焦化廠類污染土壤修復(fù)技術(shù)
為實(shí)現(xiàn)北京“綠色奧運(yùn)”承諾，改善城市環(huán)境質(zhì)量，加快城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，各地政府部署實(shí)施了天然氣逐步取代城市焦?fàn)t煤氣、城區(qū)污染擾民企業(yè)搬遷等一系列重要舉措，如北京市的焦化廠：1998年以來，北京煉焦化學(xué)廠（以下簡稱北京焦化廠）不斷調(diào)整結(jié)構(gòu)，壓縮煤氣供量，陸續(xù)停運(yùn)了部分生產(chǎn)設(shè)施。2006年7月15日，根據(jù)北京市政府的決定，北京焦化廠正式進(jìn)入停產(chǎn)程序，在確保安全的前提下，將用3至6個(gè)月的時(shí)間完成全部生產(chǎn)裝置停產(chǎn)工作。
伴隨著這些焦化企業(yè)的搬遷，搬遷后所遺留的污染問題顯的尤為嚴(yán)重。在焦化廠多年的生產(chǎn)過程中，由于很多原因?qū)е碌男孤妒箯S區(qū)的污染受到了嚴(yán)重的污染，如果該塊場地未來用作居住、商業(yè)等用地，必須清除風(fēng)險(xiǎn)后才能進(jìn)行建設(shè)使用。這些情況的產(chǎn)生對(duì)相關(guān)修復(fù)技術(shù)的需求越加的迫切。
一．焦化廠生產(chǎn)工藝的研究
焦化廠主要是供應(yīng)城市煤氣和焦炭，同時(shí)還生產(chǎn)硫銨、輕苯、工業(yè)萘、酚類等40多種化工產(chǎn)品。2002年以前焦炭產(chǎn)量穩(wěn)定在230萬噸/年左右，2003年3#、4#焦?fàn)t停產(chǎn)后焦炭產(chǎn)量約為180萬噸/年。一般的工藝流程為：
原料煤經(jīng)火車運(yùn)至備煤分廠儲(chǔ)存，備煤分廠將加工配比合格的裝爐煤輸送至焦?fàn)t煤塔，通過裝煤車將煤裝入焦?fàn)t炭化室，煤通過在炭化室高溫干餾，分解出的荒煤氣，由炭化室頂部經(jīng)上升管、橋管、集氣管至吸氣管，荒煤氣在橋管和集氣管中經(jīng)氨水噴灑冷卻，溫度由700~850℃降到80~100℃。
荒煤氣中所含大量焦油（約70%）在集氣管中冷凝，隨氨水和荒煤氣一同經(jīng)吸氣管至氣液分離器，在此荒煤氣與氨水、焦油分離。
與氨水、焦油分離后的荒煤氣被送至回收一分廠進(jìn)一步冷卻至23℃以下，經(jīng)電捕焦油器除去油霧后，由鼓風(fēng)機(jī)送至煤氣精制分廠終冷脫硫、洗氨、洗苯后，再經(jīng)回收二分廠的二級(jí)脫硫后，最終作為商品煤氣外送或焦?fàn)t回用。
與荒煤氣分離后的氨水和焦油經(jīng)機(jī)械化澄清槽實(shí)現(xiàn)油水分離，分離出來的焦油經(jīng)焦油貯槽送至焦油分廠，經(jīng)過脫水、加熱、蒸餾、分離等工序進(jìn)一步回收化產(chǎn)品或外銷。
經(jīng)機(jī)械化澄清槽澄清后的氨水絕大部分供焦?fàn)t循環(huán)使用，剩余氨水則送至煤氣精制分廠，經(jīng)過礫石過濾、脫酸蒸氨等工序生產(chǎn)硫銨。
在炭化室經(jīng)過高溫干餾的煤變?yōu)榻固，成熟的焦炭由推焦車?jīng)攔焦車導(dǎo)焦柵進(jìn)入熄焦車，熄焦后放入涼焦臺(tái)，經(jīng)皮帶輸送至篩焦樓，篩分成為不同等級(jí)的焦炭外銷。
二．生產(chǎn)所產(chǎn)生的污染物
根據(jù)一般焦化廠的生產(chǎn)工程，可以預(yù)期到在整個(gè)歷史中所可能產(chǎn)生的污染物主要為有機(jī)污染物，如多環(huán)芳烴、芳香類有機(jī)物等，具體如：苯、苯胺、苯并蓽、煙塵、煤粉塵、焦塵、SO2、NOX、酚、SO3、H2S等等。這些有機(jī)物不但毒性大，而已具有一定的揮發(fā)性。
三．有機(jī)污染物的處置技術(shù)
針對(duì)此類污染物，國外也已有很多成熟的修復(fù)技術(shù)，主要分為三大類，物化法、生物法和聯(lián)合修復(fù)法。
1．物化法
（1）蒸氣浸提修復(fù)技術(shù)
