某化工廠舊址污染土壤和地下水修復(fù)工程分析

張亞嬌

（上海勘察設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，上海200903）

1 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，城區(qū)內(nèi)大批精細(xì)化工、石油化工、冶金企業(yè)搬遷或關(guān)閉。由于過(guò)去重發(fā)展、輕環(huán)保的發(fā)展思路，相關(guān)行業(yè)的原場(chǎng)區(qū)形成大量高風(fēng)險(xiǎn)污染場(chǎng)地，場(chǎng)地土壤往往受到有機(jī)、重金屬等多種污染物的污染，場(chǎng)地地下水同時(shí)受到污染。

本文選取江蘇某化工廠舊址污染場(chǎng)地修復(fù)治理工程為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)修復(fù)工藝、工程實(shí)施、修復(fù)效果評(píng)估等方面的介紹，可作為工程案例為同類污染場(chǎng)地的修復(fù)工作提供借鑒和參考。

2 工程概況

場(chǎng)地歷史上曾作為某化工廠的工業(yè)用地，主要生產(chǎn)精蒽、咔唑、氧化蒽醌，涉及化工基礎(chǔ)原料制造等工藝。根據(jù)GB 36600—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》，后期本場(chǎng)地?cái)M規(guī)劃為第二類用地。

通過(guò)前期場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，場(chǎng)地土壤受到多環(huán)芳烴和咔唑污染，其中，多環(huán)芳烴包括苯并（a）蒽、苯并（b）熒蒽、苯并（a）芘、茚并[1,2,3-cd]芘、、苯并（k）熒蒽、二苯并[a,h]蒽、菲、熒蒽、苯并[g,h,i]苝、蒽、芴；地下水中目標(biāo)污染物有2 種，分別為1，2-二氯乙烷、萘。土壤修復(fù)深度普遍在1.5m 以淺，最大修復(fù)深度4.0m。按照污染程度，重度和中度污染土方約11 904m3，輕度和輕微污染土方約4 831m3，共計(jì)16 735m3。地下水污染深度為5.0m，待修復(fù)地下水方量約5 000m3。

土壤中污染物修復(fù)目標(biāo)值主要參考GB 36600—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》中第二類用地篩選值，標(biāo)準(zhǔn)中未包含的目標(biāo)污染物參照DB11/T 811—2011《北京市場(chǎng)地土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)篩選值》中工業(yè)/商服用地篩選值和《美國(guó)愛荷華州土壤與地下水污染物標(biāo)準(zhǔn)》中的土壤標(biāo)準(zhǔn)限值。場(chǎng)地污染地下水目標(biāo)污染物需滿足GB/T 14848—2017《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 修復(fù)施工方案

污染土壤治理采用“分區(qū)開挖+異位修復(fù)”的模式，重度、中度污染土壤采用原場(chǎng)異位高溫?zé)崦摳郊夹g(shù)進(jìn)行修復(fù)，輕度和輕微污染土壤采用常溫?zé)峤馕夹g(shù)進(jìn)行修復(fù)。污染土壤修復(fù)后，經(jīng)驗(yàn)收達(dá)標(biāo)后原場(chǎng)回填。

污染地下水修復(fù)采用“多相抽提+異位臭氧氧化”工藝進(jìn)行修復(fù)治理。在污染范圍內(nèi)布設(shè)井群抽提系統(tǒng)，抽出的氣體進(jìn)入尾氣收集裝置做凈化處理，抽出的污染地下水泵入地面系統(tǒng)，修復(fù)達(dá)標(biāo)后納管排放。

4 工程實(shí)施過(guò)程

4.1 污染土壤修復(fù)施工

4.1.1 污染土清挖與轉(zhuǎn)運(yùn)

本次污染土開挖與轉(zhuǎn)運(yùn)工作分2 個(gè)階段進(jìn)行：第一階段為淺部（1.5m 以淺）污染土清挖；第二階段為深層（1.5～4.0m）污染土開挖與轉(zhuǎn)運(yùn)。各區(qū)污染土清挖后轉(zhuǎn)運(yùn)至異位修復(fù)區(qū)，重度和中度污染土統(tǒng)一轉(zhuǎn)運(yùn)至修復(fù)大棚內(nèi)堆置，輕度和輕微污染土轉(zhuǎn)運(yùn)至?xí)捍鎱^(qū)。

