环境污染的物理修复原理
污染土壤的物理修复
精心整理污染土壤的物理修复摘要：近年来，土壤污染日趋严重，而物理修复给土壤污染提供了有效的治理方法。
物理修复主要是利用污染物遇环境之间的各自物理特性的差异，达到将污染物从环境中去除、分离的目的。
物理修复高效、快捷、积极、修复时间短、操作简便、对11.11.2相反的方向上的运动，提高分离效率。
常用设备：原理：利用离心力加速颗粒的沉降速率。
水力旋风分离器包括一个竖直的圆锥筒，土壤以泥浆的方式在顶部沿切线方向加入。
水力旋风分离器是通过在圆锥筒内竖直轴现成的低压区，产生涡流。
快速沉降颗粒在离心力的作用下，像管壁方向加速，并以螺旋的方式沿筒壁向下落到底部开口处。
沉降速率较慢的颗粒则聚集到轴两侧的低压区内，并由中间叫涡流发现器的一根管子吸出筒外。
1.3、密度（或重力）分离基于物质密度，可采用重力富集方式分离颗粒。
在重力和其他一种或多种与重力方向相反的作用力的共同作用下，不同密度的颗粒产生的运动行为也有所不同。
1.42）1壤导入气流，气流经过土壤时，挥发性和半挥发性的有机物挥发随空气进入真空中，气流经过以后，土壤得到修复。
根据受污染地区的实际地形、钻探条件或其它现场具体因素的不同。
可选用垂直或水平提取井进行修复2、异位土壤蒸汽浸提技术异位土壤蒸汽浸提技术是利用真空通过布置在堆积着的污染土壤中开着狭缝的管道网络向土壤中引入气流，促使挥发性和半挥发性的污染物挥发进入土壤中的清洁空气流，进而被提取脱离土壤。
运用范围：主要运用于挥发性有机卤代物和非卤代物的修复，通常应用的污染物是那些亨利系数大于0.01或蒸汽压大于66.66Pa的挥发性有机物，有时也应用于去除环1、2、3、4、5、3害化处理，固话/稳定化技术需要污染土壤与固化剂或稳定剂等进行混合后，投掷于原位或异位进行稳定化处理，原位处理较为经济，处理目标污染物深度可达30m修复原理：是用物理-化学方法讲污染物固定或包封在密实的惰性基材中，使其稳定化的一种过程。
固化/稳定化技术即可以将污染介质（主要包括土壤和层积物等）提取或挖掘出来，在地面混合后，投放到适当形状的模具或防止到空地，进行稳定化处理，也可以在污染介质原位稳定处理。
污染土壤物理修复方法
污染土壤物理修复方法污染土壤是生态环境的重要问题之一，对人类和自然界都造成了严重的危害。
为了减轻土壤污染的影响，物理修复是一种常用的修复方法之一、以下将介绍几种常见的物理修复方法。
1.土壤翻转法土壤翻转法是一种通过机械力将受污染的土壤与未污染的土壤进行混合，以降低受污染土壤的污染程度的方法。
这种方法适用于受轻度污染的土壤，通过翻转混合可以将污染物与土壤颗粒进行分散，提高土壤的通透性和通气性，促进微生物的生长和活动，加快污染物的降解速度。
2.土壤洗涤法土壤洗涤法是一种通过水流或其他溶剂将污染物从土壤颗粒中解吸和溶解的方法。
这种方法适用于污染物为水溶性的情况，例如重金属离子等。
利用高压水流或者添加溶剂的方式，将土壤中的污染物溶解和冲走，从而达到净化土壤的目的。
3.土壤筛分法土壤筛分法是一种通过物理筛分将污染物与土壤颗粒分离的方法。
这种方法适用于污染物为大颗粒或者具有一定颗粒级差的情况。
通过筛分分离污染物和土壤颗粒，可以将污染物从土壤中去除，提高土壤的纯度。
4.土壤气体抽采法土壤气体抽采法是一种通过抽取土壤中的气体来净化土壤的方法。
这种方法适用于污染物以气体形式存在的情况，例如挥发性有机物等。
通过在受污染土壤下方安装气井，并利用抽水机抽取土壤中的气体，从而降低土壤中污染物的浓度。
5.土壤堆肥法土壤堆肥法是一种利用有机物质对受污染土壤进行修复的方法。
这种方法适用于污染物为有机物的情况，例如石油和煤焦油等。
将有机物质添加到受污染土壤中，通过微生物的分解作用，将有机物质中的污染物降解，从而达到净化土壤的目的。
以上是几种常见的土壤物理修复方法，每种方法都有其适用情况和操作要点。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的修复方法，并结合其他修复方法进行综合治理，最大限度地净化受污染土壤，恢复土壤的生态功能。