蒸氣浸提技術(shù)是指通過降低土壤空隙蒸氣壓，把土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為蒸氣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(jī)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)性的化學(xué)成分，如汽油、苯、四氯乙烯等。
該技術(shù)的基本原理是在污染環(huán)境中引入清潔空氣產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，利用土壤固、液、氣相之間的濃度梯度，在欺壓降低的情況下，將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的污染物排出土壤，排除的污染氣體在進(jìn)行收集并在地上進(jìn)行處理。為增加壓力梯度和空氣流速，很多情況下，也在土壤中安裝空氣注射井。
（2）固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)
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)，包括原位和異位固化/穩(wěn)定化，通商用于重金屬和放射性污染土壤的無害化處理。
固化是指將污染物包裹起來，使之呈顆粒狀或大塊狀存在，進(jìn)而使污染物處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，通常情況下，它主要是將污染土壤轉(zhuǎn)化為固態(tài)形式，即將污染物封裝在結(jié)構(gòu)完整的固態(tài)物質(zhì)中的過程。
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(shí)現(xiàn)其無害化或者降低對(duì)生態(tài)系統(tǒng)危害。
（3）熱力學(xué)修復(fù)技術(shù)
熱力學(xué)修復(fù)技術(shù)是利用熱傳導(dǎo)（熱毯、熱井或熱墻等）或熱輻射（無線電波加熱）等實(shí)現(xiàn)對(duì)污染土壤的修復(fù)。與玻璃化技術(shù)相比，即使是高溫加熱修復(fù)的溫度也相對(duì)較低。根據(jù)加熱體系和溫度的差異可分為高溫（>100度）加熱修復(fù)技術(shù)、低溫（<100度）加熱修復(fù)技術(shù)和電磁波加熱修復(fù)技術(shù)。
熱力學(xué)吸附的基本原理在于加熱過程中土壤中的有機(jī)污染物會(huì)加速分解和揮發(fā)，從而通過氣體抽吸系統(tǒng)將污染氣體從土壤中抽出收集，然后在地上進(jìn)行處理。
（4）化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)
化學(xué)氧化修復(fù)主要是向污染環(huán)境中加入化學(xué)氧化劑，依靠化學(xué)氧化劑的氧化能力，分解破壞污染物的結(jié)構(gòu)，使污染物降解或轉(zhuǎn)化為低毒、低移動(dòng)性物質(zhì)的一種修復(fù)技術(shù)。
對(duì)于污染土壤來說，該技術(shù)不需要將污染土壤全部挖出，而只是在污染區(qū)不同深度鉆井，將氧化劑注入土壤中，通過氧化劑與污染物的混合、反應(yīng)使污染物降解或?qū)е滦螒B(tài)的變化，達(dá)到修復(fù)污染環(huán)境的目的。
（5）淋洗修復(fù)技術(shù)
化學(xué)淋洗修復(fù)是借助能促進(jìn)土壤環(huán)境中污染物溶解或遷移的化學(xué)/生物化學(xué)溶劑，在重力作用下或通過水頭壓力推動(dòng)淋洗液注入到被污染的土層中，然后再把含有污染物的溶液從土壤中抽提出來，進(jìn)行分離和污水處理的技術(shù)。淋洗液通常具有淋洗、增溶、乳化或改變污染物化學(xué)性質(zhì)的作用？煞譃樵缓彤愇涣芟葱迯(fù)兩種類型。
2．生物修復(fù)技術(shù)
狹義上講，生物修復(fù)是利用生物，特別是微生物催化降解有機(jī)污染物，從而修復(fù)被污染環(huán)境或消除環(huán)境中污染物的一個(gè)受控或自發(fā)進(jìn)行的過程。
