第二章

環(huán)境污染的物理修復(fù)原理環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第1頁。2.1.1物理修復(fù)的概念修復(fù)：Remediation環(huán)境意義上的修復(fù)是指對被污染的環(huán)境采取物理、化學(xué)與生物學(xué)技術(shù)措施，使存在于環(huán)境中的污染物質(zhì)濃度減少或毒性降低或完全無害化。物理修復(fù)：污染環(huán)境的物理修復(fù)過程主要利用污染物與環(huán)境之間各種物理特性的差異，達到將污染物從環(huán)境從去除、分離的目的。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第2頁。2.1.2物理修復(fù)的特點物理修復(fù)具有高效、快捷、積極、修復(fù)時間較短、操作簡便、對周圍環(huán)境干擾少、對污染物的性質(zhì)和濃度不是很敏感等特點，所以應(yīng)用范圍很廣，近年來物理修復(fù)在污染土壤的治理方面得到了較大的發(fā)展。但相對與近年來迅速發(fā)展的生物修復(fù)技術(shù)也暴露出不少缺點：修復(fù)效果不盡人意、所需費用較高、耗人力物力較多、有可能引起二次污染等環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第3頁。2.2物理修復(fù)的技術(shù)類型根據(jù)處理對象的位置是否改變分為：原位物理修復(fù)原位物理修復(fù)更為經(jīng)濟有效：對污染物就地處置，使之得以降解和解毒，不需要建設(shè)昂貴的地面環(huán)境工程基礎(chǔ)設(shè)施和遠程運輸，操作維護起來比較簡單，還有一個優(yōu)點就是可以對深層次污染的土壤進行修復(fù)。異位物理修復(fù)，與原位物理修復(fù)技術(shù)相比，異位物理修復(fù)技術(shù)的環(huán)境風(fēng)險較低，系統(tǒng)處理的預(yù)測性高于原位物理修復(fù)。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第4頁。5種物理修復(fù)技術(shù)基本物理分離修復(fù)1蒸汽浸提修復(fù)2固定/穩(wěn)定化修復(fù)3電動力學(xué)修復(fù)4熱力學(xué)修復(fù)5環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第5頁。

2.3基本物理分離修復(fù)環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第6頁。2.3.1物理分離修復(fù)概述在化學(xué)、采礦和選礦工業(yè)中應(yīng)用了幾十年。主要是基于介質(zhì)及污染物的物理特征而采用不同的操作方法：①依據(jù)粒徑大小，采用過濾或微過濾的方法進行分離；②依據(jù)分布、密度大小，采用沉淀或離心分離；③依據(jù)磁性有無或大小，采用磁分離的手段；④根據(jù)表面特性，采用浮選法進行分離。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第7頁。

①針對不同土壤顆粒粒級（如粗砂、細砂和薪粒等）、粒徑或形狀，可通過不同大小、形狀網(wǎng)格的篩子（如格篩、振動篩）進行分離（圖2-1)；圖2-1污染土壤的物理分離修復(fù)過程2.3.2物理分離修復(fù)過程環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第8頁。②依據(jù)顆粒水動力學(xué)原理，將不同密度的顆粒，通過其重力作用導(dǎo)致的不同沉降、沉淀速率進行分離；③根據(jù)顆粒表面特性的不同，采用浮選法，將其中一些顆粒吸引到目標泡沫上進行分離；④一些物質(zhì)具有磁性，或者污染物本身具有磁感應(yīng)效應(yīng)，尤其是一些重金屬，可采用磁分離法進行分離。物理分離技術(shù)通常需要挖掘土壤，因此修復(fù)工作所耗費的時間取決于設(shè)備的處理速度和待處理土壤的體積。通常，都是在流動的單元內(nèi)原位開展修復(fù)工程，它的修復(fù)能力是每天能處理9～450m3

的土壤。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第9頁。2.3.3物理分離修復(fù)原理(1)粒徑分離篩分：根據(jù)顆粒直徑分離固體①干篩分

