大型城市棕地污染土壤和地下水高效修复技术研究
王也1 王振南2
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王也1 王振南2,. 大型城市棕地污染土壤和地下水高效修复技术研究[J]. 水土保持与应用,2022.9. DOI:10.12721/ccn.2022.157086.
摘要: 由于企业转型、迁移等促使棕地数量日益增加,引发的环境污染问题持续加剧。因此,如何正确认知大型城市棕地污染土壤和地下水高效修复技术已经成为领域内的研究方向之一。本文简要阐述大型城市棕地污染土壤主要修复技术中的物理修复技术、化学修复技术,并提出原位修复技术、异位修复技术、自然衰减监测等污染地下水修复技术,以期为加强棕地污染治理水平提供参考。
关键词: 大型城市棕地;污染土壤修复;地下水污染修复
DOI:10.12721/ccn.2022.157086
基金资助:

引言:随着我国经济结构转型步伐不断加快,企业在紧随时代脚步过程中会因转型和迁移等产生许多棕地。然而,这些遗留的土地还具有极为突出的重金属污染问题,促使土地资源得不到被充分应用,降低棕地资源开发质量的同时,更加剧了对周围环境的侵蚀。由此可见,重视修复大型城市污染土壤和地下水显得尤为重要。因此,研究此项课题,具有十分重要的意义。

一、大型城市棕地污染土壤的主要修复技术

(一)物理修复技术

物理修复技术是指利用物理手段对大型城市棕地的污染土壤进行修复,主要包括换土法、热脱附法和热解吸法等。每种物理修复技术都具有不同特征,例如,换土法是先将已经污染的土全部清除,再利用无污染的土进行换填。该方法虽然能够达到修复土地的目的,但是,需要耗费较多的资源,而且被换掉的污染土依旧需要得到充分处理才能再次利用。热脱附法属于将污染土壤相转化为气相的方法,属于可以取得较好修复效果的物理修复技术之一,比如,在江苏某化工厂旧址污染土地治理修复工程中,热脱附法是最主要的修复技术,具体原理为进行土壤预处理后,所有土壤从进料单元到达能够进行热脱附处理的加热绞龙内,当经过不低于30min的加热且温度可以达到550-600℃后,土壤中污染物会在转化为气体后被排放处理,剩余的土壤则在喷淋冷却后被有序排出[1]。热解吸法是借助热交换,将污染物及其所含有机成分加热到150-540℃时,便能够将土壤和污染物相分离,从而达到修复污染土壤的目的。值得注意的是,热解吸发需要注意多个方面,例如,污染物成分、土壤渗透性等。

(二)化学修复技术

化学修复技术是将化学方法作为完成污染土壤修复的主要手段,常用方法包括固化、稳定化、电动修复等。其中,固化与稳定化修复技术类似,但是,具体的处理方式等仍然存在较多差异,比如,固化是通过将土壤转化为固体形态的方式降低污染物的化学特性,从而达到修复污染土地的目的。通常情况下,固化需要将石灰、碳质材料以及水泥等作为固定剂来吸附污染物。相较之下,稳定化则不会导致土壤结构发生较大改变。主要方法是通过将特定设备、材料以及工艺相互结合,确保可以达到修复污染土地的目的,例如,原位稳定化修复是在棕地区域内,向污染土地注入粘土、硫化物等修复药剂,再进行搅拌处理。异位稳定化修复则是先将污染土地挖掘至场外,再借助搅拌斗式混合平台等将含铁化合物、碱性材料等与土壤进行充分搅拌,同样可以达到预期效果。虽然固化和稳定化在经济性方面具有较强优势,但是,这两种方法只是暂时减少污染物在土壤中的迁移,并未彻底消除,所以,受到多方面因素的影响,仍然存在二次释放的概率。电动修复是通过向土壤中注入电流的方法进行污染土壤修复,主要原理是当污染土壤中存在电场时,污染物会与电流相互作用,产生分解、还原以及迁移等反应过程,再配合其他措施,便可以达到修复污染土壤的目的。

