電鍍行業(yè)典型污染場(chǎng)地調(diào)查及重金屬鎳污染修復(fù)技術(shù)研究

王海蘭（惠州市環(huán)境科學(xué)研究所516001廣東惠州）

電鍍行業(yè)典型污染場(chǎng)地調(diào)查及重金屬鎳污染修復(fù)技術(shù)研究

王海蘭
（惠州市環(huán)境科學(xué)研究所516001廣東惠州）

在惠州市惠城區(qū)范圍內(nèi)通過(guò)注銷(xiāo)排污許可證環(huán)境管理手段初步篩選出有搬遷遺留地的重污染電鍍企業(yè)，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察進(jìn)一步排查確定具備場(chǎng)地修復(fù)基本條件的惠城區(qū)電鍍行業(yè)典型污染場(chǎng)地進(jìn)行調(diào)查分析和重金屬污染修復(fù)技術(shù)研究。

電鍍行業(yè)；場(chǎng)地調(diào)查；重金屬污染；修復(fù)技術(shù)

1 惠州市惠城區(qū)電鍍行業(yè)典型污染場(chǎng)地調(diào)查

1.1 惠城區(qū)電鍍行業(yè)典型污染場(chǎng)地調(diào)查背景及意義

根據(jù)2012年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，惠州市共有電鍍企業(yè)223家，廢水排放總量約2.4萬(wàn)噸/日。列入全省重金屬污染重點(diǎn)防控企業(yè)名錄的就有111家，占一半之多，數(shù)量居全省前列?；葜菔协h(huán)境保護(hù)局惠城區(qū)分局2015年1月份底前對(duì)惠城區(qū)25家電鍍企業(yè)中不符合保留條件或無(wú)法通過(guò)驗(yàn)收的10家電鍍企業(yè)實(shí)施轉(zhuǎn)型或關(guān)閉。這些搬遷場(chǎng)地如未經(jīng)環(huán)境調(diào)查評(píng)估和修復(fù)而直接再利用，會(huì)存在潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)。部分含重金屬污染的惠城區(qū)電鍍行業(yè)典型污染場(chǎng)地位于東江沿岸，對(duì)于東江飲用水水質(zhì)保護(hù)造成了極大的隱患，開(kāi)展電鍍企業(yè)搬遷遺留地的土壤污染調(diào)查評(píng)價(jià)和修復(fù)工作迫在眉睫。

1.2 惠城區(qū)電鍍行業(yè)典型污染場(chǎng)地現(xiàn)狀

某電鍍行業(yè)典型污染場(chǎng)地建于1998年5月，廠區(qū)占地面積2000m2，主營(yíng)來(lái)料加工電鍍。生產(chǎn)過(guò)程包括人工拋光、清洗、電鍍、烤干、包裝。其產(chǎn)生的工業(yè)廢水含六價(jià)鉻、氰化物、鎳等重金屬。廢水經(jīng)過(guò)破鉻、破氰后，經(jīng)中和、絮凝反應(yīng)沉淀、金屬分離子清液，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后排放。企業(yè)于2013年停產(chǎn)，生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)拆除，僅遺留廠房?jī)商?。遺留的廠房位于惠州市惠城區(qū)梅湖工業(yè)區(qū)發(fā)電廠內(nèi)，與東南熱電廠相隔，場(chǎng)區(qū)東北面為東江，與東江相距約260m。

1.3 惠城區(qū)電鍍行業(yè)典型污染場(chǎng)地調(diào)查分析

2015年3月對(duì)該電鍍行業(yè)典型污染場(chǎng)地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察，并使用X射線熒光分析儀（XRF）對(duì)場(chǎng)地土壤重金屬含量進(jìn)行分析，分析項(xiàng)目為鎘、汞、砷、總鉻、銅、鎳、鉛、鋅，監(jiān)測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 污染場(chǎng)地重金屬土壤監(jiān)測(cè)結(jié)果（mg/kg）

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)照《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，該電鍍行業(yè)典型污染場(chǎng)地舊址存在重金屬超標(biāo)，超標(biāo)項(xiàng)目為鉻和鎳。根據(jù)國(guó)家環(huán)保部《建設(shè)用地土壤污染篩選指導(dǎo)值（征求意見(jiàn)稿）》給出的標(biāo)準(zhǔn)值，該電鍍行業(yè)典型污染場(chǎng)地舊址土壤重金屬超過(guò)建設(shè)用地土壤污染篩選指導(dǎo)值，超標(biāo)項(xiàng)目為鎳，電鍍車(chē)間表土樣品分析值超出風(fēng)險(xiǎn)篩選指導(dǎo)值高達(dá)613倍。因此，有必要對(duì)該場(chǎng)地進(jìn)行詳細(xì)的環(huán)境調(diào)查評(píng)估，并開(kāi)展場(chǎng)地修復(fù)工作。

