石化企業原址土壤修復中的廢氣治理

張姍姍 張 光

（1 山發海岳環境科技（山東）股份有限公司 山東煙臺 264000 2 山東神馳石化有限公司山東東營 257000）

引言

石化企業具有高能耗、高污染、高投入、高產出的基本特點，進入新時代后由于我國經濟增長模式由原來的粗放型轉型到了集約型，要求此類企業在習近平生態文明思想指導下，結合能源改革和產業轉型等，調整自身的業務與發展方向。如，近年來我國部分石化企業已經逐漸搬離城市中心地帶，轉移到了化工園區，一方面為此類企業的轉型升級提供了配套資源，另一方面促進了城市化與工業化之間的協調發展，并在促進二者融合的過程中，減少了工業源有機廢氣等對城市的污染等。但企業原址土壤修復中仍存在一定的廢氣排放，因此為有效提高此類土地的利用率，應持續加強相關治理工作。

1 土壤環境修復中的廢氣治理意義

1.1 保障生態系統安全

生態系統由土壤環境、大氣環境、水環境共同組成，3 種環境之間存在相輔相承的關系，既可以通過揮發、滲透、下沉等方式互相影響，也能夠通過連鎖反應對整個系統造成破壞。在以往的土壤環境修復過程中，部分企業只注重對土壤中的重金屬污染情況進行治理，不太注重從生態系統角度分析土壤中廢氣治理意義。實踐經驗表明，忽略土壤修復中的廢氣治理后，此類廢氣會通過生態系統的動態循環，對大氣環境、水環境造成污染[1]。而隨著時間的延長，廢氣又會通過雨水下沉、滲透等途徑重新回到土壤之中，造成土壤污染。

1.2 提高土壤利用質量

土壤環境修復的重點集中對土壤重金屬污染的治理方面，從以往的治理經驗看，土壤中的污染物既有重金屬、污水、化肥、農藥、固體垃圾，也包括揮發性有機物。其中，作為廢氣的揮發性有機物，不僅種類多，而且含有重金屬、粉塵、氟等，由于此類污染物具有降解難度大、垂直遞減分布、有毒有害物質向其他物質傳遞等特點，危害相對較大。因此，對廢氣進行治理，能夠減少其含量，降低其危害，從而在整體上提高土壤利用質量。

1.3 預防發生二次污染

與固態、液態的污染物相比，廢氣主要以氣體形式存在，活動空間相對較大。一方面，在生態系統的動態循環中可以對土壤造成二次污染；另一方面，可以通過傳導方式給農作物、牲畜、人等造成間接危害。因此，在這種前提下，對廢氣治理時應充分認識到治理過程中可能發生的二次污染問題，從而在廢氣收集、存儲、運輸、處置、排放等各環節做好防范措施。從實踐經驗看，在新時期的土壤修復過程中，通常會結合土壤中廢氣濃度不同的條件，選擇針對不同濃度廢氣的治理方法，對VOCs 污染土壤、含有高濃度與低濃度PAHs 污染土壤中的廢氣進行專項化治理，從而達到預防廢氣產生二次污染的目的[2]。

2 石化企業原址土壤修復中的廢氣治理

2.1 項目概況

以主要從事石油加工的某石化企業為例，新時期該企業所在城市提出了生態城市建設目標，根據所在城市的發展規劃與企業產業轉型升級需求，搬遷到了新的化工園區，既解決老區資源配置不足的問題，也為其產業化發展提供了必要條件。同時，該企業所在城市委托第三方機構，對其搬遷后的原址土壤進行了調查研究與修復治理，實現了二次利用。從調查報告看，原址在溫暖半濕潤大陸季風性氣候區域，春、夏、秋、冬分明，均具有典型性特征；處理之前的地下水修復面積為15.36hm2；含水層厚度為6.67m；最大勘探深度為21.5m。在勘查范圍以內的土層，由上到下依次為人工填土層→粉黏層→粉土層→粉黏層。