土壤污染物的去除原理
土壤污染物的去除原理土壤污染物的去除原理是指通过物理、化学或生物方法将土壤中的有害污染物转化成无害物质或将其从土壤中分离出来，以达到净化土壤的目的。
下面将详细介绍常用的土壤污染物去除原理。
1. 物理方法物理方法是利用物理性质来去除土壤中的污染物。
常用的物理方法有筛分、重力分离、离心法、洗涤和蒸发等。
（1）筛分：利用不同颗粒大小的筛网，将土壤中的杂质和污染物进行筛分。
一般适用于颗粒状污染物的去除，如沙子、砾石等。
（2）重力分离：利用不同密度的污染物在重力作用下的沉降速度不同，通过重力分离设备实现沉降。
适用于沉浮性污染物的去除，如油污。
（3）离心法：利用离心力将土壤中的污染物与土壤颗粒分离。
适用于高浓度的污染物和细颗粒状污染物的去除，如重金属离子。
（4）洗涤：利用水或其他溶剂溶解土壤中的污染物，再通过过滤或沉淀的方式将溶液中的污染物分离出来。
适用于溶解性污染物的去除。
（5）蒸发：利用加热或通风的方式将土壤中的水分蒸发掉，从而将水溶性污染物转化为固体沉淀物。
适用于水溶性污染物的去除。
2. 化学方法化学方法是利用化学反应来转化土壤中的污染物，使其成为无毒、无害或难溶于水的物质。
常用的化学方法包括氧化还原、酸碱中和和沉淀等。
（1）氧化还原：利用氧化剂将有毒或有害污染物氧化成无害或不易溶解的物质。
常用的氧化剂有过氧化氢、高锰酸钾等。
（2）酸碱中和：通过添加酸或碱来改变土壤中的pH值，使有害物质发生酸碱中和反应，从而转化为无害或不易溶解的物质。
（3）沉淀：通过添加化学药剂，使污染物在土壤中形成沉淀物，从而实现分离和去除。
常用的药剂有氢氧化铁、氢氧化铝等。
3. 生物方法生物方法是利用微生物、植物等活体生物或其代谢产物来降解土壤中的污染物。
常用的生物方法包括生物降解、生物吸附和植物修复等。
（1）生物降解：利用特定的微生物降解土壤中的有机污染物。
这些微生物具有降解有机物的酶系系统，可将有机污染物分解为无害的物质，如石油降解菌可以降解石油类污染物。
环境修复技术
环境修复技术环境修复技术是指通过各种手段和方法来修复和恢复被破坏的自然环境的技术。
随着人类活动的不断增加，环境污染和破坏问题日益严重，环境修复技术的应用变得越来越重要。
本文将从土壤修复、水体修复和大气修复三个方面介绍环境修复技术的相关内容。
一、土壤修复技术1. 生物修复技术生物修复技术是指通过引入特定的植物或微生物来恢复受污染土壤的功能。
植物修复技术主要通过植物的根系吸收和转化有毒物质，促进土壤的净化和恢复。
而微生物修复技术则是利用某些微生物对有毒物质进行降解和转化的作用。
这些方法在植被恢复、土壤改良和有机物分解方面都有广泛的应用。
2. 物理修复技术物理修复技术主要通过物理手段去除土壤中的有害物质。
例如，采用土壤挖掘、回填和隔离等方法，将受污染的土壤剥离并取出，然后填充新的无污染土壤。
此外，还可以利用电动力场技术、超声波技术和热解技术等对土壤进行治理，以实现土壤修复的效果。
二、水体修复技术1. 物理修复技术物理修复技术主要包括物理隔离、悬浮沉降和浮游植物治理等方法。
物理隔离是通过构筑隔离屏障，将受污染水体与干净水体进行隔离，以阻止污染的扩散。
悬浮沉降则是利用重力沉淀原理将水体中的悬浮颗粒物沉降，从而达到净化水体的目的。
浮游植物治理是利用浮游植物的生长和代谢作用，在水体中吸收和转化有害物质。
2. 化学修复技术化学修复技术主要是利用化学物质对水体中的有害物质进行处理和转化。
例如，利用氧化剂对有机物进行降解，利用沉淀剂对重金属离子进行沉淀和去除。
这些化学方法在水体净化、海洋污染处理和地下水修复等方面发挥重要作用。
三、大气修复技术1. 气象修复技术气象修复技术主要是通过人工影响气象条件，减少大气中的污染物浓度，改善空气质量。
