前沿动态多相抽提法污染场地修复

查看全部 · 发表于 2021-4-6 13:38:22

多相抽提法（Multi-Phase Extraction，MPE）是快速兴起的原位修复技术，用于从包气带、毛细上升区、饱和带土壤和地下水中抽提气相、水溶相和非水溶相污染物。多相抽提法是在土壤气相抽提法的基础上加以改进的结果，也是当前在渗透性较好的土壤中所应用最常见的技术。

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土壤和地下水的原位修复技术成本比挖掘法更低，且避免了异地处理，因而得到越来越广泛的采用。不过许多土壤原位修复技术的局限性也日益明显，尤其是它们的修复时间比预计的更长。此外土壤修复技术有可能仅处理污染的某一种相，而事实上污染往往是多相、多区带分散的。例如土壤汽相抽提法和生物通风法就只能处理包气带的污染，而地下水抽出处理法又只能去除饱和带中水溶污染物。大多数非水溶相(比如轻质非水相液体，LNAPL）回收系统都仅依靠重力来收集并抽出非水相轻液体。相比之下，多相抽提法可以做到以下应用：

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从饱和带中抽提含有水溶组分污染物的地下水；
从非饱和带中抽提含有水溶组分污染物的土壤水分；
漂浮在地下水层上的轻质非水相液体（LNAPL）；
土壤中无法疏排的轻质非水相液体；
在某些条件下可以抽提滞留、富集在某一区域的重质非水相液体（DNAPL）；
包气带中抽提含有挥发性污染物的土壤气体。
正因如此，这种技术在源区的应用最广泛。

工作原理：

大体上多相抽提法通过建造在包气带、毛细上升区和饱和带中的抽提井施加真空（类似于土壤气相抽提）。使介质中的气压低于大气压，地下水进入抽提井中，将地下水通过回收泵抽提至地面并进行处理。多相抽提若通过同一管线（往往被称作“吸管”或“滴管”）抽提液相和气相，该多相抽提法也被称作“生物漱洗法（Bioslurping）”（在用于真空加强型轻质非水相液体回收时），或是“两相抽提法”（往往被用于处理含氯溶液）。如果分别使用不同管路来抽提液体和气体，这种形式的多相抽提法称作“双相抽提法”（常见的“两相抽提法”和“双相抽提法”大都不是用于处理轻质非水相液体）。浮在水面上的轻质非水相液体也会流经抽提井井筛中并被抽提出地面。由于施加了真空，被毛细作用力聚在土壤内的水分和非水溶液体在一定程度上也会进入抽提井。由于抽提的效果，可能导致地下水位漏斗的形成，这样就能形成面积更大的包气带，而采用土壤气相抽提法就能对这一区域进行处理。抽出的土壤气体可以通过气体处理系统中进行过滤（例如活性炭处理或催化氧化处理），之后再排放至大气。

工程设计：

在使用双相抽提法时，抽提井中的土壤气体和液体（包括非水溶液体）通过不同的管路、分别由潜水式抽提泵和位于地面的真空泵将液、气双抽提至地面。下图描述了抽提井以及地上处理设备的概念设计布局，一台抽提泵在井壁套筒内抽提液体（回收物可以是非水相液体，也可以是含有水溶相污染物的地下水），然后通过一根液相排管将液体送到地上处理设备中；地面的鼓风机与井头相连，向井中施加真空梯度从而对土壤气体进行抽提，土壤气体通过套筒被抽提至地面，进入气液分离器中去除水分，之后再被气相处理过滤。双相抽提法实质上是对土壤气相抽提法的一种简单直接的强化，并在土壤气相抽提井内进行地下水中污染物的回收。另外还有一些常见的双相抽提法布置，比如使用吸管（例如以地表双隔膜泵相连提供真空梯度的吸管）来回收井中的液体，针对浅地下水层使使用。

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液相抽提设备：

倘若现场地下水含非水相液体的（污染物热点区域），NAPL堆积较厚，效率最高的NAPL相抽除方法可以使用总液抽提泵。若NAPL量少，且地下水水位波动较大，为了更有效率的抽提NAPL相，可以考虑撇油器类设备。清除地下水中大部分的NAPL相污染物是使用某些原位修复技术的先决条件，比如生物通风法，因为这类技术需要土壤修复区域具备足够的透气性，这样才能使足够的氧份补充进修复区域，促进微生物降解。

总液抽提泵可以抽提地下水和其它非水溶相物质，从而在地下水层表面形成一个沉降漏斗，由此而引起的局部液位下沉便产生了水力梯度，使得NAPL相聚集在这一区域中，从而提高了抽提效率。抽提出来的液体含有污水和油，因此在排放这些水之前必须先对它们进行处理，处理设施包括了油水分离器，VOC吹脱塔，以及其它专门的污水处理设备。撇油器仅回收漂浮物，而且通常也不会形成力量较大的沉降漏斗，但其回收NAPL相碳氢化合物的效率更高。使用多相抽提法时会遇到的一种困难是它有可能让轻质非水相液体和地下水形成乳化物，后者需要先“打散”或分离，再进行处置。