砷、銻污染場(chǎng)地污染調(diào)查及修復(fù)方案設(shè)計(jì)

王云麗，朱俊民，胡培良，馬 英，譚三香

（1.永清環(huán)保股份有限公司，湖南 長沙 410100；2.湖南有色環(huán)保研究院有限公司，湖南 長沙 410100）

隨著城市化進(jìn)程的加快和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)深化調(diào)整，土壤污染問題日益突出［1-2］，國家《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（即“土十條”）的發(fā)布，更使得土壤修復(fù)工程備受關(guān)注。不同污染程度的土壤，影響土地的二次開發(fā)利用，威脅生態(tài)安全和人體健康［3］，污染場(chǎng)地修復(fù)至關(guān)重要。許多污染場(chǎng)地在再開發(fā)前沒有按照政府的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行調(diào)查與治理，為保護(hù)人體健康，必須先對(duì)場(chǎng)地開展調(diào)查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，進(jìn)而實(shí)施污染場(chǎng)地修復(fù)和風(fēng)險(xiǎn)管理。

本文以某砷、銻污染場(chǎng)地為例，介紹了該場(chǎng)地基本情況、修復(fù)技術(shù)篩選、小試試驗(yàn)設(shè)計(jì)及土壤修復(fù)方案設(shè)計(jì)，以指導(dǎo)后續(xù)修復(fù)工程實(shí)施工作。

1 場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查

項(xiàng)目依據(jù)《建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.1—2019）、《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控和修復(fù)監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.2—2019）等相關(guān)技術(shù)文件采取“分批布點(diǎn)、逐級(jí)加密、局部增點(diǎn)、鎖定污染”的布點(diǎn)原則進(jìn)行布點(diǎn)設(shè)置，首先以80 m×80 m網(wǎng)格作為采樣單元，如存在污染超篩選值較重的區(qū)域可按40 m×40 m或20 m×20 m網(wǎng)格作為采樣單元進(jìn)行加密布點(diǎn)，采樣深度為4.5 m，共布設(shè)139個(gè)點(diǎn)位，檢測(cè)417個(gè)樣品。砷、銻分別采用《水質(zhì) 汞、砷、硒、鉍和銻的測(cè)定 原子熒光法》（HJ 694—2014）和《水質(zhì)65種元素的測(cè)定 電感耦合等離子體質(zhì)譜法》（HJ 700—2014）進(jìn)行檢測(cè)。

選擇第一類用地的篩選值砷22.2 mg／kg、銻20 mg／kg作為本場(chǎng)地的篩選標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果超標(biāo)范圍較廣，砷污染超標(biāo)率達(dá)18%，銻超標(biāo)率達(dá)10.07%。污染深度集中于表層1.5 m以內(nèi)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 土壤砷、銻數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2 場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

項(xiàng)目為生態(tài)用地，主要受體為人和生態(tài)環(huán)境?；诒Ｗo(hù)區(qū)域地下水的目的，砷、銻浸出標(biāo)準(zhǔn)分別選用《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（旱作）》（GB 5084—2005）、《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB／T 14848—2017）Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。土壤固化／穩(wěn)定化后砷、銻浸出目標(biāo)值分別為0.1 mg／L、0.01 mg／L。污染土壤方量298 790 m3。

3 修復(fù)技術(shù)手段篩選

重金屬銻污染土壤常用的修復(fù)技術(shù)有固化／穩(wěn)定化、土壤淋洗、水泥窯、填埋等技術(shù)［4-5］。結(jié)合本場(chǎng)地實(shí)際情況，綜合考慮技術(shù)成熟性、時(shí)間條件、資金水平以及技術(shù)的實(shí)用范圍等，推薦采用固化／穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)＋原位阻隔回填技術(shù)。

固化／穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)不僅與修復(fù)工藝有關(guān)，還與污染物的性質(zhì)、污染土壤的類型、含水量有密切的關(guān)系。污染物含量越高、土壤黏性越小、含水量越低，其修復(fù)效果越好，反之其修復(fù)效果越差。