例如，通过人工降雨、喷雾和离子安装等手段来清除大气中的颗粒物和有害气体，以达到净化大气的目的。
此外，还可以利用人工调控大气流动和温度分布，降低污染物扩散的程度。
2. 废气处理技术废气处理技术主要是利用物理、化学和生物等手段对工业废气中的污染物进行治理和净化。
土壤修复换土法
土壤修复换土法土壤修复换土法是指将受到污染的土壤挖掉，用新的土壤进行覆盖，以达到修复土壤的目的。
该方法适用于污染较重、面积较小的场地，如工厂周围、加油站周围等。
一、换土法的原理换土法是一种物理修复方法，其原理是通过将受到污染的土壤挖掉，用新的无污染土壤进行覆盖，达到修复土壤的目的。
通过换土法可以有效地去除有机物、重金属等有害物质，并恢复土壤生态系统功能。
二、换土法的实施步骤1. 土壤采样和分析：在实施换土法之前，需要对受到污染的区域进行采样和分析。
通过采样和分析可以了解污染程度以及需要更换多少土壤。
2. 挖掉受污染区域：根据采样和分析结果，在受到污染区域挖掉一定深度（一般为30~50cm）并且占据一定面积（根据实际情况而定）。
3. 运输清除废弃物：将挖出来的受污染的土壤和废弃物运输到指定场所进行处理。
4. 填充新土：将新的无污染土壤填充到挖掉受污染区域中，一般填充厚度为30~50cm。
5. 整平表面：将填充好的新土进行整平，使表面与周围地面高度相同。
6. 植被恢复：在填充好新土后，可以根据实际情况进行植被恢复，加速土壤恢复和生态系统重建。
三、换土法的适用范围换土法适用于污染程度较重、面积较小的场地。
例如：1. 工厂周围：工业废水和废气排放会对周围的土壤造成严重污染，此时可以采用换土法来修复受到污染的区域。
2. 加油站周围：加油站周围会有大量石油产品泄漏，导致地下水和土壤受到严重污染。
此时可以采用换土法来修复受到污染的区域。
3. 垃圾堆积场：垃圾堆积场会产生大量有机物和重金属等有害物质，对周围的土壤造成严重污染。
此时可以采用换土法来修复受到污染的区域。
四、换土法的优缺点1. 优点：（1）能够彻底去除受到污染的土壤，达到快速修复的效果。
（2）对环境影响小，不会产生二次污染。
（3）操作简单，易于实施。
2. 缺点：（1）成本较高：需要挖掉受污染区域并填充新土，成本较高。
（2）对原有生态系统造成破坏：挖掉受污染区域会对原有生态系统造成破坏，需要进行后期恢复和重建。
环境污染的物理修复原理
技术优点
操作简单，分离可 具有较高的选择性
局限性 设备类型举例
序批式操作特性， 清晰较为困难 转鼓、转盘、水平 过滤器
价格较贵，设备结 构复杂 固体沉降容器、离 心多孔筐
慢 圆筒形连续粒度分 级机、耙、溢流设 备、刮板、深锥形 浓集器 圆筒形管、有倾口 容器、浮选剂
典型的实验室规模 设备
真空过滤器、压滤 机
环境修复原理与技术
3.4.3 蒸气浸提修复技术应用
浸提技术主要用于挥发性有机卤代物和非卤代物 的修复，通常应用的污染物是那些亨利系数大于 0.01或蒸汽压大于66.66 Pa 的挥发性有机物，有 时也应用于去除环境中的油类、重金属及其有机 物、多环芳烃等污染物。一般来讲，原位蒸气浸 提修复技术运行和维护所需时间由6～12个月不 等，异位蒸气浸提技术通常每批污染土壤的处理 需要4—6个月，而多相浸提修复技术运行周期在 6个月和几年不等。
环境修复原理与技术
a.振动筛原工作理示意图
b. 螺旋富集器横断面
c. 摇床工作原理示意图
图2-6 重力分离设备工作原理示意图
环境修复原理与技术
(4) 脱水分离 ①过滤和压滤
图2-7 自动板框压滤机工作原理示意图
1．主梁 2．滤布 3．固定压板 4．滤板 5．池框 6．活动压板 7．压紧机构 8．洗刷槽
环境修复原理与技术
②沉淀 ③离心
图2-8 一种圆筒型离心机构造及工作原 理示意图
环境修复原理与技术
脱水分离修复的主要技术特征总结