廣義上講，除了微生物修復(fù)外，還包括植物修復(fù)和動(dòng)物修復(fù)，也就是說，生物修復(fù)是利用細(xì)菌、真菌、水生藻類、陸生植物等的代謝活性降解有機(jī)物，減輕其毒性，改變重金屬的活性或在土壤中的結(jié)合態(tài)，通過改變污染物的化學(xué)、物理特性而影響它們在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和降解速率。
生物修復(fù)可以原位進(jìn)行，節(jié)省費(fèi)用。其費(fèi)用只是傳統(tǒng)物理、化學(xué)方法的30～50％
環(huán)境影響小，生物修復(fù)是一個(gè)子讓過程的強(qiáng)化，最終產(chǎn)物是二氧化碳和水等，不會(huì)形成二次污染，遺留問題少
最大限度降低污染物濃度，殘留污染物的濃度可以達(dá)到很低
可用于其他技術(shù)難以應(yīng)用的場地，如建筑物以下不能挖掘的土壤污染
可以同時(shí)處理土壤和地下水污染，可以與其他技術(shù)聯(lián)用，可以處理復(fù)合污染。
生物修復(fù)生物修復(fù)包括微生物修復(fù)、植物修復(fù)、菌根修復(fù)。
（1）微生物修復(fù)
早期的生物修復(fù)主要指微生物修復(fù)，是研究得最早、最深入、應(yīng)用也最為廣泛的一種生物修復(fù)方法，由此產(chǎn)生一系列修復(fù)技術(shù)如現(xiàn)場處理、就地處理、堆肥、生物反應(yīng)器等。應(yīng)用這些技術(shù)處理多環(huán)芳烴污染土壤已有廣泛研究，其他生物修復(fù)技術(shù)也都離不開微生物的作用。
微生物修復(fù)技術(shù)比較成熟，應(yīng)用廣泛，還可與其他方法配合使用，如BV 技術(shù)、外加菌種、添加表面活性劑等。但有些方法效果不夠理想或處理費(fèi)用較高，有的只停留在實(shí)驗(yàn)室階段。
（2）植物修復(fù)和菌根修復(fù)
與重金屬污染相比，對(duì)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)要復(fù)雜得多，它包括吸附、吸收、轉(zhuǎn)移、降解、揮發(fā)等，其中有根系分泌物、體內(nèi)酶、植物體的代謝和蒸騰等作用。與重金屬污染的修復(fù)一樣，任何一種技術(shù)都不能很好地對(duì)有機(jī)物污染的土壤進(jìn)行單獨(dú)修復(fù)，需要各種方法的配合使用，如植物- 微生物- 菌根體系等。
3．聯(lián)合修復(fù)方法
針對(duì)土壤復(fù)合污染的實(shí)際，當(dāng)前研究的重點(diǎn)應(yīng)集中在生物修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)與生物方法同物理化學(xué)方法的結(jié)合上。
（1）復(fù)合污染土壤的溶劑淋洗/萃取-微生物修復(fù)
(2)將微生物細(xì)胞和酶固定化方法應(yīng)用于污染土壤修復(fù)，用于有機(jī)復(fù)合污染土壤原位修復(fù)和異位修復(fù)的細(xì)胞固定化方法，
（3）高分子量多環(huán)芳烴與有機(jī)氯的光降解與生物修復(fù)聯(lián)合作用機(jī)理
（4）復(fù)合污染條件下植物與微生物協(xié)同修復(fù)原理
（5）土壤復(fù)合污染的化學(xué)還原-微生物降解修復(fù)原理
（6）適用有機(jī)復(fù)合污染土壤修復(fù)的生物反應(yīng)器機(jī)理
利用微生物細(xì)胞固定化技術(shù)，研究有機(jī)污染土壤修復(fù)的生物反應(yīng)器（BSR），探討污染土壤連續(xù)性修復(fù)的可能性。反應(yīng)器類型以攪拌泥漿反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器為主。
四．未來的展望
環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域在國內(nèi)屬于新興領(lǐng)域，但在國外相關(guān)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟。技術(shù)的引進(jìn)及研發(fā)將是我們環(huán)保工作者未來的一個(gè)重點(diǎn)。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
