石化企业原址土壤修复中的废气治理

张姗姗 张 光

（1 山发海岳环境科技（山东）股份有限公司 山东烟台 264000 2 山东神驰石化有限公司山东东营 257000）

引言

石化企业具有高能耗、高污染、高投入、高产出的基本特点，进入新时代后由于我国经济增长模式由原来的粗放型转型到了集约型，要求此类企业在习近平生态文明思想指导下，结合能源改革和产业转型等，调整自身的业务与发展方向。如，近年来我国部分石化企业已经逐渐搬离城市中心地带，转移到了化工园区，一方面为此类企业的转型升级提供了配套资源，另一方面促进了城市化与工业化之间的协调发展，并在促进二者融合的过程中，减少了工业源有机废气等对城市的污染等。但企业原址土壤修复中仍存在一定的废气排放，因此为有效提高此类土地的利用率，应持续加强相关治理工作。

1 土壤环境修复中的废气治理意义

1.1 保障生态系统安全

生态系统由土壤环境、大气环境、水环境共同组成，3 种环境之间存在相辅相承的关系，既可以通过挥发、渗透、下沉等方式互相影响，也能够通过连锁反应对整个系统造成破坏。在以往的土壤环境修复过程中，部分企业只注重对土壤中的重金属污染情况进行治理，不太注重从生态系统角度分析土壤中废气治理意义。实践经验表明，忽略土壤修复中的废气治理后，此类废气会通过生态系统的动态循环，对大气环境、水环境造成污染[1]。而随着时间的延长，废气又会通过雨水下沉、渗透等途径重新回到土壤之中，造成土壤污染。

1.2 提高土壤利用质量

土壤环境修复的重点集中对土壤重金属污染的治理方面，从以往的治理经验看，土壤中的污染物既有重金属、污水、化肥、农药、固体垃圾，也包括挥发性有机物。其中，作为废气的挥发性有机物，不仅种类多，而且含有重金属、粉尘、氟等，由于此类污染物具有降解难度大、垂直递减分布、有毒有害物质向其他物质传递等特点，危害相对较大。因此，对废气进行治理，能够减少其含量，降低其危害，从而在整体上提高土壤利用质量。

1.3 预防发生二次污染

与固态、液态的污染物相比，废气主要以气体形式存在，活动空间相对较大。一方面，在生态系统的动态循环中可以对土壤造成二次污染；另一方面，可以通过传导方式给农作物、牲畜、人等造成间接危害。因此，在这种前提下，对废气治理时应充分认识到治理过程中可能发生的二次污染问题，从而在废气收集、存储、运输、处置、排放等各环节做好防范措施。从实践经验看，在新时期的土壤修复过程中，通常会结合土壤中废气浓度不同的条件，选择针对不同浓度废气的治理方法，对VOCs 污染土壤、含有高浓度与低浓度PAHs 污染土壤中的废气进行专项化治理，从而达到预防废气产生二次污染的目的[2]。

2 石化企业原址土壤修复中的废气治理

2.1 项目概况

以主要从事石油加工的某石化企业为例，新时期该企业所在城市提出了生态城市建设目标，根据所在城市的发展规划与企业产业转型升级需求，搬迁到了新的化工园区，既解决老区资源配置不足的问题，也为其产业化发展提供了必要条件。同时，该企业所在城市委托第三方机构，对其搬迁后的原址土壤进行了调查研究与修复治理，实现了二次利用。从调查报告看，原址在温暖半湿润大陆季风性气候区域，春、夏、秋、冬分明，均具有典型性特征；处理之前的地下水修复面积为15.36hm2；含水层厚度为6.67m；最大勘探深度为21.5m。在勘查范围以内的土层，由上到下依次为人工填土层→粉黏层→粉土层→粉黏层。

2.2 石化企业原址土壤修复工艺分析

该项目属于石化企业搬迁后的原址土壤修复工程，接受委托的第三方机构通过对勘察报告和现场采访资料的分析，认为该工程规模较大、地下水情况复杂、地质分层较多、场地所在区域的土壤修复具有一定的难度，且土壤污染源主要来自油污与设备运行中的介质。在这种情况下，不排除废气排放后对所在区域进行二次污染的可能性，因而该机构拟采用环保性能较好的“原位修复+异位修复”方案对其进行处理，同时根据实际工程量，与委托方协商将合同工期设置为500d，整个修复过程跨越4 个季节。

2.2.1 修复对象以粉土层的污染土壤为主

由于污染土壤修复以粉土层为主，且其中各层之间存在“层状互层分布”特点，因此经讨论后，确定原址修复位置在4～14.5m 范围之间，计算后得到的工程量数据为5.0×105m³。具体实施时，以原位修复为准，要求配套开展废气治理工作。与原位修复相比，异位修复重点集中在原址“表层”位置，具体污染土壤范围在0～4m 范围之间，计算后得到的工程量数据为4.4×105m³。

2.2.2 采用2 种处理技术进行原位修复

原位修复过程中采用了2 种处理技术，即多相抽提+曝气组合技术与原位化学氧化技术。具体操作时，先应用原位化学氧化技术向饱和污染区注入空气解吸出其中的挥发性有机污染物（VOCs）后，再对其中的废气进行针对性治理。但如果环境影响评价结果显示，其污染程度较高时，则不能使用原位化学氧化技术完成处理，需根据组合法应用后的取样检测结果，选用原位化学氧化法，通过补充强氧化剂的办法增强原曝气井的应用效果，促进原位修复的实现[3]。

2.2.3 异位修复以原地异位修复技术方案为准

具体操作中要求先进行开挖施工，完成分区开挖后将其中的土壤暂存至提前搭建好的膜大棚之内，利用暂存与修复方式对其进行处理。由于在异位修复范围内的土壤中废气种类较多，为了保障修复效果与废气治理质量，该机构以1.5m 作为分界，将其分成了0～1.5m 和1.5～4.0m 的2 层，然后根据各层的主要污染物情况，进行针对性处理。异位修复分层中的主要污染物如表1 所示。

