某化工廠舊址污染土壤和地下水修復工程分析

張亞嬌

（上?？辈煸O計研究院（集團）有限公司，上海200903）

1 引言

隨著我國社會經(jīng)濟和城市化進程的快速發(fā)展，以及產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整，城區(qū)內(nèi)大批精細化工、石油化工、冶金企業(yè)搬遷或關閉。由于過去重發(fā)展、輕環(huán)保的發(fā)展思路，相關行業(yè)的原場區(qū)形成大量高風險污染場地，場地土壤往往受到有機、重金屬等多種污染物的污染，場地地下水同時受到污染。

本文選取江蘇某化工廠舊址污染場地修復治理工程為研究對象，通過對修復工藝、工程實施、修復效果評估等方面的介紹，可作為工程案例為同類污染場地的修復工作提供借鑒和參考。

2 工程概況

場地歷史上曾作為某化工廠的工業(yè)用地，主要生產(chǎn)精蒽、咔唑、氧化蒽醌，涉及化工基礎原料制造等工藝。根據(jù)GB 36600—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設用地土壤污染風險管控標準》，后期本場地擬規(guī)劃為第二類用地。

通過前期場地環(huán)境調(diào)查和風險評估，場地土壤受到多環(huán)芳烴和咔唑污染，其中，多環(huán)芳烴包括苯并（a）蒽、苯并（b）熒蒽、苯并（a）芘、茚并[1,2,3-cd]芘、、苯并（k）熒蒽、二苯并[a,h]蒽、菲、熒蒽、苯并[g,h,i]苝、蒽、芴；地下水中目標污染物有2 種，分別為1，2-二氯乙烷、萘。土壤修復深度普遍在1.5m 以淺，最大修復深度4.0m。按照污染程度，重度和中度污染土方約11 904m3，輕度和輕微污染土方約4 831m3，共計16 735m3。地下水污染深度為5.0m，待修復地下水方量約5 000m3。

土壤中污染物修復目標值主要參考GB 36600—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量建設用地土壤污染風險管控標準》中第二類用地篩選值，標準中未包含的目標污染物參照DB11/T 811—2011《北京市場地土壤環(huán)境風險評價篩選值》中工業(yè)/商服用地篩選值和《美國愛荷華州土壤與地下水污染物標準》中的土壤標準限值。場地污染地下水目標污染物需滿足GB/T 14848—2017《地下水質(zhì)量標準》Ⅳ類水質(zhì)標準。

3 修復施工方案

污染土壤治理采用“分區(qū)開挖+異位修復”的模式，重度、中度污染土壤采用原場異位高溫熱脫附技術進行修復，輕度和輕微污染土壤采用常溫熱解吸技術進行修復。污染土壤修復后，經(jīng)驗收達標后原場回填。

污染地下水修復采用“多相抽提+異位臭氧氧化”工藝進行修復治理。在污染范圍內(nèi)布設井群抽提系統(tǒng)，抽出的氣體進入尾氣收集裝置做凈化處理，抽出的污染地下水泵入地面系統(tǒng)，修復達標后納管排放。

4 工程實施過程

4.1 污染土壤修復施工

4.1.1 污染土清挖與轉(zhuǎn)運

本次污染土開挖與轉(zhuǎn)運工作分2 個階段進行：第一階段為淺部（1.5m 以淺）污染土清挖；第二階段為深層（1.5～4.0m）污染土開挖與轉(zhuǎn)運。各區(qū)污染土清挖后轉(zhuǎn)運至異位修復區(qū)，重度和中度污染土統(tǒng)一轉(zhuǎn)運至修復大棚內(nèi)堆置，輕度和輕微污染土轉(zhuǎn)運至暫存區(qū)。

4.1.2 污染土預處理

污染土預處理主要包括土壤的篩分破碎和含水率調(diào)節(jié)。污染土壤首先通過挖機去除土壤中較大塊建筑垃圾、石塊等，同時進行初步破碎和翻曬。后向污染土壤中加入生石灰調(diào)節(jié)含水率，生石灰添加量約為1%。完成含水率調(diào)整后使用高效振動篩分機械進行污染土壤的細篩，經(jīng)篩分后土壤粒徑≤30mm，土方含水率≤25%。

4.1.3 異位熱脫附修復施工

本次重度和中度污染土壤熱脫附修復采用異位高溫熱脫附設備，該設備主要有進料單元、熱脫附單元、出料單元、冷凝單元、廢水處理單元、煙氣排放處理單元、電控單元構成。該設備通過間接加熱的形式，把污染土壤中有機污染物加熱至相關沸點以上的溫度，在此溫度下停留足夠時間，將污染土壤中的有機污染物、水分等轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)從土壤中分離出來，從而達到污染土壤的修復治理。

污染土壤預處理完成后進行喂料，通過皮帶輸送機送入加熱絞龍內(nèi)進行熱脫附，本次土壤物料加熱調(diào)節(jié)溫度范圍為550～600℃，加熱時間≥30min，熱脫附室內(nèi)的物料導流及防黏結自清結構使得污染土壤在完成高溫熱傳遞的基礎上從前端往后端緩慢推進，實現(xiàn)“?”形回路熱脫附過程，有機污染物揮發(fā)至氣相中。然后經(jīng)過土壤冷卻輸出裝置冷卻噴淋后排出，從而完成有機污染土壤的熱處理修復。