技术 基本原理及影响 因素 过滤 通过多孔介质； 取决于颗粒粒径 压滤 压缩流体通过可 渗透的多孔介质； 颗粒粒径 可处理难以泵送的 泥浆物质，处理国 的固体含水量比较 低 需要高压力，有时 增加流体的阻力 序批式操作、需要 持续的压力 离心 认为重力沉降； 粒径、形状、密度 以及流体密度 处理能力较大，速 度较高 沉淀 重力沉降；犁镜、 形状、密度和流体 密度，可以借助浮 选剂 设备简单、便宜， 处理能力较大
基于物理技术的环境修复方法
基于物理技术的环境修复方法环境问题是当前全球范围内备受关注的一个议题，其中水、土壤和大气污染问题尤为严重。
各类污染物的排放对人类生产生活和生态系统都造成了不可忽视的影响。
为了解决环境问题，研究人员们始终在探索各种方法。
本文将介绍基于物理技术的环境修复方法。
1. 电解技术电解技术是指用电能将化学反应中的电子输运过程转化为化学反应过程的一种技术，通过电解的方法可以移除水体中的污染物。
电解技术主要是通过电极的电解过程将污染物氧化分解为无害物质，从而达到环境修复的目的。
电解技术具有处理速度快、除污效率高、操作简单等优点。
比如，采用电解技术可以将水中的有机物、氮、磷等污染物去除。
2. 光催化技术光催化技术是指利用光能来加速物质的化学反应过程的技术，通过光催化技术可以将污染物降解为无害物质。
光催化技术主要是通过金属氧化物、半导体和纳米材料等光催化剂的作用将污染物光催化降解为无害物质。
光催化技术具有能耗低、处理效率高、适合处理大面积、高稀释度污染物等优点。
比如，利用光催化技术可以去除空气中的有害气体如二氧化氮、苯、甲醛等。
3. 微生物技术微生物技术是指利用生物活性物质形成的催化系统对污染物进行生化分解的技术，微生物技术可以应用于土壤、水体等环境修复中。
微生物技术通过不同的处理方式，如添加氧化剂、微生物、复合处理等来降解污染物，利用微生物的新陈代谢机制将污染物降解为无害物质，或转化为其他成分。
微生物技术具有除污效率高、耗能少、成本低等特点。
比如，利用微生物可以去除污染物如重金属、石油类等。
4. 电化学技术电化学技术是将电能转化为化学能催化反应的技术，通过电化学技术可以降解水体、土壤等环境中的污染物。
电化学技术主要是通过阳极和阴极之间的电化学反应来实现除污。
电化学技术具有效果稳定、操作方便等优点。
比如，利用电化学技术可以去除水中的重金属、氨氮、有机物等。
总的来说，基于物理技术的环境修复方法可以有效地解决环境污染问题。
-环境污染的物理修复(共65张PPT)
染物
3.5 蒸气浸提修复技术局限
局限：渗透性较差的环境介质〔如黏土、有机土 壤〕受限
限制因素： 被污染环境的异质性引起气流分配的不均匀； 低渗透性的被污染环境阻碍气流通过； 被污染环境的地下水位太高〔地下1-2m)； 被污染环境中存在对挥发性污染物吸附性强的要
土壤孔隙水的电渗析流动与水力流动比较 水流均匀，流向易控制；水流渗透率高；
电泳：污染环境中带电胶体颗粒的迁移运动 ，例如细小土壤颗粒、腐殖质和大分子物质 等。运动的方向和速度、距离取决于电场和 毛细孔隙的直径等因素
酸性迁移：电解反响导致阴极附近溶液呈酸 性、pH低至2，带正电的氢离子向阴极迁移 ；而阳极附近的呈酸性、pH高至12，带负 电的氢氧离子向阳极迁移。氢离子因半径小 ，迁移速度高，形成酸性迁移带后将沉淀的 金属重新离解为离子后共同迁移
4.3 固化/稳定化修复技术
4.3.1 原位固化/稳定化法 将固化剂或稳定剂等化学试剂投掷于污染
环境原位，使其与污染物的混合
原位固化/稳定化修复污染土壤示意图
4.3.2 异位固化/稳定化法
将被污染环境〔如土壤和沉积物等〕隔 离、提取或挖掘出来，在地面混合后，投放 到适当形状的模具中或放置到空地，进行稳 定化处理
脱水别离技术的主要技术特征比较
2.3.8 物理别离修复技术的主要属性小结〔一〕
物理别离修复技术的主要属性小结〔二〕
2.4 物理别离修复技术应用
范围：主要应用于污染土壤中无机污染物的 修复，适合从小范围被污染的土壤、沉积物 、废渣中别离重金属，清洁土壤、恢复土壤 正常功能
优点：大多数相关技术设备简单，费用低廉 ，可持续高产出
