垃圾填埋場土壤修復治理方案研究
——以寧波市某垃圾填埋場為例

韓正平，張立偉，楊永健

（1.中國市政工程華北設計研究總院，天津 300074；2.天津生態城環保有限公司，天津 300467）

目前，對已封場的垃圾填埋場和舊垃圾場進行生態修復、改造工作是國家環境保護規劃內容的一個重點，其中對于填埋場的土壤修復更是整治改造工作中的重中之重［1］。本研究以寧波市某垃圾填埋場的修復為對象，對該填埋場的土壤修復進行了方案設計研究，在綜合考慮場地實際條件與修復目標后，結合不同土壤修復方案，比較后給出了治理設計方案，為該填埋場地塊修復治理工程的實施提供了科學的支持。此舉不僅增加了土地的使用率，而且可以避免垃圾中有害物質進入地下水污染周圍土壤造成損害，也為我國同類型垃圾填埋場提供了治理經驗。

1 治理場地土壤情況現狀

污染地土壤修復包括對場地土壤的調查研究和對土壤進行修復［2］。首先要對目標區域進行土壤情況調研，然后根據目標情況給予相應的處理方案。寧波市在2013 年對該地塊進行了現場踏勘，并且在2015 年對整個場址進行了初步的環境調查，隨后又對場址進行了加密調查，結合這2次的調查結果，總結了治理場地土壤的地形及污染情況。

1.1 目標區域地形與地貌

勘察場地為寧波市某垃圾填埋場，位于寧波市西南郊，距市區中心僅10 km 左右。場地地貌單元主要為濱海淤積平原，原為奉化江下游彎曲航道，經截彎取直，筑壩堵水后，將奉化江改道，利用廢棄后的航道空間作為垃圾填埋場地。場地原標高為-10.63～3.04 m，現在地面標高為3.16～15.38 m，場地大面積回填有1.40～25.30 m 厚的填土（包括碎石填土、黏性土填土和生活垃圾雜填土）。

1.2 土壤污染現狀調研

1.2.1 土壤污染情況

場地土壤污染主要由重金屬污染與有機物污染2 部分組成，其中土壤重金屬污染是土壤污染中的主要問題［3］。根據現場調研，共有25 個點位發現土壤超標現象，見表1。依據GB 36600—2018 土壤環境質量建設用地土壤污染風險管控標準（試行）［4］，土壤超標因子主要涉及砷、鎳、銅、鉛、汞、鈹、苯并[a]芘、1，2，3- 三氯丙烷等，見表2。項目無篩選值因子主要為1，1- 二氯丙烯、順-1，3- 二氯丙烯、反-1，3- 二氯丙烯、4- 異丙基甲苯等。由表1 可知本場地土壤超標或無篩選值因子主要涉及到上述因子中的砷、苯并[a]芘及1，2，3- 三氯丙烷。

表1 場地土壤超標情況

重金屬污染深度最深達到地下14 m 左右，有機物污染深度最深達到地下12 m 左右。因此，污染土壤致癌風險超過可接受水平的監測點位共25個，主要污染物為苯并[a]芘、1，2，3- 三氯丙烷、砷，標準限值參考DB 33/T 892—2013 污染場地風險評估技術導則［5］。綜上可知土壤污染情況較嚴重，且對人體有害。

表2 部分土壤超標因子項目 mg/kg

1.2.2 土壤污染分布及特點

根據實地調查情況，總結土壤污染分布分區如圖1 所示，并根據土壤污染范圍將本場區分為A、B、C、D 區。分別為未污染區、重金屬砷污染、苯并[a]芘污染區、1，2，3- 三氯丙烷污染區。由圖1可知重金屬砷污染區和苯并[a]芘污染區有重疊區域，重疊面積約為3.2×104m2。且場地污染土壤厚度大多小于2 m。污染土壤分布面積及土方量見表3。

表3 場地土壤污染分布面積及土方量

結合以上調查結果，可總結出寧波市該垃圾填埋場場地特點：①各類污染嚴重，呈現多種復合污染，各區域差異明顯；②有機污染以揮發性污染物苯為主，部分與重金屬污染重疊；③污染深度不大，污染區域與廠界一致，成塊狀分布；④土壤黏粒含量高，地質條件復雜。

