污染土壤的物理修复
中国环境科学研究院三、固化/稳定化 Nhomakorabea壤修复技术
3.1 概念：固化/稳定化（Solidification/Stabilization） 是指防止或者降低污染土壤释放有害化学物质过程的一组修 复技术，通常用于重金属和放射性物质污染土壤的无害化处 理，可以是原位也可以是异位。
固化是指将污染物包被起来，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。稳定化是指将污染物转化 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
稳定化可能与封装等其它固定技术联合应用，并可能增加污 染物的总体积
固化/稳定化处理后的污染土壤应当有利于后续处理 现场应用需要安装下面全部或部分设施：原位修复所需的螺
旋钻井和混合设备；集尘系统；挥发性污染物控制系统；大 型储存池。
3.4 固化/稳定化技术优势
可以处理多种复杂金属废物 费用低廉 加工设备容易转移 所形成的固体毒性降低，稳定性增强 凝结在固体中的微生物很难生长，不致破坏结块结
地下土壤的异质性会影响原位修复处理的均匀程度 提取挥发性弱一些的有机物的效果，取决于处理过程所选择
的最高温度 加热和蒸汽收集系统必须严格设计、严格操作、以防止污染
物扩散进入清洁土壤 经过修复的土壤结构，可能会由于高温而发生变化 如果处理饱和层土壤，需要高能来将水加热，会大幅度提高
此技术适用于含水量较低、污染物深度不超过6M的土壤
4.1.1 原位玻璃化技术的影响因素
埋设的导体通路 质量分数超过20%的砾石 土壤加热引起的污染物向清洁土壤的迁移 易燃易爆物质的累积 土壤或者污泥中可燃有机污染物的质量分数超过5%~10% 固化的物质可能会妨碍今后现场的土地利用与开发 低于地下水位的污染修复需要采取措施防止地下水反灌 湿度太高会影响成本
清洁土壤 与水的接触或者结冰/解冻循环过程会降低污染物的固定化效
果 粘结剂的输送和混合要比异位固化过程困难，成本相对也高
3.8 设计需要注意的问题
安全性问题 不同介质间的污染问题 其它问题：防范措施、有毒气体的处理、设
备的检查等
4、玻璃化修复技术 （Vitrification remediation）
4.2.1 异位玻璃化技术影响因素
需要控制尾气中的有机污染物以及一些挥发 的重金属蒸汽
需要处理玻璃化后的残渣 湿度太高会影响成本
五、热力学修复技术（Thermodynamic remediation）
利用热传导（如热井和热墙）或辐射（如无线电波加热）实 现对污染土壤的修复
包括高温（>100℃ ）原位修复技术、低温（< 100℃ ）原位 修复技术和原位电磁波加热修复技术
包括原位和异位技术
原位玻璃化技术的发展起源于20世纪五六十年代 核废料的玻璃化处理技术，近年来推广到土壤修复
4.1 原位玻璃化技术是指通过向污染土壤插入电极，对污染土壤固 相组分给予1600~2000度的高温处理，使有机污染物和一部分无机化合 物如硝酸盐、硫酸盐和碳酸盐等得以挥发或热解从而从土壤中去除的过 程。其中，有机污染物热解产生的水分和热解产物由气体收集系统进行 进一步处理。熔化的污染土壤冷却后形成化学惰性的、非扩散的整块坚 硬玻璃体，有害无机离子得到固定。
性较差；污染土壤本身某些固定组分
3.6 异位固化/稳定化
3.6.1 异位固化/稳定化限制因素
最终处理时的环境条件可能会影响污染物的长期稳定性 一些工艺可能会导致污染土壤或固废体积显著增大 有机物质的存在可能会影响黏结剂作用的发挥 VOCs通常很难固定 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 石块或碎片比例太高会影响粘结剂的注入和与土壤的混合
3.7 原位固化/稳定化
水
混合
尾气处理（可选） 尾渣处理
固化/稳定化药剂
固化/稳定化介质
3.7.1 原位固化/稳定化的影响因素
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
污染物埋藏深度会影响、限制一些具体的应用过程 必须控制好粘结剂的注射和混合过程，防止污染物扩散进入
4.1.2 原位玻璃化技术应用的成本估算
固定成本
可变成本
其它管理工作
人员设备安 电源、电极设备租用
置
罩子及尾气处理设备租用
运行维护人工费
能源动力费
现场监控
现场卫生、安全保障
工艺控制采用分析
尾气处理
4.2 异位玻璃化技术
指使用等离子体、电流或其他热源在1600~2000度的高 温熔化土壤及其中的污染物，使有机污染物在高温下被热解 或蒸发去除，有害无机离子则得以固定化，产生的水分和热 解产物由气体收集系统进行进一步处理。熔化的污染土壤冷 却后形成化学惰性的、非扩散的整块坚硬玻璃体，有害无机 离子得到固定。
5.1 高温原位加热修复技术
利用气提井和鼓风机将水蒸汽和污染物收集起来，通过热传 导加热，可以通过加热毯从地表进行加热，也可以通过安装 在加热井中的加热器件进行。
高温原位加热修复技术主要用于半挥发性的卤代有机物和非 卤代化合物、多氯联苯以及密度较高的非水质液体有机物等
5.1.1 高温原位加热修复技术的影响因素
构
3.5 固化/稳定化技术影响因素
物理机制：水分及有机污染物含量过高，部分潮湿土壤或者 废物颗粒与粘结剂接触粘合，而另一部分未经处理的土壤团 聚体或结块，最后形成处理土壤与粘结剂混合不均匀；亲水 有机物对养护水泥或者矿渣水泥混合物的胶体结构有破坏作 用；干燥或粘性土壤或废物容易导致混合不均
化学机制：化学吸附/老化过程；沉降/沉淀过程；结晶作用 其他因素：含油或油脂的污染土壤固化/稳定化后，其稳定
3.2 原理： 固化/稳定化技术一般常采用的方法为:先 利用吸附质如黏土、活性炭和树脂等吸附污染物， 浇上沥青，然后添加某种凝固剂或黏合剂，使混合 物成为一种凝胶，最后固化为硬块。
3.3 固化/稳定化技术具有以下一些特点：
需要污染土壤与固化剂/稳定剂等进行原位或异位混合，与 其他固定技术相比，无需破坏无机物质，但可能改变有机物 质的性质