电动修复技术——清理无机污染物
原理
原位电动修复可以清理土壤或地下水中的重金属和极性化合物,通过直流电,出现以下几种现象: · 电解或离子迁移 · 电渗透或水迁移 · 电泳或带电粒子的迁移 电动现象导致离子和水溶性污染物的转移,从而打破现有的固液电化学平衡,出现解吸现象。例如金属阳离子或氰根阴离子,通过离子交换,从土壤中固相置换到液相(易移动)。 第二个现象是由于水解作用,导致H+离子于聚集正极,OH-离子聚集于负极。 H+离子移动速率是OH-离子的两倍,为重金属的5到6倍,于是,向着阴极的方向,正极附近土壤逐渐被酸化(H+离子的积累导致pH下降),土壤污染物的可溶性因此增强,从而也加速了解吸作用;OH-离子也出现类似现象,但却以相对缓慢的速度取代土壤微粒中的阴离子从负极迁移至正极,导致向着正极的方向的土壤碱性不断增强。 如果不采取任何措施,正极附近的土壤在一定时期以后将酸化,达到一定浓度时,所有能量就仅供H+离子的运输使用。 同样,在负极附近的土壤碱性将增加,达到一定浓度,会在附近土壤中形成一层金属氢氧化沉淀物。 这些副作用可以通过调节正负极的酸碱度避免。
应用
电流感应是通过几排交替的正极和负极棒传导到地面。(均等或相斥的)电极棒之间的距离取决于站点的具体情况,但一般来说,大约1.5米或2 米。 阳负极棒与分散型水泵系统结合,形成封闭式的循环系统,电解质在这个系统中不断循环调节。 通过调节电解质酸碱度到特定值,在这种条件下,污染物能大量解吸,离子移动性增强,最后被大量收集。一个特殊的装置可以进行电解液的自动调节及周期性的收集污染物。 正极棒和负极棒可以垂直安装也可以水平安装。 电解质的调节和净化系统连同供电设备全部安装在同一容器中。 如果需要,电缆线和输送管可以是安装于地表下方。
场地特征
有效的原位修复可清理土壤和地下水中的各种污染物,包括重金属、砷、硝酸盐、磷酸盐、卤化物和极性化合物,还包括一些水溶有机化合物例如氰化物、PAH、PCB'S、酚和硝基芳香族化合物 (TNT等)。 电动技术适用于大面积分散形的污染物,不管是在不饱和或饱和区域,还是在黏土、沙土或泥煤土壤中皆可适用(最低土壤湿气大约15%到20%)。 另外,该技术还可以电动栅栏的形式对地下水污染羽流的扩散有着遏制作用,如 重金属。 在这项技术应用过程中,为防止重金属离子随水流扩散进一步污染其他水体,在污染源附近安装电极棒,垂直于地下水、在水流方向上安装的电极棒形成的磁场可以拦截重金属离子,最后通过特殊的电解液,将其提取纯化。
结合其他技术
可结合电动栅栏技术(参见有机污染的电动修复技术)
优势
由于地下各层土壤结构不尽相同,电动技术设计的功能就有了独立针对性,也因此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,且采用的电流强度和电压也不会对土壤中的微生物环境起到破坏作用。
缺点
当针对以固态形式存在的重金属污染时,电动技术处理起来不是很经济,例如金属渣、炉渣和炭渣、凝固物和油漆微粒(油灰等)。
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;容器箱的配备可以对表层下方的电线,管道和电极棒起到保护作用。
修复时长
修复的工期是要根据污染物的特性、密度和污染程度确定的。理论上讲,现有的修复设备可以处理 1500到2000 立方米的污染土壤。更大面积的污染可以分开处理,清理时长数月到数年不等。
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