二、大型城市棕地污染地下水的主要修复技术

(一)原位修复技术

由于大型城市棕地污染地下水所处位置具有明显特殊性,多数情况下会采用异位修复技术。然而,不同棕地的水文条件差异性较强,促使异位修复技术的应用也具有局限性。在这种情况下,运用原位修复技术显得尤为重要。常用的原位修复技术主要包括渗透反应墙、化学氧化等。渗透反应墙能够在渗透过程中与污染物发生反应,并将其与地下水、土壤等相互分离,属于应用比较广泛的污染地下水修复技术之一,比如,江苏南通工业园棕地地下水修复工程中,渗透反应墙得到充分运用。主要结构包括出水槽、进水箱和反应区等组成。反应材料涵盖纳米多孔陶瓷过滤板、石灰石、铁屑以及活性炭等。具体技术指标包括孔隙率0.36-0.40,介质层厚度为120cm,石灰石与过滤板体积比为1:2等。值得注意的是,运用渗透反应墙时,必须要控制好环境温度、反应时间和水压等,否则,将会对渗透反应墙的性能产生严重影响。氧化反应的原理是将空气中的氧与地下水中的污染物相结合后发生反应,便可达到分离、迁移水中污染物和降低污染物毒性的目的,而且化学氧化的周期更短,能够在较短时间内达到预期目标,例如,当地下水中含有三价砷时,可以将H202、KMnO4等注入地下水中。两者相互结合后,便可形成五价砷,此时,毒性被大幅降低。由此可见,化学氧化在修复棕地污染地下水方面具有较强优势。只是,由于使用修复药剂均为化学成分,实际运用时,造成二次污染的概率依旧比较高,故仍需在该方面加大研究力度[2]。

(二)异位修复技术

异位修复技术是通过将地下水进行收集、再处理的方法,包括被动收集和主动抽取两种。其中主动抽取是最常用的方法,能够确保污染地下水修复质量,也适用于不同污染程度,比如,在江苏某化工厂旧址地下水修复工程中,主动抽取是最主要的方法,具体内容为通过建设470口抽提井形成能够覆盖区域内所有地下水的抽提系统,再将地下汽水混合物抽提并分别经分离器、沉淀罐进行处理,其中混合物中的气体还会被送至活性炭罐中吸附,地下水则经初步沉淀后,再由地面水处理系统进行处理。至于地面水处理系统的处理方法是在混凝沉淀池中与PAC相互结合,并加入高分子絮凝剂,待发生反应且有效沉淀水中杂质后,再进行石英砂过滤处理。最后,被过滤的污染地下水经氧化反应罐曝气产生氢氧根后,便可对污染地下水进行降解处理,从而实现修复污染地下水的目的。相较之下,被动收集的实现方法更加简单,也就是根据污染地下水的具体条件,于下游设置用于收集的沟道,当中只需设置较为完整的收集系统即可。由此可见,被动收集适用于棕地地下水轻度污染的情况。

(三)自然衰减监测

自然衰减监测主要依赖于棕地能够促使污染物自然衰减的能力,故该方法适用于棕地地下水污染程度不高的区域。同时,受限于棕地中的污染物多以重金属为主的情况,自然衰减监测还需要配合微生物降解修复技术才能取得真正预期效果。毕竟,微生物降解修复技术不仅能够利用菌类降低污染物的毒性,还能与各类有机物质相结合并发生反应,从而提升自然衰减的效果。最重要的是,自然衰减监测与微生物降解修复技术结合后,对周围环境的影响非常低,大幅减少发生二次污染的概率。虽然与物理、化学修复技术相结合能够提升修复效率和质量,但是,控制扰动周围环境和二次污染问题的难度也比较大。

结论:综上所述,由于大型城市棕地的开发与利用价值会受到污染土壤和地下水的制约,应当率先对大型城市棕地污染土壤的物理修复技术、化学修复技术等内容拥有充分了解,再深入研究原位修复技术、异位修复技术、自然衰减监测等地下水污染修复技术,在大幅控制大型城市棕地的污染土壤和地下水问题的同时,也能为提升棕地开发利用水平提供坚实后盾。

参考文献:

[1]顾维,高连东.我国工业污染场地土壤与地下水重金属修复技术综述[J].世界有色金属,2020(23):200-201.

[2]张蕾,边志明.污染场地土壤与地下水防治修复的相关研究[J].新型工业化,2021,11(06):219-220.

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