西南某铝厂污染场地异位修复工程案例

袁芳沁

（中铝环保节能科技（湖南）有限公司，湖南 长沙 410019）

电解铝等行业作为高污染、高能耗、高投入的产业之一，企业搬迁、关停在生态环境建设的大环境下是大势所趋［1～3］。西南地区建设用地土壤污染风险管控和修复名录收集117个地块，主要污染企业包括钢铁、化工、冶炼等。这些老工业搬迁污染场地［4，5］进行修复后可合理规划为商业或居住用地开发利用。

根据地方相关文件，西南某铝厂搬迁用地作为建设用地土壤污染风险管控和修复名录收集117个地块之一，已规划为以居住用地、商业用地为主的综合性社区。为了保障土地开发利用的环境安全，确保人体安全［6］，在前期详细场地调查和风险评估的基础上，对该污染场地进行针对性的修复治理。文章以该场地二期修复工程为案例，探索了铝厂污染场地修复工艺、修复效果，以期为我国类似场地污染的修复提供有益经验。

1 场地概况

场地原企业主要生产经营产品有工业建筑和民用铝型材电解、铝用阳极碳块、阴极碳块和电极糊、铝基（锌基）合金和铝电解用精炼剂等，于2018年9月底停产。场地土壤中氟化物、重金属（砷、汞、镍）、多环芳烃（苯并［a］蒽、苯并［b］荧蒽、苯并［k］荧蒽、苯并［a］芘、二苯并［a，h］蒽、茚并［1，2，3-cd］芘）等10种污染物含量超过本场地土壤风险筛选标准，且经风险评估计算，上述污染物含量的健康风险超过人体可接受风险水平。因此，场地修复目标污染物为氟化物、重金属砷、汞、镍和多环芳烃类污染物。

整体修复工程分多期实施，二期工程主要为二期范围内污染土壤的开挖、运输、暂存、修复。修复污染土壤168 470.2 m3，其中修复有机污染土壤15 716.4 m3，修复氟化物污染土壤113 847.6 m3，修复重金属污染土壤14 068.1 m3，修复复合污染土壤24 838.1 m3

2 异位修复后土壤目标限值

根据要求，重金属及氟化物污染土壤稳定化处理后，浸出液浓度达到《地下水质量标准》（GB／T 14848-2017）Ⅲ类水质标准的控制限值；多环芳烃（苯并［a］蒽、苯并［b］荧蒽、苯并［k］荧蒽、苯并［a］芘、二苯并［a，h］蒽、茚并［1，2，3-cd］芘）等有机污染物，修复后达到《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 36600-2018）第一类用地筛选值，具体指标见表1。

3 异位修复方案

针对本场地污染土壤结合其污染特征，充分考虑场地可利用性质，治理方案设计为：

1.氟化物污染土壤和重金属（砷、镍）污染土壤开挖后运送固化／稳定化作业区进行筛分破碎、药剂搅拌、养护待检等预处理，处理达到《地下水质量标准》Ⅲ类水质标准的控制限值后，运至规划道路区域进行阻隔回填。

2.有机物污染土壤开挖后运送至热脱附作业场进行预处理后，传送至回转窑中进行高温热脱附处理，达到修复目标后运至非道路区基坑回填。

表1 修复后土壤验收目标值

3.复合污染土壤开挖后先运至热脱附作业场经热脱附处理使有机污染物含量达到修复目标限值后，再运至固化稳定化处理场经过固化／稳定化处理达到《地下水质量标准》Ⅲ类水质标准的控制限值后，运至规划道路区域进行阻隔回填。

修复工艺技术路线如图1所示。

图1 异位修复工艺技术路线

4 工程实施过程

4.1 污染土壤清挖

污染土壤的清挖施工按照“坐标审批—现场放线—监理验线—挖土转运—底标高控制—方量确认”的流程开展，每个基坑根据场调风险评估报告、修复方案及初步设计等划定范围的坐标拐点进行分层清挖，根据放线范围完成污染土层开挖后，监理单位对开挖范围各拐点进行复核，并由环境监理机构及委托的第三方检测机构共同见证取样，取样后及时送检，如有样品检测不合格则通知施工、监理方继续清挖对应点位再次检测，直至合格为止。

4.2 污染土壤运输

污染土壤根据污染物类型有序清挖后分别送入相应的土壤临时暂存场进行暂存，不同类型的污染土壤使用不同的运输车辆，防止交叉污染。

4.3 污染土壤处理

4.3.1 处理车间设置

稳定化处理车间（钢结构大棚）建于北侧边界区域空地上，总占地面积2 100 m2，尺寸为60 m×35 m×13 m。地面以上结构依次为压实基础层、混凝土防渗层作为防渗地坪。

