電鍍行業(yè)典型污染場地調(diào)查及重金屬鎳污染修復技術(shù)研究

王海蘭（惠州市環(huán)境科學研究所516001廣東惠州）

電鍍行業(yè)典型污染場地調(diào)查及重金屬鎳污染修復技術(shù)研究

王海蘭
（惠州市環(huán)境科學研究所516001廣東惠州）

在惠州市惠城區(qū)范圍內(nèi)通過注銷排污許可證環(huán)境管理手段初步篩選出有搬遷遺留地的重污染電鍍企業(yè)，再通過現(xiàn)場勘察進一步排查確定具備場地修復基本條件的惠城區(qū)電鍍行業(yè)典型污染場地進行調(diào)查分析和重金屬污染修復技術(shù)研究。

電鍍行業(yè)；場地調(diào)查；重金屬污染；修復技術(shù)

1 惠州市惠城區(qū)電鍍行業(yè)典型污染場地調(diào)查

1.1 惠城區(qū)電鍍行業(yè)典型污染場地調(diào)查背景及意義

根據(jù)2012年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，惠州市共有電鍍企業(yè)223家，廢水排放總量約2.4萬噸/日。列入全省重金屬污染重點防控企業(yè)名錄的就有111家，占一半之多，數(shù)量居全省前列。惠州市環(huán)境保護局惠城區(qū)分局2015年1月份底前對惠城區(qū)25家電鍍企業(yè)中不符合保留條件或無法通過驗收的10家電鍍企業(yè)實施轉(zhuǎn)型或關(guān)閉。這些搬遷場地如未經(jīng)環(huán)境調(diào)查評估和修復而直接再利用，會存在潛在的健康風險。部分含重金屬污染的惠城區(qū)電鍍行業(yè)典型污染場地位于東江沿岸，對于東江飲用水水質(zhì)保護造成了極大的隱患，開展電鍍企業(yè)搬遷遺留地的土壤污染調(diào)查評價和修復工作迫在眉睫。

1.2 惠城區(qū)電鍍行業(yè)典型污染場地現(xiàn)狀

某電鍍行業(yè)典型污染場地建于1998年5月，廠區(qū)占地面積2000m2，主營來料加工電鍍。生產(chǎn)過程包括人工拋光、清洗、電鍍、烤干、包裝。其產(chǎn)生的工業(yè)廢水含六價鉻、氰化物、鎳等重金屬。廢水經(jīng)過破鉻、破氰后，經(jīng)中和、絮凝反應(yīng)沉淀、金屬分離子清液，經(jīng)過過濾后排放。企業(yè)于2013年停產(chǎn)，生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)拆除，僅遺留廠房兩處。遺留的廠房位于惠州市惠城區(qū)梅湖工業(yè)區(qū)發(fā)電廠內(nèi)，與東南熱電廠相隔，場區(qū)東北面為東江，與東江相距約260m。

1.3 惠城區(qū)電鍍行業(yè)典型污染場地調(diào)查分析

2015年3月對該電鍍行業(yè)典型污染場地進行現(xiàn)場勘察，并使用X射線熒光分析儀（XRF）對場地土壤重金屬含量進行分析，分析項目為鎘、汞、砷、總鉻、銅、鎳、鉛、鋅，監(jiān)測結(jié)果如表1所示。

表1 污染場地重金屬土壤監(jiān)測結(jié)果（mg/kg）

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，對照《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》（GB15618-1995）的二級標準，該電鍍行業(yè)典型污染場地舊址存在重金屬超標，超標項目為鉻和鎳。根據(jù)國家環(huán)保部《建設(shè)用地土壤污染篩選指導值（征求意見稿）》給出的標準值，該電鍍行業(yè)典型污染場地舊址土壤重金屬超過建設(shè)用地土壤污染篩選指導值，超標項目為鎳，電鍍車間表土樣品分析值超出風險篩選指導值高達613倍。因此，有必要對該場地進行詳細的環(huán)境調(diào)查評估，并開展場地修復工作。

由此可見，該電鍍行業(yè)典型污染場地廠區(qū)土壤已受到污染，舊址距東江僅260m，土壤中污染重金屬經(jīng)過地下水輸送發(fā)生遷移，將最終對東江造成污染。東江是廣東省東深供水工程取水水源地，為保護東江飲用水水質(zhì)，避免其受到污染，開展該場地的重金屬污染防治工作具有重大意義。

2 重金屬鎳污染修復技術(shù)研究

本文擬選取該電鍍行業(yè)典型污染場地作為電鍍企業(yè)重金屬污染場地修復試點示范的選址進行場地重金屬鎳污染修復技術(shù)研究。

2.1 重金屬污染場地修復技術(shù)的分類

根據(jù)《工業(yè)企業(yè)場地環(huán)境調(diào)查評估與修復工作指南（試行）》，污染場地修復技術(shù)按照處置場所可分為原位修復（in-situ）技術(shù)和異位修復（ex-situ）技術(shù)；按照修復技術(shù)原理可分為生物、物理、化學和物理化學修復技術(shù)；按照“源-途徑-受體”控制方式，可分為污染介質(zhì)治理技術(shù)、污染途徑阻斷技術(shù)和受體保護技術(shù)，具體包括的技術(shù)種類如表2所示：

表2 按“源-途徑-受體”劃分的修復技術(shù)類型

重金屬污染修復處理方法目前主要有填埋、固化穩(wěn)定化、化學氧化還原、覆蓋、植物修復和淋洗等，可將污染物進行固定，降低其遷移性；或改變其化學性質(zhì)，使其變?yōu)闊o毒或低毒的化合物；或?qū)ζ溥M行富集，集中處理，最終降低對人體和生態(tài)健康的威脅。

