地下水修復(fù)技術(shù)及止水帷幕技術(shù)在污染場(chǎng)地項(xiàng)目中的運(yùn)用

王啟華，黃文濤，陳 建，成德久

（安徽省通源環(huán)境節(jié)能股份有限公司，安徽 合肥 230000）

地下水資源與地表水資源是人類能主觀利用的部分資源[1]，是人類生存、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展必要資源，隨著涂裝油墨、石油化工等大量企業(yè)的易址搬遷、異地重建，工業(yè)遺址中的大量有機(jī)物沒(méi)有得到及時(shí)處理，在土壤中吸附積累，使得有機(jī)物污染成為污染土壤、地下水環(huán)境的首要因素[2]，因此土壤及地下水有機(jī)污染修復(fù)工程刻不容緩。

某化工股份有限公司是以生產(chǎn)有機(jī)化工中間體為主的大型企業(yè)，產(chǎn)品主要應(yīng)用于醫(yī)藥、染料、顏料、橡膠助劑、農(nóng)藥、食品和飼料、化妝品添加劑等領(lǐng)域。由于城市的快速發(fā)展，以及宜居宜業(yè)環(huán)境要求的不斷提高，其所在市充分發(fā)揮退市進(jìn)園、工業(yè)園區(qū)招商引資等有關(guān)政策優(yōu)勢(shì)，啟動(dòng)工業(yè)企業(yè)“退市進(jìn)園”行動(dòng)[3-4]。依照相關(guān)法律法規(guī)，重點(diǎn)單位新、改、擴(kuò)建項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)在開(kāi)展建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)時(shí)，按照國(guó)家有關(guān)技術(shù)規(guī)范開(kāi)展工礦用地土壤和地下水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查。該化工股份有限公司主要從事有機(jī)化工中間體生產(chǎn)，屬于《土壤污染防治工作方案》和《污染地塊土壤環(huán)境管理辦法（試行）》的重點(diǎn)監(jiān)管單位。依據(jù)場(chǎng)地調(diào)查修復(fù)總面積66600m2及污染情況，該場(chǎng)地修復(fù)方案采用原位燃?xì)鉄崦摳椒ㄐ迯?fù)土壤及地下水。其中對(duì)地下水修復(fù)采用的技術(shù)方案有：（1）重點(diǎn)污染區(qū)域地下水采用抽出處理技術(shù)（Pump Treat），將污水集中處理；（2）對(duì)輕度污染擴(kuò)散區(qū)域進(jìn)行止水帷幕風(fēng)險(xiǎn)管控。本文重點(diǎn)介紹地下水修復(fù)與止水帷幕在該項(xiàng)目中的運(yùn)用。

1 地下水抽出-異位處理技術(shù)

地下水修復(fù)技術(shù)按修復(fù)位置可分為原位修復(fù)技術(shù)和異位修復(fù)技術(shù)。原位修復(fù)技術(shù)中多相抽提技術(shù)（MPE）、電動(dòng)修復(fù)技術(shù)（EK）及可滲透反應(yīng)墻技術(shù)（PRB）等是近年發(fā)展前景較好的綠色環(huán)境友好型修復(fù)技術(shù)[5]，可持續(xù)處理多種有機(jī)污染物且處理效果優(yōu)良，但是我國(guó)地下水修復(fù)行業(yè)對(duì)上述技術(shù)的研究還處于起步階段；在異位修復(fù)技術(shù)[6]中，地下水抽出-異位處理技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用的最為成熟廣泛。本案例中，某化工股份有限公司在治理地下水中苯、氯苯和硝基苯（表1）復(fù)合污染時(shí)，即采用了地下水抽出處理技術(shù)（Pump Treat）。如圖1 所示，利用水泵和抽提井抽提污染羽中溶解性多相污染介質(zhì)，通過(guò)地面上的污水處理裝置凈化后回灌或排入管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)地下水的修復(fù)。運(yùn)用多級(jí)泵抽提將地下水抽出，匯入收積池。通過(guò)抽提井外置石英砂等充填料、管井地面以上設(shè)置膨潤(rùn)土以防止井底沉渣和水體浮砂對(duì)抽提設(shè)備的損傷、管井灌沙而形成堵塞密閉層。污染羽污染介質(zhì)隨水抽入污水處理裝置，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)污染物的去除。

