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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流环境修复原理与技术总结.精品文档.物理分离修复技术定义:利用污染物与环境中其他要素的物理学特性的差异将污染物从环境中去除、分离的方法。基本原理：根据污染物的密度、形状、大小、磁性、表面特性等物理性质，利用相关的物理技术将其从环境中提取、分离基本类型：粒径分离,水动力学分离,密度分离,浮选分离,磁分离采用物理分离技术的适用粒度范围:分离过程粒度范围（m） 粒径分离干筛分3000湿筛分150水动力学分离淘选机50水力旋风分离器515机械粒度分级机5100密度分离振动筛150螺旋富集器753000摇床753000比目床5100脱水分离：一般采用的脱
2、水方法有过滤、压滤、离心和沉淀。蒸汽浸提修复基本原理：在污染土壤内引入清洁空气产生驱动力，利用土壤固相、液相和气相之间的浓度梯度，在气压降低的情况下，将其转化为气态的污染物排出土壤外的过程。蒸汽浸提修复适用对象：挥发性有机组分（VOCs），汽油、苯和四氯乙烯，油类、重金属及其有机物、多环芳烃或二噁英。蒸汽浸提修复的技术类型：原位蒸汽浸提技术，异位蒸汽浸提技术，多相浸提技术（两相浸提技术，两重浸提技术）蒸汽浸提修复适用条件与限制因素：黏土、腐殖质含量较高或本身极其干燥的土壤，由于其本身对挥发性有机物的吸附性很强，采用原位处理时，污染物的去除效率很低；中、低渗透性土壤难于进行修复处理；对饱和土壤层
3、中的吸附效果不好，但降低地下水位，可增加不饱和土壤层体积，从而改善这一状况；地下水水位太高（地下12m）会降低土壤蒸汽提取的效果；固化：将污染物包被起来，使之呈颗粒状或大块状存在，进而使污染物处于相对稳定状态。主要是将污染物封装在结构完整的固态物质中。稳定化：将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性变小的状态和形式，即通过降低污染物的生物有效性，实现其无害化或者降低其对生态系统危害性的风险。应用：重金属和放射性物质污染土壤的无害化处理，原位或异位。固化稳定化过程：利用吸附质如黏土、活性炭和树脂等吸附污染物；浇上沥青；添加某种凝固剂或黏合剂，使混合物成为一种凝胶；固化为硬块。固化稳定化技术类型：原
4、位固化/稳定化，异位固化/稳定化。固化稳定化影响和限制因素：石块或碎片比例太高及有机物质的存在可能会影响黏结剂作用的发挥；污染物埋藏深度会影响、限制一些具体的应用过程；对于成分复杂的污染土壤或固体废物还没有发现很有效的粘合剂；许多污染物/过程相互复合作用的长期效应尚未有现场实际经验可以参考。电动力学修复基本原理：两个电极插入介质（土壤或沉积物）中；在污染介质两端加上低压直流电场；通过电化学和电动力学的复合作用，使水溶态或者吸附在土壤颗粒表层的污染物根据各自带电特性在电场内定向移动，在电极附近富集或收集回收而去除。电动学力修复四种过程：电迁移：带电离子在土壤溶液中朝向带相反电荷电极方向的运动。电
5、泳：土壤中带电胶体粒子的迁移运动相对于稳定液体的运动。电渗析流：土壤微孔中的液体(一般带正电）在电场作用下的移动酸性迁移（pH梯度）：产生的H+向阳极迁移，迁移的过程中与土壤表面的金属离子发生离子交换，进行迁移电动学修复的主要工艺：Lasagna工艺：在污染土壤中建立近似断面的渗透性区域，通过向里面加入适当的物质，如吸附剂、催化剂、微生物、缓冲剂等，将其变成处理区，然后采取电动力学法使污染物从土壤迁移至处理区，在吸附、固定等作用下得到去除。用电动力学方法处理重金属污染土壤：产生酸性迁移带和碱性迁移带酸性迁移带会促进重金属离子从土壤中分离；碱性迁移带会促使重金属离子沉淀；降低重金属离子的去除效率