2 場地土壤污染修復標準

垃圾填埋場的污染較為嚴重，且污染情況復雜，而根據當地規劃部門需求，該場地后期將規劃為綠地、教育設施及住宅用地等，因此該場地進行修復治理需要達到住宅及公共用地標準，消除污染場地對人體健康的危害，為后續用地規劃的實現提供條件。在此基礎上提出污染修復需要達到的目標，并且根據污染的主要類型將其分為重金屬污染修復與有機物污染修復2 部分。本場地按照HJ 25.3—2014 污染場地風險評估技術導則［6］和HJ 25.4—2014 污染場地土壤修復技術導則［7］，并結合浙江省DB 33/T 892—2013［3］確定土壤修復建議目標。具體從土壤重金屬修復與土壤有機物修復兩方面制定標準。

2.1 土壤重金屬修復標準

由調查數據可知，場地重金屬污染源主要為砷，所以將其作為土壤重金屬修復的主要指標。砷作為一種類金屬，廣泛存在于大自然中，包括巖石、土壤、水環境、大氣環境和動植物等各種生物體內，土壤中的砷超過相關標準的原因經常為巖石自然風化、自然沉積造成土壤背景值過高，因此若單以風險控制值來作為砷的修復目標值過于嚴格。本研究將土壤風險控制值與浙江省住宅及公共用地篩選值進行對照，制定合理的土壤修復目標值如表4 所示。

表4 土壤重金屬修復建議目標 mg/kg

2.2 土壤有機物修復標準

土壤有機污染物為苯并[a]芘，其屬于持久性有機污染物，在環境中不易被分解。但本場地屬垃圾填埋造成的土壤污染，而填埋層垃圾因填埋年代久遠且生活垃圾組成復雜，無法判斷其污染來源，國內外各標準中苯并[a]芘的土壤標準值范圍為0.20～0.66 mg/kg。而1，2，3- 三氯丙烷污染也較為嚴重，其是一種無色有強刺激性液體，微溶于水，受熱易分解，具有毒性，必須列入風險控制。因此在結合浙江省的文件與實際情況后，給出了土壤有機物修復目標，見表5。

表5 土壤有機物修復建議目標 mg/kg

3 場地土壤污染修復體系設計

3.1 修復工程總體框架設計

首先需運用科學的方法，綜合考慮該垃圾填埋場的污染情況、修復目標以及土壤修復技術，確保修復后場地的二次開發不受影響。并且要在場地土壤污染調查、標準制定等工作上，從實際出發，充分考慮修復工時、修復效益、修復工程的環境影響等因素，分析并篩選切實有效的修復方法，因地制宜，選取并制定合適的修復方案。最后要盡量減少修復完成后污染物對未來環境的不良影響。因此根據以上原則，污染場地土壤修復方案總體框架制定見圖2。

圖2 土壤修復方案總體框架

3.2 治理方案確定

污染土壤修復包括異位修復和原位修復技術［8］。2014 年環保部公布的《污染場地修復技術目錄》［9］中，土壤異位修復技術包括固化/穩定化技術與化學氧化/還原技術，而熱脫附、土壤洗脫、水泥窯協同處置、土壤阻隔填埋與生物堆等技術也是常用的技術。土壤原位修復技術則主要由生物通風技術、固化/穩定化技術、原位化學氧化/還原技術、土壤植物修復技術等組成。結合各項技術特點，以及該場地的污染土壤主要目標污染物為砷、苯并[a]芘和1，2，3- 三氯丙烷的實際情況，又因為原位修復技術時間較長，在不同技術對比試驗下，優先選擇異位修復技術。

其中，砷污染土壤可通過固化/穩定化技術、土壤洗脫技術、水泥窯協同處置技術、土壤阻隔填埋技術等進行修復治理。由于洗脫技術會產生大量污水，水泥窯協同處置技術需要污染場地周邊有水泥窯場，土壤阻隔填埋技術需要污染場地周邊有合適的填埋場，因此最終選擇固化/穩定化技術對砷污染土壤進行修復治理。

苯并[a]芘和1，2，3- 三氯丙烷污染土壤可借助化學氧化/還原技術、熱脫附技術、水泥窯協同處置技術、土壤阻隔填埋技術、生物堆技術、多相抽提技術修復治理。由于化學氧化/還原技術需大量化學試劑且會產生污水，水泥窯協同處置技術需要污染場地周邊有水泥窯場，土壤阻隔填埋技術需要污染場地周邊有合適的填埋場，生物堆技術修復治理周期較長，多相抽提技術主要用于具有LNAPL 相的土壤和地下水復合污染，因此最終選擇熱脫附技術對有機污染土壤進行修復治理。

