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贵阳市某化工企业地块土壤修复技术案例分析

2024-10-30 25 上传者：管理员

摘要：本文以贵阳市某化工企业地块的修复为例，采用权重法对从污染物特性和土壤质地，目前国内外已有的土壤修复技术现状，包括技术原理、成熟性、时间条件、资金水平、应用的适应性等方面经过筛选，最终确定了针对重金属污染土壤采用固化稳定化技术修复达标后土壤外运作为路基填方材料，有机复合污染土壤采用水泥窑协同处置技术路线。

关键词：
企业污染
固化稳定化
土壤修复
权重法
水泥窑协同处置
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1、背景

为贯彻落实《中华人民共和国土壤污染防治法》，贵阳市某有机化工企业污染场地经风险评估判定，该场地土壤污染主要为重金属污染土壤、有机污染土壤和有机+重金属复合污染土壤，需对该地块污染土壤进行修复。目前，污染场地土壤修复的技术虽较多，但真正大规模应用的修复技术仍然非常有限。本文采用权重法对从污染物特性和土壤质地，目前国内外已有的土壤修复技术现状，包括技术原理、成熟性、时间条件、资金水平、应用的适应性等方面经过筛选，最终确定修复方法。

2、土壤治理模式及修复方法

2.1 治理修复模式

污染场地土壤修复模式按大类主要分为基于污染源消减的修复模式和基于风险管控的修复模式[1]。

基于污染源的削减主要降低土壤中污染物质总量或将污染物的活性降低，使其对外迁移速度、迁移量降低，从而达到对土壤周边关注的敏感目标影响最小的方式。目前基于污染源的削减的方法有物理法、化学法和生物法，进一步细分其中物理法包括气相抽提、热脱附等，化学法主要是基于反应性质的化学氧化或者化学还原法，生物法主要是利用生物的自然降解形成的生物修复等。按照修复作业场地不同，又分为异地修复和原位修复两种方式。异地修复涉及后续异地处置问题，原位修复不涉及大量挖掘开挖，主要基于监控自然衰减等非工程类手段。

2.2 土壤修复技术

目前，污染场地土壤修复的技术虽较多，但真正大规模应用的修复技术仍然非常有限。适用于重金属污染单独污染、有机污染单独污染、有机和重金属的复合污染土壤的修复技术主要分为以下几种：固化/稳定化、化学氧化、热脱附、水泥窑协同处置、生物修复技术、土壤淋洗技术等。我国污染场地修复仍以土壤污染源清除和治理技术为主，四大主流修复技术：固化稳定化、水泥窑协同处置、热脱附和化学氧化技术[2]。主要技术占比情况如图1。

有机污染土壤主要采用：热脱附、化学氧化和水泥窑协同处置。重金属类污染土壤主要采用固化/稳定化、化学淋洗、化学还原、填埋和水泥窑协同处置技术[3]。

有机污染土壤治理技术占比如图2，重金属污染土壤治理技术占比如图3。

图1 我国土壤修复常用技术应用概况(2006～2021年)

图2 我国有机污染土壤修复常用技术应用概况(2006～2021年)

图3 我国重金属土壤修复常用技术应用概况(2006～2021年)

3、修复技术比选

3.1 比选考虑因素

主要考虑污染物特性和土壤质地，目前国内外已有的土壤修复技术现状，包括技术原理、成熟性、时间条件、资金水平、应用的适应性等。修复比选如表1。

固化/稳定化土壤修复技术是通过原位施加一定的机械力，同时向污染介质中添加固化剂/稳定化剂，在充分混合的基础上，使其与污染物发生化学、物理作用，将污染土壤固封为固化体，该固化体具备以下特点：结构完整、低渗透系数、将污染物转化成化学性质不活泼形态；进而降低污染物在环境中的迁移和扩散。固化/稳定化考虑因素主要为：污染土壤的理化性质，包括：土壤pH值，土壤物质组成、固化/稳定剂品种与用量、水分含量、混合均匀程度和养护条件等。对于固化/稳定化效果的评价，重点关注固化体的物理性质(抗压性、渗透系数等)，污染物迁移特性(浸出毒性、浸出率等)，以上可以采用形态分析、微观检测、小型试验等手段和方式进行研判。