4.1.2 污染土預(yù)處理

污染土預(yù)處理主要包括土壤的篩分破碎和含水率調(diào)節(jié)。污染土壤首先通過(guò)挖機(jī)去除土壤中較大塊建筑垃圾、石塊等，同時(shí)進(jìn)行初步破碎和翻曬。后向污染土壤中加入生石灰調(diào)節(jié)含水率，生石灰添加量約為1%。完成含水率調(diào)整后使用高效振動(dòng)篩分機(jī)械進(jìn)行污染土壤的細(xì)篩，經(jīng)篩分后土壤粒徑≤30mm，土方含水率≤25%。

4.1.3 異位熱脫附修復(fù)施工

本次重度和中度污染土壤熱脫附修復(fù)采用異位高溫?zé)崦摳皆O(shè)備，該設(shè)備主要有進(jìn)料單元、熱脫附單元、出料單元、冷凝單元、廢水處理單元、煙氣排放處理單元、電控單元構(gòu)成。該設(shè)備通過(guò)間接加熱的形式，把污染土壤中有機(jī)污染物加熱至相關(guān)沸點(diǎn)以上的溫度，在此溫度下停留足夠時(shí)間，將污染土壤中的有機(jī)污染物、水分等轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)從土壤中分離出來(lái)，從而達(dá)到污染土壤的修復(fù)治理。

污染土壤預(yù)處理完成后進(jìn)行喂料，通過(guò)皮帶輸送機(jī)送入加熱絞龍內(nèi)進(jìn)行熱脫附，本次土壤物料加熱調(diào)節(jié)溫度范圍為550～600℃，加熱時(shí)間≥30min，熱脫附室內(nèi)的物料導(dǎo)流及防黏結(jié)自清結(jié)構(gòu)使得污染土壤在完成高溫?zé)醾鬟f的基礎(chǔ)上從前端往后端緩慢推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)“?”形回路熱脫附過(guò)程，有機(jī)污染物揮發(fā)至氣相中。然后經(jīng)過(guò)土壤冷卻輸出裝置冷卻噴淋后排出，從而完成有機(jī)污染土壤的熱處理修復(fù)。

4.1.4 異位常溫?zé)峤馕迯?fù)施工

異位常溫?zé)峤馕迯?fù)施工在異位攪拌區(qū)開展，完成污染土篩分破碎、生石灰投放、藥劑與土壤混合攪拌修復(fù)過(guò)程，修復(fù)完成后的土方在待檢區(qū)堆放養(yǎng)護(hù)。

4.2 污染地下水修復(fù)施工

4.2.1 多相抽提井建設(shè)與運(yùn)行

于地下水污染范圍內(nèi)建立地下水抽提井，根據(jù)修復(fù)區(qū)域地層滲透性確定單井影響半徑為3.0m，井間距和排間距均為5.0m，本次共布設(shè)多相抽提井470 口。抽提系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，抽提井周邊地下流體和揮發(fā)性氣體被抽提出來(lái)，通過(guò)控制抽提速率，保持抽提井中地下流體和土壤氣體以氣水混合物的形式被持續(xù)穩(wěn)定抽提出來(lái)。抽提出來(lái)的混合物首先進(jìn)入旋風(fēng)氣液分離器中，液體泵入沉淀罐進(jìn)行初沉后進(jìn)入地面水處理設(shè)備進(jìn)行修復(fù)，抽提氣體排入活性炭吸附罐。

4.2.2 抽出地下水處理

初沉后的污染地下水進(jìn)入混凝沉淀池與聚合氯化鋁（PAC）混合，利用高分子絮凝劑的巨大表面吸附作用等作用使水體中的雜質(zhì)和懸浮物快速沉淀。之后經(jīng)石英砂過(guò)濾后的污水泵入污廢水主體處理系統(tǒng)——化學(xué)氧化反應(yīng)系統(tǒng)中。在化學(xué)氧化反應(yīng)罐中，由臭氧發(fā)生器持續(xù)曝氣，產(chǎn)生羥基自由基OH-，對(duì)廢水中有機(jī)污染物進(jìn)行強(qiáng)氧化降解，從而去除廢水中有機(jī)污染物。

5 修復(fù)效果評(píng)估

5.1 土壤修復(fù)效果評(píng)估

根據(jù)驗(yàn)收要求，效果評(píng)估單位分3 次驗(yàn)收共采集35 個(gè)土樣（含3 平行樣），測(cè)定pH 和目標(biāo)污染物濃度。根據(jù)驗(yàn)收檢測(cè)報(bào)告可知，異位修復(fù)后土壤部分土壤樣品菲、蒽、熒蒽、芴、咔唑有檢出，檢出濃度為0.1～0.5mg/kg，均未超過(guò)修復(fù)目標(biāo)值，其他土樣目標(biāo)污染物均未檢出。100%樣品檢測(cè)濃度均達(dá)到修復(fù)目標(biāo)要求。