由此可見(jiàn)，該電鍍行業(yè)典型污染場(chǎng)地廠區(qū)土壤已受到污染，舊址距東江僅260m，土壤中污染重金屬經(jīng)過(guò)地下水輸送發(fā)生遷移，將最終對(duì)東江造成污染。東江是廣東省東深供水工程取水水源地，為保護(hù)東江飲用水水質(zhì)，避免其受到污染，開(kāi)展該場(chǎng)地的重金屬污染防治工作具有重大意義。

2 重金屬鎳污染修復(fù)技術(shù)研究

本文擬選取該電鍍行業(yè)典型污染場(chǎng)地作為電鍍企業(yè)重金屬污染場(chǎng)地修復(fù)試點(diǎn)示范的選址進(jìn)行場(chǎng)地重金屬鎳污染修復(fù)技術(shù)研究。

2.1 重金屬污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)的分類(lèi)

根據(jù)《工業(yè)企業(yè)場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查評(píng)估與修復(fù)工作指南（試行）》，污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)按照處置場(chǎng)所可分為原位修復(fù)（in-situ）技術(shù)和異位修復(fù)（ex-situ）技術(shù)；按照修復(fù)技術(shù)原理可分為生物、物理、化學(xué)和物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)；按照“源-途徑-受體”控制方式，可分為污染介質(zhì)治理技術(shù)、污染途徑阻斷技術(shù)和受體保護(hù)技術(shù)，具體包括的技術(shù)種類(lèi)如表2所示：

表2 按“源-途徑-受體”劃分的修復(fù)技術(shù)類(lèi)型

重金屬污染修復(fù)處理方法目前主要有填埋、固化穩(wěn)定化、化學(xué)氧化還原、覆蓋、植物修復(fù)和淋洗等，可將污染物進(jìn)行固定，降低其遷移性；或改變其化學(xué)性質(zhì)，使其變?yōu)闊o(wú)毒或低毒的化合物；或?qū)ζ溥M(jìn)行富集，集中處理，最終降低對(duì)人體和生態(tài)健康的威脅。

2.2 重金屬鎳污染修復(fù)技術(shù)推薦

根據(jù)《工業(yè)企業(yè)場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查評(píng)估與修復(fù)工作指南（試行）》，開(kāi)挖/異位處理以及固化/穩(wěn)定化技術(shù)不需要進(jìn)行篩選性試驗(yàn)，電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)可高效處理重金屬污染（包括鉻、汞、鎘、鉛、鋅、錳、銅、鎳等）及有機(jī)物污染（苯酚、六氯苯、三氯乙烯以及一些石油類(lèi)污染物），去除率可達(dá)90%。技術(shù)特點(diǎn)：污染物的去除過(guò)程主要涉及4種電動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象，電遷移、電滲析、電泳和酸性遷移帶。電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行土壤修復(fù)主要有2種應(yīng)用方法：原位修復(fù)，直接將電極插入受污染土壤，污染修復(fù)過(guò)程對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的影響最小；序批修復(fù)，污染土壤被輸送至修復(fù)設(shè)備分批處理。考慮舊址距東江較近，該典型污染場(chǎng)地修復(fù)推薦采用開(kāi)挖（即開(kāi)挖、臨時(shí)堆存，外運(yùn)交由危廢處理公司處理，客土置換技術(shù)處理）/離子電勢(shì)遷移修復(fù)技術(shù)。下面重點(diǎn)介紹東莞理工學(xué)院的“離子電勢(shì)遷移工藝”，目前該技術(shù)已申請(qǐng)了專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201510213271.X。

離子電勢(shì)遷移修復(fù)技術(shù)方法包括以下具體步驟：

（1）先對(duì)含有重金屬鎳污染的土壤進(jìn)行破碎、篩分去除大塊固體雜物。

（2）將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的醋酸溶液噴淋到鎳污染土壤上進(jìn)行淋洗，醋酸溶液與鎳污染土壤的質(zhì)量比為1：1。