6、。(2)阴极区注导电性溶液工艺：在处理土壤和阴极之间注入导电性溶液，把由于碱性迁移带产生的高pH值区控制在土壤和阴极之间的导电性溶液中。(3)阳离子选择性透过膜：将一个阳离子选择性透过膜放在土壤中靠近阴极的地方，H+和金属阳离子可以通过阳离子选择性透过膜，而OH-则无法通过。化学修复定义：通过添加化学剂清除和降低污染环境中污染物的方法。采用适当的方法将合适的化学清除剂加入污染环境，利用化学清除剂吸附、吸收、迁移、淋溶、挥发、扩散和降解污染物，改变污染物在环境中的性质，进而清除污染物或降低污染物的浓度至安全标准范围。依据修复技术原理：土壤改良，化学淋洗，化学固定，化学氧化，化学还原，可渗透反应墙
7、土壤改良：通过改良土壤性质（加入改良剂或调节土壤的氧化-还原电位Eh）的方法使污染物转变为难迁移、低活性物质或从土壤中去除。常用的改良技术：1加入改良剂，提高金属的固定性石灰，有机物质，沉淀剂2离子拮抗剂3调节土壤的氧化还原电位Eh化学淋洗技术:借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂，在重力作用下或通过水力压头推动淋洗液注入到被污染土层中，然后再把包含有污染物的液体从土层中抽提出来，进行分离和污水处理的技术。常用淋洗剂:螯合剂：人工：EDTAHEDTANTAEGTA等天然：柠檬酸、苹果酸、丙二酸、乙酸、组氨酸等化学氧化修复常用氧化剂：氟气羟基自由基原子氧臭氧双氧水氧气，高锰酸
8、钾，电fenton试剂电Fenton试剂：利用电化学法产生Fe2+和H2O2，两者产生后立即作用而生成具有高度活性的自由基，使有机物得到降解电Fenton试剂法分类：一种外加，一种电解得到Fe2+外加电Fenton-H2O2法Fe2+外界加入H2O2O2在阴极产生：O2+2H+2eH2O2(曝氧气或空气)H2O2外加-电Fenton-Fe2+氧化法H2O2外界加入Fe2+Fe在阳极氧化产生：Fe-2e=Fe2+H2O2外加-电Fenton-Fe2+还原法H2O2外界加入Fe2+Fe3+在阴极还原产生：Fe3+1e=Fe2+两种都通过电解得到电Fenton-Fe2+氧化-H2O2法Fe2+Fe在
9、阳极（平板铁或铁网）氧化产生Fe-2e=Fe2+H2O2O2在阴极（多孔碳电极或碳棒）还原产生02+2H+2e=H2O2电Fenton-Fe2+还原-H2O2法阴极：O2+2H+2eH2O2 ,H2O-4eO2+4H+,2Fe3+2e2Fe2+下面是影响Fenton反应主要条件：pH值的影响，Fenton试剂是在酸性条件下发生作用的，在中性和碱性的环境中，Fe2+不能催化H2O2 产生OH，因为Fe2+在溶液中的存在形式受制于溶液的pH值的影响。按照经典的Fenton试剂反应理论，pH值升高不仅抑制了OH的产生，而且使溶液中的Fe2+以氢氧化物的形式沉淀而失去催化能力。当pH值低于3时，溶液中
