污染土壤修復(fù)技術(shù)對比分析及應(yīng)用

摘 要：研究國內(nèi)應(yīng)用較為普及的污染土壤修復(fù)技術(shù)種類，從修復(fù)技術(shù)特點、成熟性、時間條件、資金水平、適用情況、應(yīng)用的局限性等方面進(jìn)行了比較分析，并結(jié)合張宣科技公司轉(zhuǎn)變土地性質(zhì)項目污染土壤修復(fù)實例，對污染土壤修復(fù)技術(shù)在修復(fù)實踐案例當(dāng)中的篩選原則及應(yīng)用情況進(jìn)行說明闡述。

關(guān)鍵詞：污染土壤；修復(fù)技術(shù)；對比分析；篩選原則；應(yīng)用

COMPARATIVE ANALYSIS AND APPLICATION OF CONTAMINATED SOIL REMEDIATION TECHNOLOGY

Liu Yang

（Dahe Environmental Science and Technology Xuanhua Branch of HBIS Group， Xuanhua 075100， China）

Abstract：This paper studies the types of contaminated soil remediation technologies that are widely used in China， compares and analyzes the characteristics， maturity， time conditions， capital level， applicability and application limitations of remediation technologies， and describes the selection principles and application of contaminated soil remediation technologies in practical remediation cases in combination with the contaminated soil remediation example of Zhangxuan Tech company.

Key words： contaminated soil; remediation technology; comparative analysis; screening principle; application

0 前 言

在當(dāng)前社會和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的新形勢下，人口增長和土地減少之間的矛盾越來越突出，同時土壤污染日益加劇，嚴(yán)重威脅著人們的正常生活與生產(chǎn)，針對土壤的污染問題，需要通過合理應(yīng)用土壤修復(fù)技術(shù)，保證土壤環(huán)境的質(zhì)量和安全[1]。污染土壤的修復(fù)是以降低污染、恢復(fù)質(zhì)量、重新利用為目的，利用物理、化學(xué)和生物等手段對土壤中的污染物進(jìn)行控制、降解和轉(zhuǎn)化的過程[2]。如何選擇污染土壤修復(fù)技術(shù)，需要與待修復(fù)地塊的污染土壤實際情況相結(jié)合，從修復(fù)技術(shù)針對不同的污染源到修復(fù)技術(shù)實施時間長短，從修復(fù)技術(shù)的可靠性到操作難易程度，從修復(fù)技術(shù)可能造成的二次污染程度到修復(fù)實施的處置成本等方面，都需要因地制宜綜合考慮，最終選擇適合該地塊的污染土壤修復(fù)技術(shù)方能取得經(jīng)濟(jì)效益最大化。

1 污染土壤修復(fù)技術(shù)對比分析

1.1 固化/穩(wěn)定化技術(shù)

固化/穩(wěn)定化技術(shù)（solidification/stabilization， S/S）是將污染土壤與黏結(jié)劑或穩(wěn)定劑混合，使污染物實現(xiàn)物理封存或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成固定沉淀物（如形成氫氧化物或硫化物沉淀等），從而防止或者降低污染土壤釋放有害化學(xué)物質(zhì)過程的一組修復(fù)技術(shù)[3]。最早用于危險廢物的處置，在污染地塊修復(fù)方面主要用于受重金屬污染的土壤，也可以用于農(nóng)藥/除草劑、石油或多環(huán)芳烴類、多氯聯(lián)苯類以及二噁英等有機(jī)化合物污染的土壤。

1.2 水泥窯協(xié)同處置技術(shù)

水泥的生產(chǎn)過程是以石灰質(zhì)原料、黏土質(zhì)原料與少量校正原料經(jīng)破碎后，按特定比例配合、磨細(xì)并調(diào)配為成分合適、質(zhì)量均勻的生料，在水泥窯內(nèi)煅燒至部分熔融所得到的以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料的過程。

將污染土壤與水泥生料共處置，經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒，可以將有機(jī)污染物完全分解，達(dá)到無害化處置。受水泥生產(chǎn)的工藝限制，普通水泥窯必須經(jīng)過設(shè)備改造方可共處置污染土壤，使尾氣排放指標(biāo)達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。同時作為水泥生產(chǎn)的附加功能，要求對土壤性質(zhì)進(jìn)行分析，合理配料，不能對水泥生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量帶來不利影響。

