地下水修復技術及止水帷幕技術在污染場地項目中的運用

王啟華，黃文濤，陳 建，成德久

（安徽省通源環境節能股份有限公司，安徽 合肥 230000）

地下水資源與地表水資源是人類能主觀利用的部分資源[1]，是人類生存、社會經濟發展必要資源，隨著涂裝油墨、石油化工等大量企業的易址搬遷、異地重建，工業遺址中的大量有機物沒有得到及時處理，在土壤中吸附積累，使得有機物污染成為污染土壤、地下水環境的首要因素[2]，因此土壤及地下水有機污染修復工程刻不容緩。

某化工股份有限公司是以生產有機化工中間體為主的大型企業，產品主要應用于醫藥、染料、顏料、橡膠助劑、農藥、食品和飼料、化妝品添加劑等領域。由于城市的快速發展，以及宜居宜業環境要求的不斷提高，其所在市充分發揮退市進園、工業園區招商引資等有關政策優勢，啟動工業企業“退市進園”行動[3-4]。依照相關法律法規，重點單位新、改、擴建項目，應當在開展建設項目環境影響評價時，按照國家有關技術規范開展工礦用地土壤和地下水環境現狀調查。該化工股份有限公司主要從事有機化工中間體生產，屬于《土壤污染防治工作方案》和《污染地塊土壤環境管理辦法（試行）》的重點監管單位。依據場地調查修復總面積66600m2及污染情況，該場地修復方案采用原位燃氣熱脫附法修復土壤及地下水。其中對地下水修復采用的技術方案有：（1）重點污染區域地下水采用抽出處理技術（Pump Treat），將污水集中處理；（2）對輕度污染擴散區域進行止水帷幕風險管控。本文重點介紹地下水修復與止水帷幕在該項目中的運用。

1 地下水抽出-異位處理技術

地下水修復技術按修復位置可分為原位修復技術和異位修復技術。原位修復技術中多相抽提技術（MPE）、電動修復技術（EK）及可滲透反應墻技術（PRB）等是近年發展前景較好的綠色環境友好型修復技術[5]，可持續處理多種有機污染物且處理效果優良，但是我國地下水修復行業對上述技術的研究還處于起步階段；在異位修復技術[6]中，地下水抽出-異位處理技術在我國應用的最為成熟廣泛。本案例中，某化工股份有限公司在治理地下水中苯、氯苯和硝基苯（表1）復合污染時，即采用了地下水抽出處理技術（Pump Treat）。如圖1 所示，利用水泵和抽提井抽提污染羽中溶解性多相污染介質，通過地面上的污水處理裝置凈化后回灌或排入管網，實現地下水的修復。運用多級泵抽提將地下水抽出，匯入收積池。通過抽提井外置石英砂等充填料、管井地面以上設置膨潤土以防止井底沉渣和水體浮砂對抽提設備的損傷、管井灌沙而形成堵塞密閉層。污染羽污染介質隨水抽入污水處理裝置，進一步實現污染物的去除。

表1 地下水修復目標污染物濃度及修復目標值（mg/kg）

圖1 地下水修復抽出-異位處理技術（Pump Treat）

地下水修復技術，采用小型移動式一體化污水處理裝置，日處理水量達3000t/d，主要污水源是多級水泵抽提地下污染水，考慮地下水可能存在NAPL，所以一體化設備裝置工藝設計如圖2：（1）設立隔油池，采用撇油板往復撇油，實現NAPL 分離；（2）在隔油池后段采用吹脫技術，處理污染水中的高濃度氨氮、VOCs。利用高速氣液分離器形成氣液分離，對分離氣體采用活性炭吸附，處理后液體達標排放；（3）采用酸化反應池，調節pH 值，至適合處理酸性值；（4）投入氧化藥劑，氧化反應；（5）堿反應池（二次調pH 值）；（6）投入PACPAM 絮凝沉淀；（7）均衡間池；（8）快濾池；（9）澄清池；（10）外排。其優點是占地面積小，可移動作業、多層疊加，減少建設投資費用。

