二維疊加電場電動(dòng)修復(fù)鉻污染土壤的研究.pdf

1、鉻渣的無防護(hù)措施堆放是造成土壤鉻污染的主要原因，雖然大多數(shù)企業(yè)產(chǎn)生的含鉻廢渣通過資源化利用等途徑，已經(jīng)得到了有效治理，但是曾經(jīng)沒有采取防滲措施的堆放場地周圍的土壤已經(jīng)被嚴(yán)重污染，如不及時(shí)有效的治理，仍然對環(huán)境有潛在的風(fēng)險(xiǎn)。 電動(dòng)修復(fù)技術(shù)是近幾十年發(fā)展起來的土壤原位修復(fù)技術(shù)，國內(nèi)外學(xué)者對電動(dòng)修復(fù)技術(shù)的機(jī)理和應(yīng)用進(jìn)行了大量試驗(yàn)研究，有些國家已開展了實(shí)際工程應(yīng)用。然而，電動(dòng)修復(fù)應(yīng)用過程中需要土壤處于浸水條件，若污染土壤無防滲層，污染

2、物會(huì)隨水流向土壤深層遷移，污染深層土壤甚至地下水，對環(huán)境造成風(fēng)險(xiǎn)。另外，電動(dòng)修復(fù)時(shí)陰極電解液產(chǎn)生的大量OH-，進(jìn)入土壤與重金屬離子結(jié)合形成沉淀，這對電動(dòng)修復(fù)有阻礙作用。 針對以上問題，本研究設(shè)計(jì)了二維疊加電場的方式，對青島某化工廠原鉻渣堆放場的高含量鉻污染土壤進(jìn)行試驗(yàn)室模擬修復(fù)。通過對無電場、水平電場、垂直電場、疊加電場等不同電場應(yīng)用方式的對比試驗(yàn)，考察在傳統(tǒng)電動(dòng)修復(fù)過程中鉻隨水向深層土壤的遷移情況，以及疊加電場對鉻的遷移的影

3、響，驗(yàn)證疊加電場作用的電動(dòng)修復(fù)能否在去除鉻的同時(shí)阻止鉻污染深層土壤。根據(jù)不同pH條件下土壤解吸試驗(yàn)，選出有利解吸的pH序列，并按此pH序列進(jìn)行乙酸調(diào)控陰極電解液pH的強(qiáng)化電動(dòng)修復(fù)，篩選出去除效果好、能耗低的pH值。初步研究了海綿鐵可滲透反應(yīng)墻-電動(dòng)技術(shù)聯(lián)用并循環(huán)電解液的強(qiáng)化方法，探討了此方法對去除率的提高效果以及能耗。 通過對上述試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析研究，得到以下結(jié)論： (1)電動(dòng)修復(fù)過程中六價(jià)鉻(Cr(VI))在土壤中

4、以陰離子形式存在，向陽極運(yùn)移。不加電場和水平電場的電動(dòng)處理方式，在運(yùn)行過程中Cr(VI)隨水向土壤深層遷移，說明在被修復(fù)土壤無防滲措施情況下，使用水清洗或傳統(tǒng)電動(dòng)修復(fù)技術(shù)，有污染深層土壤的風(fēng)險(xiǎn)。二維疊加電場作用下，土壤Cr(VI)平均去除率為48.87％，同時(shí)處理過程中Cr(VI)的下滲被有效的控制。而土壤中殘?jiān)鼞B(tài)的鉻含量占40％～50％左右，由于電動(dòng)修復(fù)對殘?jiān)鼞B(tài)的鉻基本沒有去除效果，造成總鉻平均去除率僅為37.34％。 (2

5、)理想狀態(tài)的土壤，進(jìn)行陽極在上、陰極在下的二維電場電動(dòng)修復(fù)時(shí)，Cr(VI)受水平方向、垂直方向電場力、重力、水力梯度以及濃度梯度等作用的合力，使其運(yùn)動(dòng)軌跡類似于斜向上的拋物線。 (3)不同pH條件下，鉻在水-土系統(tǒng)中的解吸過程分兩個(gè)階段：首先迅速解吸，達(dá)到最大值后，隨著時(shí)間的推移，又有部分離子重新吸附在土壤表面，經(jīng)過緩慢的動(dòng)態(tài)平衡后，再次達(dá)到平衡。 (4)陰極電解液pH控制在2附近時(shí)Cr(VI)平均去除率達(dá)到91.7

6、5％，總鉻平均去除率為51.17％；pH在6附近時(shí)Cr(VI)平均去除率達(dá)到79.90％，總鉻平均去除率為49.30％；pH在10附近時(shí)Cr(VI)平均去除率達(dá)到56.01％，總鉻平均去除率為52.31％，均比不控制陰極電解液pH時(shí)有所提高。綜合考慮能效成本，pH控制在10附近比較合理。由于土壤的強(qiáng)緩沖能力，土壤pH并沒有因?yàn)殡娊庖簆H降低而大幅降低，最低pH在5.6左右。 (5)海綿鐵與電動(dòng)修復(fù)組合試驗(yàn)中，異位聯(lián)用時(shí)，陰極池