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环境修复原理与技术
①淘选机 ②机械粒度 分级机
图 2-4 螺旋分级机或“沙螺旋” 的工作原理示意图
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③ 水 力 旋 风 分 离 器
图 2-5 水力旋风除尘器示意图
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(3) 密度（或重力）分离 基于物质密度，采用重力富集方式分离颗粒。在 重力和其他一种或多种与重力方向相反的作用力 的同时作用下，不同密度的颗粒产生的运动行为 也有所不同。尽管密度不同是重力分离的主要标 准，但是颗粒大小和形状也影响分离。一般情况 下，重力分离对粗颗粒比较有效。
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2.2 物理修复的技术类型
根据处理对象的位置是否改变分为： 原位物理修复 原位物理修复更为经济有效：对污染物就地处置， 使之得以降解和解毒，不需要建设昂贵的地面环 境工程基础设施和远程运输，操作维护起来比较 简单，还有一个优点就是可以对深层次污染的土 壤进行修复。 异位物理修复， 与原位物理修复技术相比，异位物理修复技术的 环境风险较低，系统处理的预测性高于原位物理 修复。
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5种物理修复技术
1
2 3
基本物理分离修复
蒸汽浸提修复 固定/稳定化修复 电动力学修复 热力学修复
4
5
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2.3 基本物理分离修复
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2.3.1 物理分离修复概述
在化学、采矿和选矿工业中应用了几十年 。 主要是基于介质及污染物的物理特征而采用不同 的操作方法： ① 依据粒径大小，采用过滤或微过滤的方法进行分 离； ② 依据分布、密度大小，采用沉淀或离心分离； ③ 依据磁性有无或大小，采用磁分离的手段； ④ 根据表面特性，采用浮选法进行分离。
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第二章 环境污染的物理修复原理
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2.1.1 物理修复的概念
修复：Remediation 环境意义上的修复是指对被污染的环境采取物理、 化学与生物学技术措施，使存在于环境中的污染 物质浓度减少或毒性降低或完全无害化。
物理修复：污染环境的物理修复过程主要利用污 染物与环境之间各种物理特性的差异，达到将污 染物从环境从去除、分离的目的。
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a.振动筛原工作理示意图
b. 螺旋富集器横断面
c. 摇床工作原理示意图
图2-6 重力分离设备工作原理示意图
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(4) 脱水分离 ①过滤和压滤
图2-7 自动板框压滤机工作原理示意图
1．主梁 2．滤布 3．固定压板 4．滤板 5．池框 6．活动压板 7．压紧机构 8．洗刷槽
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2.3.3 物理分离修复原理
(1) 粒径分离
筛分：根据颗粒直径分离固体 ①干筛分
图2-2 滚筒筛设备示意图
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②湿筛分
