地下水修复技术及止水帷幕技术在污染场地项目中的运用

王啟华，黄文涛，陈 建，成德久

（安徽省通源环境节能股份有限公司，安徽 合肥 230000）

地下水资源与地表水资源是人类能主观利用的部分资源[1]，是人类生存、社会经济发展必要资源，随着涂装油墨、石油化工等大量企业的易址搬迁、异地重建，工业遗址中的大量有机物没有得到及时处理，在土壤中吸附积累，使得有机物污染成为污染土壤、地下水环境的首要因素[2]，因此土壤及地下水有机污染修复工程刻不容缓。

某化工股份有限公司是以生产有机化工中间体为主的大型企业，产品主要应用于医药、染料、颜料、橡胶助剂、农药、食品和饲料、化妆品添加剂等领域。由于城市的快速发展，以及宜居宜业环境要求的不断提高，其所在市充分发挥退市进园、工业园区招商引资等有关政策优势，启动工业企业“退市进园”行动[3-4]。依照相关法律法规，重点单位新、改、扩建项目，应当在开展建设项目环境影响评价时，按照国家有关技术规范开展工矿用地土壤和地下水环境现状调查。该化工股份有限公司主要从事有机化工中间体生产，属于《土壤污染防治工作方案》和《污染地块土壤环境管理办法（试行）》的重点监管单位。依据场地调查修复总面积66600m2及污染情况，该场地修复方案采用原位燃气热脱附法修复土壤及地下水。其中对地下水修复采用的技术方案有：（1）重点污染区域地下水采用抽出处理技术（Pump Treat），将污水集中处理；（2）对轻度污染扩散区域进行止水帷幕风险管控。本文重点介绍地下水修复与止水帷幕在该项目中的运用。

1 地下水抽出-异位处理技术

地下水修复技术按修复位置可分为原位修复技术和异位修复技术。原位修复技术中多相抽提技术（MPE）、电动修复技术（EK）及可渗透反应墙技术（PRB）等是近年发展前景较好的绿色环境友好型修复技术[5]，可持续处理多种有机污染物且处理效果优良，但是我国地下水修复行业对上述技术的研究还处于起步阶段；在异位修复技术[6]中，地下水抽出-异位处理技术在我国应用的最为成熟广泛。本案例中，某化工股份有限公司在治理地下水中苯、氯苯和硝基苯（表1）复合污染时，即采用了地下水抽出处理技术（Pump Treat）。如图1 所示，利用水泵和抽提井抽提污染羽中溶解性多相污染介质，通过地面上的污水处理装置净化后回灌或排入管网，实现地下水的修复。运用多级泵抽提将地下水抽出，汇入收积池。通过抽提井外置石英砂等充填料、管井地面以上设置膨润土以防止井底沉渣和水体浮砂对抽提设备的损伤、管井灌沙而形成堵塞密闭层。污染羽污染介质随水抽入污水处理装置，进一步实现污染物的去除。

表1 地下水修复目标污染物浓度及修复目标值（mg/kg）

图1 地下水修复抽出-异位处理技术（Pump Treat）

地下水修复技术，采用小型移动式一体化污水处理装置，日处理水量达3000t/d，主要污水源是多级水泵抽提地下污染水，考虑地下水可能存在NAPL，所以一体化设备装置工艺设计如图2：（1）设立隔油池，采用撇油板往复撇油，实现NAPL 分离；（2）在隔油池后段采用吹脱技术，处理污染水中的高浓度氨氮、VOCs。利用高速气液分离器形成气液分离，对分离气体采用活性炭吸附，处理后液体达标排放；（3）采用酸化反应池，调节pH 值，至适合处理酸性值；（4）投入氧化药剂，氧化反应；（5）碱反应池（二次调pH 值）；（6）投入PACPAM 絮凝沉淀；（7）均衡间池；（8）快滤池；（9）澄清池；（10）外排。其优点是占地面积小，可移动作业、多层叠加，减少建设投资费用。