（3）在常溫下，靜置12h。

（4）將淋洗后的土壤與含有重金屬的廢水分離，分離后的廢水通過(guò)電解法或沉淀法凈化處理將鎳回收后，再次做淋洗用。

（5）將淋洗后重金屬鎳污染土壤放置于盛有水的電解槽中，電解槽的兩端設(shè)有陽(yáng)極室和陰極室，陽(yáng)極室、陰極室分別與淋洗后的土壤用放置了離子交換膜的塑料網(wǎng)隔開(kāi)，陽(yáng)極室和陰極室內(nèi)均盛放有去離子水，陽(yáng)極室內(nèi)的去離子水PH值為3，陰極室內(nèi)的去離子水PH值為7，通過(guò)石墨電極向陰極室和陽(yáng)極室之間施加電壓梯度為2V/cm的直流電，在電勢(shì)作用下剩余的重金屬離子向陰極移動(dòng)，進(jìn)入陰極室回收。（對(duì)陰極室和陽(yáng)極室的PH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括：當(dāng)陽(yáng)極室的PH值下降到3以下時(shí)，通過(guò)向陽(yáng)極室滴入2mol/L的氫氧化鈉將其PH值調(diào)節(jié)至3附近；當(dāng)陰極室的PH值升高時(shí)，通過(guò)向陰極室滴入10%的醋酸容易將其PH值調(diào)節(jié)至7附近。）

離子電勢(shì)遷移修復(fù)技術(shù)方法優(yōu)點(diǎn)有：

（1）修復(fù)效果好，本發(fā)明適于對(duì)鎳濃度大于等于200mg/ kg的中高濃度范圍的污染土壤，去除率達(dá)到95%以上。相比之下，采取多次反復(fù)淋洗處理污染土壤的重金屬去除率僅達(dá)到50%左右，而僅對(duì)污染土壤進(jìn)行一次淋洗處理，重金屬去除率僅為30%；采用離子電勢(shì)遷移修復(fù)技術(shù)處理污染土壤，重金屬去除率為70%，并且該處理方法對(duì)于土壤要求也較高。由于本發(fā)明首先對(duì)污染土壤進(jìn)行一次淋洗，初步去除部分重金屬鎳，此時(shí)土壤中依舊殘留有許多重金屬鎳，但是這時(shí)土壤經(jīng)過(guò)淋洗后孔隙率變高，含水率也較高，再結(jié)合使用適宜的離子電勢(shì)遷移修復(fù)，就可以極大程度提高修復(fù)效率。同時(shí)采用本發(fā)明修復(fù)技術(shù)處理，由于淋洗次數(shù)少，土壤肥力減小數(shù)值僅為多次淋洗技術(shù)肥力損失的20%，基本不影響土壤重復(fù)使用效果。

（2）環(huán)保節(jié)能，本發(fā)明淋洗處理步驟僅采用一次淋洗處理，與多次淋洗技術(shù)相比可以節(jié)約大量的水資源，減少污水量。采用本發(fā)明方法平均每消耗3L水就可以修復(fù)1千克污染土壤。

（3）經(jīng)濟(jì)實(shí)用，本發(fā)明處理方法節(jié)省大量的水及人工，可以大大減小成本消耗，同時(shí)本發(fā)明方法平均每12-13天即為一個(gè)處理周期，相比較其它一些生物修復(fù)、農(nóng)業(yè)生態(tài)措施來(lái)說(shuō)更加節(jié)省時(shí)間，能夠有效提供土壤利用率。

（4）不僅適用于重金屬鎳場(chǎng)地修復(fù)，在修復(fù)例如銅、鋅、鉛等其他重金屬污染土地方面，也可以達(dá)到非常好的修復(fù)效果。

王海蘭（1981-），女，出生于廣東省河源市，環(huán)境工程本科學(xué)歷，環(huán)保工程師/國(guó)家環(huán)境監(jiān)理工程師/國(guó)家清潔生產(chǎn)審核師，研究方向：惠州市環(huán)境科學(xué)研究所從事水、大氣、土壤等環(huán)境污染治理研究、環(huán)境課題研究、環(huán)境規(guī)劃研究、生態(tài)環(huán)境損害鑒定評(píng)估等環(huán)境科學(xué)研究工作；為企業(yè)提供建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境監(jiān)理、清潔生產(chǎn)審核、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及應(yīng)急預(yù)案等環(huán)保服務(wù)。