所需修復(fù)的土壤主要類型為粉土和黏土，土壤團(tuán)聚現(xiàn)象較明顯，通過增加生石灰的方式降低含水率，提高土壤固化／穩(wěn)定化效果。另外，該技術(shù)修復(fù)時(shí)間較短、成本較低、管理方便，能夠滿足本場(chǎng)地在修復(fù)時(shí)間、費(fèi)用、管理方面的要求。固化／穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)用于本場(chǎng)地重金屬污染土壤的修復(fù)可行。

原位阻隔覆蓋是將污染區(qū)域通過在四周建設(shè)阻隔層，并在污染區(qū)域頂部覆蓋隔離層，將污染區(qū)域完全與周圍隔離，避免污染物與人體接觸和隨地下水遷移。本項(xiàng)目場(chǎng)地條件滿足要求，可適用。

4 小試試驗(yàn)設(shè)計(jì)

土壤修復(fù)工程中，藥劑配方和添加量是關(guān)鍵工藝參數(shù)，不僅直接影響處理效果，同時(shí)對(duì)項(xiàng)目投資有重要影響［6-7］。藥劑配方和添加量受土壤性質(zhì)（如pH）、污染物含量、以及修復(fù)目標(biāo)（驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)）等關(guān)鍵因素影響，因此在項(xiàng)目實(shí)施前，必須結(jié)合項(xiàng)目土壤污染的特性，開展實(shí)驗(yàn)室小試試驗(yàn)，確認(rèn)藥劑的配方以及添加量，同時(shí)驗(yàn)證該技術(shù)的有效性，其試驗(yàn)結(jié)果是工藝參數(shù)確定的主要依據(jù)。本設(shè)計(jì)為確定穩(wěn)定化修復(fù)過程中的藥劑添加比例及成本預(yù)算，試驗(yàn)人員參考場(chǎng)調(diào)數(shù)據(jù)采集土壤樣品并開展試驗(yàn)。

4.1 試驗(yàn)步驟

設(shè)定砷、銻浸出超標(biāo)的總量邊界條件砷≥200 mg／kg或銻≥1 000 mg／kg。結(jié)合場(chǎng)地調(diào)查數(shù)據(jù)，采集砷≥200 mg／kg或銻≥1 000 mg／kg污染土壤R1和砷＜200 mg／kg且銻＜1 000 mg／kg的低浸出風(fēng)險(xiǎn)污染土壤R2有代表性的兩種樣品用于效果驗(yàn)證。

稱取污染土壤樣品各200 g，按照土壤質(zhì)量比添加穩(wěn)定化藥劑，并與樣品混勻，通過攪拌器機(jī)震蕩后添加相應(yīng)質(zhì)量的水，靜置養(yǎng)護(hù)1～2 d。

浸出方法采用《固體廢物浸出毒性浸出方法-水平振蕩法》（HJ 557—2010）方法進(jìn)行，每個(gè)處理設(shè)置不小于2個(gè)平行，結(jié)果以平均值體現(xiàn)。

——我要求你們跑四圈，既然你們跑了六圈，這樣吧，我實(shí)行多退少補(bǔ)政策，聽口令，全體立正！向后轉(zhuǎn)，反方向繞操場(chǎng)再跑兩圈！

基于保護(hù)區(qū)域地下水的目的，浸出標(biāo)準(zhǔn)選用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB／T 14848—2017）Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

針對(duì)砷／銻類污染土壤，根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，R1污染土壤樣品按照土壤質(zhì)量比分別添加1.5%、2.0%、2.5%的穩(wěn)定劑A，R2污染土壤添加0.5%、1.0%的穩(wěn)定化藥劑D。試驗(yàn)設(shè)置平行樣，數(shù)據(jù)結(jié)果以平均數(shù)體現(xiàn)。具體見表2，A代表粉末離子礦化穩(wěn)定劑，D代表廣譜性重金屬礦化穩(wěn)定化藥劑。