10、的H+浓度过高， Fe3+不能顺利地被还原为Fe2+，催化反应受阻。 H2O2浓度的影响，随着H2O2用量的增加，COD的去除首先增大，而后出现下降。这种现象被理解为在H2O2的浓度较低时，H2O2的浓度增加，产生的OH量增加；当H2O2的浓度过高时，过量的H2O2不但不能通过分解产生更多的自由基，反而在反应一开始就把Fe2+迅速氧化为Fe3+，并且过量的H2O2自身会分解。催化剂(Fe2+)浓度的影响，Fe2+是催化产生自由基的必要条件，在无Fe2+条件下，H2O2难以分解产生自由基，当Fe2+的浓度过低时，自由基的产生量和产生速度都很小，降解过程受到抑制；当Fe2+过量时，它还原H2O2且
11、自身氧化为Fe3+，消耗药剂的同时增加出水色度。因此，当Fe2+浓度过高时，随着Fe2+的浓度增加，COD去除率不再增加反而有减小的趋势。 反应温度的影响，对于一般的化学反应随反应温度的升高反应物分子平均动能增大，反应速率加快；对于一个复杂的反应体系，温度升高不仅加速主反应的进行，同时加速副反应和相关逆反应的进行，但其量化研究非常困难。反应温度对COD降解率的影响由试验结果可知，当温度低于80时，温度对降解COD有正效应；当温度超过80以后，则不利于COD成分的降解。针对Fenton试剂反应体系，适当的温度激活了自由基，而过高温度就会出现H2O2分解为O2和H2O。 可渗透反应墙定义(PRB)
12、:是一种由被动反应材料构成的物理墙，墙体是由天然物质和一种或几种活性物质混合在一起构成的。当污染物沿地下水流向迁移，流经处理墙时，它们与墙中的活性物质相遇，导致污染物被降解或原位固定。仅用于浅层污染土壤和地下水（3-12m）的修复零价铁（Fe0）去除水中重金属污染物的机理: (a)还原沉淀 ： Fe0 + Cr(VI)O42- + 4H2OFe(III)Cr(III)(OH)6 + 2OH- (b) 吸附和共沉淀：Fe(II) 和 Fe（III）混合（氢）氧化物的阳离子形成片层结构，阴离子在内部，主要有Cl、 CO32、SO42 ,形成Fe6（OH）12SO4 nH2O， 及Fe6（OH）12
13、CO3 nH2O其它沉淀，如针铁矿、赤铁矿、纤铁矿等，还可进一步与地下水中的其它成份形成共沉淀，如硅和钙等形成文石，方解石、四方硫铁矿等，成为新的吸附或共沉淀活性点位。C）还原沉积：Cu2+ + Fe= Fe2+ + Cu HgCuNiCd生物修复广义的定义：利用各种微生物的生理代谢，行为活动或其代谢与行为的产物，吸收、降解、转换环境中的污染物，进而降低污染物的浓度、降低或消除其毒性，使受污染的环境质量得到改善的治理技术。生物修复狭义的定义：利用处理系统中的微生物代谢活动来减少污染现场污染物的浓度，或者把环境中的污染物的危害减小到最低程度，从而修复被污染的环境或消除环境中污染物的过程。生物修复
14、的工作流程：适合的生物：具有正常生理和代谢能力，并能以较大的速率降解或转化污染物，在修复中不产生毒性产物的生物体系。适合的场所：污染物和合适的生物相接触的地点，污染场地不含对降解菌种有抑制作用的物质且目标化合物能够被降解。适合的环境条件：使生物的代谢与生长活动处于最佳状态的环境条件。环境因子包括温度、湿度、O2、pH值、无机养分、电子受体等。适合的技术费用：费用尽可能低，至少低于同样可以消除该污染物的其他技术。修复效果的评价：技术效果评价污染物进入微生物细胞的过程:主动运输：需要消耗能量，可以逆物质浓度梯度进行，需要载体蛋白的参与，对被运输的物质有高度的立体专一性，为主要方式。被动扩散（简单扩