圖2-2滾筒篩設(shè)備示意圖環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第10頁。②濕篩分圖2-3跳汰式濕篩分工藝示意圖環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第11頁。一般來說，采用濕篩分技術(shù)要遵循以下原則：

a.當(dāng)大量重金屬以顆粒狀存在時，特別推薦采用濕篩分方式。此時，濕篩分手段能夠使土壤無害化，而不需要進一步的處理；同時，應(yīng)用少量的化學(xué)試劑就將廢液中重金屬顆粒的體積減少到一定預(yù)期水平。b.如果接下來的化學(xué)處理需要水，如采用土壤清洗或淋洗技術(shù)，那么也推薦用濕篩分技術(shù)。

c.如果處理得到的重金屬可以循環(huán)再利用或廢液不需要很多的化學(xué)處理試劑，也適合采用濕篩分方法。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第12頁。篩分前的預(yù)處理：摩擦—洗滌摩擦洗滌器摩擦洗滌器能夠打碎土壤團聚體結(jié)構(gòu)，將氧化物或其他膠膜從土壤膠體上洗下來。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第13頁。(2)水動力學(xué)分離

水動力學(xué)分離，或粒度分級，是基于顆粒在流體中的移動速度將其分成兩部分或多部分的分離技術(shù)。顆粒在流體中的移動速度取決于顆粒大小、密度和形狀。可以通過強化流體在與顆粒運動方向相反的方向上的運動，提高分離效率。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第14頁。①淘選機②機械粒度分級機圖2-4

螺旋分級機或“沙螺旋”的工作原理示意圖環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第15頁。③水力旋風(fēng)分離器

圖2-5

水力旋風(fēng)除塵器示意圖環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第16頁。(3)密度（或重力）分離基于物質(zhì)密度，采用重力富集方式分離顆粒。在重力和其他一種或多種與重力方向相反的作用力的同時作用下，不同密度的顆粒產(chǎn)生的運動行為也有所不同。盡管密度不同是重力分離的主要標準，但是顆粒大小和形狀也影響分離。一般情況下，重力分離對粗顆粒比較有效。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第17頁。圖2-6重力分離設(shè)備工作原理示意圖

環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第18頁。(4)脫水分離①過濾和壓濾圖2-7自動板框壓濾機工作原理示意圖1．主梁2．濾布3．固定壓板4．濾板5．池框6．活動壓板7．壓緊機構(gòu)8．洗刷槽環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第19頁。②沉淀③離心

圖2-8一種圓筒型離心機構(gòu)造及工作原理示意圖環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第20頁。技術(shù)過濾壓濾離心沉淀基本原理及影響通過多孔介質(zhì)；壓縮流體通過可認為重力沉降；重力沉降；犁鏡、因素取決于顆粒粒徑滲透的多孔介質(zhì)；顆粒粒徑粒徑、形狀、密度以及流體密度形狀、密度和流體密度，可以借助浮選劑技術(shù)優(yōu)點操作簡單，分離可具有較高的選擇性可處理難以泵送的泥漿物質(zhì)，處理國的固體含水量比較低處理能力較大，速度較高設(shè)備簡單、便宜，處理能力較大局限性序批式操作特性，清晰較為困難需要高壓力，有時增加流體的阻力價格較貴，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜慢設(shè)備類型舉例轉(zhuǎn)鼓、轉(zhuǎn)盤、水平過濾器序批式操作、需要持續(xù)的壓力固體沉降容器、離心多孔筐圓筒形連續(xù)粒度分級機、耙、溢流設(shè)備、刮板、深錐形濃集器典型的實驗室規(guī)模設(shè)備真空過濾器、壓濾機壓濾機、壓力設(shè)備工作臺或落地離心分離機圓筒形管、有傾口容器、浮選劑

脫水分離修復(fù)的主要技術(shù)特征總結(jié)

環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第21頁。(5)泡沫浮選分離浮選的基本原理固體廢物根據(jù)表面性質(zhì)可分為：極性與非極性a.非極性顆粒表面吸附的水分子少而稀疏，水化膜薄而易破裂。－疏水性－易與氣泡結(jié)合b.極性顆粒表面吸附的水分子量大而密集，水化膜后而難破裂。－親水性－難與氣泡結(jié)合捕收劑：使預(yù)浮的廢物顆粒表面疏水，增加可浮性，使其易于向氣泡附著。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第22頁。

圖2-9

機械攪拌式浮選機構(gòu)造及工作原理示意圖環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第23頁。(6)磁力分選利用固體廢物中各種物質(zhì)的磁性差異來實現(xiàn)分離。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第24頁。(7)電力分選利用固體廢物中各種組分的導(dǎo)電性的不同實現(xiàn)分離環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第25頁。物理分離修復(fù)技術(shù)的主要屬性小結(jié)（一）技術(shù)

