湖南某化工廠污染場地異位+原位修復工程案例

嚴世沖，馮澤平

（1.湖南省和清環(huán)境科技有限公司，湖南 長沙 410000；2.中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065）

老工業(yè)區(qū)是投入較高、污染嚴重的產(chǎn)業(yè)區(qū)域，加快工業(yè)區(qū)內企業(yè)的關閉和搬遷工作是環(huán)境保護的必要任務［1-2］。湘江流域老工業(yè)區(qū)企業(yè)以有色冶煉、重化工企業(yè)為主，成為高能耗、高污染排放集中區(qū)域，廢水、廢渣、廢氣，已造成該區(qū)域土壤和水體受到一定污染。這些老工業(yè)搬遷污染場地進行修復后可合理規(guī)劃為商業(yè)或居住用地開發(fā)利用。

根據(jù)《湘江流域重金屬污染治理實施方案》以及地方相關文件，一些老工業(yè)區(qū)搬遷改造完成后，擬規(guī)劃為居住／商業(yè)用地。為保證場地建設的安全環(huán)境以場地調查報告和風險評估報告為基礎，采用針對性的修復技術對污染場地進行治理。

1 場地概況

場地原企業(yè)主要生產(chǎn)經(jīng)營產(chǎn)品鈦白粉，產(chǎn)量為30 000 t／a，此外有硫酸100 000 t／a、普鈣200 000 t／a、硫酸亞鐵30 000 t／a、沉淀硫酸鋇10 000 t／a、硅微粉10 000 t／a、氟硅酸鈉2 000 t／a，其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣、廢水及產(chǎn)生的固廢均含有重金屬。

該場地占地面積45 000 m2，根據(jù)污染調查結果，場內土壤中砷、鎘、鉛、鋅的浸出濃度超過了《地表水環(huán)境質量標準》［3］（GB 3838-2002）Ⅲ類標準，若不及時對場地內土壤進行治理，重金屬將隨著雨水的沖刷以地表徑流的形式流向湘江，對湘江水體造成污染。場地污染土壤深度最大為4.5 m，需修復的污染土壤工程量為142 400 m3。

2 治理目標

項目采用穩(wěn)定化技術修復重金屬污染土壤，土壤修復目標值參照《重金屬污染場地土壤修復標準》（DB43／T 1165-2006）居住用地標準，土壤重金屬浸出濃度驗收目標值參照《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅲ類標準，具體指標見表1。

表1 污染土壤修復目標值、修復后土壤驗收目標值

3 修復工藝

結合場地開發(fā)需求以及場地污染情況，采用的修復工藝為：

1.采用異位穩(wěn)定化技術對0～1.5 m層約35 200 m3污染土壤進行修復。污染土清挖完畢后，基坑側壁土壤需達到污染土壤修復目標值，即鉛≤280 mg／kg，鋅≤500 mg／kg，砷≤50 mg／kg，鎘≤7 mg／kg；采用土壤修復一體化設備對污染土壤進行治理，該設備可同時完成破碎、篩分、輸送、加藥、攪拌、加水等功能，設備處理規(guī)模為600 m3／d，運行過程中可避免造成二次污染。

2.采用原位穩(wěn)定化技術對1.5～4.5 m層約107 200 m3污染土壤進行修復。該方法通過ALLU原位穩(wěn)定化系統(tǒng)將一定比例的穩(wěn)定劑加入污染土壤并通過原位攪拌后混合均勻，使其與污染物發(fā)生反應達到修復效果的工藝。

3.對處理后土壤按照《固體廢物浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》［4］（HJ 557-2010）進行浸出試驗，鉛、鋅、砷、鎘浸出濃度達到《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅲ類水標準限值；異位穩(wěn)定化合格土壤作為道路的路基材料填埋。

4.修復工程中產(chǎn)生的基坑開挖廢水、生活污水、沖洗廢水以及坑積水等，進行集中收集后，通過廢水處理一體化設備進行處理，處理達標后排放；清挖及修復過程中需防止造成的二次污染。