表1 地下水修復(fù)目標(biāo)污染物濃度及修復(fù)目標(biāo)值（mg/kg）

圖1 地下水修復(fù)抽出-異位處理技術(shù)（Pump Treat）

地下水修復(fù)技術(shù)，采用小型移動(dòng)式一體化污水處理裝置，日處理水量達(dá)3000t/d，主要污水源是多級(jí)水泵抽提地下污染水，考慮地下水可能存在NAPL，所以一體化設(shè)備裝置工藝設(shè)計(jì)如圖2：（1）設(shè)立隔油池，采用撇油板往復(fù)撇油，實(shí)現(xiàn)NAPL 分離；（2）在隔油池后段采用吹脫技術(shù)，處理污染水中的高濃度氨氮、VOCs。利用高速氣液分離器形成氣液分離，對(duì)分離氣體采用活性炭吸附，處理后液體達(dá)標(biāo)排放；（3）采用酸化反應(yīng)池，調(diào)節(jié)pH 值，至適合處理酸性值；（4）投入氧化藥劑，氧化反應(yīng)；（5）堿反應(yīng)池（二次調(diào)pH 值）；（6）投入PACPAM 絮凝沉淀；（7）均衡間池；（8）快濾池；（9）澄清池；（10）外排。其優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，可移動(dòng)作業(yè)、多層疊加，減少建設(shè)投資費(fèi)用。

圖2 移動(dòng)式一體化裝置工藝流程圖

2 止水帷幕風(fēng)險(xiǎn)管控能力在項(xiàng)目中的運(yùn)用

止水帷幕是基建工程中止水工程的總稱，是一種防滲隔水手段[7]，已在建筑工程項(xiàng)目得到了廣泛應(yīng)用，其原理是通過(guò)不透水或透水性極低的水泥漿體帷幕的設(shè)立以阻止基坑內(nèi)外滲流場(chǎng)水分的交換，防止地下水滲流。常見(jiàn)的止水帷幕有連續(xù)水泥土攪拌樁、深導(dǎo)攪拌樁、高壓旋噴樁或壓漿止水帷幕等[8-9]。同時(shí)，止水帷幕根據(jù)深度的不同，可以分為落底式止水帷幕和懸掛式止水帷幕。如圖3，本案例工程項(xiàng)目中設(shè)置懸掛式垂直阻隔止水帷幕，以保證能夠?qū)⑺形廴疚镞M(jìn)行封閉，抑制污染羽的生長(zhǎng)擴(kuò)散。止水帷幕墻采用膨潤(rùn)土等材料再輔以圖4 中三軸攪拌樁施工方式形成半永久性止水帷幕，目的是不得對(duì)后續(xù)修復(fù)工程的施工及地塊開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)生障礙。

圖3 垂直阻隔止水帷幕施工流程

圖4 三軸攪拌樁止水帷幕施工

3 地下水修復(fù)與止水帷幕在項(xiàng)目中的運(yùn)用優(yōu)點(diǎn)

地下水修復(fù)抽出-異位處理技術(shù)的運(yùn)用的關(guān)鍵點(diǎn)在于解決地下水污染羽區(qū)域污染介質(zhì)和污染量問(wèn)題，通過(guò)調(diào)研分析地下水情況，則原位修復(fù)和異位修復(fù)的技術(shù)路線確定也就更準(zhǔn)確可行。本案例選擇修復(fù)地下水的技術(shù)方法是抽出-異位處理，該方案的優(yōu)點(diǎn)是垂直止水帷幕的設(shè)立阻斷了污染羽內(nèi)外的水力聯(lián)系，減少了水處理壓力；此外，該技術(shù)處理污染物徹底、直觀，不足之處是有承載力的地下水要及時(shí)補(bǔ)充，以避免土體位移、地面沉降等現(xiàn)象的發(fā)生。地下水修復(fù)中，為防止過(guò)度修復(fù)，需要加大投資成本從而帶來(lái)較大資金壓力，在面對(duì)輕度污染區(qū)域時(shí)，可采用風(fēng)險(xiǎn)管控方式，是當(dāng)前修復(fù)技術(shù)中一事一議的好思路，也吻合土壤修復(fù)基本原則“堅(jiān)持風(fēng)險(xiǎn)管控，突出重點(diǎn)區(qū)域，實(shí)施分類別、分用途、分階段治理”的完整組合。移動(dòng)式一體化設(shè)備異位處理污染水的優(yōu)勢(shì)使其在工程上得到了充分運(yùn)用，一體化設(shè)備+模塊化的組合便捷，同時(shí)提升了綜合技術(shù)，大大降低現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試運(yùn)行的時(shí)間周期和成本費(fèi)用。

