污染场地修复技术报告(第一批)

污染场地修复技术报告(第一批)内容摘要：

质 筛分 、土壤 破碎等） ；（ 3） 固化 /稳定剂添加 ；（ 4） 土壤与固化 /稳定剂混合搅拌、养护 ；（ 5） 固化 /稳定体的监测与处置、验收。 其中（ 2）、（ 3）、（ 4）也可 以在一体式混合搅拌设备中同时完成。 运行维护和监测 （ 1） 土壤挖掘安全 ： 围栏封闭作业 ， 设立 警示标志， 规避地下隐蔽设施。 （ 2） 安全防护 ： 工人应注意劳动防护。 （ 3） 防止二次扩散 ： 采取措施防止雨水进入土壤，防止降雨冲洗土壤携带污染物进入周边环境，防止刮风尘土飞扬，造成二次扩散。 （ 4） 长期监测 ：根据国外经验，对于固化 /稳定化后采用回填处理的土壤，需要在地下水的下游设置至少 1 口监测井，每季度监测一次，持续 2 年，确保没有泄露。 修复周期及参考成本 — 14 — 污染土壤方量、修复工艺、土壤养护时间、施工设备、修复现场平面 布局等均显著影响处理周期。 一般而言，水泥基固化修复需要较长的养护时间 ，稳定化修复需要的养护时间较短。 根据施工机械台班等设置情况，异位土壤固化 /稳定化修复的每日处理量从 100 至 1200m3不等。 根据 污染物不同类型 及其污染 程度需要添加不同剂量 、不同种类 的固化 /稳定剂 ； 土壤污染深度、挖掘难易程度、短驳距离长短等都会影响修复成本。 据美国 EPA 数据显示，对于小型场地（ 1000 立方码〔 cy〕，约合 765 m3）处理成本约为 160245 美元 / m3，对于大型场地（ 50000cy，约合 38228 m3）处理成本约为 90190 美元 / m3；国内一般为 5001500 元 /m3。 国外应用情况 固化 /稳定化是比较成熟的固体废物处置技术 ， 上世纪八九十年代， 美国环境保护署 率先将固化 /稳定化技术用于污染土壤的修复研究。 据美国 超级基金项目 统计， 19822020 年污染源处理项目中， 有 203 项应用 该 技术 ，占污染源异位修复项目的 %，是使用最多的污染源修复技术。 2020 年，英国环保署组织编写了《污染土壤稳定 /固化处理技术导则》。 表 12 污染土壤异位 固化 /稳定 化处理典型案例 序号 场地名称 目标污染物 固化 /稳定药剂 规模 1 Massachusetts Military Reservation, USA Pb 某 M 药剂 13,601 m3 2 Sulfur Bank Mercury Mine Superfund Site,USA Hg 硫化物 / 3 Pepper Steel amp。 Alloy, Miami Pb, As, PCBs 水泥等 47,400 m3 4 Douglasville, PAHAZCON Zn、 Pb、 PCBs、苯酚、石油烃 水泥等 191,100 m3 5 Former industrialsite,Chineham,Basingstoke, UK 重金属、石油烃 水泥、改性活性 蒙脱石 1,200 m3 国内案例 分析 国内应用情况 我国的污染土壤固化 /稳定化研究起步于本世纪初。 2020 年以来，该技术在工程上的应用快速增长，已成为重金属污染土壤修复的主要技术方法 之一。 据不完全统计，目前国内实施土壤固化 /稳定化修复的工程案例已 超过 50 项。 国内案例介绍 （ 1）工程背景 ：某地块 原为 某发电厂，将开发为文化创意街区。 对场地进行网格化划分后进行土壤质量监测，确定污染单元后进行加密监测。 由于该 地块 要求 尽量削减修复 时间 ，以缓解地块再开发面临的施工进度压力，同时该地块对现场遗留土壤质量的要求较高，综合考虑以上因素，确定采用污染土壤 清挖 、现场处理、 异地 处置 的 方式对地块 进行修复 ，以 《展览会用地土壤环境质量评价标准（暂行）》（ HJ3502020） 的 A 级标准 作场地清理的判断标准。 （ 2）工程规模 ： 场地面积为 5400 m2，土壤污染深度约为 14 m，需修复的总土方量约为 万 m3。 （ 3）主要污染物 及 污染程度 ： 场地大部分地块土壤污染物为重金属铜、铅、锌，其中一个地块为多环芳烃。 污染物的最大监 测浓度为：铜 7220 mg/kg、铅 4150 mg/kg、锌 3340 mg/kg、苯并 (a)蒽 mg/kg、苯并 (b)荧蒽 mg/kg、苯并 (a)芘 mg/kg。 （ 4）土壤理化特征 ：土壤为粘性土，呈微碱性。 