2.2 重金屬鎳污染修復技術(shù)推薦

根據(jù)《工業(yè)企業(yè)場地環(huán)境調(diào)查評估與修復工作指南（試行）》，開挖/異位處理以及固化/穩(wěn)定化技術(shù)不需要進行篩選性試驗，電動力學修復技術(shù)可高效處理重金屬污染（包括鉻、汞、鎘、鉛、鋅、錳、銅、鎳等）及有機物污染（苯酚、六氯苯、三氯乙烯以及一些石油類污染物），去除率可達90%。技術(shù)特點：污染物的去除過程主要涉及4種電動力學現(xiàn)象，電遷移、電滲析、電泳和酸性遷移帶。電動力學修復技術(shù)進行土壤修復主要有2種應(yīng)用方法：原位修復，直接將電極插入受污染土壤，污染修復過程對現(xiàn)場的影響最?。恍蚺迯停廴就寥辣惠斔椭列迯驮O(shè)備分批處理。考慮舊址距東江較近，該典型污染場地修復推薦采用開挖（即開挖、臨時堆存，外運交由危廢處理公司處理，客土置換技術(shù)處理）/離子電勢遷移修復技術(shù)。下面重點介紹東莞理工學院的“離子電勢遷移工藝”，目前該技術(shù)已申請了專利，申請?zhí)枮镃N201510213271.X。

離子電勢遷移修復技術(shù)方法包括以下具體步驟：

（1）先對含有重金屬鎳污染的土壤進行破碎、篩分去除大塊固體雜物。

（2）將質(zhì)量分數(shù)為10%的醋酸溶液噴淋到鎳污染土壤上進行淋洗，醋酸溶液與鎳污染土壤的質(zhì)量比為1：1。

（3）在常溫下，靜置12h。

（4）將淋洗后的土壤與含有重金屬的廢水分離，分離后的廢水通過電解法或沉淀法凈化處理將鎳回收后，再次做淋洗用。

（5）將淋洗后重金屬鎳污染土壤放置于盛有水的電解槽中，電解槽的兩端設(shè)有陽極室和陰極室，陽極室、陰極室分別與淋洗后的土壤用放置了離子交換膜的塑料網(wǎng)隔開，陽極室和陰極室內(nèi)均盛放有去離子水，陽極室內(nèi)的去離子水PH值為3，陰極室內(nèi)的去離子水PH值為7，通過石墨電極向陰極室和陽極室之間施加電壓梯度為2V/cm的直流電，在電勢作用下剩余的重金屬離子向陰極移動，進入陰極室回收。（對陰極室和陽極室的PH值進行調(diào)節(jié)，包括：當陽極室的PH值下降到3以下時，通過向陽極室滴入2mol/L的氫氧化鈉將其PH值調(diào)節(jié)至3附近；當陰極室的PH值升高時，通過向陰極室滴入10%的醋酸容易將其PH值調(diào)節(jié)至7附近。）

離子電勢遷移修復技術(shù)方法優(yōu)點有：

（1）修復效果好，本發(fā)明適于對鎳濃度大于等于200mg/ kg的中高濃度范圍的污染土壤，去除率達到95%以上。相比之下，采取多次反復淋洗處理污染土壤的重金屬去除率僅達到50%左右，而僅對污染土壤進行一次淋洗處理，重金屬去除率僅為30%；采用離子電勢遷移修復技術(shù)處理污染土壤，重金屬去除率為70%，并且該處理方法對于土壤要求也較高。由于本發(fā)明首先對污染土壤進行一次淋洗，初步去除部分重金屬鎳，此時土壤中依舊殘留有許多重金屬鎳，但是這時土壤經(jīng)過淋洗后孔隙率變高，含水率也較高，再結(jié)合使用適宜的離子電勢遷移修復，就可以極大程度提高修復效率。同時采用本發(fā)明修復技術(shù)處理，由于淋洗次數(shù)少，土壤肥力減小數(shù)值僅為多次淋洗技術(shù)肥力損失的20%，基本不影響土壤重復使用效果。

（2）環(huán)保節(jié)能，本發(fā)明淋洗處理步驟僅采用一次淋洗處理，與多次淋洗技術(shù)相比可以節(jié)約大量的水資源，減少污水量。采用本發(fā)明方法平均每消耗3L水就可以修復1千克污染土壤。

（3）經(jīng)濟實用，本發(fā)明處理方法節(jié)省大量的水及人工，可以大大減小成本消耗，同時本發(fā)明方法平均每12-13天即為一個處理周期，相比較其它一些生物修復、農(nóng)業(yè)生態(tài)措施來說更加節(jié)省時間，能夠有效提供土壤利用率。

（4）不僅適用于重金屬鎳場地修復，在修復例如銅、鋅、鉛等其他重金屬污染土地方面，也可以達到非常好的修復效果。

王海蘭（1981-），女，出生于廣東省河源市，環(huán)境工程本科學歷，環(huán)保工程師/國家環(huán)境監(jiān)理工程師/國家清潔生產(chǎn)審核師，研究方向：惠州市環(huán)境科學研究所從事水、大氣、土壤等環(huán)境污染治理研究、環(huán)境課題研究、環(huán)境規(guī)劃研究、生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估等環(huán)境科學研究工作；為企業(yè)提供建設(shè)項目的環(huán)境監(jiān)理、清潔生產(chǎn)審核、環(huán)境風險評估及應(yīng)急預(yù)案等環(huán)保服務(wù)。