某化工厂旧址污染土壤和地下水修复工程分析

张亚娇

（上海勘察设计研究院（集团）有限公司，上海200903）

1 引言

随着我国社会经济和城市化进程的快速发展，以及产业结构的调整，城区内大批精细化工、石油化工、冶金企业搬迁或关闭。由于过去重发展、轻环保的发展思路，相关行业的原场区形成大量高风险污染场地，场地土壤往往受到有机、重金属等多种污染物的污染，场地地下水同时受到污染。

本文选取江苏某化工厂旧址污染场地修复治理工程为研究对象，通过对修复工艺、工程实施、修复效果评估等方面的介绍，可作为工程案例为同类污染场地的修复工作提供借鉴和参考。

2 工程概况

场地历史上曾作为某化工厂的工业用地，主要生产精蒽、咔唑、氧化蒽醌，涉及化工基础原料制造等工艺。根据GB 36600—2018《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准》，后期本场地拟规划为第二类用地。

通过前期场地环境调查和风险评估，场地土壤受到多环芳烃和咔唑污染，其中，多环芳烃包括苯并（a）蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（a）芘、茚并[1,2,3-cd]芘、、苯并（k）荧蒽、二苯并[a,h]蒽、菲、荧蒽、苯并[g,h,i]苝、蒽、芴；地下水中目标污染物有2 种，分别为1，2-二氯乙烷、萘。土壤修复深度普遍在1.5m 以浅，最大修复深度4.0m。按照污染程度，重度和中度污染土方约11 904m3，轻度和轻微污染土方约4 831m3，共计16 735m3。地下水污染深度为5.0m，待修复地下水方量约5 000m3。

土壤中污染物修复目标值主要参考GB 36600—2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》中第二类用地筛选值，标准中未包含的目标污染物参照DB11/T 811—2011《北京市场地土壤环境风险评价筛选值》中工业/商服用地筛选值和《美国爱荷华州土壤与地下水污染物标准》中的土壤标准限值。场地污染地下水目标污染物需满足GB/T 14848—2017《地下水质量标准》Ⅳ类水质标准。

3 修复施工方案

污染土壤治理采用“分区开挖+异位修复”的模式，重度、中度污染土壤采用原场异位高温热脱附技术进行修复，轻度和轻微污染土壤采用常温热解吸技术进行修复。污染土壤修复后，经验收达标后原场回填。

污染地下水修复采用“多相抽提+异位臭氧氧化”工艺进行修复治理。在污染范围内布设井群抽提系统，抽出的气体进入尾气收集装置做净化处理，抽出的污染地下水泵入地面系统，修复达标后纳管排放。

4 工程实施过程

4.1 污染土壤修复施工

4.1.1 污染土清挖与转运

本次污染土开挖与转运工作分2 个阶段进行：第一阶段为浅部（1.5m 以浅）污染土清挖；第二阶段为深层（1.5～4.0m）污染土开挖与转运。各区污染土清挖后转运至异位修复区，重度和中度污染土统一转运至修复大棚内堆置，轻度和轻微污染土转运至暂存区。

4.1.2 污染土预处理

污染土预处理主要包括土壤的筛分破碎和含水率调节。污染土壤首先通过挖机去除土壤中较大块建筑垃圾、石块等，同时进行初步破碎和翻晒。后向污染土壤中加入生石灰调节含水率，生石灰添加量约为1%。完成含水率调整后使用高效振动筛分机械进行污染土壤的细筛，经筛分后土壤粒径≤30mm，土方含水率≤25%。

4.1.3 异位热脱附修复施工

本次重度和中度污染土壤热脱附修复采用异位高温热脱附设备，该设备主要有进料单元、热脱附单元、出料单元、冷凝单元、废水处理单元、烟气排放处理单元、电控单元构成。该设备通过间接加热的形式，把污染土壤中有机污染物加热至相关沸点以上的温度，在此温度下停留足够时间，将污染土壤中的有机污染物、水分等转变为气态从土壤中分离出来，从而达到污染土壤的修复治理。

污染土壤预处理完成后进行喂料，通过皮带输送机送入加热绞龙内进行热脱附，本次土壤物料加热调节温度范围为550～600℃，加热时间≥30min，热脱附室内的物料导流及防黏结自清结构使得污染土壤在完成高温热传递的基础上从前端往后端缓慢推进，实现“⊂”形回路热脱附过程，有机污染物挥发至气相中。然后经过土壤冷却输出装置冷却喷淋后排出，从而完成有机污染土壤的热处理修复。