水泥窑本身是较为成熟的工艺过程，水泥窑已配套有专业的环保治理设施，利用水泥窑处理的污染土壤，从性质角度分析，土壤的化学元素和熟料生产所用的部分原料基本相似，合理控制好配比，具有处理物料量大，环境风险小等特点。

水泥回转窑内物料温度高达1450℃，气体温度可高达1750℃，而专业危险废物焚烧炉的焚烧温度在850℃～1200℃。在水泥窑内的高温下，废物中的毒性有机物将产生彻底分解，焚毁去除率可达99.9999%以上(华新赫山项目处置实际监测值)，使废物中有毒有害成分彻底“摧毁”和“解毒”，实现“消除污染”，不留隐患的目的。

表1 土壤修复技术筛选比选表

3.2 比选指标及权重

将指标分为技术指标、环境指标和社会指标三类，根据评价指标的重要性及影响程度，确定了本场地各评价指标的权重及分值如表2所示。指标权重越大，对场地越为重要。指标分值越高，对场地的影响越大。各评价指标的权重总和为1；各评价指标的分值最小为0，最高为10。

表2 场地修复备选方案比选评价标准

将各评价指标的分值与权重相乘得到各评价指标的单项得分，再将各修复方案所有指标的单项得分相加得到各修复方案的综合得分，然后对其综合得分进行排序，得分最高者为最佳方案。

3.3 比选结果

针对本场地土壤污染类型为重金属污染及有机复合污染的特点，结合场地未来规划利用方式，本场地污染土壤修复控制技术比选结果汇总如下：

方案一：全部采用固化稳定化技术修复达标，修复达标后土壤外运作为路基填方材料。

方案二：全部采用水泥窑协同处置技术。

方案三：重金属污染土壤采用固化稳定化技术修复达标，修复达标后土壤外运作为路基填方材料；有机复合污染土壤采用水泥窑协同处置技术。

为确定场地土壤修复的最佳方案，本项目针对场地的污染特征、场地条件、工程特点及国家相关的要求，采用综合评分方式对上述3个备选方案进行比选，如表3。

表3 土壤修复备选方案筛选评价结果

由表3可见，在3个方案中，推荐方案为：方案三(重金属污染土壤采用固化/稳定化技术修复达标，修复达标后土壤外运作为路基填方材料；重金属有机复合污染土壤采用水泥窑协同处置技术)。采用该方案既能有效处理控制土壤，又能实现资源再利用，实现环保和经济双赢。

4、固化/稳定化工艺

4.1 固化材料选择

固化稳定化采取的主要是凝胶材料，大体可以分为四类：(1)以水泥、石灰等为代表的无机粘结物质；(2)以沥青等热塑性材料为代表的有机粘结剂；(3)以尿素、酚醛塑料和环氧化物等为代表的热硬化有机聚合物；(4)以二氧化硅和其他氧化物形成的玻璃质物质。其中水泥和石灰等无机材料，具备技术控制简单，费用较低等原因，应用最为广泛。

4.2 固化/稳定化工艺参数选择

对污染土壤确定固化/稳定化工艺时需物理和化学等性质特点[4]，详如表4，具体参数选择根据中试实验结果确定。固化/稳定化后土壤评估测试指标如表5。

表4 固化/稳定化处理污染土壤参数表

表5 固化/稳定化后土壤评估测试指标一览表

4.3 实验室研究

为更好地指导现场试验和处置工程的实施，建议在恒定的温度和湿度环境条件下进行前处理和固化剂选择的小批量试验，然后开展小试。实验室研究流程如图4。

图4 固化/稳定化修复技术线路图

4.4 小试研究

污染现场小型试验流程和实验室研究内容大致相同，但现场试验的土壤混合技术更加复杂，需要借助大型机械，且保证设施的正常运行。现场养护需控制好温度和湿度，防止干湿交替和冻融现象发生。异位固化/稳定化技术工艺流程如图5。

图5 异位固化/稳定化技术工艺流程图

5、水泥协同处置

5.1 水泥协同处置参数选择