表2 砷／銻類金屬污染類穩(wěn)定化試驗(yàn)結(jié)果

從表2可知，添加1.5%、2.0%和2.5%的穩(wěn)定劑A對(duì)砷的穩(wěn)定化率大于91%，且砷浸出濃度均低于修復(fù)目標(biāo)值0.1 mg／L；對(duì)銻的穩(wěn)定化率為58.7%、95.6%、96%，添加2%穩(wěn)定劑A的土壤銻浸出濃度低于修復(fù)目標(biāo)值0.01 mg／kg，添加0.5%、1.0%的穩(wěn)定化藥劑D，都能適當(dāng)降低污染土壤中重金屬砷、銻浸出濃度低于修復(fù)目標(biāo)值。

4.3 試驗(yàn)結(jié)論

對(duì)于砷≥200 mg／kg或銻≥1 000 mg／kg的污染土壤，建議添加2%的穩(wěn)定劑A。

對(duì)于砷＜200 mg／kg且銻＜1 000 mg／kg低浸出污染風(fēng)險(xiǎn)土壤，建議添加0.5%的穩(wěn)定化藥劑D，降低浸出濃度，避免浸出超標(biāo)。

5 修復(fù)方案設(shè)計(jì)

本工程固化穩(wěn)定化處理污染土壤298 790 m3。挖掘后運(yùn)送至固化穩(wěn)定化治理車間，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后的污染土壤進(jìn)行阻隔回填。

5.1 設(shè)計(jì)原則

本工程整體治理路線的設(shè)計(jì)，是根據(jù)本工程相關(guān)技術(shù)要求，并充分考慮本場(chǎng)地污染特征、工程重難點(diǎn)、規(guī)劃相符性等，以實(shí)現(xiàn)修復(fù)質(zhì)量和滿足工期為主要目標(biāo)。采用穩(wěn)定化后原地阻隔回填的處置方式。并遵循以下原則：（1）技術(shù)設(shè)備成熟可靠；（2）修復(fù)效果達(dá)標(biāo)；（3）修復(fù)時(shí)間合理；（4）施工工藝對(duì)周邊環(huán)境的不良影響??；（5）費(fèi)用經(jīng)濟(jì)合理。

5.2 修復(fù)工藝設(shè)計(jì)

本工程由預(yù)處理設(shè)備和土壤修復(fù)一體化設(shè)備對(duì)污染土壤進(jìn)行破碎、篩分及化學(xué)氧化處理，本項(xiàng)目的工藝流程設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 工藝流程設(shè)計(jì)圖

1.處理準(zhǔn)備工作。為了提高污染土壤的處理效率，減少污染向周邊擴(kuò)散的機(jī)率，所有進(jìn)入穩(wěn)定化治理車間的污染土壤，直接由運(yùn)輸車輛送入暫存區(qū)。為了減少轉(zhuǎn)運(yùn)距離，將暫存區(qū)設(shè)置在穩(wěn)定化治理車間里。暫存區(qū)最多只暫存兩天處理量的污染土壤。

2.預(yù)處理與穩(wěn)定化處理。預(yù)處理設(shè)備對(duì)污染土壤進(jìn)行篩分、破碎作業(yè)，確保進(jìn)入混合反應(yīng)工序的污染土壤粒徑小而均勻，為穩(wěn)定化處理過程創(chuàng)造條件。根據(jù)試驗(yàn)要求，穩(wěn)定化處理污染土壤含水率一般控制20%～40%，粒徑小于30 mm，藥劑與污染土壤攪拌能達(dá)到最佳效果。本工程異位穩(wěn)定化處理污染土壤80 194.10 m3，ALLU設(shè)備處理能力調(diào)整為50～100 m3／h。根據(jù)工程量及工期安排，每日修復(fù)5 000 m3的污染土壤，需處理16 h／d。因此，本工程穩(wěn)定化治理車間需要配備6臺(tái)ALLU設(shè)備。