5.2 地下水修復(fù)效果評(píng)估

效果單位分三次對(duì)修復(fù)后地下水驗(yàn)收采樣，共采集水樣品20 個(gè)（含3 組平行樣），監(jiān)測(cè)水樣中目標(biāo)污染物及納管排放主要因子。根據(jù)三次驗(yàn)收監(jiān)測(cè)結(jié)果可知：修復(fù)后地下水中關(guān)注污染物檢出濃度達(dá)到了修復(fù)目標(biāo)的要求（1,2-二氯乙烷均為檢出，部分水樣品中萘有檢出，但遠(yuǎn)小于修復(fù)目標(biāo)值）。納管排放主要因子（pH、COD、BOD5、SS、氨氮、總磷、石油類、動(dòng)植物油、色度）檢測(cè)濃度同時(shí)滿足GB/T 31962——2015《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)限值和當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。

6 工程實(shí)施要點(diǎn)分析

6.1 充分的施工前準(zhǔn)備工作

在項(xiàng)目施工準(zhǔn)備階段，開展了室內(nèi)小試和現(xiàn)場(chǎng)中試，確定了修復(fù)施工最佳工藝參數(shù)，包括熱脫附適宜溫度和最佳物料停留時(shí)間、藥劑投加配比、臭氧曝氣時(shí)間等，明確的施工參數(shù)可高效指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。同時(shí)，項(xiàng)目組還開展了場(chǎng)地測(cè)繪、補(bǔ)充調(diào)查、修復(fù)范圍和深度復(fù)核析等工作，進(jìn)一步明確污染土壤和地下水的修復(fù)范圍和深度。此外，為滿足后續(xù)精細(xì)化修復(fù)施工的要求，在施工準(zhǔn)備期，項(xiàng)目組還開展了場(chǎng)地測(cè)繪、修復(fù)邊界勘定、場(chǎng)地地層特性分析、地下障礙物探摸等工作，獲取了項(xiàng)目全面的基礎(chǔ)信息。

6.2 分區(qū)分程度精細(xì)化施工組織

根據(jù)場(chǎng)地污染空間分布和污染程度的差異，多層次制訂了精細(xì)化的施工方案，進(jìn)行了修復(fù)設(shè)備、施工工藝、施工影響的分析與比選，實(shí)現(xiàn)了差異化處置策略和各工序間的有效銜接，不同污染程度的土壤采用不同的修復(fù)工藝和設(shè)備及預(yù)處理方式，污染土開挖與抽提井建設(shè)，抽提井運(yùn)行與污染地下水異位治理、污染土修復(fù)與地下水治理協(xié)調(diào)有序進(jìn)行，保障了修復(fù)質(zhì)量和工期進(jìn)度。

6.3 過(guò)程控制與在線監(jiān)測(cè)

熱脫附設(shè)備電控單元作為整套系統(tǒng)的控制核心，可實(shí)時(shí)反饋各功能單元運(yùn)行狀態(tài)及顯示運(yùn)行參數(shù)，對(duì)設(shè)備溫度、壓力、流量等各工況的實(shí)時(shí)監(jiān)控與記錄，對(duì)系統(tǒng)故障及時(shí)報(bào)警，可實(shí)時(shí)指導(dǎo)熱脫附修復(fù)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了土壤修復(fù)過(guò)程的動(dòng)態(tài)調(diào)整；進(jìn)而提高了施工效率，節(jié)省了修復(fù)成本。

7 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目重度、中度污染土壤采用異位高溫?zé)崦摳郊夹g(shù)進(jìn)行修復(fù)，輕度、輕微污染土壤采樣常溫?zé)峤馕夹g(shù)修復(fù)；污染地下水采用原位多相抽提與異位臭氧氧化修復(fù)處置。修復(fù)后的土壤與地下水順利通過(guò)了第三方效果評(píng)估單位的驗(yàn)收。采用了多種修復(fù)工藝對(duì)場(chǎng)地污染土壤和地下水進(jìn)行了修復(fù)，豐富了有機(jī)污染場(chǎng)地修復(fù)治理修復(fù)工程應(yīng)用案例，具有較好的參考價(jià)值，可為同類污染場(chǎng)地的修復(fù)提供借鑒和參考。