组合修复技术在典型农药场地中的应用分析

赵申

摘 要：以某农药场地为例，介绍组合修复技术在大型有机污染场地中的应用。工程主要污染物为多环芳烃和农药类污染物，宜采用原位化学氧化法、原位热脱附法以及异位热脱附法进行修复处理。基坑处理后通过第三方检测机构对污染土壤和地下水进行检测，结果显示达到了验收标准，可供类似工程施工参考。

关键词：农药污染;组合修复技术;原位热脱附;异位热脱附;异味治理

中图分类号：X592 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）19-0130-03

Abstract： Taking a pesticide site as an example， this article introduces the application of combined remediation technology in large-scale organic contaminated sites. The pollutants in this project are polycyclic aromatic hydrocarbons and pesticides， and in-situ chemical oxidation， in-situ thermal desorption， and ex-situ thermal desorption are used. After the foundation pit is processed， the contaminated soil and groundwater will be tested by a third-party testing agency， and the acceptance criteria will be met， which can be used as a reference for the construction of similar projects.

Keywords： pesticide pollution;combined remediation technology;in-situ thermal desorption;ex-situ thermal desorption;odor control

1 工程概况

工程修复对象包括污染土壤、地下水和场地内异味。其中：污染土壤约为90 000 m3，按深度分为3层，即0～2 m、2～4 m、4.0～16.5 m;地下水修复工程量约为95 000 m3，按深度划分为3种，即5 m、8 m、20 m;异味修复工程量约0.28 m3，深度0～4 m。本工程土壤和地下水的修复目标见表1和表2，异味处置区修复目标是做到无色无味。

2 修复技术介绍

工程采取多种技术组合的修复方式。污染源区深度达7.5 m，开挖难度大，修复应采用原位热脱附技术;原地异位间接热脱附技术应用于0～4 m深的污染土壤;2.0～16.5 m深的轻污染土壤和地下水采用高压旋喷注射化学氧化技术，而异味处置区采用原位氧化技术，药剂选用浓度不低于3%的过氧化氢，以高压旋喷的方式注入药剂。

2.1 原位热脱附机理

工程采用的原位燃气热脱附技术是一种基于气体燃烧的传热导热解吸技术[1]。燃气热脱附系统的燃烧头通过天然气的燃烧为加热井提供热量，加热井再通过热传导的方式加热周围土壤和地下水。由于不同类型的土壤热传导率差异较小，土壤中的热传导过程相对稳定，因此可以通过计算机模拟预测土壤的升温过程，从而实现工艺设计和操作的最优化。

原位燃气热脱附工艺原理如图1所示。在燃烧器中燃烧天然气或液化石油气，产生高温气体。将高温气体注入单个加热井中，使其在井内往返流动。高温气体间接加热土壤，通过热传导方式加热目标修复区域，使得土壤温度升高到目标温度。当土壤温度升高时，土壤中的污染物能够从土壤中迅速解吸并分离出来，形成含污染物的蒸汽并部分进入水体。同时，用双相抽提系统（Dual-Phase Extraction，DPE）和气相抽提系统（Soil Vapor Extraction，SVE）将污染物蒸汽抽提至地表，然后进行水汽分离，并进一步处理含有污染物的水和气，待达标后排放。

2.2 異位热脱附机理

热脱附主要通过间接或直接热交换的方式加热有机污染物和污染介质[2]。温度在150～550 ℃时，污染介质中的有机污染物能够被有效分离或挥发。间接热脱附技术是一种物理分离过程，不会使污染物发生氧化和降解反应，是该工程应用的主要技术类型[3]。它和传统焚烧器的最大区别是没有因直接接触火焰而引起燃烧现象，因此产生有害废气或向环境中排放有害气体的可能性非常小。

2.3 原位高压旋喷化学氧化机理

原位高压旋喷注射修复技术应用于污染场地修复[4]，主要是用带有特殊喷嘴的注浆管（钻杆）通过钻孔进入土层的预定深度，然后喷出配制好的药剂。带喷嘴的注浆管在喷射的同时向上提升，产生的高压液流会对土体进行切割搅拌，使氧化药剂与污染土壤充分混合。注入完成后，药剂溶液进一步在含水层中迁移、扩散。最终的药剂扩散半径与土壤渗透性和工期有关。

3 工程实施

3.1 主要施工工艺部署

主要施工工艺主要包括4个方面。第一，原位化学氧化施工。该工程场地最深修复深度为16.5 m，土质主要为黏土、淤泥质黏土以及粉砂，厚度约4 m，黏土渗透系数为10-8～10-7 cm/s。综合考虑，原位氧化方法采用15～20 MPa的高压旋喷注射技术。第二，治理氧化药剂的选择。氧化注射药剂选择碱活化过硫酸钠，异味管控区药剂选用过氧化氢。第三，土壤原地异位间接热脱附。土壤采用原位和异位间接热脱附技术。第四，土壤原位热脱附。土壤原位热脱附采用原位燃气热脱附工艺。