圖2 移動式一體化裝置工藝流程圖

2 止水帷幕風險管控能力在項目中的運用

止水帷幕是基建工程中止水工程的總稱，是一種防滲隔水手段[7]，已在建筑工程項目得到了廣泛應用，其原理是通過不透水或透水性極低的水泥漿體帷幕的設立以阻止基坑內外滲流場水分的交換，防止地下水滲流。常見的止水帷幕有連續水泥土攪拌樁、深導攪拌樁、高壓旋噴樁或壓漿止水帷幕等[8-9]。同時，止水帷幕根據深度的不同，可以分為落底式止水帷幕和懸掛式止水帷幕。如圖3，本案例工程項目中設置懸掛式垂直阻隔止水帷幕，以保證能夠將所有污染物進行封閉，抑制污染羽的生長擴散。止水帷幕墻采用膨潤土等材料再輔以圖4 中三軸攪拌樁施工方式形成半永久性止水帷幕，目的是不得對后續修復工程的施工及地塊開發利用產生障礙。

圖3 垂直阻隔止水帷幕施工流程

圖4 三軸攪拌樁止水帷幕施工

3 地下水修復與止水帷幕在項目中的運用優點

地下水修復抽出-異位處理技術的運用的關鍵點在于解決地下水污染羽區域污染介質和污染量問題，通過調研分析地下水情況，則原位修復和異位修復的技術路線確定也就更準確可行。本案例選擇修復地下水的技術方法是抽出-異位處理，該方案的優點是垂直止水帷幕的設立阻斷了污染羽內外的水力聯系，減少了水處理壓力；此外，該技術處理污染物徹底、直觀，不足之處是有承載力的地下水要及時補充，以避免土體位移、地面沉降等現象的發生。地下水修復中，為防止過度修復，需要加大投資成本從而帶來較大資金壓力，在面對輕度污染區域時，可采用風險管控方式，是當前修復技術中一事一議的好思路，也吻合土壤修復基本原則“堅持風險管控，突出重點區域，實施分類別、分用途、分階段治理”的完整組合。移動式一體化設備異位處理污染水的優勢使其在工程上得到了充分運用，一體化設備+模塊化的組合便捷，同時提升了綜合技術，大大降低現場設計、施工、調試運行的時間周期和成本費用。

止水帷幕在項目上的應用，一方面減緩了污染羽體積增長，降低了水處理量，另一方面降低了場地燃氣熱量的損失，使得更多的熱量用于污染物及土體的加熱。止水帷幕的材料選取上，利用膨潤土與水泥漿止水帷幕的特性，能夠不影響后續地塊修復工程和開發建設，可持續性強。

4 小結與展望

通過本案例的調研，異位地下水修復的適應性在重度污染地下水修復中得到了展現，地下水修復總體趨勢為：

（1）在地下水修復工程中，從傳統污染物、單一修復技術發展到多介質、多界面、多過程、多組合運用的修復技術。

（2）地下水抽出-異位處理技術中，針對污染羽了解、地質分析、污染水量的解析要做到宏觀、多源、多尺度的探討，從而為選擇一體化設備提供準確的技術參數。

（3）從風險管控、健康風險到生態風險，從污染源阻隔到工程技術的選擇運用，從源頭控制、過程阻斷、凈化異位修復，直至安全利用的發展模式。

（4）在修復材料與裝備上，從單功能單目標到多功能多目標修復技術，實現靶向修復，移動與固定相結合，原位+異位，移動+模塊化裝備方向發展。

（5）在工程運用上，從單項修復向污染氧化、酸化調整pH 值等多項協同智慧修復方向發展。

綜上所述，展望未來，作為技術研發人員，建議地下水修復重點研究方向如下：

（1）地下水的污染過程與生態健康風險相結合，污染物轉化的新方向和新技術；地下水在多介質、多界面的動力學與地質抽提影響，移動式一體化處理技術結合抽提過程中的處理技術在規模上投資成本的潛力空間。

（2）地下水修復功能的材料、綠色技術和智能化移動裝備的簡約、安全利用、效果評估與空間生態開發技術。

（3）通過該案例延伸到耕地、工業場地、礦山修復等污染土壤的靶向仿生、協同精準和智慧修復以及大數據綜合運用等綠色可持續環保先進科技思路。

（4）建立地下水修復數據信息管理系統軟件智能信息化平臺。建立項目信息采集與環境質量演變長期跟蹤等關鍵因素的觀察網絡信息化系統。