电动生物改良技术——清理有机污染物

原理

电动生物改良法利用交流电来清理有机污染,如挥发性有机物芳香族,多环芳烃,矿物油(汽油、柴油和燃料油)或挥发性氯化溶剂(三氯乙烯,四氯乙烯)。 针对此类污染物,最难处理的部分是接连地下水位的沾污带、紧密土(如黏土和泥煤)以及重度污染区。 常规地下水处理方法是抽出清洗法,但是在大多数情况下,效果不佳,通过长时间的抽取仅能减少最少量的污染物。污染物以液滴的形式存在于土壤颗粒之间和内部而很难溶解,使用常规办法也许永远不会清理干净。 加速解吸和溶解最有效方式是增加土壤温度。 这可以通过使用交流电来加热土壤。由于土壤饱和层中过渡电阻最低,所以 温度增量也是最快的,接着,饱和层的升温可以传热给上层不饱和土壤。在毛管边缘以上的土壤每上升一米,温度降低15度。 由于温度增量,土壤和地下水中的物理参数和化学参数也发生了以下变化:

  • 随着升温,地下水及其溶解物质的质量密度开始降低。
  • 污染物的可溶性增强。
  • 污染物的可溶率变大。 
  • 不同土壤溶液和混合液的蒸汽压升高。 
  • 水及碳氢化合物在紧密土中的渗透性增强。 

土壤的渗透性一般来说每2530度的时候成倍增长,相应地,地下水中气体的溶解性随之降低。电极棒周围被加热的土壤(水)和远处较冷的土壤(水)的温度差产生了向上的压力,自然形成对流环境。除此之外,再结合真空泵(1.5m3/)和空气注入井,使得对流更加强烈。  而且,升温的另一个好处是有利于微生物的活动,再加上周期性向地下注射营养物质,更加强了生物自动降解能力。通过 调查,在修复过程中,微生物的活动在缓慢均匀加热中渐渐活跃,至高温60度时最为活跃。 微生物有选择性地逐渐适应温度的缓慢升高。实践证明,在这种特殊条件下,菌落依旧存在并且活跃,并且能够有效维持相当长的一段时期。

应用

加热土壤,电极需以一种固定的模式被插入到地下。 一般来说,电极长度需与污染最深点相吻合。 同样,(抽取)过滤器和注入井 (注入空气和营养物)安装在电极棒之间。电动修复过程一般设想经过以下几个阶段:

1. 加热阶段

在重度污染区,交流电加热土壤和地下水,可以对饱和层与非饱和层进行直接和间接地加热。土壤的 热化还可以与(地下水和土壤蒸气)提取装置和注入系统(空气营养物质注入井)相结合。

2. 降解阶段

在这一阶段,生物降解起主导作用,剩余的污染物和污染羽流集中进行生物自动降解。电加热停止使用,过滤器和注入井仍继续使用。

3. 监控阶段

监控是指周期性地采样和分析,看是否清理已达到法定标准或检查是否会出现二次污染。第二三阶段的实施取决于第一阶段的结果。因为有可能会出现大部分彻底清除而局部效率太低或由于加热出现反效果。 阶段三也许也是必要的,当仍然有低浓度的污染物残留时,监督人员需要确定污染不会继续扩大。

地下水和土壤蒸气的净化设备需同供电设备一起安装于室内, 如果需要,可以将电缆绳、提取过滤器和输送管子一起埋入地下。

 

场地特征

电动生物改良技术可适用于原位修复土壤和地下水中的有机污染,例如芳香族化合物,氯代烃,柴油燃油,多环芳烃,酚或相似的污染物。对于处理其他类型的有机污染物,目前还在不断探索调查中。该 技术是主要可适用于重度污染的场所或油类污染,轻度污染的 区域以后再被采用。这项 技术可以清理黏土、沙土和泥煤土壤中污染物,除此之外,还可以以电动(生物)栅栏的形式对地下水污染羽流有着遏制作用。

结合其他技术

电动生物改良技术与电动技术相结合,可以同时处理有机无机混合污染物。另外可以选择性地结合抽水抽气系统和营养物质注射井。

优势

电动生物改良技术可以根据地下各层不同的土壤结构进行分开处理,可适用于污染很深的土层和建筑物下方。该技术不会对地下水流产生干扰。适宜的电力参数不仅不会干扰到土壤微生物环境,反而能够加强生物降解能力,适用于重度污染场所。

缺点

当针对以重油或固态油形式存在的有机污染时,电动技术处理起来不是很经济,例如柏油

补充说明

供电设备的提供是必要的前提条件。 如果该污染区域尚无通电,可以使用发电器。但 由于高噪声,发电器可能安装在居民区之外;需确定电线的安装位置,因为温度高于40度,电线的绝缘皮会产生变形,所以要定期检查。

修复时长

修复的工期是要根据土壤组成(沙土,黏土或泥煤),污染物的特性、浓度和污染程度确定的。清理轻度中度污染的时长为数月到数年不等,对于重度污染,一般来讲需要一到三年。

费用

成本的大小根据以下几点因素来估算的,例如污染物本身,污染浓度,地质水文条件,土壤电阻率、站点情况(开发或未开展),电力设施等