種類粒徑分離

（篩選）水動力學(xué)分析

（分類）密度分離（重力）泡沫浮選分離磁分離技術(shù)

優(yōu)點設(shè)備簡單，費用

低廉，可持續(xù)高

處理產(chǎn)出設(shè)備簡單，費用低廉，可持續(xù)高處理產(chǎn)出設(shè)備簡單，費用低廉，可持續(xù)高處理產(chǎn)出尤其適合細粒級的處理如果采用高梯度的磁場，可以恢復(fù)較寬范圍的污染介質(zhì)局限性篩子可能會被塞

住，細格篩很容

易損壞，干篩過

程產(chǎn)生粉塵當(dāng)土壤中有較大比例的粘粒，粉粒和腐殖質(zhì)存在時很難操作當(dāng)土壤中有較大比例的粘粒，粉粒和腐殖質(zhì)存在時很難操作顆粒必須以較低的濃度存在處理費用比

較高所需

設(shè)備篩子，過濾器，

礦石篩（濕或干）澄清池，溝析器，水力旋風(fēng)器振蕩床，螺旋濃縮器空氣懸浮室或塔電磁裝置，磁過濾器環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第26頁。物理分離修復(fù)技術(shù)的主要屬性小結(jié)（二）環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第27頁。2.3.4物理分離修復(fù)技術(shù)應(yīng)用物理分離技術(shù)主要應(yīng)用在污染土壤中無機污染物的修復(fù)技術(shù)上，它最適合用來處理小范圍射擊場污染的土壤，從土壤、沉積物、廢渣中分離重金屬、清潔土壤、恢復(fù)土壤正常功能。大多數(shù)物理分離修復(fù)技術(shù)都有設(shè)備簡單，費用低廉，可持續(xù)高產(chǎn)出等優(yōu)點，但是在具體分離過程中，其技術(shù)的可行性，要考慮各種因素的影響。物理分離技術(shù)在應(yīng)用過程中還有許多局限性，比如用粒徑分離時易塞住或損壞篩子；用水動力學(xué)分離和重力分離時，當(dāng)土壤中有較大比例的黏粒、粉粒和腐殖質(zhì)存在時很難操作；用磁分離時處理費用比較高等。這些局限性決定了物理分離修復(fù)技術(shù)只能在小范圍內(nèi)應(yīng)用，不能被廣泛的推廣。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第28頁。

2.4蒸氣浸提修復(fù)原理環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第29頁。2.4.1蒸氣浸提修復(fù)概述

蒸氣浸提技術(shù)是指通過降低土壤空隙蒸汽壓，把土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為蒸汽形式而加以去除的技術(shù)，是利用物理方法去除不飽和土壤中揮發(fā)性有機組分（VOCs）污染的一種修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)適用處理污染物為高揮發(fā)性化學(xué)成分，如汽油、苯和四氯乙烯等環(huán)境污染。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第30頁。土壤蒸氣浸提(SVE)利用真空泵產(chǎn)生負壓驅(qū)使空氣流過污染的土壤孔隙而解吸并夾帶有機組分流向抽取井，最終于地上進行處理。為增加壓力梯度和空氣流速，很多情況下在污染土壤中也安裝若干空氣注射井。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第31頁。蒸氣浸提研究另一個重要的方向是原位空氣注射技術(shù)，該技術(shù)將土壤蒸氣浸提技術(shù)的應(yīng)用范圍拓展到對飽和層土壤及地下水有機污染的修復(fù)。操作上用空氣注入地下水，空氣上升后將對地下水及水分飽和層土壤中有機組分產(chǎn)生揮發(fā)、解吸及生物降解作用，之后空氣流將攜帶這些有機組分繼續(xù)上升至不飽和層土壤，在那里通過常規(guī)的SVE系統(tǒng)回收有機污染物。盡管原位空氣注射技術(shù)使用不過十年時間，但因其高效、低成本的修復(fù)優(yōu)點，使之正在取代泵抽取地下水的常規(guī)修復(fù)手段。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第32頁。3.4.2蒸氣浸提修復(fù)原理（1）原位土壤蒸氣浸提技術(shù)（深層）原位土壤蒸汽浸提技術(shù)是利用真空通過布置在不飽和土壤層中的提取井向土壤中導(dǎo)人氣流，氣流經(jīng)過土壤時，揮發(fā)性和半揮發(fā)性的有機物揮發(fā)隨空氣進入真空井，氣流經(jīng)過之后，土壤得到修復(fù)。根據(jù)受污染地區(qū)的實際地形、鉆探條件或者其他現(xiàn)場具體因素的不同，可選用垂直或水平提取井進行修復(fù)環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第33頁。

