湖南某化工厂污染场地异位+原位修复工程案例

严世冲，冯泽平

（1.湖南省和清环境科技有限公司，湖南 长沙 410000；2.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065）

老工业区是投入较高、污染严重的产业区域，加快工业区内企业的关闭和搬迁工作是环境保护的必要任务［1-2］。湘江流域老工业区企业以有色冶炼、重化工企业为主，成为高能耗、高污染排放集中区域，废水、废渣、废气，已造成该区域土壤和水体受到一定污染。这些老工业搬迁污染场地进行修复后可合理规划为商业或居住用地开发利用。

根据《湘江流域重金属污染治理实施方案》以及地方相关文件，一些老工业区搬迁改造完成后，拟规划为居住／商业用地。为保证场地建设的安全环境以场地调查报告和风险评估报告为基础，采用针对性的修复技术对污染场地进行治理。

1 场地概况

场地原企业主要生产经营产品钛白粉，产量为30 000 t／a，此外有硫酸100 000 t／a、普钙200 000 t／a、硫酸亚铁30 000 t／a、沉淀硫酸钡10 000 t／a、硅微粉10 000 t／a、氟硅酸钠2 000 t／a，其生产过程中产生的废气、废水及产生的固废均含有重金属。

该场地占地面积45 000 m2，根据污染调查结果，场内土壤中砷、镉、铅、锌的浸出浓度超过了《地表水环境质量标准》［3］（GB 3838-2002）Ⅲ类标准，若不及时对场地内土壤进行治理，重金属将随着雨水的冲刷以地表径流的形式流向湘江，对湘江水体造成污染。场地污染土壤深度最大为4.5 m，需修复的污染土壤工程量为142 400 m3。

2 治理目标

项目采用稳定化技术修复重金属污染土壤，土壤修复目标值参照《重金属污染场地土壤修复标准》（DB43／T 1165-2006）居住用地标准，土壤重金属浸出浓度验收目标值参照《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅲ类标准，具体指标见表1。

表1 污染土壤修复目标值、修复后土壤验收目标值

3 修复工艺

结合场地开发需求以及场地污染情况，采用的修复工艺为：

1.采用异位稳定化技术对0～1.5 m层约35 200 m3污染土壤进行修复。污染土清挖完毕后，基坑侧壁土壤需达到污染土壤修复目标值，即铅≤280 mg／kg，锌≤500 mg／kg，砷≤50 mg／kg，镉≤7 mg／kg；采用土壤修复一体化设备对污染土壤进行治理，该设备可同时完成破碎、筛分、输送、加药、搅拌、加水等功能，设备处理规模为600 m3／d，运行过程中可避免造成二次污染。

2.采用原位稳定化技术对1.5～4.5 m层约107 200 m3污染土壤进行修复。该方法通过ALLU原位稳定化系统将一定比例的稳定剂加入污染土壤并通过原位搅拌后混合均匀，使其与污染物发生反应达到修复效果的工艺。

3.对处理后土壤按照《固体废物浸出毒性浸出方法 水平振荡法》［4］（HJ 557-2010）进行浸出试验，铅、锌、砷、镉浸出浓度达到《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅲ类水标准限值；异位稳定化合格土壤作为道路的路基材料填埋。

4.修复工程中产生的基坑开挖废水、生活污水、冲洗废水以及坑积水等，进行集中收集后，通过废水处理一体化设备进行处理，处理达标后排放；清挖及修复过程中需防止造成的二次污染。

修复工艺技术路线如图1所示。

图1 修复技术路线

4 工程实施过程

4.1 污染土壤清挖

对于深度为0～1.5 m的重金属污染土壤，采用挖掘机配合人工分区清挖、修复的思路。根据污染范围进行放线开挖，监理单位对开挖范围各拐点进行复核，并对基坑侧壁进行取样检测，防止造成污染物的遗漏或过度修复。为确保后期处置高效性要求。

4.2 污染土壤运输

首先用密闭式环保运输车将污染土壤运至治理车间的暂存区，再用装载机将污染物运至修复一体化设备进行处理，处理完成后，运输车在设备出料口处将混合物运至养护区分批养护。

4.3 污染土壤处理

4.3.1 修复中心设置

修复中心划分成3个区块：（1）污染土壤暂存区；（2）污染土壤稳定化处理区；（3）污染土壤修复后养护区。

暂存区和稳定化处理区位于稳定化处理车间，车间采用轻钢结构，半封闭结构，四周安装2.5 m高围挡，顶棚采用阳光板安装，地面采用C30混凝土硬化30 cm，占地面积为1 150 m2；养护区位于稳定化固化处理车间外，占地面积为1 200 m2。