3.處理后養(yǎng)護(hù)。穩(wěn)定化處理后的土壤，由裝載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至養(yǎng)護(hù)區(qū)進(jìn)行堆放養(yǎng)護(hù)，按照批次依次堆置成長條土垛，采用薄膜對(duì)養(yǎng)護(hù)土壤進(jìn)行覆蓋，養(yǎng)護(hù)1～2 d時(shí)間，養(yǎng)護(hù)期間保證養(yǎng)護(hù)土壤中的含水率控制在20%～40%，保證穩(wěn)定化反應(yīng)的效果。

4.檢測(cè)達(dá)標(biāo)后處置。養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)周期后的污染土壤進(jìn)行取樣檢測(cè)分析，按照每500 m3不少于1個(gè)樣品。同時(shí)，需要送至具有相關(guān)檢測(cè)資質(zhì)的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析檢測(cè)，達(dá)到規(guī)定的修復(fù)目標(biāo)值后方可阻隔回填；未達(dá)標(biāo)的土壤需要繼續(xù)進(jìn)行加藥處理，直至檢測(cè)達(dá)標(biāo)。

5.阻隔回填工程設(shè)計(jì)?？紤]到本工程需阻隔回填的土壤方量較大，為減少清挖及運(yùn)輸過程中對(duì)場(chǎng)外環(huán)境造成二次污染。因此，選擇在污染場(chǎng)地北側(cè)修建回填場(chǎng)，場(chǎng)地內(nèi)挖掘出的清潔土作為本工程覆蓋用土。阻隔回填區(qū)域面積為6 000 m2，可填埋容量為300 000 m3，可滿足污染土壤填埋量。

阻隔回填場(chǎng)地參照《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18599—2001）及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，阻隔回填區(qū)需滿足以下要求：（1）場(chǎng)地底部土壤最好為優(yōu)質(zhì)黏土、隔水性能好、透水系數(shù)小，對(duì)于滲透系數(shù)大的填埋場(chǎng)地可以考慮采用人工阻隔的方式；（2）場(chǎng)地內(nèi)不得有較大的巖隙裂縫或者有泉涌／泉眼；（3）場(chǎng)地范圍內(nèi)的樹木、雜草、腐殖土、石塊等應(yīng)全部清除；（4）平整后場(chǎng)地構(gòu)建面應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)、無裂縫、無松土；（5）平整后場(chǎng)地表面無積水、場(chǎng)地底部高于地下水位1 m以上；（6）坡面穩(wěn)定，過渡平緩，壓路機(jī)碾壓后，輪跡深度不得超過5 mm。

5.3 關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和修復(fù)路線，化學(xué)氧化技術(shù)關(guān)鍵參數(shù)見表3。

表3 固化穩(wěn)定化技術(shù)關(guān)鍵參數(shù)一覽表

5.4 工藝設(shè)施配置

污染土壤異位固化穩(wěn)定化處理中，本工程擬投入的主要工藝實(shí)施配置，見表4。

6 結(jié)論與建議

1.項(xiàng)目場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等工作成果可以得出：本場(chǎng)地重金屬砷銻超標(biāo)范圍較廣，砷超標(biāo)率達(dá)18%，銻超標(biāo)率達(dá)10.7%，污染深度集中于表層1.5 m以內(nèi)，污染土壤方量298 790 m3。

2.從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境安全以及項(xiàng)目需求等多角度比選，原地異位固化穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)，對(duì)于砷≥200 mg／kg或銻≥1 000 mg／kg的污染土壤和砷＜200 mg／kg且銻＜1 000 mg／kg分別添加2%的穩(wěn)定劑A和0.5%的穩(wěn)定劑D，能達(dá)到修復(fù)目標(biāo)要求。3.本項(xiàng)目采用原地異位固化穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)＋阻隔回填對(duì)砷、銻重金屬污染土壤進(jìn)行處理，為此類污染土壤修復(fù)方案提供參考；而實(shí)際中工程中由于各地區(qū)土質(zhì)存在較大差異，因此具體修復(fù)方案的設(shè)計(jì)還需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)特征做進(jìn)一步的調(diào)整。