钢铁厂大型污染场地修复项目经验探索

2021-12-06谢方文李俊杰

节能与环保 2021年3期

文_谢方文李俊杰

1.广州环保投资集团有限公司 2.广州环投建材有限公司

1 项目背景信息

华南某钢铁厂是涉及黑色冶金、压延加工、气体产业等多个领域的钢铁联合企业，建厂于20 世纪50 年代。随着经济发展和城市建设的加速，钢铁厂所在地块纳入新城规划范围，作为居住用地进行开发利用。地块责任人依据相关法律法规，委托相关单位对地块土壤污染情况进行调查。场地调查结果显示，地块土壤受重金属和多环芳烃的污染，需要开展污染土壤修复工程，污染土壤方量约50 万m3。

1.1 项目特点

本项目为复合污染类型，需要联合应用破碎筛分、土壤洗脱、热脱附、固化稳定化和安全填埋等多项技术。多技术联合应用，投入多套设备，形成两条生产流水线，实现修复项目的工厂化施工，可更为精细化的开展修复工程，以满足不同土质、不同污染类型和不同污染程度的需求。结合本项目工期紧、土方量大、单方价格低等特点，施工单位首次在国内大规模应用土壤洗脱技术，开创了减量化施工的先进理念，有效地降低了成本。

1.2 项目管理重难点

本项目土壤污染面积约16 万m2，分布在总面积约170 万m2的场地内。土壤污染物以重金属和多环芳烃为主，各地块多呈复合污染，且污染程度各有不同，污染情况复杂。土壤污染最深达地下5m，深度范围内分别涉及混凝土层、填埋层、填土层和原土层等3 ～4 个地层，地层情况复杂，土质差异大，且由于场地拆迁，存在很多杂质，如钢筋、混凝土块、橡胶轮胎、塑料袋等。修复工程量超过50 万m3，工期少于450 天，涉及土壤洗脱、热脱附和固化/稳定化等技术。如此巨大的土方量，涉及多种修复技术的实施，在如此短的工期内完成修复，难度巨大。由于项目引入破碎筛分系统，推广使用洗脱技术，热脱附技术，固化/稳定化技术。各个技术之间的关系为串联，所以每个技术都是影响项目进度的因素，需要综合考虑。

1.3 创新特点

1.3.1 土壤洗脱减量化

多级土壤洗脱技术对于大粒径组分含量高的污染土壤的修复更为有效，砾石、砂砾、粗沙、细沙等土质中的污染物更容易被洗脱出来，剩余少量粘土富集了绝大多数污染物，从而达到减量处理的目的。本项目通过土壤洗脱技术，实现最大约80%的减量化效果。

1.3.2 移动式热脱附设备

本项目采用移动式热脱附设备，在污染场地现场安装该设备，促使污染物气化挥发，达到将污染物与土壤颗粒分离，并进行后续处理的过程，污染土壤不离场即可完成修复工作，同时也可以最大程度的避免了外运过程中对道路周边环境的污染扩散风险。

2 项目策划实施及修复工艺

2.1 项目管理策划

2.1.1 项目整体策划

总体部署从修复区平面布置、施工流程、工艺和设备、工期安排4 个方面展开，其中平面布置和施工流程是基础和重点，与工艺和设备一起决定工期安排，四者的合理部署直接影响工程的质量、安全和进度。

2.1.2 工序设备保障策划

土壤洗脱保障策划，针对洗脱设备技术的专项管理，洗脱目的为得到七种不同粒径的物料，其中＞0.075mm 的组分作为清洁土壤，＜0.075 mm 组分与洗脱废水混合为泥浆。泥浆经脱水处理后得到的泥饼进入后续热脱附处理工序。

热脱附设备保障策划，是利用热脱附工艺将污染土壤中的有机污染物气化挥发，并高温焚烧污染物，从而达到净化土壤的工艺。工艺中需要保障设备运行，燃料供给，质量控制。

物资保障策划，是制定物资采购流程，重点设备物资由专业团队负责，由项目部与专业团队共同确认价格，加快反应时间。固定物资签订物资供应合同，由专人负责物资供应。

2.2 项目管理实施

施工单位抽调具有丰富施工经验的工程管理人员组成项目经理部，成立青年突击队作为攻坚力量，成立专家顾问组，提供专业指导和技术支持。进场后，技术人员及时进行各项小试、中试试验，工程管理人员及时进行现场踏勘、场地测量和工作，将各项成果进行汇总、分析，从而对投标时的方案进行优化。各项准备工作完成后，进行流水化施工。项目部将现场作为一个小型化的工厂进行管理，从原料（土壤）和辅料（药剂）输入、各车间（各工艺）、传送带（工艺间衔接）和产品（修复后土壤）输出等方面进行精细化管理。每套设备均配备有计量装置，如所有修复设备安装电子称、水电安装流量计、药剂进出场过电子磅，所有数字均反馈至项目管理管理团队处，实现项目管理部对现场的数字化管理。

2.3 项目修复工艺

以往修复项目常用的预处理设备仅包括筛分工艺，本项目引入破碎工艺，在破碎大粒径颗粒的过程中，对钢筋、树枝、塑料袋、橡胶等杂质进行去除。预处理后的细颗粒土壤进入1 号洗脱设备进行处理，粗颗粒土壤进入2 号洗脱设备进行处理。1号洗脱设备具有粒径分级、污水处理、泥浆处理、泥饼脱水和自动化控制等功能，是一套土壤洗脱全流程设备，能够用于处理各类型污染土壤，并实现高度的自动化和机械化操作。2 号洗脱设备具有粒径分级、泥浆处理、泥饼脱水和半自动化控制功能，是一套适用于处理粗颗粒土壤洗脱的设备；在使用过程中，为了保证污水得到妥善处理，其与现场污水处理站进行联用，进而实现中水回用。

项目部结合华南地区夏季高温高湿的特点，综合采用了“采光板加热+干化剂投加+自然通风”的多项措施，可以实现短时间内泥饼含水率达到热脱附工艺的要求。采光板加热是指搭建干化车间时，车间顶棚采用大量的采光板，使得阳光可以直射到泥饼上，通过太阳能的途径对其进行加热；干化剂投加是指投加一定比例的干化剂，并进行机械强制拌合，促进水分挥发；自然通风是指阶段性开启车间大门，加速空气流通，带走车间内的湿气。

现场投入三套热脱附设备，两套产能较大的设备均采用LPG 作为燃料，为直接式，第三套设备采用柴油作为燃料，为间接式，均配备完善的尾气处理系统。两套直接式热脱附设备最大的不同在于高温烟气的冷却方式上，一套采用水冷，一套采用风冷，两种方式均可以将高温烟气急速冷却至200℃以下，避开二噁英（高致癌物）的产生。水冷式采用逆流喷淋方式，从急冷塔顶部喷淋下的水与从底部上升的高温烟气逆流接触；风冷式采用大型热交换机，将高温烟气所携带的热量传递给室温空气。