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汽油和柴油污染土壤通风修复试验研究

何炜  
【摘要】: 石油污染土壤原位(in situ)修复对于地下水的有机污染控制具有极其重要的意义。以实地砂土,通过土柱/砂箱试验分别研究了汽油和柴油污染土壤的原位通风修复;分析了主要工艺形式、运行参数及影响通风效率的因素;分析了尾气和土壤空气中TVOC(挥发性总有机物浓度)、CO2的变化和土壤残余油浓度与组分的变化。结论如下: ①真空抽气通风效率高于注气通风效率。连续通风效率高于间歇通风效率。汽油浓度为6%时,100mL/min连续真空抽提通风264h,污染物去除率达到89.29%。通风速率在400mL/min时,通风96h,砂土中的汽油就可去除96.3%。土壤水分增加对汽油污染砂土的通风修复有着促进作用。 ②汽油污染土柱尾气TPH(总汽油烃浓度)测定值与TVOC值之间存在显著的线性相关性。土壤气体TVOC值可以反映土壤残余汽油浓度变化。由不同通风速率和不同初始土壤含水率条件下土壤气体中TVOC衰减的指数/对数拟合函数估算的通风修复时间综合对比结果表明,由土壤残余TPH估计的土壤污染物90%去除所需修复时间与由土壤气体TVOC值估计的达到10ppm时所需修复时间较为接近。因TVOC容易监测,可以考虑在实际土壤通风修复过程中通过土壤气体中TVOC的监测反映土壤污染修复状况,当TVOC浓度降低到10ppm以下时,修复过程基本可以结束。 ③不通风条件下土壤中的汽油的主要衰减组分为C7以下组分。通风条件下,C6以下组分首先去除,而后是C7-C10组分,然后是长链的C11以上组分。汽油组分分子量越大,在通风过程中其组分比例峰值出现需要的时间越长。通风速率对于汽油组分的去除的先后次序没有影响,影响的是各组分完全去除所需的时间。通风速率越快,各组分达到峰值所需的时间越短。 ④柴油在细砂中的垂向迁移主要发生在初期,最大运移速率为0.609cm/min。物理通风对于土壤中柴油去除效果很差,初始柴油浓度为30.96mg/g,通风速率为100mL/min,经过196h连续通风,平均去除率仅为3.9%。 ⑤柴油污染土壤(初始含油量为12.46mg/g)经长期搁置后,低速间歇通风(8mL/min,8h/d)6天,土壤通风总体修复效率为21.57-60.14%,优于单纯物理通风和堆肥强化生物通风。通风尾气CO2/O2测定表明通风系统中确实存在微生物活性。保守估计通风对柴油的总去除量为164.6g,其中挥发作用去除比率仅为0.52%,完全生物降解去除比率为4.26%,而不完全生物降解去除比率达到95.35%。 ⑥土壤气体中TVOC值不能反映土壤中残余柴油含量。微生物活性与土壤中的柴油浓度的关系不明显。通风过程改变了砂箱中氧环境条件,造成微生物活性降低。通风前后土样的柴油烃组分分析表明,柴油污染土壤通风过程中不存在低碳链的轻组分优先从系统中去除现象。 ⑦通风对不同石油污染土壤的修复效率不同,不同石油污染土壤通风修复所需要的通风速率和通风时间不同,通风过程中石油污染物的组分变化以及挥发与生物降解所发挥的作用等方面存在显著的差异,这与石油污染物的组成与性质、石油污染物在土壤中的变迁和土壤环境等通风条件等密切相关。


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