铜、铅、锌在土壤中主要以二价阳离 — 15 — 子形式存在，较易转化为氢氧化物或被吸附。 （ 5）技术选择 ： 该修复项目要求时间短、 修复费用低 ，同时污染物以重金属和低浓度的多环芳烃为主，基于现场土壤开展 了 异位固化 /稳定修复技术可行性评价研究， 该技术能满足 制定的修复目标 ； 从场地特征、资源需求、成本、环境 、安全、健康、时间等方面进行详细评估，最终选定处理时间短、技术成熟操作灵活 、 且对场地水文地质特性要求较为宽松的固化 /稳定化技术进行处理。 （ 6）工艺流程和关键设备 修复工程技术路线和施工流程主要过程包括污染土壤挖掘、土壤含水量控制、粉状稳定剂布料添加、混匀搅拌处理、养护反应、外运资源化利用、现场验收监测等环节。 采用挖掘机进行土壤挖掘，挖掘深度深于 1 m 时， 土壤含水量 较高，采用晾晒风干方式降低土壤含水量； 使用筛分破碎铲斗进行土壤与粉状稳定剂的混匀搅拌 ，同时实现土壤的破碎。 验收监测包括挖掘后基坑采样及污染物全量 分析、稳定化处理后土壤采样及浸出毒性测试。 关键 设备主要 有 土壤 挖掘设备、土壤短驳运输设备 、 土壤 /稳定剂混合 搅拌 设备 等组成。 （ 7）主要工艺及设备参数 基于现场污染土壤进行了大量实验室研究，确定了最佳稳定剂类型和添加量。 稳定剂主要由粉煤灰、铁铝酸钙、高炉渣、硫酸钙以及碱性激活剂组成，另外，为了增强对重金属污染物的吸附作用添加了约 30%的粘土矿物。 稳定剂的质量添加比例为 %。 土壤 /稳定剂混合 搅拌 设备 为 筛分破碎铲斗 ，该设备能实现土壤与 稳定剂 的混匀，由于土壤水分含量较低，在混匀搅拌过程中可实现土壤的破碎。 （ 8）成本分析 该项目包含建设施工投资、 稳定剂费用、 设备投资、运行管理费用 ， 处理成本约 480万元， 其运行过程中的主要能耗为挖掘机及筛分破碎铲斗的油耗、普通照明、生活用水用电，约为 60 万元。 （ 9）修复效果 经过挖掘后所采集土壤样品中污染物含量均低于制定的修复目标值。 稳定处理后的土壤，参照《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（ HJ/T2992020）提取浸出液，浸出液中污染物的浓度均低于制定的土壤浸出液污染物浓度目标值，满足修复要求并通过业主独立委托的某地环境监测中心验收监测。 （案例提供单位：上海市环境 科学研究院） — 16 — 2 异位化学氧化 /还原技术 技术名称 技术名称：异位化学氧化 /还原，英文名称： ExSitu Chemical Oxidization/Reduction 技术适用性 适用的介质：污染土壤 可处理的污染物类型：化学氧化可处理石油烃、 BTEX（ 苯、甲苯、乙苯、二甲苯 ）、酚类、 MTBE（甲基叔丁基醚）、含氯有机溶剂、多环芳烃、农药等大部分有机物；化学还原可处理重金属类（如六价铬）和氯代有机物等。 应用限制条件：异位化学 氧化 不适用于重金属污染土壤的修复 ，对于吸附性强、水溶性差的有机污染物应考虑必要的增溶、脱附方式；异位 化学还原 不适用于石油烃污染物的处理。 技术介绍 原理：向污染土壤添加氧化剂或还原剂，通过氧化或还原作用，使土壤中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。 常见的氧化剂包括高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧。 常见的还原剂包括连二亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、多硫化钙、二价铁、零价铁等。 系统构成和主要设备：修复系统包括土壤预处理系统、药剂混合系统和防渗系统等。 其中：（ 1）预处理系统。 对开挖出的污染土壤进行破 碎、筛分或添加土壤改良剂等。 该系统设备包括破碎筛分铲斗、挖掘机、推土机等。 （ 2）药剂混合系统。 将污染土壤与药剂进行充分混合搅拌，按照设备的搅拌混合方式，可分为两种类型：采用内搅拌设备，即设备带有搅拌混合腔体，污染土壤和药剂在设备内部混合均匀；采用外搅拌设备，即设备搅拌头外置，需要设置反应池或反应场，污染土壤和药剂在反应池或反应场内通过搅拌设备混合均匀。 该系统设备包括行走式土壤改良机、浅层土壤搅拌机等。 （ 3）防渗系统为反应池或是具有抗渗能力的反应场，能够防止外渗，并且能够防止搅拌设备对其损坏，通常做法有两种， 一种采用抗渗混凝土结构，一种是采用防渗膜结构加保护层。 