圖2-11原位土壤蒸汽浸提修復(fù)技術(shù)的系統(tǒng)示意圖環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第34頁。（2）異位土壤蒸氣浸提技術(shù)（淺層）異位土壤蒸氣浸提技術(shù)是指利用真空通過布置在堆積著的污染土壤中開有狹縫的管道網(wǎng)絡(luò)向土壤中引入氣流，促使揮發(fā)性和半揮發(fā)性的污染物揮發(fā)進入土壤中的清潔空氣流，進而被提取脫離土壤。這項技術(shù)還包括尾氣處理系統(tǒng)。

環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第35頁。

圖2-12

異位土壤蒸汽浸提修復(fù)技術(shù)的系統(tǒng)示意圖環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第36頁。蒸氣浸提技術(shù)的主要優(yōu)點包括：①能夠原位操作，比較簡單，對周圍的干擾能夠限定在盡可能小的范圍之內(nèi)；②非常有效地去除揮發(fā)性有機物；③在可接受的成本范圍之內(nèi)能夠處理盡可能多的受污染的土壤；④系統(tǒng)容易安裝和轉(zhuǎn)移；⑤容易與其他技術(shù)組合使用。在美國，蒸氣浸提技術(shù)幾乎已經(jīng)成為修復(fù)受加油站污染的地下水和土壤的“標準”技術(shù)。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第37頁。3.4.3蒸氣浸提修復(fù)技術(shù)應(yīng)用浸提技術(shù)主要用于揮發(fā)性有機鹵代物和非鹵代物的修復(fù)，通常應(yīng)用的污染物是那些亨利系數(shù)大于0.01或蒸汽壓大于66.66Pa

的揮發(fā)性有機物，有時也應(yīng)用于去除環(huán)境中的油類、重金屬及其有機物、多環(huán)芳烴等污染物。一般來講，原位蒸氣浸提修復(fù)技術(shù)運行和維護所需時間由6～12個月不等，異位蒸氣浸提技術(shù)通常每批污染土壤的處理需要4—6個月，而多相浸提修復(fù)技術(shù)運行周期在6個月和幾年不等。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第38頁。輔助手段－－壓裂技術(shù)而對于滲透性較差的介質(zhì)（如黏土、有機土壤和緊密的土體），蒸氣浸提技術(shù)的應(yīng)用受到了限制，水力和氣動壓裂技術(shù)正是用來對付這類土壤或沉積物的污染問題。水力壓裂技術(shù)將高壓水流、氣動壓裂技術(shù)將高壓氣體，通過注射井注入地下，也低滲透性介質(zhì)中形成裂紋縫隙，從刷增加提取介質(zhì)與污染物的接觸面積．強化其他一些原位浸提技術(shù)的提取效果。通常，壓裂技術(shù)用于幫助處理那些非水溶性液態(tài)物質(zhì)，地下沒有裂痕的情況下，這些物質(zhì)通常是很難去除的。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第39頁。經(jīng)驗表明，限制土壤蒸氣浸提技術(shù)應(yīng)用效果的因素主要有：①下層土壤的異質(zhì)性會引起氣流分配的不均勻；②低滲透性的土壤難于進行修復(fù)處理；③地下水位太高(地下1～2m)會降低土壤蒸氣提取的效果；④排出的氣體需要進行進一步處理；⑤新土、腐殖質(zhì)含量較高或本身極其干燥的土壤，由于其本身對揮發(fā)性有機物的吸附性很強，采用原位土壤蒸氣提取時，污染物的去除效率很低；⑥對飽和土壤層中的修復(fù)效果不好，但降低地下水位，可增加不飽和土壤層的體積，從而改善這一狀況。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第40頁。