4 場地土壤修復治理方案工藝流程及效益分析

4.1 砷污染土壤修復治理工藝流程

以固化/穩定化技術對砷污染土壤進行修復治理為對象［10］，闡述其工藝流程。主要分為土壤預處理、土壤攪拌穩定化、土壤穩定化驗收。

土壤預處理包括土壤的挖掘、運輸、粗篩、破碎。挖掘機現場挖掘土壤直接抓至泥斗車，由泥斗車運至處理場暫存。暫存土壤由抓斗機上料至轉筒篩進行粗篩。粗大塊土壤轉輸至破碎設備，無法破碎石塊將輸出。細小顆粒由皮帶輸送至雙軸攪拌器。土壤攪拌穩定化即向雙軸攪拌器內添加確定量的水、藥劑，攪拌足夠長時間后由皮帶輸出至潔凈土壤暫存地，在暫存地進行覆蓋養護。土壤穩定化驗收就是抽查土壤暫存地穩定化產物，按照HJ/T 299—2007 固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法［11］進行檢測，重金屬浸出濃度低于地下水Ⅲ類水質指標限值即為合格，合格的土壤將作為路基材料，應用于路基建設。若不合格，則根據含量高低摻合到篩分污染土壤進行再次穩定化，工藝流程見圖3。按此步驟可將土壤重金屬污染去除。

圖3 固化/穩定化修復工藝流程

4.2 有機物污染土壤修復治理工藝流程

有機污染物（主要為苯并[a]芘和1，2，3- 三氯丙烷） 污染土壤挖掘后，經過破碎和篩分，分選出的大于5 cm 污染土重新破碎，小于5 cm 的污染土進入暫存區暫存，在其中與處理后的土壤混合，調節含水率小于25%后進入合金回轉干燥器。處理完畢的土壤經加濕器降溫后回填或作為土壤水分調理劑與污染土壤混合。回轉干燥器產生的有機廢氣，經旋風除塵器后，通過焚燒器，將有機廢氣轉化為CO2、H2O 和HCl。再依次經過冷卻塔、中和反應器和布袋除塵器，最終達標排放。技術路線如圖4 所示。經此處理有機物污染可被有效治理。

圖4 有機污染土壤修復治理工藝流程

4.3 場地土壤修復效益評估

通過風險評估法，以DB 33/T 892—2013 浙江省污染場地風險評估技術導則中居住用地標準的土壤風險評估篩選值為標準，與治理土壤結果進行比對，可認為按照本設計的土壤修復體系進行治理，可使土壤中重金屬污染（主要為砷） 及有機物污染（主要為苯并[a]芘和1，2，3-三氯丙烷） 的問題得到解決，其中砷污染降至20 mg/kg 以下，苯并[a]芘和1，2，3-三氯丙烷污染對應的修復值分別可降到0.2 mg/kg 和0.05 mg/kg，實施修復方案后，對多監測點進行檢測評估，超標項目預估檢測結果見表6，取10 點位作為評估對象，對比修復目標可知修復結果符合文件規定。

污染土壤修復效益由直接效益和間接效益2 部分構成，土壤修復后的場地可用作居住用地與商業用地，由于該地位于市區，經濟效益相當可觀。同時，工程竣工后將處理處置3.0×106t 生活垃圾及污染土、1.5×106t建筑垃圾渣土，可徹底解決污染土壤對當地河流水質的威脅，對河流下游的水源地及場地周圍地下水起到一定的保護作用，并可逐步恢復已被破壞的堆放地周邊的生態環境。本工程的土壤修復效益是顯著的。

表6 主要污染物治理后評估檢測結果 mg/kg

5 結論

本研究以寧波某填埋場的土壤修復為例，從實際情況入手，結合場地土壤的污染特點，根據規劃要求，提出了相應的修復指標與修復方案，并對其具體流程與手段進行了探討，在此基礎上給出了關于重金屬污染和有機物污染土壤的工藝流程，并分析了潛在的經濟效益，為解決舊垃圾填埋場的土壤污染問題提供了理論與實踐支撐，具有重要的實用價值。

本研究的創新點主要有：①在土壤修復方案的制定中，研究對象為垃圾填埋場，本研究給出了此類場地土壤修復的詳盡方案，對同類型場地土壤修復工作具有參考價值。②在土壤修復過程中采用重金屬、有機物污染雙治理，針對不同污染物采取不同的解決方案，并進行方法間的橫向比較，得出了一套有效且節約資源的修復方案。