土壤淋洗技術分析及應用現狀

文_洪祖喜 上海環境保護有限公司

1 土壤淋洗技術

土壤淋洗技術是通過向污染土壤中加入淋洗劑配置成的淋洗液，在兩者充分混合反應后，通過淋洗液的解吸、螯合、溶解或固定等化學作用將污染重金屬從土壤中分離，并通過淋洗液帶出至統一處理設施。

1.1 土壤淋洗工藝修復模式

按照修復場所可分為原位和異位土壤淋洗。原位土壤淋洗技術是指利用注射井將淋洗液注入地下，通過淋洗液在地下的擴散作用，使淋洗液與土壤發生反應后將淋洗液再統一收集，污染物被淋洗液從土壤中帶出完成修復。異位土壤淋洗技術是將土壤挖至處理區域，預處理后經過篩分與淋洗液充分攪拌一段時間后，通過固液分離將淋洗液統一收集，土壤經過干燥待驗收，淋洗液則統一收集進行處理回用。

本文以異位土壤淋洗技術為例，介紹土壤淋洗技術的基本工藝流程。異位土壤淋洗技術：①土壤挖掘后堆放至指定修復工程實施區域；②對土壤進行篩分、破碎、含水率調節等預處理；③土壤淋洗設備參數的控制；④淋洗后的土壤進行脫水處理，土壤進入待檢區，廢水進入統一處理區處理后回用；⑤土壤中重金屬驗收達標后進行回填。具體工藝流程見圖1。

圖1 土壤淋洗工藝流程

1.2 土壤淋洗工藝常見影響因素

1.2.1 土壤性質

土壤類型對淋洗效果的影響表現為對重金屬結合能力強的黏土淋洗效果較差，一般情況下土壤中占50%～70%的砂土時，淋洗效果較好，當黏土/壤土達到20%～30%時淋洗效果不佳。同時，土壤中的有機質含量及陽離子交換能力較高時會影響淋洗劑與重金屬的螯合效果和金屬交換效果，使得淋洗效果降低。土壤粒徑對污染物的富集和與淋洗液接觸影響較大。

1.2.2 土壤淋洗劑選擇

淋洗技術最初應用于實際工程所使用的淋洗劑多為無機淋洗劑，包括水、無機酸、堿等。而后無機淋洗劑的種類增加了無機鹽，螯合劑、表面活性劑和有機酸等也逐漸應用。目前主要應用的淋洗劑包括無機淋洗劑、螯合劑、表面活性劑（生物表面活性劑、化學表面活性劑）及有機酸四大類。

污染物類型對應選擇不同的淋洗劑，污染濃度的高低影響淋洗液的濃度與淋洗時間。針對土壤砷、鉛、鎘、鎳、銅、鋅、銻及汞污染，不同種類的淋洗藥劑修復效果有明顯的差異。有學者研究了OA、CA、H3PO4、KH2PO4、EDTA和NaOH對As和Sb的去除效率，結果顯示6種淋洗劑對As的去除效果都較好，其中效果最好的為KH2PO4；而OA、CA、H3PO4、對Sb的去除效果好，OA去除效果最好，但KH2PO4、EDTA和NaOH對Sb的去除效果非常差。

綜合上述，不同的重金屬污染物需要選擇相對最合適的淋洗劑，并且選擇復配淋洗劑時每種淋洗劑的添加順序也會影響修復效率。

1.2.3 淋洗停留時間及淋洗液的pH

通常淋洗效果會隨著淋洗時間增加而增加，但并非淋洗時間越長越好，難以淋洗的重金屬并不會隨著時間的增加有明顯的效果，只會消耗淋洗液增加運行成本。

淋洗液的pH會影響重金屬在土壤中的賦存形態及發生淋洗時的螯合效果，一般pH較低時重金屬更易以離子性質存在而被解吸出來，有研究表明土壤重金屬溶解效果在pH小于4時，大部分重金屬以離子存在溶解于淋洗液中，淋洗效果好。

1.2.4 淋洗方法

淋洗方法也是影響淋洗效果的一個因素，淋洗方法包括物理分離法、化學萃取法和物化聯合法。物理分離法通常采用三級篩分設備將土壤顆粒進行分級，不同粒徑的土壤富集的重金屬濃度不同，按照粒徑的不同進行不同程度的處理。化學萃取法，一種利用淋洗劑與土壤混合，使污染物溶解或乳化，從而增加污染物在水相中的分配進行修復的方法，化學萃取法應用范圍更廣泛，更為實用，淋洗設備也相應的改進。物化聯合法時綜合了物理分離法和化學萃取法，針對復合型污染物有較好的效果，是目前廣泛使用的方法。

2 國內淋洗技術的應用現狀

本文搜集了近十幾年國內關于實際工程中采用淋洗技術處理污染土壤的文獻，如表1所示。其中，污染物的種類包括重金屬污染及重金屬和有機復合污染。根據文獻調研結果，淋洗技術主要還是應用于重金屬污染土壤，比較少用于僅有有機物污染的地塊。重金屬和有機物復合污染的地塊采用淋洗技術修復的淋洗劑還包含氧化效果，復合污染的土壤淋洗更加復雜并且工藝參數更為復雜。淋洗修復工程中淋洗藥劑使用較多的包括清水、檸檬酸、草酸、EDTA二鈉等。

從表1可以看出，淋洗工藝的工程應用大多集中在華東地區，主要以上海、江蘇等地為主，廣東、安徽、遼寧等地次之，西部地區應用較少。其中，一方面原因是由于上海、江蘇等地土壤修復項目多，也與當地的修復行業發展程度相關。另一方面與當地的產業相關，部分城市如重慶和江西等地的重金屬污染土壤采用水泥窯協同處置技術。

表1 土壤淋洗修復技術工程應用案例

淋洗修復技術主要應用于重金屬污染土壤，重金屬與有機復合污染的土壤一般先進行氧化后再進行淋洗效果較好，淋洗劑的選擇與污染物種類相關。淋洗技術的應用與城市產業發展、經濟相關。

3 技術存在問題與展望

土壤淋洗技術具有周期短、效率高、費用相對低廉、清洗重金屬相對徹底，無二次風險等優點，是目前實際修復工程應用較為常見的技術之一。

但淋洗技術也存在一定的問題，主要包括：①使用大量的淋洗液在循環回用過程中，可能會對周邊環境造成二次污染；②淋洗廢水后還需要破絡沉淀，該過程可能存在重金屬沉淀不完全的風險；③淋洗技術的影響因素較多，重金屬污染的種類復雜，很難有一種通用的淋洗技術。

對淋洗技術的發展提出建議：①加強對綠色環保淋洗劑的開發，選擇高效無污染的淋洗劑；②多種淋洗技術的聯合使用亦是當前研究的熱點，電動修復與淋洗技術耦合也是較為有效的修復方式，可以比較好地解決后續廢水的問題；③開發淋洗優化技術，完善淋洗設備，包括新型淋洗配方，輔助淋洗工藝和新的淋洗設備。