关键技术参数：影响异位化学氧化 /还原技术修复效果的关键技术参数包括：污染物的性质、浓度、药剂投加比、土壤渗透性、土壤活性还原性物质总量或土壤氧化剂耗量（ Soil Oxidant Demand, SOD）、氧化还原电位、 pH、含水率和其它土壤地质化学条件。 （ 1）土壤活性还原性物质总量：氧化反应中，向污染土壤中投加氧化药剂，除考虑土壤中还原性污染物浓度外，还应兼顾土壤活性还原性物质总量的本底值，将能消耗氧化药剂的所有还原性物质量加和后计算氧化药 剂投加量。 （ 2）药剂投加比：根据修复药剂与目标污染物反应的化学反应方程式计算理论药剂投加比，并根据实验结果予以校正。 （ 3）氧化还原电位：对于异位化学还原修复，氧化还原电位一般在 100 mV 以下，并可通过补充投加药剂、改变土壤含水率、改变土壤与空气接触面积等方式进行调节。 （ 4） pH：根据土壤初始 pH 条件和药剂特性，有针对性的调节土壤 pH，一般 pH 范围~。 常用的调节方法如加入硫酸亚铁、硫磺粉、熟石灰、草木灰及缓冲盐类等。 （ 5）含水率：对于异位化学氧化 /还原反应，土壤含水率宜控制在土壤饱和持 水能力的90%以上。 技术应用基础和前期准备 对选择的修复技术进行小试实验测试，判断修复效果是否能达到修复目标要求，并探索药剂投加比、反应时间、氧化还原电位变化、 pH 变化、含水率控制等，作为技术应用可行性判断的依据。 小试实验参数指导中试扩大化试验，根据试验现象确定大规模实施的可行性，并记录工程参数，指导工程实施。 — 17 — 主要实施过程 （ 1） 污染土壤清挖；（ 2） 将污染土壤破碎、筛分，筛除建筑垃圾及其它杂物；（ 3）药剂喷洒；（ 4） 通过多次搅拌将修复药剂与污染土壤充分混合，使修复药剂与目标污染物充分接触；（ 5） 监测、调节污染土壤反应条件，直至自检结果显示目标污染物浓度满足修复目标要求；（ 6） 通过验收的修复土壤按设计要求合理处置。 运行维护和监测 异位化学氧化 /还原反应进行过程中，应监测污染物浓度变化，判断反应效果。 通过监测残余药剂含量、中间产物、氧化还原电位、 pH 及含水率等参数，根据数据变化规律判断反应条件并及时加以调节，保证反应效果，直至修复完成。 异位化学氧化 /还原技术所需要的工程维护工作较少，如采用碱激活过硫酸盐氧化时需要监测并维持一定的 pH 值，采用厌氧生物化学还原技术时要注意维持一定的含水率以保 证系统的厌氧状态。 使用氧化剂时要根据氧化剂的性质，按照规定进行存储和使用，避免出现危险。 修复周期及参考成本 异位化学氧化 /还原技术的处理周期与污染物初始浓度、修复药剂与目标污染物反应机理有关。 一般化学氧化 /还原修复的周期较短，一般可以在数周到数月内完成。 处理成本，在国外约为 200~660 美元 /m3；在国内，一般介于 500~1500 元 /m3 之间。 国外应用情况 异位氧化 /还原处理技术反应周期短、修复效果可靠，在国外已经形成了较完善的技术体系，应用广泛。 表 21 异位化学氧化 /还原技术国外应用 案例 序号 场地名称 修复药剂 目标污染物 规模 1 美国 明尼苏达州 某木材制造厂 芬顿试剂和活化过硫酸盐 五氯苯酚 656 吨 2 韩国光州某军事基地燃料存储区 过氧化氢 石油烃 930 m3 3 美国马里兰州某赛车场地 某 K 药剂 苯系物、甲基萘 662 m3 4 加拿大 亚伯达 某废弃管道场地 过氧化氢 苯系物 8800 m3 5 美国阿拉巴马州 某场地 某 D 药剂（强还原性铁矿物质 +缓释碳源） 毒杀芬，滴滴涕， DDD 和DDE 4500 吨 6 美国 犹他州 图埃勒县 军方油库 某 D 药剂（强还原性铁矿物质 +缓释 碳源） 三硝基甲苯 ， 环三亚甲基三硝胺 7645 m3 国内应用分析 国内应用情况 该技术在国内发展较快， 2020 年之后开始在一些工程项目上应用。 目前，异位化学氧化 /还原技术在国内污染场地修复中的应用越来越广泛。 国内案例介绍 江苏某钢铁厂污染土壤修复工程 （ 1） 工程背景：该 企业 始建于 1958 年， 是特殊钢生产基地 ，场地南侧为焦化厂，场地污染区块主要靠近焦化厂附近， 主要污染物为多环芳烃类。 其 中 苯并 (a)芘、萘、二苯并 (a,h) — 18 — 蒽的修复目标值为 、 mg/kg、 mg/kg。 施工工期 100 日历天。 修复后场地用于 居住用地。 （ 2） 工程规模： 采。