1.3 熱脫附技術(shù)

熱脫附技術(shù)（Thermal Desorption）是指在真空條件下或通入載氣時，通過直接或間接熱交換，將土壤中的有機(jī)污染物加熱到足夠的溫度，以使有機(jī)污染物從污染介質(zhì)上得以揮發(fā)或分離，進(jìn)入氣體處理系統(tǒng)的過程。

1.4 土壤淋洗技術(shù)

土壤淋洗技術(shù)通過向土壤中注入特定的淋洗劑，再利用重力和水力壓頭，推動淋洗液通過土壤，將土壤中的污染物質(zhì)溶解并分離出來，從而達(dá)到修復(fù)土壤的目的。該技術(shù)方法主要有兩種去除土壤中污染物的方式，一是化學(xué)層面，使污染物與淋洗液結(jié)合，并通過可能發(fā)生的解吸、螯合、溶解或固定等化學(xué)反應(yīng)，從而將污染帶離去除；二是物理層面，利用淋洗劑沖洗，帶走土壤中的重金屬污染物。水、化學(xué)溶劑或氣體等都可作為淋洗劑，淋洗劑可看作是能把污染物從土壤中淋洗出來的流體。土壤淋洗技術(shù)也可以選擇原位修復(fù)和異位修復(fù)兩種在不同場地位置的處理方式，修復(fù)原理主要有物理法和化學(xué)法。

1.5 化學(xué)氧化技術(shù)

化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)主要是通過向土壤中注入或添加化學(xué)氧化劑與污染物產(chǎn)生氧化反應(yīng)，使污染物降解或轉(zhuǎn)化為低毒產(chǎn)物的修復(fù)技術(shù)。化學(xué)氧化可以以原位注入、原位攪拌、異位混合等多種方式進(jìn)行。

1.6 生物修復(fù)技術(shù)

微生物對污染土壤的修復(fù)是以其對污染物的降解和轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)的。微生物修復(fù)污染的土壤必須具備兩個方面的條件：一是土壤中存在著多種多樣的微生物，這些微生物能夠適應(yīng)變化了的環(huán)境，具有或產(chǎn)生酶，具備代謝功能，能夠轉(zhuǎn)化或降解土壤中難降解的有機(jī)化合物，或能夠轉(zhuǎn)化或固定土壤中的重金屬；二是進(jìn)入土壤的有機(jī)化合物大部分具有可生物降解性，即在微生物的作用下由大分子化合物轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵涡》肿踊衔锏目赡苄?，或使進(jìn)入土壤的重金屬具有微生物轉(zhuǎn)化或固定的可能性。只有具備上述條件，微生物修復(fù)才有實現(xiàn)的可能。具體修復(fù)機(jī)理根據(jù)修復(fù)對象分為有機(jī)污染和重金屬污染的土壤。

1.7 填埋技術(shù)

填埋技術(shù)是指將污染土壤挖掘運輸?shù)教盥駡鲞M(jìn)行安全填埋。適用于難揮發(fā)性的有機(jī)污染和重金屬污染的土壤。處置費用相對較低，但污染物未被處理，只是轉(zhuǎn)移位置，存在二次污染的風(fēng)險，揮發(fā)性污染物難以密閉填埋。填埋技術(shù)雖然處置成本低，但造成的社會經(jīng)濟(jì)成本高，對社會的可持續(xù)性發(fā)展較為不利[4]。

1.8 修復(fù)技術(shù)對比分析

通過對修復(fù)技術(shù)的描述、成熟性、時間條件、資金水平、適用情況、應(yīng)用的局限性進(jìn)行對比分析，總結(jié)篩選修復(fù)技術(shù)需要考慮的問題，詳見表1。

在眾多的污染土壤修復(fù)技術(shù)中，篩選出經(jīng)濟(jì)適用的修復(fù)技術(shù)需要考慮到技術(shù)、時間、成本、二次污染控制等問題。技術(shù)上，修復(fù)后地塊滿足既定修復(fù)目標(biāo)值，且不影響后續(xù)開發(fā)再利用；時間上，要求土地能盡快達(dá)到后續(xù)用地功能要求，需要長時間進(jìn)行修復(fù)的方法不合適；在成本上，在達(dá)到修復(fù)目標(biāo)值的前提下， 應(yīng)當(dāng)選用修復(fù)費用較低的方法；在二次污染控制上，在處理大量重金屬污染土壤時，要對二次污染進(jìn)行嚴(yán)格的控制，一些產(chǎn)生嚴(yán)重二次污染而又難以控制達(dá)標(biāo)的方法應(yīng)當(dāng)限制使用。