南部利用原有部分厂房采用HDPE膜密封作为有机污染土和复合污染土的预处理车间。

4.3.2 处理施工

1.稳定化处理施工。工艺主要处理污染物为重金属及氟化物，主要施工程序为：（1）将土壤从污染地块挖掘装车运输至暂存场等待处理，暂存场底部已做防渗处理；（2）土壤预处理，即将转运的土壤进行初步筛分，破碎土壤存在的粘土块；（3）使用搅拌斗将预处理后的土壤加入稳定化药剂进行连续性搅拌，控制土壤含水量在30%左右，使土壤与稳定化药剂混合均匀；（4）将搅拌均匀的稳定化处置土壤转移至养护区养护，至稳定化反应彻底完成后取样；（5）养护土壤经第三方采样进行检测分析，确定达标后进行阻隔填埋处理。

2.热脱附处理施工。工艺主要处理有机污染土和复合污染土中有机物（PAHs）污染，主要施工程序为：（1）除杂：通过机械配合人工的方式，去除土壤中植物根系、建筑垃圾、石块等异物，放置磁铁以去除土壤中的铁块、铁屑；（2）干化：土壤中的水分受热挥发会消耗大量的热量，为保证热脱附的效能，进料土壤的含水率低于20%；（3）筛分：采用ALLU斗对土壤进行筛分，使土壤粒径小于30 mm。筛分出的筛余物送至冲洗区，采用高压水枪冲洗干净后回填至基坑或铺路，筛余物冲洗产生的泥经清理转运至暂存区进行热脱附处理，清洗产生的废水经三级沉淀池沉淀后循环使用，并定期通过泵输送至一体化处理设备处理；（4）上料：使用挖掘机将预处理后的污染土壤转移进入热脱附系统进料斗，经过上料输送机送到热脱附设备回转窑中；（5）热脱附：污染土壤经筛选后通过皮带输送机送入热脱附室内被加热、干燥，实现水分蒸发后被进一步加热到一定温度，固相中的有机污染物被加热到沸点，从固相中蒸发、解析出来；（6）尾气处理：经过热脱附工艺后产生的尾气，首先经过尘降室／旋风除尘器去除大部分粉尘；随后经风冷降温后，通过布袋除尘器，过滤去除尾气中的烟尘颗粒；随后尾气进入喷淋塔，进行降温及进一步除尘；之后尾气经冷凝器冷凝，冷凝的废水进入水处理系统，尾气进入三级活性炭吸附罐，进行尾气的末端吸附，使尾气能够达标排放；（7）修复后土壤待检：经热脱附处理之后从出料口排出加湿后，以铲车铲出并直接转运至待检区，经检验合格后回填。

4.3.3 暂存区与待检区

本项目共设置5个临时污染土壤堆存场，其中3个暂存场，用于暂存氟化物污染土壤和重金属土壤；1个暂存场用于暂存有机物污染土壤；1个暂存场用于暂存复合污染土壤。

设置有两处待检区，稳定化待检区位于稳定化作业厂区附近，也作为稳定化养护区，占地面积7 500 m2，热脱附待检区位于热脱附处理附近，占地面积20 000 m2。

4.3.4 水处理工艺

废水中的污染物主要为多环芳烃、少量的氟化物和重金属，一体化水处理设施主体工艺采用“化学氧化+混凝沉淀+碳滤”组合工艺。斜管沉淀池的污泥排入储泥池，经压滤机压滤后，滤液回流至中间水池，进行后续处理，滤饼进入热脱附设备处理，并在设备停机后最终的少量滤饼交由有资质的单位处理。

4.3.5 阻隔填埋

阻隔填埋区底部和边坡防渗采用“200 g／m2无纺土工布+1.5 mm HDPE膜+200 g／m2无纺土工布”，顶部采用“200 g／m2无纺土工布+1.5 mm HDPE膜+200 g／m2无纺土工布”。阻隔填埋防渗层包裹施工完成后，顶部铺设50 cm压实黏土保护。

5 异位修复工程可能产生的二次污染及防治措施

污染土壤异位修复技术通常对土壤进行了除杂、破碎、分选等预处理工艺，相较于原位修复技术，异位修复设备处理负荷较小，污染物处理可控性和可预测性较强。但同时异位修复过程涉及土壤的挖掘、运输和基坑积水抽排等转移过程，因此，修复施工中产生的二次污染是异位修复工程存在的最大问题。如：土壤挖掘过程中产生的扬尘、施工中可能引起气体污染物的无组织排放、土壤运输转移至处置场所过程中污染物从原场地迁移到处理场区甚至周边环境的风险等。因此，本工程针对施工中可能产生的二次污染问题，采取一系列有效控制措施。

5.1 大气污染防治

1.尽量减少作业时土壤暴露时间。开挖作业分区分块施工，同一开挖面尽可能当天完成开挖工作并验收合格后及时回填。转运过程中采用封闭运输车进行运输。对开挖的基坑面、待检区等区域堆存土壤，采用薄膜覆盖。

2.对施工现场运输道路采取洒水车的方式进行降尘。

3.固化／稳定化处理（含预处理）、热脱附预处理及上料在处理大棚及暂存场内进行，运输车辆及处理设备进出大棚后，立即关闭大棚大门，防止粉尘外逸。

4.热脱附处理废气采用“旋风除尘+布袋除尘+活性炭吸附装置处理+15 m高排气筒高空排放”，施工过程定期对场内的大气及热脱附尾气处理系统排放口出气进行监测，以判断是否对周边环境造成影响。