2.5固化/穩(wěn)定化修復(fù)原理環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第41頁。2.5.1固化/穩(wěn)定化修復(fù)概述固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)是指防止或者降低污染土壤釋放有害化學(xué)物質(zhì)過程的一組修復(fù)技術(shù)，包括原位和異位固定/穩(wěn)定化。通常用于重金屬和放射性物質(zhì)污染土壤的無害化處理。固化/穩(wěn)定化技術(shù)需要污染土壤與固化劑或穩(wěn)定劑等進行混合后，投擲于原位或異位進行穩(wěn)定化處理。原位處理相比而言較為經(jīng)濟，處理目標污染物深度可達30m。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第42頁。固化是指將污染物包被起來，使之呈顆粒狀或大塊狀存在，進而使污染物處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。在通常情況下，它主要是將污染土壤轉(zhuǎn)化成固態(tài)形式，也就是將污染物封裝在結(jié)構(gòu)完整的固態(tài)物質(zhì)中的過程。通過密封隔離含有污染物的土壤，或者大幅降低污染物暴露的易泄漏、釋放的表面積，從而達到控制污染物遷移的目的。穩(wěn)定化是指將污染物轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移能力或毒性變小的狀態(tài)和形式，即通過降低污染物的生物有效性，實現(xiàn)其無害化或者降低其對生態(tài)系統(tǒng)危害性的風(fēng)險。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第43頁。2.5.2固化/穩(wěn)定化修復(fù)原理

固化/穩(wěn)定化是用物理-化學(xué)方法將污染物固定或包封在密實的惰性基材中，使其穩(wěn)定化的一種過程。固化機理十分復(fù)雜，目前尚在研究和發(fā)展之中。其固化過程有的是將污染物通過化學(xué)轉(zhuǎn)變或引入某種穩(wěn)定的晶格中的過程；有的是將污染物用惰性材料加以包容的過程；有的兼有上述兩種過程。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第44頁。固化／穩(wěn)定化技術(shù)既可以將污染介質(zhì)（主要包括土壤和沉積物等）提取或挖掘出來，在地面混合后，投放到適當(dāng)形狀的模具中或放置到空地，進行穩(wěn)定化處理，稱之為異位固化/穩(wěn)定化技術(shù)；也可以在污染介質(zhì)原位穩(wěn)定處理。相比較而言，現(xiàn)場原位穩(wěn)定處理比較經(jīng)濟，并且能夠處理深達30m處的污染物。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第45頁。圖2-13異位固化/穩(wěn)定化修復(fù)污染土壤

環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第46頁。圖2-14原位固化/穩(wěn)定化修復(fù)污染土壤