4.1.4 異位常溫熱解吸修復施工

異位常溫熱解吸修復施工在異位攪拌區(qū)開展，完成污染土篩分破碎、生石灰投放、藥劑與土壤混合攪拌修復過程，修復完成后的土方在待檢區(qū)堆放養(yǎng)護。

4.2 污染地下水修復施工

4.2.1 多相抽提井建設與運行

于地下水污染范圍內(nèi)建立地下水抽提井，根據(jù)修復區(qū)域地層滲透性確定單井影響半徑為3.0m，井間距和排間距均為5.0m，本次共布設多相抽提井470 口。抽提系統(tǒng)運行時，抽提井周邊地下流體和揮發(fā)性氣體被抽提出來，通過控制抽提速率，保持抽提井中地下流體和土壤氣體以氣水混合物的形式被持續(xù)穩(wěn)定抽提出來。抽提出來的混合物首先進入旋風氣液分離器中，液體泵入沉淀罐進行初沉后進入地面水處理設備進行修復，抽提氣體排入活性炭吸附罐。

4.2.2 抽出地下水處理

初沉后的污染地下水進入混凝沉淀池與聚合氯化鋁（PAC）混合，利用高分子絮凝劑的巨大表面吸附作用等作用使水體中的雜質(zhì)和懸浮物快速沉淀。之后經(jīng)石英砂過濾后的污水泵入污廢水主體處理系統(tǒng)——化學氧化反應系統(tǒng)中。在化學氧化反應罐中，由臭氧發(fā)生器持續(xù)曝氣，產(chǎn)生羥基自由基OH-，對廢水中有機污染物進行強氧化降解，從而去除廢水中有機污染物。

5 修復效果評估

5.1 土壤修復效果評估

根據(jù)驗收要求，效果評估單位分3 次驗收共采集35 個土樣（含3 平行樣），測定pH 和目標污染物濃度。根據(jù)驗收檢測報告可知，異位修復后土壤部分土壤樣品菲、蒽、熒蒽、芴、咔唑有檢出，檢出濃度為0.1～0.5mg/kg，均未超過修復目標值，其他土樣目標污染物均未檢出。100%樣品檢測濃度均達到修復目標要求。

5.2 地下水修復效果評估

效果單位分三次對修復后地下水驗收采樣，共采集水樣品20 個（含3 組平行樣），監(jiān)測水樣中目標污染物及納管排放主要因子。根據(jù)三次驗收監(jiān)測結果可知：修復后地下水中關注污染物檢出濃度達到了修復目標的要求（1,2-二氯乙烷均為檢出，部分水樣品中萘有檢出，但遠小于修復目標值）。納管排放主要因子（pH、COD、BOD5、SS、氨氮、總磷、石油類、動植物油、色度）檢測濃度同時滿足GB/T 31962——2015《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標準》相關限值和當?shù)匚鬯幚韽S的準入標準。

6 工程實施要點分析

6.1 充分的施工前準備工作

在項目施工準備階段，開展了室內(nèi)小試和現(xiàn)場中試，確定了修復施工最佳工藝參數(shù)，包括熱脫附適宜溫度和最佳物料停留時間、藥劑投加配比、臭氧曝氣時間等，明確的施工參數(shù)可高效指導現(xiàn)場施工。同時，項目組還開展了場地測繪、補充調(diào)查、修復范圍和深度復核析等工作，進一步明確污染土壤和地下水的修復范圍和深度。此外，為滿足后續(xù)精細化修復施工的要求，在施工準備期，項目組還開展了場地測繪、修復邊界勘定、場地地層特性分析、地下障礙物探摸等工作，獲取了項目全面的基礎信息。

6.2 分區(qū)分程度精細化施工組織

根據(jù)場地污染空間分布和污染程度的差異，多層次制訂了精細化的施工方案，進行了修復設備、施工工藝、施工影響的分析與比選，實現(xiàn)了差異化處置策略和各工序間的有效銜接，不同污染程度的土壤采用不同的修復工藝和設備及預處理方式，污染土開挖與抽提井建設，抽提井運行與污染地下水異位治理、污染土修復與地下水治理協(xié)調(diào)有序進行，保障了修復質(zhì)量和工期進度。

6.3 過程控制與在線監(jiān)測

熱脫附設備電控單元作為整套系統(tǒng)的控制核心，可實時反饋各功能單元運行狀態(tài)及顯示運行參數(shù)，對設備溫度、壓力、流量等各工況的實時監(jiān)控與記錄，對系統(tǒng)故障及時報警，可實時指導熱脫附修復過程，實現(xiàn)了土壤修復過程的動態(tài)調(diào)整；進而提高了施工效率，節(jié)省了修復成本。

7 結語

本項目重度、中度污染土壤采用異位高溫熱脫附技術進行修復，輕度、輕微污染土壤采樣常溫熱解吸技術修復；污染地下水采用原位多相抽提與異位臭氧氧化修復處置。修復后的土壤與地下水順利通過了第三方效果評估單位的驗收。采用了多種修復工藝對場地污染土壤和地下水進行了修復，豐富了有機污染場地修復治理修復工程應用案例，具有較好的參考價值，可為同類污染場地的修復提供借鑒和參考。