4.1.4 异位常温热解吸修复施工

异位常温热解吸修复施工在异位搅拌区开展，完成污染土筛分破碎、生石灰投放、药剂与土壤混合搅拌修复过程，修复完成后的土方在待检区堆放养护。

4.2 污染地下水修复施工

4.2.1 多相抽提井建设与运行

于地下水污染范围内建立地下水抽提井，根据修复区域地层渗透性确定单井影响半径为3.0m，井间距和排间距均为5.0m，本次共布设多相抽提井470 口。抽提系统运行时，抽提井周边地下流体和挥发性气体被抽提出来，通过控制抽提速率，保持抽提井中地下流体和土壤气体以气水混合物的形式被持续稳定抽提出来。抽提出来的混合物首先进入旋风气液分离器中，液体泵入沉淀罐进行初沉后进入地面水处理设备进行修复，抽提气体排入活性炭吸附罐。

4.2.2 抽出地下水处理

初沉后的污染地下水进入混凝沉淀池与聚合氯化铝（PAC）混合，利用高分子絮凝剂的巨大表面吸附作用等作用使水体中的杂质和悬浮物快速沉淀。之后经石英砂过滤后的污水泵入污废水主体处理系统——化学氧化反应系统中。在化学氧化反应罐中，由臭氧发生器持续曝气，产生羟基自由基OH-，对废水中有机污染物进行强氧化降解，从而去除废水中有机污染物。

5 修复效果评估

5.1 土壤修复效果评估

根据验收要求，效果评估单位分3 次验收共采集35 个土样（含3 平行样），测定pH 和目标污染物浓度。根据验收检测报告可知，异位修复后土壤部分土壤样品菲、蒽、荧蒽、芴、咔唑有检出，检出浓度为0.1～0.5mg/kg，均未超过修复目标值，其他土样目标污染物均未检出。100%样品检测浓度均达到修复目标要求。

5.2 地下水修复效果评估

效果单位分三次对修复后地下水验收采样，共采集水样品20 个（含3 组平行样），监测水样中目标污染物及纳管排放主要因子。根据三次验收监测结果可知：修复后地下水中关注污染物检出浓度达到了修复目标的要求（1,2-二氯乙烷均为检出，部分水样品中萘有检出，但远小于修复目标值）。纳管排放主要因子（pH、COD、BOD5、SS、氨氮、总磷、石油类、动植物油、色度）检测浓度同时满足GB/T 31962——2015《污水排入城镇下水道水质标准》相关限值和当地污水处理厂的准入标准。

6 工程实施要点分析

6.1 充分的施工前准备工作

在项目施工准备阶段，开展了室内小试和现场中试，确定了修复施工最佳工艺参数，包括热脱附适宜温度和最佳物料停留时间、药剂投加配比、臭氧曝气时间等，明确的施工参数可高效指导现场施工。同时，项目组还开展了场地测绘、补充调查、修复范围和深度复核析等工作，进一步明确污染土壤和地下水的修复范围和深度。此外，为满足后续精细化修复施工的要求，在施工准备期，项目组还开展了场地测绘、修复边界勘定、场地地层特性分析、地下障碍物探摸等工作，获取了项目全面的基础信息。

6.2 分区分程度精细化施工组织

根据场地污染空间分布和污染程度的差异，多层次制订了精细化的施工方案，进行了修复设备、施工工艺、施工影响的分析与比选，实现了差异化处置策略和各工序间的有效衔接，不同污染程度的土壤采用不同的修复工艺和设备及预处理方式，污染土开挖与抽提井建设，抽提井运行与污染地下水异位治理、污染土修复与地下水治理协调有序进行，保障了修复质量和工期进度。

6.3 过程控制与在线监测

热脱附设备电控单元作为整套系统的控制核心，可实时反馈各功能单元运行状态及显示运行参数，对设备温度、压力、流量等各工况的实时监控与记录，对系统故障及时报警，可实时指导热脱附修复过程，实现了土壤修复过程的动态调整；进而提高了施工效率，节省了修复成本。

7 结语

本项目重度、中度污染土壤采用异位高温热脱附技术进行修复，轻度、轻微污染土壤采样常温热解吸技术修复；污染地下水采用原位多相抽提与异位臭氧氧化修复处置。修复后的土壤与地下水顺利通过了第三方效果评估单位的验收。采用了多种修复工艺对场地污染土壤和地下水进行了修复，丰富了有机污染场地修复治理修复工程应用案例，具有较好的参考价值，可为同类污染场地的修复提供借鉴和参考。