環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第47頁。穩(wěn)定和固定化技術(shù)處理的一般步驟包括：①中和過量的酸度；②破壞金屬絡(luò)合物；③控制金屬的氧化還原狀態(tài)；④轉(zhuǎn)化為不溶性的穩(wěn)定形態(tài)；⑤采用固化劑形成穩(wěn)定的固體形態(tài)物質(zhì)。在穩(wěn)定化之前，有些金屬離子需要進行頂處理，例如電鍍廢水中的金屬氰化物需要被破壞掉，將六價鉻離子Cr(Ⅵ還原為二價的形式，然后轉(zhuǎn)化為氫氧化物形式。對于有毒有機污染物，也可以采用類似的步驟進行穩(wěn)定化處理。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第48頁。固化與穩(wěn)定化技術(shù)具有以下一些特點：①需要污染土壤與固化劑/穩(wěn)定劑等進行原位或異位混合，與其它固定技術(shù)相比，無需破壞天機物質(zhì)，但可能改變有機物質(zhì)的性質(zhì)；②穩(wěn)定化可能與封裝等其他固定技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，并可能增加污染物的總體積；③固化/穩(wěn)定化處理后的污染土壤應(yīng)當(dāng)有利于后續(xù)處理；④現(xiàn)場應(yīng)用需要安裝全部或部分設(shè)施：原位修復(fù)所需的螺旋鉆井和混合設(shè)備；集塵系統(tǒng)；揮發(fā)性污染物控制系統(tǒng)；大型儲存池。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第49頁。2.5.3固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)應(yīng)用異位固化／穩(wěn)定化通常用于處理無機污染物質(zhì)。對于受半揮發(fā)性的有機物質(zhì)及農(nóng)藥殺蟲劑等污染物污染的情況，進行修復(fù)的適用性有限。不過，目前正在進行能有效處理有機污染物的黏結(jié)劑的研究，可望在不久的將來也能應(yīng)用于有機污染物污染土壤的修復(fù)。原位固化／穩(wěn)定化通常用于修復(fù)金屬污染的介質(zhì)。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第50頁。實例:有研究者對固化/穩(wěn)定化技術(shù)所形成的污染土壤凝塊進行了安全測試。模仿2300mm降雨含酸量，分別用硫酸(PH＝1.0)、鹽酸(pH＝1.0)、硝酸(PH＝3.0)和乙酸(pH=3.0)對含有大量金屬的土壤凝塊進行淋洗試驗，結(jié)果表明；浸出液中金屬離子含量不到1mg/L。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第51頁。固化/穩(wěn)定化技術(shù)是少數(shù)幾個能夠原位修復(fù)金屬污染介質(zhì)的技術(shù)之一。固化/穩(wěn)定化處理技術(shù)對污染介質(zhì)進行修復(fù)，具有的優(yōu)點包括：①可以處理多種復(fù)雜金屬廢物；②費用低廉；③加工設(shè)備容易轉(zhuǎn)移；④所形成的固體毒性降低，穩(wěn)定性增強；⑤凝結(jié)在固體中的微生物很難生長，不致破壞結(jié)塊結(jié)構(gòu)。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第52頁。影響污染土壤固化與穩(wěn)定化修復(fù)有效性的因素：首先，影響固化／穩(wěn)定化過程的物理機制影響其技術(shù)的有效性，這些因素包括：水分及有機污染物含量過高，部分潮濕土壤或者廢物顆粒與黏結(jié)劑接觸粘合，而另一些未經(jīng)處理的土壤團聚體或結(jié)塊，最后形成處理土壤與黏結(jié)劑混合不均勻；親水有機物對養(yǎng)護水泥或者礦渣水泥混合物的膠體結(jié)構(gòu)有破壞作用；干燥或黏性土壤或廢物容易導(dǎo)致混合不均。其次，影響固化/穩(wěn)定化過程的化學(xué)機制也影響其技術(shù)的有效性，這些因素包括：化學(xué)吸附／老化過程；沉降/沉淀過程；結(jié)晶作用。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第53頁。

2.6電動力學(xué)修復(fù)環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第54頁。2.6.1電動力學(xué)修復(fù)概述

電動力學(xué)技術(shù)早期應(yīng)用在土木工程中,用于水壩和地基的脫水和夯實。在油類提取工業(yè)和土壤脫水方面的應(yīng)用已經(jīng)有幾十年的歷史了，最近幾年也開始了在原位土壤修復(fù)和受污染地下水修復(fù)方面的應(yīng)用，是剛發(fā)展起來的一種新興原位物理修復(fù)技術(shù)。它是從飽和土壤層、不飽和土壤層、污泥、沉積物中分離提取重金屬、有機物的過程。電動力學(xué)技術(shù)主要用于低滲透性土壤（由于水力傳導(dǎo)性問題，傳統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用受到限制）的修復(fù)，適用于大部分無機污染物，也可用于對放射性物質(zhì)及吸附性較強的有機物的治理。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第55頁。2.6.2電動力學(xué)修復(fù)原理電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)的基本原理類似電池，利用插入介質(zhì)（土壤或沉積物）中的兩個電極在污染介質(zhì)兩端加上低壓直流電場，在低強度直流電的作用下，水溶的或者吸附在土壤顆粒表層的污染物根據(jù)各自所帶電荷的不同而向不同的電極方向運動：陽極附近的酸開始向介質(zhì)的毛隙孔移動，打破污染物與介質(zhì)的結(jié)合鍵，此時，大量的水以電滲透方式在介質(zhì)中流動，土壤等介質(zhì)毛隙孔中的液體被帶到陰極附近，這樣就將溶解到介質(zhì)溶液中的污染物吸收至土壤表層得以去除。通過電化學(xué)和電動力學(xué)的復(fù)合作用，土壤中的帶電顆粒在電場內(nèi)作定向移動，土壤污染物在電極附近富集或者被收集回收。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第56頁。圖2-15

