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  • 發布時間:2020-03-12 15:28 原文鏈接: 技術系列:土壤淋洗可行性試驗

      土壤淋洗是由礦物加工業發展而來的,因此使用了從該工業發展而來的設備,特別是砂礫洗選、煤炭洗選、工業礦物分離和濕法冶金提取。

      大多數土壤淋洗過程是基于體積減少和廢物最小化處理過程,其中“承載”大部分污染的土壤顆粒是從大量土壤組分中分離出來的。這種分離是在一系列的水處理步驟中進行的。

      含有污染物的部分可以通過化學、熱或生物過程進一步處理或送去適當處置。通過清除土壤中的大部分污染物,剩下的絕大部分土壤可以在現場回用,作為填充物在其他場地使用,或者作為危險性較低的物料處置掉。

      基于土壤顆粒分離的土壤淋洗是通過利用物理性質比如顆粒大小、沉降速度、比重、表面化學性質和磁性等之間的差異來進行的。在大多數土壤淋洗設施中,來自土壤的細微部分包含了大部分的污染。然而,某些類型的粗顆粒部分也可能含有污染物,需要去除這些污染物才能達到凈化目標。

      另一種不太常用的土壤淋洗方法涉及到化學提取階段。該階段將土壤中的污染物轉移到溶液中,然后將該溶液以濃縮固體形式去除污染物。

      考慮到土壤淋洗的成本,處理小體積或高含量精細顆粒的土壤可能是不經濟的。不符合修復標準的污染物較少的那部分土壤可能會產生額外的費用,因此需要進一步處理或處置,并可能需要水處理裝置。

      對土壤淋洗處理的初步評估涉及對公斤量級的土壤進行若干相對簡單的實驗室可處理性試驗。簡單的可處理性測試的成本相對較低(主要取決于處理的樣本數量和分析的成本)。

      在某些情況下,這些初步試驗之后將進行中試,即在較小規模的土壤淋洗設備中處理噸級數量的土壤,或在現有的商業運營中作為“一批”處理。因此,對噸數數量土壤進行中試的費用比簡單的實驗室可處理性試驗要昂貴得多。然而,中試規模的測試降低了在工程運行中處理數千噸土壤失敗的風險。中試規模的測試也讓我們了解到物料處理和固體脫水的潛在困難。

      可處理性測試

      目標是:

      評估分離小比例污染部分和大比例清潔部分的潛力(在達到修復目標和回收清潔部分目標方面)

      評估潛在的分離技術

      評估化學提取/浸出的需求

      考慮對細粒部分脫水的要求

      在設計可處理性測試之前,需要對要處理的土壤進行徹底的了解,這將來自對場地土壤的充分調查(框1)。

      框1.場地調查的重要性在進行測試前,必須對測試的土壤進行充分調查,并了解用于評估處理效果的修復標準。當一個場地上的土壤種類相對多樣化,污染程度差別很大時,重要的是對足夠數量的樣品進行可處理性試驗,以代表整個場地的污染問題。土壤淋洗對不同污染物類別和土壤類型的適用性如表1所示。

      最初的可處理性測試結果可能基于一個簡單問題,如“土壤淋洗是否可能起作用?”今后的試驗可設計為確定微粒分離或污染物溶解的最佳操作參數。如果可處理性測試的結果是土壤淋洗不合適(即不太可能滿足修復標準),那么下一步是返回到修復技術選項評估。

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    表1. 土壤淋洗對污染物和土壤類型的一般適用性(Defra, 2010)。關鍵字:通常或較大可能適用Y;有可能適用?;不適用N。

      顆粒分離實驗

      使用實驗室設備評價顆粒分離技術的試驗,根據以下方面的差異分離土壤的不同部分:

      顆粒大小,通過一系列篩子進行濕篩(表2)

      沉降速度,使用實驗室設備進行旋流分級

      比重,使用不同密度的液體進行上浮和下沉測試

      表面化學性質,實驗室泡沫浮選試驗

      磁性,在不同磁場強度下的分離

      用實驗室磨、擦設備也可以評估去除顆粒表面涂層的效果,這些顆粒本來是“干凈的”。

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    表2. 不同粒徑的相關污染水平(本例中為石油烴總量)的分布情況,表明大多數污染包含在最細的粒徑部分中,即總重量15%的部分。

      污染物溶解或浸出試驗

      污染物溶解試驗包括用不同濃度的酸、堿、絡合劑、溶劑和表面活性劑從土壤中提取污染物。這些測試不僅應該評估有多少污染物被轉移到液相,還應該評估有多少土壤成分本身溶解。

      理想情況下,試劑應選擇性地溶解污染物,使土壤組分的溶解最小,因為土壤組分的顯著溶解將大大增加水相處理的成本。

      在這些試驗中,低于一定尺寸范圍(如2毫米)的整個土壤或者從顆粒分離試驗分離出來的部分與試劑反應,然后對產生的土壤進行分析,看它是否達到了修復目標。

      另外,應該檢測浸出液中的污染物,方法包括:離子交換法、活性炭法、沉淀法、溶劑萃取法等。

      細粒污泥脫水評價

      雖然較粗的土壤通常很容易脫水,但較細的土壤則比較成問題,特別是在處理過程中,細粒往往從懸浮液中緩慢沉降,而沉降和過濾后往往會保留水分。由于細顆粒部分通常是被污染的,為了減少需要處理的物料數量,減少相關水分的量是很重要的。因此,可以進行下列試驗作為可處理性研究的一部分:

      通過實驗室分離試驗得到的最細的部分,可以使用多種混凝劑和絮凝劑來確定沉降時間/沉降速率。

      當固體被多種混凝劑/絮凝劑沉淀后,可以使用實驗室規模的真空或壓力過濾設備來確定脫水效率和濾餅的水分含量。

      應根據將要處置的物料的可能質量(包括水分)來評估體積減少的潛力。

      應對濾餅質量(可處理性等)進行測試,以確保其滿足處置要求。

      框2.健康和安全一如既往,需要仔細考慮健康和安全問題,特別是在可處理性研究處于中試/現場規模的情況下。潛在的“重大”健康和安全問題包括使用危險材料、在進行處理前考慮排放以及在進行測試時考慮防護設備。


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