4.3.2 处理施工

1.异位稳定化处理施工。工艺主要处理0～1.5 m深重金属污染土壤，主要施工工艺为：（1）将污染土壤从污染场地清挖运输至修复中心暂存区等待处理，暂存区底部做防渗处理；（2）土壤预处理，即初步破碎、筛分暂存区的污染土壤；（3）使用装载机将预处理后的土壤送入土壤修复一体化设备，破碎后粒径达到30 mm以下，设备同时完成自动加药、加水和混合搅拌，使得土壤含水量控制在25%～30%；（4）采用运输车将混合均匀的土壤转运至养护区，待养护完成后取样；（5）养护完成后，对土壤进行检测分析，达标后外运进行路基填埋。流程如图2所示。

图2 异位稳定化工艺流程图

2.原位稳定化处理施工。工艺主要处理1.5～4.5 m深重金属污染土壤，主要施工工艺为：（1）修复分区：考虑到ALLU稳定化设备的作业范围，PM搅拌头单点覆盖面积为1.6 m×0.8 m，即纵向表面积为1.28 m2。将场地由西侧至东侧进行条形分区，条形分区宽度以5 m计，待一个条形分区原位搅拌完成后进入下一分区修复；（2）原位搅拌：ALLU PM强力搅拌头先搅动翻松表层土壤，实现对土壤的破碎与搅拌，通过搅头的混合刀板可将本污染场地中的污染土壤破碎至粒径30mm以下，由上往下逐步下潜到指定修复深度；（3）药剂混合：输药管与ALLU PM强力搅拌头装配在一起，与ALLU PF压力加药罐连接，DAC.2装置负责控制并记录输药罐车的输药过程。通过ALLU PF压力输料罐车加药设备，将药剂直接输送到地下喷射口，运用搅拌头螺旋搅拌过程中形成的负压空间，同时高压驱动将粉体或液态稳定剂均匀喷入污染介质中。通过电脑控制药剂输入速度、掺入量，使其按照预定的比例与污染介质以及污染物进行高效的混合；（4）原位养护：经ALLU原位稳定化系统原位加药搅拌混合后的区块，原位进行养护，因注入的药剂为浆液状，整个养护过程养护区覆盖防雨布以保证养护土壤中的含水率在30%～40%；（5）检测：原位养护后，每500 m3土壤进行采样检测。流程图如图3所示。

图3 原位稳定化工艺图

4.3.3 水处理工艺

废水中的污染因子主要有pH和重金属，采用一体化设备对废水进行处理，废水通过收集进入废水收集池，经生物制剂深度处理后达标排放，主要工艺路线为生物制剂配合—水解—絮凝分离。

5 修复效果

5.1 土壤检测

5.1.1 基坑侧壁检测

0～1.5 m深污染土壤清挖完成后，将污染区域基坑侧壁按40 m等分成段，每段均匀采集9个表层土壤样品制成混合样进行检测。对于超标区域根据检测结果以及现场实际情况来确定二次清挖边界，二次清挖后再次进行检测，直至达到相应要求。

监测指标：砷、镉、铅、锌。

检测方法：《土壤环境监测技术规范》［5］（HJ／T 166-2004）。

判断 标 准：砷50 mg／kg、铅280 mg／kg、镉7 mg／kg、锌500 mg／kg。

5.1.2 异位稳定化后土壤检测

采用随机布点法对修复后的土壤堆体进行采样，每500 m3土壤采样1个并对其进行检测，如果不达标，则再次进行修复后采样检测。

检测方法：《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》（HJ／T 557-2010）。

监测指标：砷、镉、铅、锌

判断标准：砷≤0.05 mg／L、镉≤0.005 mg／L、铅≤0.05 mg／L、锌≤1.0 mg／L。

5.1.3 原位稳定化后土壤检测

1.5～4.5 m深污染土壤原位修复完成后，按照20 m×20 m网格布点进行采样，以400 m2面积作为一个监测场地，每间隔1 m分别在深度1.5、2.5、3.5、4.5 m设一个垂直采样点。每400 m2／土壤取4个样品数，一个原位治理区块稳定化处理完后一次验收检测。

检测方法：《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》（HJ／T 557-2010）。

监测指标：砷、镉、铅、锌

判断标准：砷≤0.05 mg／L、镉≤0.005 mg／L、铅≤0.05 mg／L、锌≤1.0 mg／L。

5.2 效果评估

开挖后对基坑侧壁检测，均达到修复目标值。

按照《重金属污染场地土壤修复标准》（DB 43／T 1165-2016）规定，经过一次或多次异位／原位稳定化的土壤，采用《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》（HJ／T 557-2010）制备的浸出液中砷、镉、铅、锌浸出浓度应低于《地表水环境质量标准》（GB 3838-2001）Ⅲ类指标限值，即砷≤0.05 mg／L、镉≤0.005 mg／L、铅≤0.05 mg／L、锌≤1.0 mg／L，故检测结果也均符合场地验收目标要求。

6 结 论

本工程根据污染场地的未来规划及污染物的不同深度，将污染土壤进行异位和原位修复，修复后的土壤均达到修复目标，异位修复后土壤可用作道路填埋路基利用，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。