3.2 原位燃气热脱附施工情况

结合热脱附工艺原理，主要安装的系统具体包括燃气热脱附系统、配套系统、加热和抽提系统等。它的主要运行参数见表3。

3.3 原地异位热脱附施工情况

项目中使用目前国内最先进的异位间接热脱附设备——TPS2-3EC（SL）型设备。如图1所示，该热脱附设备由进料系统、加热脱附系统、冷却系统、廢气处理系统以及水处理系统等部分组成，其中加热脱附系统是核心部分。加热脱附系统主要由燃烧室和萃取（提取）室构成。火焰在燃烧室内燃烧，通过加热萃取（提取）室的外壁使萃取室内污染土壤的温度升高。土壤被加热时，污染物蒸发并变成空气蒸汽流的一部分，从解吸塔流向冷却系统。

从解吸塔中流出的气体通常经过冷凝系统的处理后分成气液两部分。其中：液体部分经压泥脱水后，形成废水和污泥两部分;废水经水处理系统处理达标后，中水回用;干化的污泥收集后随污染土壤进入萃取室进行热脱附处理。废气经废气处理系统处理后，重新送入燃烧器内燃烧。

3.4 土壤、地下水、异味管控区原位化学氧化施工

设备进场前，先确定注射点位和注射压强。根据注射点位定孔，钻机就位后进行钻进。成孔后下药剂喷射管开始喷射药剂，并缓慢提钻。喷射结束后，冲洗机具，移动至下一点位继续作业。

3.5 效果评估情况

3.5.1 污染土壤清挖效果的监测。根据工程设计要求，监测深基坑周围和底部界面，并结合深基坑周长确定采样点的数量。如果存在大于1 m的修补深度，则需要针对侧壁开展垂直分层取样工作。不同层的采样点需要保证其垂直距离大于1 m，可结合土壤的颜色、异常气味以及现场污染状况进行采样点设置。针对区域污染超标的情况，需要结合具体检测结果，明确二次开挖边界。在完成二次开挖后继续开展监测工作，保证开挖达标。

3.5.2 污染场地修复工程验收监测。该工程对土壤与地下水的竣工评价测试进行24次检测，共收集542份样品和120个平行样品，采集的样品数量和平行样品数量符合验收要求。

4 二次污染防治措施

4.1 废水污染控制技术措施

借助现场原位热脱附废水处理系统对原位热脱附出现的废水进行有效处理后，排入市政管网。原地异位间接热脱附过程中产生的废水，经过异位热脱附设备自带的废水处置系统处置达标后排入市政管网。污染土壤挖掘产生的废水，经过混凝沉淀+氧化气浮工艺处置达到接管标准后排入市政管网。对施工场地清表、挖土过程中产生的大量建筑垃圾进行冲洗，冲洗废水处理达标后才能排放。

4.2 异味防治及废气污染控制技术措施

4.2.1 污染土壤挖掘过程中的异味防治。该工程严格按照分区分层开挖、及时覆盖、喷洒隔气泡沫抑制剂以及密闭储存污染土的原则，控制污染土的开挖。

4.2.2 原位热脱附过程中的异味防治。借助活性炭吸附和高位燃烧分解工艺，对原位热脱附过程出现的废气进行有效处理后排放。

4.2.3 预处理过程中的废气治理。防止土壤中的挥发性废气无组织排放，建设钢结构防护大棚（长70 m，宽30 m，高8 m）进行土壤堆存和土壤预处理。钢结构大棚对废气进行负压收集，除尘后使用活性炭吸附。

4.2.4 原地异位间接热脱附过程中的废气治理。工程原地异位间接热脱附过程中产生的废气经过冷凝处理后送至燃烧室进行燃烧。有机污染物在此过程中被完全分解，最后通过烟囱排放[5]。

4.2.5 氧化施工过程中的异味防治方法。现场进行PID监控，及时喷洒泡沫抑制剂和除臭剂。气味强烈时应降低注射压强，并增加搅拌次数。现场工作人员须穿劳动防护服，带防护眼罩。

5 结语

项目采用原位化学氧化、原位燃气热脱附以及异位间接热脱附的组合技术作为治理修复技术，成功修复污染土壤约90 000 m3、污染地下水约95 000 m3和异味土约2 800 m3，且修复成果目前已通过第三方检测单位验收。该工程应用原位化学氧化技术修复异味土壤，原位燃气热脱附技术修复深层有机污染土壤，为农药类污染场地治理修复提供了更多选择。

参考文献：

[1]付倩倩.污染场地土壤修复技术的应用分析[J].应用能源技术，2016（5）：16-18.

[2]王玲玲.我国土壤污染与修复技术研究进展[J].环境与发展，2020（3）：79-80.

[3]邢汉君，蒋俊，李晶，等.有机氯农药污染土壤异位热脱附修复研究[J].湖南农业科学，2019（11）：62-64.

[4]杨乐巍，张晓斌，李书鹏，等.土壤及地下水原位注入-高压旋喷注射修复技术工程应用案例分析[J].环境工程，2018（12）：48-53.

[5]孟祥帅，庞然，吴萌萌，等.某废弃焦化场地原位燃气热脱附污染排放及控制[J].环境工程，2019（11）：177-183.

3918500338231