15、散）：微生物吸收营养物各种方式中最简单的一种，不规则运动的营养物质分子通过细胞膜中的含水小孔，由高浓度的胞外向低浓度的胞内扩散，具有非特异性。促进扩散：与被动扩散类似。唯一的区别：需载体蛋白参与，它们对被运输物质有高度的立体结构专一性。基团转位：另一类类型的主动运输，在物质运输过程中，除了物质分子发生化学变化外，其他特点都与主动运输相同。胞饮作用(内吞作用):当物质吸附在质膜时，质膜内陷，液体和物质便进入，然后质膜内折，逐渐包围着液体和物质，形成小囊泡，并向细胞内部移动。把物质留在细胞质内,是非选择性吸收，它在吸收水分的同时，把水分中的物质一起吸收进来.。异位土壤微生物修复的技术类型：土地填埋
16、:将废物作为一种泥浆，将其施入土壤，通过施肥、灌溉、添加石灰等方式调节土壤的营养、湿度和pH，保持污染物在土壤中的降解速率。参与降解的微生物可以是土著土壤微生物群系，为了提高降解能力，可加入特效微生物炼油厂含油污泥的处理土壤耕作:去除大块石块和碎石，使土壤比较均匀一致必要时施加石灰调节pH注：土壤浆的pH会发生缓慢漂移，为了使pH稳定，在两次投加之间要有足够的时间加入营养盐（一般为化肥粪肥等，烃类:N:P=100:10:1)根据土壤状况，补充元素，如钾等勤翻土壤或加入膨松剂，防止压实土壤（保持空气流通）粘土较重的土壤一般要掺沙子、锯末或木片，也有用石膏减少粘土中的水分预备床（处理床、挖掘堆置处
17、理）:预备床设备包括衬里、通气管道等，呈上升的斜坡，将污染土壤运输到该设备上堆放，并在此装置中进行生物修复的处理，处理过程中通过施肥、灌溉、控制pH、添加微生物和表面活性剂等方式，促进微生物对污染物的降解速率。注：可防止污染物向地下水或更广大地域扩散，效率较高土堆中可投入一些填充剂，如木片、树皮、木屑等。它们可改善土壤结构，使之疏松通气，又可保持一定的温度，有利于降解污染物的微生物生长繁殖 适用：挥发/半挥发、含卤和非卤有机污染物、PAHs及爆炸性污染物堆腐法：污染土壤与有机物（施加稻草、麦秸、碎木片和树皮等）混合后堆积，通过翻耕和增加土壤透气性和改善土壤结构，同时控制湿度、pH和养分，促进土
18、壤中微生物降解污染物的效率挥发/半挥发、非卤代有机污染物和PAHs条形堆（定期翻耕）和静态堆（一般高6m）泥浆反应器技术：污染土壤和水混合成泥浆，放置在带有机械搅拌装置的反应器内，同时调控温度、pH、营养物和氧含量，促进微生物降解污染物的速率处理结束后通过水分离器脱除泥浆水分，并循环使用杀虫剂/除草剂、挥发/半挥发性、卤代和非卤代有机污染物、PAHs、PCDD/Fs原位土壤和地下水微生物修复的概念：在土壤污染处，添加营养物质、供氧和接种分解微生物等措施提高土壤的生物降解能力，同时把地下水抽至地表，进行生物处理后，再注入土壤中，以再循环的方式改良土壤充气式污染土壤微生物修复技术: 污染地下水循环
19、微生物修复技术：地下水曝气-抽提组合生物修复技术: 微生物活性拦截修复技术厌氧-好氧-共代谢微生物组合修复技术对有机废气的生物处理技术：以微生物的存在形式分类：生物洗涤法(悬浮态)：气、液两相的接触方法包括：液相喷淋+气相鼓泡生物过滤法(固着态)：生物滤池法，生物滴滤法；根据所用固体滤料的不同，可分为土壤滤池，堆肥滤池，微生物过滤箱堆肥床与土壤床的区别孔隙：土壤床的孔隙较小，渗透性较差，占地面积较大。石灰预处理：土壤床对无机气体(如:SO2、NOX、NH3和H2S等)所形成的酸性有一定的中和能力，如果经石灰预处理，中和能力更强。堆肥床不能用石灰处理，否则会变成致密床层，降低处理效果。反应时间：
