气体中苯的浓度从15~60 mg /L 降至检出限以下,地下水中TPH 的浓度则从25~50 mg /L降至0. 5 mg /L 以下。Brian 等对某储油罐泄漏污染场地进行了调查,评价了AS /SVE 联合技术对低渗透性土壤的修复效果,发现处理44 d 后共去除608 kg汽油,包气带中BETX 浓度从5 g /t 降至1 g /t,去除速率达到14. 3 kg /d。( @. N7 S6 K( Z* `+ C! D) X: G" D- M
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