止水帷幕在項(xiàng)目上的應(yīng)用，一方面減緩了污染羽體積增長(zhǎng)，降低了水處理量，另一方面降低了場(chǎng)地燃?xì)鉄崃康膿p失，使得更多的熱量用于污染物及土體的加熱。止水帷幕的材料選取上，利用膨潤(rùn)土與水泥漿止水帷幕的特性，能夠不影響后續(xù)地塊修復(fù)工程和開(kāi)發(fā)建設(shè)，可持續(xù)性強(qiáng)。

4 小結(jié)與展望

通過(guò)本案例的調(diào)研，異位地下水修復(fù)的適應(yīng)性在重度污染地下水修復(fù)中得到了展現(xiàn)，地下水修復(fù)總體趨勢(shì)為：

（1）在地下水修復(fù)工程中，從傳統(tǒng)污染物、單一修復(fù)技術(shù)發(fā)展到多介質(zhì)、多界面、多過(guò)程、多組合運(yùn)用的修復(fù)技術(shù)。

（2）地下水抽出-異位處理技術(shù)中，針對(duì)污染羽了解、地質(zhì)分析、污染水量的解析要做到宏觀、多源、多尺度的探討，從而為選擇一體化設(shè)備提供準(zhǔn)確的技術(shù)參數(shù)。

（3）從風(fēng)險(xiǎn)管控、健康風(fēng)險(xiǎn)到生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，從污染源阻隔到工程技術(shù)的選擇運(yùn)用，從源頭控制、過(guò)程阻斷、凈化異位修復(fù)，直至安全利用的發(fā)展模式。

（4）在修復(fù)材料與裝備上，從單功能單目標(biāo)到多功能多目標(biāo)修復(fù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)靶向修復(fù)，移動(dòng)與固定相結(jié)合，原位+異位，移動(dòng)+模塊化裝備方向發(fā)展。

（5）在工程運(yùn)用上，從單項(xiàng)修復(fù)向污染氧化、酸化調(diào)整pH 值等多項(xiàng)協(xié)同智慧修復(fù)方向發(fā)展。

綜上所述，展望未來(lái)，作為技術(shù)研發(fā)人員，建議地下水修復(fù)重點(diǎn)研究方向如下：

（1）地下水的污染過(guò)程與生態(tài)健康風(fēng)險(xiǎn)相結(jié)合，污染物轉(zhuǎn)化的新方向和新技術(shù)；地下水在多介質(zhì)、多界面的動(dòng)力學(xué)與地質(zhì)抽提影響，移動(dòng)式一體化處理技術(shù)結(jié)合抽提過(guò)程中的處理技術(shù)在規(guī)模上投資成本的潛力空間。

（2）地下水修復(fù)功能的材料、綠色技術(shù)和智能化移動(dòng)裝備的簡(jiǎn)約、安全利用、效果評(píng)估與空間生態(tài)開(kāi)發(fā)技術(shù)。

（3）通過(guò)該案例延伸到耕地、工業(yè)場(chǎng)地、礦山修復(fù)等污染土壤的靶向仿生、協(xié)同精準(zhǔn)和智慧修復(fù)以及大數(shù)據(jù)綜合運(yùn)用等綠色可持續(xù)環(huán)保先進(jìn)科技思路。

（4）建立地下水修復(fù)數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)軟件智能信息化平臺(tái)。建立項(xiàng)目信息采集與環(huán)境質(zhì)量演變長(zhǎng)期跟蹤等關(guān)鍵因素的觀察網(wǎng)絡(luò)信息化系統(tǒng)。