20、堆肥床微生物较土壤多，接触时间只有土壤床的2550，约20 s，适于处理含易生物降解污染物的大量废气。如果废气量较少，使用土壤床更合适。维护：堆肥床使用一定时间后，有结块的趋势，需周期性地进行搅动。堆肥为疏水性需防止干燥，否则再润湿较困难。土壤则为亲水性。服务年限：土壤床处理挥发性有机废气使用时间几乎无限长，对有机废气的使用年限则取决于中和能力；堆肥一般1-5年更换一次。微生物对污染物降解机制:矿化作用（mineralization） 指有机物在微生物的作用下彻底分解为H2O、CO2和简单的无机化合物的过程，是彻底的生物降解（终极降解)，可从根本上清除有毒物质的环境污染。实质都是酶促反应。共代
21、谢作用（Co-metabolism） 有些不能作为唯一碳源与能源被微生物降解的有机物，当提供其他有机物作为碳源和能源时，这一有机物就有可能因共代谢而被降解。植物修复的定义：以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础，利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发、降解和转化作用来清除环境中污染物质的污染治理技术。植物修复的类型：植物去除：植物提取、植物挥发、植物降解和植物刺激；植物固定/稳定化植物提取：定义：通过种植具有积累污染物能力的修复植物，利用其根系吸收污染环境基质中的污染物质并运移至植物地上部分，收获植物地上部分并集中进行物理、化学及微生物处理清除污染物。应用：清除环境中的重金属与无
22、机污染物植物挥发：将挥发性污染物吸收到植株体内，再转化为气态物质，通过植物表面组织空隙释放到大气中，主要集中在挥发性重金属修复方面，如汞、硒、砷。植物降解：利用某些植物特有的转化和降解作用去除水体和土壤中有机污染物质植物刺激（根际圈生物降解修复）：植物根围效应激发微生物的生长和繁殖，提高微生物的数量和活性，从而加速降解环境中的微生物植物固定/稳定化：利用植物将有毒有害污染物如重金属聚集在根系地带, 降低其活动性, 阻止其向深层土壤或地下水中扩散, 但并不为植物利用, 即根系对污染物起固定作用。富集重金属植物与普通植物的区别：举例重金属污染程度较高的基质中，地上部生物量没有明显减少；地上部富集系
23、数大于一；在污染程度较低时也有较高的积累速率，能在体内积累高浓度的污染物；能同时积累几种金属；生长快，生物量大；具有抗虫抗病能力。植物累积及表征物理量：一些与植物体内的蛋白质或糖类等物质具有较高亲和性的污染物，进入植物体内后被固定存留在植物组织和器官中，不断积累增多而富集植物吸附与吸收：吸尘作用主要发生在地上部分的叶片表面及叶片的气孔。将粉尘留在叶片的表面。滞尘作用指植物的树干，枝叶能减小风速，使尘埃沉降下来。据研究，阔叶林的滞尘能力为10.11t/hm2，针叶林因生长周期长滞尘能力为33.2t/hm2。叶片形态、面积、粗糙程度、角度和表面的分泌物生态工程概念：应用生态系统中物种共存与物质循环再生的原理，结构与功能协调的原则，结合系统分析的最优化方法，设计的促进分层多级利用物质的生产工艺系统；其目标是促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源生产潜力，防治环境污染，达到经济效益和生态效益同步发展，它可以是纵向的层次结构，也可以发展成为几个纵向工艺环节的横向联系而成的网状上积系统生态工程的特点：从自然界获取主要资源和能源；目的多元化；处理对象的整体性；以生态系统的自我组织和自我调控为基础污染环境的生态工程修复的技术：沙漠化土地生态修复工程技术，采矿区废弃地生态恢复工程技术，水土保持生态修复工程技术，湿地生态修复工程技术我国生态工程与西方生态工程的差异：