電動力學(xué)修復(fù)過程原理污染物去除主要涉及電遷移、電滲析、電泳和酸性遷移等4種電動力學(xué)過程環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第57頁。⑴電遷移電遷移是指帶電離子在電場中的遷移運動,和帶電離子的淌度(在單位電場梯度中的遷移速度)有關(guān)。電遷移量與離子濃度和電位梯度成正比關(guān)系.在無限稀釋的溶液中,離子淌度在1╳10-8～10╳10-8m2/(V.cm)之間.在土壤中,由于孔隙的作用遷移的路徑長而曲折,實際淌度大約在3╳10-9～10╳10-8m2/(V.cm)之間。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第58頁。⑵電滲（electrosmosis）土壤孔隙表面帶有負電荷，與孔隙水中的離子形成雙電層。擴散雙電層引起孔隙水沿電場從陽極向陰極方向流動稱為電滲析?？紫端鲃铀俣扰c雙電層厚度(土壤孔隙表面的Zeta電位)或者說與水流所攜帶的動電電流成正比，而與水流中電解質(zhì)的濃度關(guān)系不大。土壤顆粒表面的雙電層厚度一般約為10nm左右。不同類型的土壤帶有的電荷及形成的雙電層厚度是不同的：沙土＜細沙土＜高齡土＜蒙脫土。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第59頁。圖2-16土壤孔隙水的電滲析流動與水力流動比較

環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第60頁。電滲析在土壤孔隙中產(chǎn)生的水流比較均勻，流動方向容易控制。對于結(jié)合緊密的粘土土壤，電滲析產(chǎn)生的水流滲透率高于水力學(xué)滲透率的幾個數(shù)量級，而且動力消耗低。電滲析流的速度一般約為2.5cm/d。通過電滲析方法，密實土壤中的污染物可以被抽取出來以便進行適當(dāng)?shù)奶幚?。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第61頁。⑶電泳（electrophoresis）土壤中帶電膠體顆粒(包括細小土壤顆粒、腐殖質(zhì)和微生物細胞等)的遷移運動稱為電泳。

土壤中膠體粒子包括細小土壤顆粒、腐殖質(zhì)和微分物細胞等。運動的方向和大小取決于電場和毛細孔隙的直徑等因素。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第62頁。⑷酸性遷移電解反應(yīng)導(dǎo)致陰極附近pH呈酸性、pH可能低至2，帶正電的氫離子向陰極遷移；而陰極附近呈堿性、pH可高至12，帶負電的氫氧根離子向陽極遷移。其中，氫離子因為半徑小，其遷移速度又是氫氧根離子的兩倍。加之氫離子的遷移與電滲析流同向，容易形成酸性遷移帶。酸性遷移帶的好處是有助于沉淀的金屬重新離解為離子，進行遷移。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第63頁。圖2-17

電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)的基本原理示意圖環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第64頁。4.3電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用

⑴去除重金屬污染在施加直流電場后，帶正電荷的重金屬離子開始向陽極遷移，其遷移速度比同方向流動的電滲析流快得多。金屬離子的遷移速度與離子半徑有關(guān)。離子尺寸愈小，遷移速度愈快，例如，Na＞K＞Ca＞Ni。⑵去除有機物用清潔的流體置換受污染的地下水和洗刷受有機物污染的土壤。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第65頁。最新的發(fā)展趨向是將電動力學(xué)技術(shù)與其他技術(shù)相結(jié)合，強化電動力學(xué)修復(fù)。

（3）與生物修復(fù)技術(shù)優(yōu)化組合電動力學(xué)技術(shù)與現(xiàn)場生物修復(fù)技術(shù)優(yōu)化組合，用以現(xiàn)場降解和去除土壤和地下水中的有機污染物。在這種技術(shù)組合中．電動力學(xué)方法克服水力輸送的缺點，有效地將營養(yǎng)物質(zhì)輸送至土壤微孔中去，或者將微生物輸送至污染區(qū)域，從而促進微生物的生長，提高其降解土壤中有機物的效率。環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第66頁。圖2-19電動力學(xué)生物強化修復(fù)原理示意圖

環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第67頁。

2.7熱力學(xué)修復(fù)環(huán)境污染的物理修復(fù)原理全文共75頁，當(dāng)前為第68頁。2.7.1熱力學(xué)修復(fù)概述

熱力學(xué)修復(fù)技術(shù)涉及利用熱傳導(dǎo)（如熱井和熱墻）或輻射（如無線電波加