2 污染土壤修復(fù)技術(shù)應(yīng)用

2.1 張宣科技公司轉(zhuǎn)變土地性質(zhì)項目土壤污染物狀況

張宣科技公司轉(zhuǎn)變土地性質(zhì)項目是該地區(qū)地塊面積最大的土壤污染治理項目，也是河鋼集團(tuán)第一塊實施污染地塊土壤修復(fù)治理的項目。在通過土壤污染物狀況調(diào)查，經(jīng)過風(fēng)險評估計算后已明確，超標(biāo)區(qū)域1號、2號燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)區(qū)、3號、4號燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)區(qū)、燒結(jié)廠輔助設(shè)施區(qū)域、西煉鋼區(qū)（燒結(jié)輔料區(qū)/鋼盛建安有限責(zé)任公司（南部）），西渣場、其他區(qū)域（寧德爐料廠和涼水池/煤場）均需進(jìn)行修復(fù)，土壤修復(fù)總面積為32 874.24 m2，修復(fù)深度為0～4.0 m，土壤修復(fù)總方量為65 748.484 m3，需修復(fù)的污染物為重金屬（砷、鉛、釩、錳）、半揮發(fā)性有機(jī)物多環(huán)芳烴（苯并（a）蒽、苯并（b）熒蒽、苯并（a）芘、茚并（1，2，3-cd）芘、二苯并（a，h）蒽）和石油烴（C10-C40），詳見表2及圖8。

2.2 該項目修復(fù)技術(shù)篩選原則

該項目污染土壤修復(fù)技術(shù)的篩選需要考慮多種因素，包括污染物的特性、濃度、分布及遷移轉(zhuǎn)化等特征、地塊地質(zhì)水文條件、技術(shù)可獲得性及可行性、修復(fù)費用、修復(fù)目標(biāo)、時間周期及修復(fù)過程對環(huán)境的影響等。在修復(fù)技術(shù)的選擇上需要確保污染地塊的修復(fù)效果滿足土地利用方式的要求，在技術(shù)可行、時間充足、經(jīng)濟(jì)允許等條件下，選擇可以降低污染物毒性、遷移性和總量的較為成熟的修復(fù)技術(shù)，避免二次污染，全面保護(hù)人體健康與環(huán)境。

篩選的具體選擇原則如下：

1）修復(fù)目的。污染地塊修復(fù)技術(shù)的篩選以實現(xiàn)保障人的健康、將地塊土壤中污染物的環(huán)境風(fēng)險降低到可以接受的水平為最終目標(biāo)。

2）污染物針對性。將具有不同類型污染物和不同風(fēng)險值的土壤區(qū)別對待，分別處置；同種污染物在不同濃度下的適用修復(fù)技術(shù)可能不同，如熱脫附技術(shù)能夠有效處置高中低濃度有機(jī)物，化學(xué)氧化及生物技術(shù)僅能夠處理濃度相對較低的污染物。因此需要結(jié)合土壤中目標(biāo)污染物的濃度選擇合適的修復(fù)技術(shù)。

3）地塊及地質(zhì)水文條件針對性。在不同的地塊地層及地質(zhì)水文條件下，不同的修復(fù)技術(shù)的實施效率將有所不同；需要根據(jù)地塊特殊的地層及地質(zhì)水文條件，選擇最為有效的修復(fù)技術(shù)。

4）技術(shù)可獲得性。污染地塊修復(fù)技術(shù)應(yīng)選擇可以達(dá)到修復(fù)目標(biāo)的最簡化的途徑、方法和技術(shù)，修復(fù)技術(shù)的選擇、修復(fù)技術(shù)方案的設(shè)計采用成熟可靠的地塊修復(fù)技術(shù)，而不單純追求技術(shù)的先進(jìn)性，以確保地塊修復(fù)的順利完成。