表1 异位修复分层中的主要污染物

2.3 石化企业原址土壤修复中的废气治理措施

2.3.1 多样抽提和曝气修复

操作人员做好设备布置等工作后，以空气注入井中的“注水功能”和“注气”功能为主，通过切换2 种功能的方式将空气与水注入指定位置。以注气为例，注入空气后可以对挥发性有机污染物挥发的强化并加速其溶解→脱附→挥发过程，提高废气治理效果。而应用多相抽提与曝气修复技术，操作人员在作业过程中不仅能较好地规避VOCs 和总石油烃（TPH）对自身的危害，同时也能减少VOCs 和TPH 对石化企业原址所在区域环境的破坏。但在具体操作时，为了预防无组织排放现象的发生，一方面应按照“不留扇盲区和死角”的基本原则，对注入井的半径范围进行合理控制，尽可能使其全面覆盖治理区域的土壤与地下水受污染区域；另一方面应在使用设备之前，对其中的管路密闭性进行全面检查，要求落实到接口密闭性、管路密闭性、井口密闭性方面，保障曝气与注射管路整体的应用效果。同时，对分离出的废气，根据组合工艺应用要求配套应用吸附法，利用活性炭完成吸附处理，并在排放前对其处理结果进行检测分析，达标后再进行排放[4]。

2.3.2 原位化学氧化修复

由于该项目中的原址土壤污染区域面积较大，应用多相抽提与曝气修复技术，通常要求操作人员进行多次修复，才能达到预期的废气治理效果。但如果经多次修复后仍不能达到预期目标，还需结合抽提间歇期的实际情况，配套应用原位化学氧化修复技术完成对污染土壤的修复及废气治理。具体而言，该石化企业原址土壤修复应用原位化学氧化修复技术时是以污染土壤作为对象，选择适配性较高的氧化剂（如固态、液态、气态），通过专业设备将其注入土壤；注入污染土壤的氧化剂，以地下水和土壤为载体，经过流动、渗透后，可在污染区域进行扩展并完成对该区域的覆盖；氧化剂和污染物接触后发生氧化反应，完成修复工作。该工程中应用的氧化剂共有过硫酸盐、臭氧、Fenton 试剂、高锰酸盐4 类，具体应用时需根据实际情况进行选择。

为了保障原位化学氧化修复技术的应用效果，首先应在注入井附近设置了外围监测井，一方面利用监测装置对污染物分布区域进行了全面监测，另一方面则根据药剂运移修复过程实施跟踪监测，对其应用效果开展评估[5]。需要注意的是氧化剂与污染物进行接触发生化学反应的过程中，会受到注剂流量、注射压力、注射进位等多重因素影响，因此要做好整个系统的安全管理，确保其能够在治理废气过程中始终处于稳定状态，最后使用活性炭吸附装置完成对废气的收集及处理。考虑到废气治理要求较高，本项目在吸附装置中配套设置了高强度尼龙网，可以起到较好的过滤效果，同时为了规避无组织排放现象，还在出气口与进气口分别设置了法兰连接装置，预防设备密封点出现漏泄问题[6]。

2.3.3 石化企业原址土壤修复

石油化企业原址土壤修复中的废气构成要素复杂，治理难度较大。在实际治理过程中应采取合理的措施，保证治理效果。

2.3.3.1 树立废气全面治理意识

治理人员应树立废气全面治理意识，重视土壤修复中的废气治理，并全面地理解其治理重要性及治理意义。建议在实践中通过“观念联合构建思想体系”的方法，一方面梳理与土壤修复中的废气治理相关的观念，建立包括废气治理、土壤修复、生态保护、综合效益产出等观念的废气观念治理体系；另一方面利用企业内部的宣传途径、会议研讨方式，以及人力资源管理中的知识结构优化专题培训等，助力治理人员更为全面的理解废气治理内涵。

2.3.3.2 细致审核废气治理标准防止二次污染

治理人员应结合石化企业原址土壤废气的特点、性质、污染途径等，细致审核废气治理标准，并要求在应用任何一项治理技术期间，都要对每一项技术应用后的废气达标情况进行检测，待达到排放标准后再将其排放到大气之中。如果存在现场不能直接进行处理的问题，则应按“集中收集，专项处理”的基本原则，先通过收集装置将其储存起来，再运输到专业处理场所进行专项处理。同时，在废气收集、储存、运输、治理全过程，利用监测装置对其实际情况进行跟踪监测，预防发生泄漏导致二次污染[7]。

2.3.3.3 有组织排放作业区治理后的废气

该项目的治理经验表明，石化企业原址土壤废气的治理并不能一蹴而就，做好作业区治理后的废气有组织排放，困难较大。因此，从该项目的实践经验看，应利用BIM 技术中常用的Revit软件与Navisworks 软件，对现场施工进行建模与四维动画仿真模拟，提前预测其中潜在的风险，有利于在实际施工过程中通过优化后的方案保障废气治理效果。

结语

结上所述，某石化企业搬迁后原址土壤受到一定的污染，同时排放后的废气会给大气环境造成二次污染。修复项目操作人员结合原址土壤修复需求制定了内容完整、流程标准的修复工艺，并从原位与异位2 个层面出发，在应用相关修复技术过程中，较好地完成了对废气的治理工作。建议在当前阶段同类工程中，应严格按照设计施工一体化实践模式，加强修复技术方案的研发设计，并在修复过程中突出废气治理的重要性，同时结合不同的修复技术加强废气的治理工作，确保原址土壤修复后的安全性。