美國、加拿大等發達國家異位淋洗修復技術的工程應用與實施集中于20世紀90年代至21世紀初期,部分國外異位淋洗技術修復工程案例如表2所示。該技術對一般的銅、鎳、鉛、鋅、汞等重金屬污染土壤去除效率達80%以上,但對于含砷及其他陽離子重金屬污染物共存的污染土壤處理效率不高,而針對重金屬污染場地單獨使用CE工藝的情況較少。
篩分方式及設備的選擇是異位淋洗技術的重中之重,應根據污染場地土壤粒徑分級和篩分方式來選擇高效的篩分設備并進行集成。表2中King of Prussia Technical Corporation修復工程[18]為美國超級基金淋洗技術應用項目中較為成功的案例:
1)機械篩分,通過料斗和振動篩將>8英寸(約203.2 mm)的混凝土、樹枝等物質篩除,篩下物經振動篩將>2英寸(約50.8 mm)物料篩除,粒徑<2英寸的物料用濕法篩分設備篩分出豆子大小的碎石并形成泥漿;
2)水力分級,通過設置多級水力旋流器粗、細料的“切割點”為40 μm,將泥漿分成粗、細粒度物料(分離效率="">99%),粗粒物料從水力旋流器下部排出進入泡沫浮選階段,細顆粒物料進入壓濾系統;
3)泡沫浮選,粗粒度物料中的污染物通過添加表面活性劑的空氣浮選處理單元去除,污染物“浮動”變成泡沫從空氣浮選槽的表面除去,并輸送至污泥處理系統,從浮選槽下部流出的清潔砂土輸送至砂脫水篩脫水,約85%潔凈物料回填,水回流至濕法篩分設備回用;
4)污泥處理,由水力旋流器溢流出的含細物料的泥漿通過泵輸送至斜板沉淀池,經聚合沉淀后輸送至污泥濃縮池,最終通過壓濾機脫水(含水率由75%~80%降至40%~50%),濾餅異地處理處置,壓濾系統用水回用至濕法篩分設備。該項目共計污染土壤19 200 t,總處理成本為770萬美元。
近年來,國內一些科研單位或企業申報了一批有關異位淋洗工藝與設備的專利技術。吳振華等[23]設計的“一種淋洗修復污染土壤的工程化設備”,采用上方設置自動旋轉噴淋系統的濕式篩分組進行濕篩,攪拌罐側壁安裝超聲振動板,底部安裝加熱系統,攪拌罐之間用水力旋流器進行分離,理論上是一套比較完整的異位土壤淋洗修復設備。科技部對重金屬污染場地異位淋洗設備研發也加大了投入力度,如“典型工業污染場地土壤修復關鍵技術研究與綜合示范”(2009AA060300)中將異位化學淋洗技術的研發作為重點,針對某地化工廠鉻渣污染場地的鉻污染土壤開發了一套“兩級逆流洗滌+藥劑穩定化”淺層土壤異位淋洗和“化學還原沉淀+濾床”深度治理含鉻廢水處理成套工藝裝置。
同時,環保部示范工程在異位淋洗技術工藝開發上也做了一些嘗試,如2011年環保部的農田重金屬污染土壤修復示范工程——某地東大溝銅礦污染農田中25 308 m2高濃度重金屬污染土壤利用化學淋洗-土壤改良方法進行修復,2012年10月完成經驗收合格后已進行了復墾,據統計每畝重金屬污染土壤的處理費用為10萬~16.9萬。但由于我國相關研究起步較晚,在物理篩分工藝及設備的設計與選擇、化學提取水土比與提取時間的優化等細節方面,亟待系統性研究。
我國土壤治理行業處于初級階段,以自主成熟技術為前提的市場主導尚未成型,工藝設備的研究多為小型化生產或中試規模使用,工程應用少,面對當前土壤重金屬污染迫切的治理需求,仍需要進一步探索與開發經濟高效的異位淋洗工程化設備工藝體系。