图2-3 跳汰式湿筛分工艺示意图
环境修复原理与技术
一般来说，采用湿筛分技术要遵循以下原则： a.当大量重金属以颗粒状存在时，特别推荐采用 湿筛分方式。此时，湿筛分手段能够使土壤无害 化，而不需要进一步的处理；同时，应用少量的 化学试剂就将废液中重金属颗粒的体积减少到一 定预期水平。 b.如果接下来的化学处理需要水，如采用土壤清 洗或淋洗技术，那么也推荐用湿筛分技术。 c.如果处理得到的重金属可以循环再利用或废液 不需要很多的化学处理试剂，也适合采用湿筛分 方法。
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2.1.2 物理修复的特点
物理修复具有高效、快捷、积极、修复时间较短、 操作简便、对周围环境干扰少、对污染物的性质 和浓度不是很敏感等特点，所以应用范围很广， 近年来物理修复在污染土壤的治理方面得到了较 大的发展。 但相对与近年来迅速发展的生物修复技术也暴露 出不少缺点：修复效果不尽人意、所需费用较高、 耗人力物力较多、有可能引起二次污染等
技术优点
操作简单，分离可 具有较高的选择性
局限性 设备类型举例
序批式操作特性， 清晰较为困难 转鼓、转盘、水平 过滤器
价格较贵，设备结 构复杂 固体沉降容器、离 心多孔筐
慢 圆筒形连续粒度分 级机、耙、溢流设 备、刮板、深锥形 浓集器 圆筒形管、有倾口 容器、浮选剂
典型的实验室规模 设备
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②沉淀 ③离心
图2-8 一种圆筒型离心机构造及工作原 理示意图
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脱水分离修复的主要技术特征总结
技术 基本原理及影响 因素 过滤 通过多孔介质； 取决于颗粒粒径 压滤 压缩流体通过可 渗透的多孔介质； 颗粒粒径 可处理难以泵送的 泥浆物质，处理国 的固体含水量比较 低 需要高压力，有时 增加流体的阻力 序批式操作、需要 持续的压力 离心 认为重力沉降； 粒径、形状、密度 以及流体密度 处理能力较大，速 度较高 沉淀 重力沉降；犁镜、 形状、密度和流体 密度，可以借助浮 选剂 设备简单、便宜， 处理能力较大
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③ 筛分前的预处理： 摩擦—洗涤 摩擦洗涤器
摩擦洗涤器能够打碎土壤团聚体结构，将氧化物或 其他胶膜从土壤胶体上洗下来。
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(2)水动力学分离
水动力学分离，或粒度分级，是基于颗粒在流体 中的移动速度将其分成两部分或多部分的分离技 术。颗粒在流体中的移动速度取决于颗粒大小、 密度和形状。可以通过强化流体在与颗粒运动方 向相反的方向上的运动，提高分离效率。
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2.3.2 物理分离修复过程
①针对不同土壤颗粒粒级（如粗砂、细砂和薪粒 等）、粒径或形状，可通过不同大小、形状网格的 筛子（如格筛、振动筛）进行分离（图2-1)；
图 2-1 污染土壤的物理分离修复过程
环境修复原理与技术
②依据颗粒水动力学原理，将不同密度的颗粒，通 过其重力作用导致的不同沉降、沉淀速率进行分 离； ③根据颗粒表面特性的不同，采用浮选法，将其中 一些颗粒吸引到目标泡沫上进行分离； ④一些物质具有磁性，或者污染物本身具有磁感应 效应，尤其是一些重金属，可采用磁分离法进行 分离。 物理分离技术通常需要挖掘土壤，因此修复工作 所耗费的时间取决于设备的处理速度和待处理土 壤的体积。通常，都是在流动的单元内原位开展 修复工程，它的修复能力是每天能处理 9～ 450m3 的土壤。