2.2 石化企業原址土壤修復工藝分析

該項目屬于石化企業搬遷后的原址土壤修復工程，接受委托的第三方機構通過對勘察報告和現場采訪資料的分析，認為該工程規模較大、地下水情況復雜、地質分層較多、場地所在區域的土壤修復具有一定的難度，且土壤污染源主要來自油污與設備運行中的介質。在這種情況下，不排除廢氣排放后對所在區域進行二次污染的可能性，因而該機構擬采用環保性能較好的“原位修復+異位修復”方案對其進行處理，同時根據實際工程量，與委托方協商將合同工期設置為500d，整個修復過程跨越4 個季節。

2.2.1 修復對象以粉土層的污染土壤為主

由于污染土壤修復以粉土層為主，且其中各層之間存在“層狀互層分布”特點，因此經討論后，確定原址修復位置在4～14.5m 范圍之間，計算后得到的工程量數據為5.0×105m3。具體實施時，以原位修復為準，要求配套開展廢氣治理工作。與原位修復相比，異位修復重點集中在原址“表層”位置，具體污染土壤范圍在0～4m 范圍之間，計算后得到的工程量數據為4.4×105m3。

2.2.2 采用2 種處理技術進行原位修復

原位修復過程中采用了2 種處理技術，即多相抽提+曝氣組合技術與原位化學氧化技術。具體操作時，先應用原位化學氧化技術向飽和污染區注入空氣解吸出其中的揮發性有機污染物（VOCs）后，再對其中的廢氣進行針對性治理。但如果環境影響評價結果顯示，其污染程度較高時，則不能使用原位化學氧化技術完成處理，需根據組合法應用后的取樣檢測結果，選用原位化學氧化法，通過補充強氧化劑的辦法增強原曝氣井的應用效果，促進原位修復的實現[3]。

2.2.3 異位修復以原地異位修復技術方案為準

具體操作中要求先進行開挖施工，完成分區開挖后將其中的土壤暫存至提前搭建好的膜大棚之內，利用暫存與修復方式對其進行處理。由于在異位修復范圍內的土壤中廢氣種類較多，為了保障修復效果與廢氣治理質量，該機構以1.5m 作為分界，將其分成了0～1.5m 和1.5～4.0m 的2 層，然后根據各層的主要污染物情況，進行針對性處理。異位修復分層中的主要污染物如表1 所示。

表1 異位修復分層中的主要污染物

2.3 石化企業原址土壤修復中的廢氣治理措施

2.3.1 多樣抽提和曝氣修復

操作人員做好設備布置等工作后，以空氣注入井中的“注水功能”和“注氣”功能為主，通過切換2 種功能的方式將空氣與水注入指定位置。以注氣為例，注入空氣后可以對揮發性有機污染物揮發的強化并加速其溶解→脫附→揮發過程，提高廢氣治理效果。而應用多相抽提與曝氣修復技術，操作人員在作業過程中不僅能較好地規避VOCs 和總石油烴（TPH）對自身的危害，同時也能減少VOCs 和TPH 對石化企業原址所在區域環境的破壞。但在具體操作時，為了預防無組織排放現象的發生，一方面應按照“不留扇盲區和死角”的基本原則，對注入井的半徑范圍進行合理控制，盡可能使其全面覆蓋治理區域的土壤與地下水受污染區域；另一方面應在使用設備之前，對其中的管路密閉性進行全面檢查，要求落實到接口密閉性、管路密閉性、井口密閉性方面，保障曝氣與注射管路整體的應用效果。同時，對分離出的廢氣，根據組合工藝應用要求配套應用吸附法，利用活性炭完成吸附處理，并在排放前對其處理結果進行檢測分析，達標后再進行排放[4]。