修復工藝技術路線如圖1所示。

圖1 修復技術路線

4 工程實施過程

4.1 污染土壤清挖

對于深度為0～1.5 m的重金屬污染土壤，采用挖掘機配合人工分區(qū)清挖、修復的思路。根據(jù)污染范圍進行放線開挖，監(jiān)理單位對開挖范圍各拐點進行復核，并對基坑側壁進行取樣檢測，防止造成污染物的遺漏或過度修復。為確保后期處置高效性要求。

4.2 污染土壤運輸

首先用密閉式環(huán)保運輸車將污染土壤運至治理車間的暫存區(qū)，再用裝載機將污染物運至修復一體化設備進行處理，處理完成后，運輸車在設備出料口處將混合物運至養(yǎng)護區(qū)分批養(yǎng)護。

4.3 污染土壤處理

4.3.1 修復中心設置

修復中心劃分成3個區(qū)塊：（1）污染土壤暫存區(qū)；（2）污染土壤穩(wěn)定化處理區(qū)；（3）污染土壤修復后養(yǎng)護區(qū)。

暫存區(qū)和穩(wěn)定化處理區(qū)位于穩(wěn)定化處理車間，車間采用輕鋼結構，半封閉結構，四周安裝2.5 m高圍擋，頂棚采用陽光板安裝，地面采用C30混凝土硬化30 cm，占地面積為1 150 m2；養(yǎng)護區(qū)位于穩(wěn)定化固化處理車間外，占地面積為1 200 m2。

4.3.2 處理施工

1.異位穩(wěn)定化處理施工。工藝主要處理0～1.5 m深重金屬污染土壤，主要施工工藝為：（1）將污染土壤從污染場地清挖運輸至修復中心暫存區(qū)等待處理，暫存區(qū)底部做防滲處理；（2）土壤預處理，即初步破碎、篩分暫存區(qū)的污染土壤；（3）使用裝載機將預處理后的土壤送入土壤修復一體化設備，破碎后粒徑達到30 mm以下，設備同時完成自動加藥、加水和混合攪拌，使得土壤含水量控制在25%～30%；（4）采用運輸車將混合均勻的土壤轉運至養(yǎng)護區(qū)，待養(yǎng)護完成后取樣；（5）養(yǎng)護完成后，對土壤進行檢測分析，達標后外運進行路基填埋。流程如圖2所示。

圖2 異位穩(wěn)定化工藝流程圖

2.原位穩(wěn)定化處理施工。工藝主要處理1.5～4.5 m深重金屬污染土壤，主要施工工藝為：（1）修復分區(qū)：考慮到ALLU穩(wěn)定化設備的作業(yè)范圍，PM攪拌頭單點覆蓋面積為1.6 m×0.8 m，即縱向表面積為1.28 m2。將場地由西側至東側進行條形分區(qū)，條形分區(qū)寬度以5 m計，待一個條形分區(qū)原位攪拌完成后進入下一分區(qū)修復；（2）原位攪拌：ALLU PM強力攪拌頭先攪動翻松表層土壤，實現(xiàn)對土壤的破碎與攪拌，通過攪頭的混合刀板可將本污染場地中的污染土壤破碎至粒徑30mm以下，由上往下逐步下潛到指定修復深度；（3）藥劑混合：輸藥管與ALLU PM強力攪拌頭裝配在一起，與ALLU PF壓力加藥罐連接，DAC.2裝置負責控制并記錄輸藥罐車的輸藥過程。通過ALLU PF壓力輸料罐車加藥設備，將藥劑直接輸送到地下噴射口，運用攪拌頭螺旋攪拌過程中形成的負壓空間，同時高壓驅動將粉體或液態(tài)穩(wěn)定劑均勻噴入污染介質中。通過電腦控制藥劑輸入速度、摻入量，使其按照預定的比例與污染介質以及污染物進行高效的混合；（4）原位養(yǎng)護：經(jīng)ALLU原位穩(wěn)定化系統(tǒng)原位加藥攪拌混合后的區(qū)塊，原位進行養(yǎng)護，因注入的藥劑為漿液狀，整個養(yǎng)護過程養(yǎng)護區(qū)覆蓋防雨布以保證養(yǎng)護土壤中的含水率在30%～40%；（5）檢測：原位養(yǎng)護后，每500 m3土壤進行采樣檢測。流程圖如圖3所示。