图2 移动式一体化装置工艺流程图

2 止水帷幕风险管控能力在项目中的运用

止水帷幕是基建工程中止水工程的总称，是一种防渗隔水手段[7]，已在建筑工程项目得到了广泛应用，其原理是通过不透水或透水性极低的水泥浆体帷幕的设立以阻止基坑内外渗流场水分的交换，防止地下水渗流。常见的止水帷幕有连续水泥土搅拌桩、深导搅拌桩、高压旋喷桩或压浆止水帷幕等[8-9]。同时，止水帷幕根据深度的不同，可以分为落底式止水帷幕和悬挂式止水帷幕。如图3，本案例工程项目中设置悬挂式垂直阻隔止水帷幕，以保证能够将所有污染物进行封闭，抑制污染羽的生长扩散。止水帷幕墙采用膨润土等材料再辅以图4 中三轴搅拌桩施工方式形成半永久性止水帷幕，目的是不得对后续修复工程的施工及地块开发利用产生障碍。

图3 垂直阻隔止水帷幕施工流程

图4 三轴搅拌桩止水帷幕施工

3 地下水修复与止水帷幕在项目中的运用优点

地下水修复抽出-异位处理技术的运用的关键点在于解决地下水污染羽区域污染介质和污染量问题，通过调研分析地下水情况，则原位修复和异位修复的技术路线确定也就更准确可行。本案例选择修复地下水的技术方法是抽出-异位处理，该方案的优点是垂直止水帷幕的设立阻断了污染羽内外的水力联系，减少了水处理压力；此外，该技术处理污染物彻底、直观，不足之处是有承载力的地下水要及时补充，以避免土体位移、地面沉降等现象的发生。地下水修复中，为防止过度修复，需要加大投资成本从而带来较大资金压力，在面对轻度污染区域时，可采用风险管控方式，是当前修复技术中一事一议的好思路，也吻合土壤修复基本原则“坚持风险管控，突出重点区域，实施分类别、分用途、分阶段治理”的完整组合。移动式一体化设备异位处理污染水的优势使其在工程上得到了充分运用，一体化设备+模块化的组合便捷，同时提升了综合技术，大大降低现场设计、施工、调试运行的时间周期和成本费用。

止水帷幕在项目上的应用，一方面减缓了污染羽体积增长，降低了水处理量，另一方面降低了场地燃气热量的损失，使得更多的热量用于污染物及土体的加热。止水帷幕的材料选取上，利用膨润土与水泥浆止水帷幕的特性，能够不影响后续地块修复工程和开发建设，可持续性强。

4 小结与展望

通过本案例的调研，异位地下水修复的适应性在重度污染地下水修复中得到了展现，地下水修复总体趋势为：

（1）在地下水修复工程中，从传统污染物、单一修复技术发展到多介质、多界面、多过程、多组合运用的修复技术。

（2）地下水抽出-异位处理技术中，针对污染羽了解、地质分析、污染水量的解析要做到宏观、多源、多尺度的探讨，从而为选择一体化设备提供准确的技术参数。

（3）从风险管控、健康风险到生态风险，从污染源阻隔到工程技术的选择运用，从源头控制、过程阻断、净化异位修复，直至安全利用的发展模式。

（4）在修复材料与装备上，从单功能单目标到多功能多目标修复技术，实现靶向修复，移动与固定相结合，原位+异位，移动+模块化装备方向发展。

（5）在工程运用上，从单项修复向污染氧化、酸化调整pH 值等多项协同智慧修复方向发展。

综上所述，展望未来，作为技术研发人员，建议地下水修复重点研究方向如下：

（1）地下水的污染过程与生态健康风险相结合，污染物转化的新方向和新技术；地下水在多介质、多界面的动力学与地质抽提影响，移动式一体化处理技术结合抽提过程中的处理技术在规模上投资成本的潜力空间。

（2）地下水修复功能的材料、绿色技术和智能化移动装备的简约、安全利用、效果评估与空间生态开发技术。

（3）通过该案例延伸到耕地、工业场地、矿山修复等污染土壤的靶向仿生、协同精准和智慧修复以及大数据综合运用等绿色可持续环保先进科技思路。

（4）建立地下水修复数据信息管理系统软件智能信息化平台。建立项目信息采集与环境质量演变长期跟踪等关键因素的观察网络信息化系统。