5）經(jīng)濟(jì)合理性。污染地塊修復(fù)技術(shù)兼顧考慮目前在修復(fù)費用方面的實際承受能力和今后的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，使得不僅在目前，而且從較長遠(yuǎn)來看，選擇的修復(fù)技術(shù)方案都是經(jīng)濟(jì)合理的。

6）實施可行性。修復(fù)技術(shù)的選擇從我國目前的現(xiàn)狀水平出發(fā)，充分考慮我國現(xiàn)有污染地塊修復(fù)隊伍的能力以及現(xiàn)有污染土壤和污水處置設(shè)施的可操作性。

7）修復(fù)時間合理性。現(xiàn)階段，我國污染地塊的修復(fù)治理大多依托于地塊的開發(fā)利用。為盡快完成該地塊污染土壤處理工作，降低地塊修復(fù)過程中的潛在環(huán)境風(fēng)險，在選擇修復(fù)技術(shù)時，同等條件下選擇地塊修復(fù)時間短的技術(shù)，以保證地塊后期開發(fā)利用的順利開展。

8）周邊環(huán)境影響。污染地塊修復(fù)治理往往會出現(xiàn)異味擴(kuò)散、噪聲擾民等二次污染現(xiàn)象。在修復(fù)施工過程中，控制二次污染，減少污染土壤的轉(zhuǎn)移，減少廢氣、廢水、揚塵、噪聲、固體廢棄物等排放，將對周邊居民、環(huán)境的影響盡量減小。

9）公眾接受。修復(fù)技術(shù)方案采用的污染土壤修復(fù)技術(shù)應(yīng)被大多數(shù)公眾所接受，在修復(fù)過程中產(chǎn)生的噪音、揚塵、造成的不便以及對景觀的影響在公眾的可接受范圍內(nèi)。

2.3 該項目確定修復(fù)技術(shù)路線

根據(jù)各種污染土壤修復(fù)技術(shù)的可靠性、投入處置成本、修復(fù)周期時間，綜合考慮該項目地塊實際情況，比如機(jī)具設(shè)備的進(jìn)出場、試運行、燃?xì)饨玉g、管道鋪設(shè)等具體情況，再結(jié)合該項目土壤污染狀況調(diào)查數(shù)據(jù)（污染物類型、污染程度、分布區(qū)域、修復(fù)方量）。本項目地塊最終選擇使用水泥窯協(xié)同處置技術(shù)及化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)進(jìn)行施工。一是重金屬污染土壤、含重金屬的復(fù)合污染土壤以及高濃度多環(huán)芳烴污染土壤清挖預(yù)處理后采用水泥窯協(xié)同處置技術(shù)進(jìn)行處置。二是低濃度多環(huán)芳烴污染土壤以及低濃度多環(huán)芳烴與石油烴復(fù)合污染土壤清挖后，采用原地異位化學(xué)氧化技術(shù)修復(fù)。該項目修復(fù)技術(shù)路線，詳見圖9。

2.4 土壤修復(fù)效果

通過科學(xué)合理的的選擇污染土壤修復(fù)技術(shù)路線，不僅能夠為企業(yè)節(jié)約資金成本，節(jié)省修復(fù)周期時間，方便修復(fù)技術(shù)開展，也能夠盡可能避免修復(fù)過程中造成的二次污染，能夠較好的達(dá)到地塊的修復(fù)目標(biāo)值和國家標(biāo)準(zhǔn)要求，從而保障土壤修復(fù)工程的順利推進(jìn)實施。該項目土壤修復(fù)污染因子達(dá)到的目標(biāo)值，詳見表3。

3 結(jié) 語

工礦企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，都面臨著資源、能源和環(huán)境的制約，工礦企業(yè)貫徹落實國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，加大污染治理力度，增加污染防治投入，組織實施污染土壤修復(fù)治理不僅是企業(yè)自身應(yīng)承擔(dān)的社會責(zé)任和義務(wù)，也是推動企業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的有力措施。隨著各類工礦企業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級，企業(yè)開拓新的利潤增長點，盤活土地資源，自用地再開發(fā)再利用，對地塊污染土壤進(jìn)行修復(fù)治理都將是企業(yè)面臨的新課題。如何科學(xué)合理選擇污染土壤修復(fù)技術(shù)，如何節(jié)約資金成本，如何統(tǒng)籌時間周期，如何避免二次污染，如何銜接好企業(yè)發(fā)展與污染防治工作都是值得研究的方向。

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