圖3 原位穩(wěn)定化工藝圖

4.3.3 水處理工藝

廢水中的污染因子主要有pH和重金屬，采用一體化設備對廢水進行處理，廢水通過收集進入廢水收集池，經(jīng)生物制劑深度處理后達標排放，主要工藝路線為生物制劑配合—水解—絮凝分離。

5 修復效果

5.1 土壤檢測

5.1.1 基坑側壁檢測

0～1.5 m深污染土壤清挖完成后，將污染區(qū)域基坑側壁按40 m等分成段，每段均勻采集9個表層土壤樣品制成混合樣進行檢測。對于超標區(qū)域根據(jù)檢測結果以及現(xiàn)場實際情況來確定二次清挖邊界，二次清挖后再次進行檢測，直至達到相應要求。

監(jiān)測指標：砷、鎘、鉛、鋅。

檢測方法：《土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》［5］（HJ／T 166-2004）。

判斷 標 準：砷50 mg／kg、鉛280 mg／kg、鎘7 mg／kg、鋅500 mg／kg。

5.1.2 異位穩(wěn)定化后土壤檢測

采用隨機布點法對修復后的土壤堆體進行采樣，每500 m3土壤采樣1個并對其進行檢測，如果不達標，則再次進行修復后采樣檢測。

檢測方法：《固體廢物浸出毒性浸出方法水平振蕩法》（HJ／T 557-2010）。

監(jiān)測指標：砷、鎘、鉛、鋅

判斷標準：砷≤0.05 mg／L、鎘≤0.005 mg／L、鉛≤0.05 mg／L、鋅≤1.0 mg／L。

5.1.3 原位穩(wěn)定化后土壤檢測

1.5～4.5 m深污染土壤原位修復完成后，按照20 m×20 m網(wǎng)格布點進行采樣，以400 m2面積作為一個監(jiān)測場地，每間隔1 m分別在深度1.5、2.5、3.5、4.5 m設一個垂直采樣點。每400 m2／土壤取4個樣品數(shù)，一個原位治理區(qū)塊穩(wěn)定化處理完后一次驗收檢測。

檢測方法：《固體廢物浸出毒性浸出方法水平振蕩法》（HJ／T 557-2010）。

監(jiān)測指標：砷、鎘、鉛、鋅

判斷標準：砷≤0.05 mg／L、鎘≤0.005 mg／L、鉛≤0.05 mg／L、鋅≤1.0 mg／L。

5.2 效果評估

開挖后對基坑側壁檢測，均達到修復目標值。

按照《重金屬污染場地土壤修復標準》（DB 43／T 1165-2016）規(guī)定，經(jīng)過一次或多次異位／原位穩(wěn)定化的土壤，采用《固體廢物浸出毒性浸出方法水平振蕩法》（HJ／T 557-2010）制備的浸出液中砷、鎘、鉛、鋅浸出濃度應低于《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838-2001）Ⅲ類指標限值，即砷≤0.05 mg／L、鎘≤0.005 mg／L、鉛≤0.05 mg／L、鋅≤1.0 mg／L，故檢測結果也均符合場地驗收目標要求。

6 結 論

本工程根據(jù)污染場地的未來規(guī)劃及污染物的不同深度，將污染土壤進行異位和原位修復，修復后的土壤均達到修復目標，異位修復后土壤可用作道路填埋路基利用，取得了環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益的統(tǒng)一，對今后類似工程實施具有借鑒意義。