5.2 水污染防治

1.现场工程车辆、机械设备、运输车辆在场地北面总出入口洗车平台清洗，所有清洗车辆产生的废水收集进行沉淀处理，并将洗车沉淀池内的废水定期抽至场地南面一体化污水处理设备，处理后进行回用。

2.为防止地下水污染，暂存区、待检区均采用水泥混凝土硬化地面，并采取“两布一膜”等防渗措施。

3.碎石块及建筑垃圾等筛上物装至三级沉淀池旁冲洗区进行冲洗直至筛上物表面干净且无土壤，废水在厂区经沉淀后抽至一体化污水处理设备预处理，处理后进行回用。

4.二期范围施工期间的基坑进行取样检测，基坑积水经检测单位取样检测表明，坑内苯并［a］芘、氟化物、镍和常规COD、BOD5等检测指标均低于《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级标准，施工单位通过泵将基坑内的雨水抽入至市政雨水管网。

5.3 固体污染防治

1.包装材料及生活垃圾，经分类收集后，由当地环卫部门统一外运作进一步处理及生产厂家回收。

2.施工、管理单位租用当地民房，生活垃圾统一收集，定期交由小区环卫处置。

3.对筛分出来的碎石及建筑垃圾转运至冲洗区，采用高压水枪冲洗干净并经检测合格达修复目标值后回填。

4.旋风除尘器及布袋除尘器等拦截的粉尘收集、沉淀池及污水处理设备中产生的污泥压缩成泥饼后转运经热脱附处理。

5.热脱附尾气处理过程中产生的废活性炭，作为危险废物，通过行政代处置的方式委托有资质的第三方单位进行转运及处理处置；并在施工现场设立了专门的危险废物临时贮存场地存放，设置安全防范措施且有醒目标志。

5.4 噪声污染防治

1.对场界各噪声敏感点进行监测，掌握了噪声排放情况，并以此为依据控制噪声排放。

2.加强施工管理，尽量降低施工现场噪声，作为强噪声源的施工机械的操作人员需配备必要的防护耳塞或耳罩等。

3.选用低噪声设备和在设备与基础之间设橡胶减振垫，有效降低机械设备运转的噪声源强度，避免异常噪音的产生。

4.对鼓风机等强噪声设备，以隔音棚、隔音罩或隔音屏障封闭、遮挡，实现降噪。

5.合理布局，噪声大的设备尽量布置于远离居民区的地方。如发现有超标现象，及时采取隔音降噪措施或停止作业，最大限度减小可能对周围环境敏感点的影响。

6 修复效果

修复后的土壤堆体采用随机布点法布设采样点，每个样品代表的土壤体积不超过500 m3，每个堆体取3个土壤样品，并随机取一个样进行抽检，均委托具有资质的第三方进行检测，若超标则重新修复后再次进行检测。修复后堆体涉及检测指标见表2。

表2 检测指标

1.氟化物污染土壤修复效果评估。土壤堆体经过一次或多次稳定化后，检测氟化物满足氟化物污染土壤均达到修复目标值（修复后土壤浸出液氟化物含量≤1.0 mg／L）。

2.重金属污染土壤修复效果评估。土壤堆体经过一次或多次稳定化后，均达到修复目标值（修复后土壤浸出液镍含量≤0.02 mg／L、砷含量≤0.01 mg／L）。

3.多环芳烃污染土壤异位热脱附修复效果评估。土壤堆体经过一次热脱附处理后，多环芳烃浓度值均符合场地有机物修复目标值要求（苯并（a）蒽含量≤5.5 mg／kg、苯并［b］荧蒽含量≤5.5 mg／kg、苯并［k］荧蒽含量≤55 mg／kg、苯并（a）芘含量≤0.55 mg／kg、二苯并［a，h］蒽含量≤0.55 mg／kg、茚并［1，2，3-cd］芘含量≤5.5 mg／kg）。

4.复合污染土壤异位热脱附+异位稳定化修复效果评估。土壤堆体经异位热脱附修复治理后，先对六种多环芳烃进行检测：即苯并（a）蒽、苯并［b］荧蒽、苯并［k］荧蒽、苯并（a）芘、二苯并［a，h］蒽、茚并（1，2，3-cd）芘，检测数据分析浓度值均符合场地复合污染土壤修复目标值要求。

热脱附土壤经过稳定化修复后，检测土壤浸出液浓度均满足砷含量≤0.01 mg／L，汞含量≤0.001 mg／L，镍含量≤0.02 mg／L，氟化物含量≤1.0 mg／L，故检测结果也均符合场地治理修复目标要求。

7 结 论

工程根据污染场地内污染物的不同类型，将污染土壤进行分区分类处理，修复后的土壤均达到修复目标，修复后土壤可用作道路阻隔填埋垫层利用，取得了环境效益、经济效益和社会效益的统一，对今后类似工程实施具有借鉴意义。