2.3.2 原位化學氧化修復

由于該項目中的原址土壤污染區域面積較大，應用多相抽提與曝氣修復技術，通常要求操作人員進行多次修復，才能達到預期的廢氣治理效果。但如果經多次修復后仍不能達到預期目標，還需結合抽提間歇期的實際情況，配套應用原位化學氧化修復技術完成對污染土壤的修復及廢氣治理。具體而言，該石化企業原址土壤修復應用原位化學氧化修復技術時是以污染土壤作為對象，選擇適配性較高的氧化劑（如固態、液態、氣態），通過專業設備將其注入土壤；注入污染土壤的氧化劑，以地下水和土壤為載體，經過流動、滲透后，可在污染區域進行擴展并完成對該區域的覆蓋；氧化劑和污染物接觸后發生氧化反應，完成修復工作。該工程中應用的氧化劑共有過硫酸鹽、臭氧、Fenton 試劑、高錳酸鹽4 類，具體應用時需根據實際情況進行選擇。

為了保障原位化學氧化修復技術的應用效果，首先應在注入井附近設置了外圍監測井，一方面利用監測裝置對污染物分布區域進行了全面監測，另一方面則根據藥劑運移修復過程實施跟蹤監測，對其應用效果開展評估[5]。需要注意的是氧化劑與污染物進行接觸發生化學反應的過程中，會受到注劑流量、注射壓力、注射進位等多重因素影響，因此要做好整個系統的安全管理，確保其能夠在治理廢氣過程中始終處于穩定狀態，最后使用活性炭吸附裝置完成對廢氣的收集及處理。考慮到廢氣治理要求較高，本項目在吸附裝置中配套設置了高強度尼龍網，可以起到較好的過濾效果，同時為了規避無組織排放現象，還在出氣口與進氣口分別設置了法蘭連接裝置，預防設備密封點出現漏泄問題[6]。

2.3.3 石化企業原址土壤修復

石油化企業原址土壤修復中的廢氣構成要素復雜，治理難度較大。在實際治理過程中應采取合理的措施，保證治理效果。

2.3.3.1 樹立廢氣全面治理意識

治理人員應樹立廢氣全面治理意識，重視土壤修復中的廢氣治理，并全面地理解其治理重要性及治理意義。建議在實踐中通過“觀念聯合構建思想體系”的方法，一方面梳理與土壤修復中的廢氣治理相關的觀念，建立包括廢氣治理、土壤修復、生態保護、綜合效益產出等觀念的廢氣觀念治理體系；另一方面利用企業內部的宣傳途徑、會議研討方式，以及人力資源管理中的知識結構優化專題培訓等，助力治理人員更為全面的理解廢氣治理內涵。

2.3.3.2 細致審核廢氣治理標準防止二次污染

治理人員應結合石化企業原址土壤廢氣的特點、性質、污染途徑等，細致審核廢氣治理標準，并要求在應用任何一項治理技術期間，都要對每一項技術應用后的廢氣達標情況進行檢測，待達到排放標準后再將其排放到大氣之中。如果存在現場不能直接進行處理的問題，則應按“集中收集，專項處理”的基本原則，先通過收集裝置將其儲存起來，再運輸到專業處理場所進行專項處理。同時，在廢氣收集、儲存、運輸、治理全過程，利用監測裝置對其實際情況進行跟蹤監測，預防發生泄漏導致二次污染[7]。

2.3.3.3 有組織排放作業區治理后的廢氣

該項目的治理經驗表明，石化企業原址土壤廢氣的治理并不能一蹴而就，做好作業區治理后的廢氣有組織排放，困難較大。因此，從該項目的實踐經驗看，應利用BIM 技術中常用的Revit軟件與Navisworks 軟件，對現場施工進行建模與四維動畫仿真模擬，提前預測其中潛在的風險，有利于在實際施工過程中通過優化后的方案保障廢氣治理效果。

結語

結上所述，某石化企業搬遷后原址土壤受到一定的污染，同時排放后的廢氣會給大氣環境造成二次污染。修復項目操作人員結合原址土壤修復需求制定了內容完整、流程標準的修復工藝，并從原位與異位2 個層面出發，在應用相關修復技術過程中，較好地完成了對廢氣的治理工作。建議在當前階段同類工程中，應嚴格按照設計施工一體化實踐模式，加強修復技術方案的研發設計，并在修復過程中突出廢氣治理的重要性，同時結合不同的修復技術加強廢氣的治理工作，確保原址土壤修復后的安全性。