什么是土壤气相抽提技术

发布于：2022-09-20 14:10:20 来自：环保工程/环保大厅 [复制转发]

土壤气相抽提技术

土壤气相抽提技术(Soil Vapor Extraction，SVE)是一种处理非饱和区土壤挥发性有机物污染的技术，其利用抽真空或注入空气的方法在受污染区域诱导产生气流，将被吸附的、溶解状态的或者自由相的污染物转变为气相(气化)，抽提到地面，然后再进行收集和处理。

原理

SVE的运行机理是利用物理方法去除不饱和土壤中挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)，用真空设备产生负压驱使空气流过土壤孔隙，从而夹带VOCs流向抽取系统，抽提到地面后收集和处理。由于新鲜空气的引入，同时可考虑原位生物降解。早期SVE主要用于非水相液体(non-aqueous phase liquids，NAPLs)污染物的去除，目前也陆续应用于挥发性农药污染物充分分散等不含NAPL的土壤体系。

工作流程

SVE系统一般由抽提井、真空泵、尾气处理等几个主要单元组成（见图1）。其工作的流程如下：

(1)土壤中的污染物挥发至气相。

(2)真空泵抽气促使土壤气流动，污染物随气相抽出。

(3)气体流动促使污染物持续挥发，不断被抽出。

(4)收集抽出气，由尾气处理系统处置达标后排放。

图1 SVE系统示意图

图片来源https://huanbao.bjx.com.cn/news/20171220/868973.shtml

修复效果影响因素

（1）土壤的渗透性：土壤的渗透性影响土壤中空气流速及气相运动。土壤的渗透性越高，气相运动越快，被抽提的量越大。地下水在土壤中的渗流性质(水力传导性质)取决于流体(水)的物性与土壤介质性质(渗透率)。

（2）土壤湿度及地下水深度：土壤水分对SVE修复效果的影响很大，普遍认为增加土壤含水率后会降低土壤通透性，不利于有机污染物的挥发。

（3）土壤结构和分层(土壤层结构的多向异性)：土壤结构和分层是影响气相在土壤基质中的流动程度及路径。其结构特征(如夹层、裂隙的存在)使得优先流的产生，若不正确引导就会使修复效率降低。

（4）气相抽提流量和Darcy流速：不考虑污染物由土壤中迁移过程的限制时，抽提流量将正比于去污速率。

（5）蒸汽压与环境温度：SVE技术受到有机污染物蒸汽压影响很大，低挥发性有机污染物不宜使用SVE修复。而决定气体蒸汽压的主要因素是环境温度，温度对纯有机物蒸汽压影响可由Antoine方程决定。

SVE系统设计

SVE系统的设计基于气相流通路径与污染区域交叉点的相互作用过程，其运行应当以提高污染物的去除效率及减少费用为原则。抽提体系是SVE设计的核心，抽提体系常用的选择有：竖井；沟壕或水平井；开挖土堆。其中竖井应用最广泛，抽提具有影响半径大、流场均匀和易于复合等特点而最为常见，适用于处理污染至地表以下较深部位的情况。工程应用中根据污染源性质及现场状况可确定抽提装置的数目、尺寸、形状及分布，并对抽气流量及真空度等操作条件加以控制。SVE系统中的关键组成部分为抽提系统。其抽提井及监测井的结构见图2。

图2 典型SVE系统抽提井及监测井的结构^[^1]

图3 中试实验系统组成示意^[1]

技术优势

(1)可原位操作，易于安装操作、对周围干扰小。

(2)处理时间短：在优化条件下通常6个月~2年可完成。

(3)不引起二次污染，相对成本较低。

(4)容易与其它技术组合使用。与热增强技术、生物修复等配套使用，可以实现更广范围的应用。

(5)可以在建筑物底下和其他不能开挖的位置使用。

// 应用案例

上海某项目污染土壤采用异位热增强型气相抽提技术进行修复。该污染土壤含有苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽、苯、双(2-氯乙基)醚、TPH等污染因子，土方量约5000方。首先对空气进行加热，再将热空气注入污染土壤中给土壤升温，促使相关污染物充分挥发，保持至土壤治理达标。尾气再通过尾气处理系统进行净化，达标排放。该技术方案将空气注入、热增强技术与真空抽提相结合，采用多种途径增强治理效果，提高了修复效率，降低了修复成本，进一步拓展了SVE技术的使用范围。