我国污染场地土壤修复技术的工程应用盘点

Posted 2023-01-12 土壤

篇首语：一身转战三千里，一剑曾当百万师。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了我国污染场地土壤修复技术的工程应用盘点相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

近年来，随着我国产业结构的调整及城市化进程的加快，全国的大中城市都实施了“退二进三”、“退城进园”的政策，大批涉及化工、冶金、石油、交通运输、轻工等行业的污染企业先后搬迁或关闭。大量工业企业搬迁遗留场地的污染土壤在再开发利用过程中，污染物会直接对该区域土地上从事生产、生活人员的健康构成威胁。随着我国土壤污染面积不断扩大，更是出现了复合型、混合型的高风险污染区，并呈现出城郊向农村延伸、局部向区域蔓延的趋势。
本文基于我国土壤污染形势及污染场地的特点，介绍了几种典型污染场地土壤修复技术在国内工程应用现状，包括工程技术适用特点、系统构成、主要工程装备、工程案例、参考成本等。并结合当前我国土壤修复行业特点，系统分析了现阶段国内污染场地土壤修复行业的商业模式及未来的发展方向。

1我国污染土壤修复技术的工程应用现状
1.1解吸脱附技术
1.1.1解吸脱附技术的工程应用
解吸脱附技术可分为常温解吸和热解吸，热解吸又称为热脱附技术，可根据解吸温度分为低温热脱附(土壤加热温度低于315℃)及高温热脱附(土壤加热温度高于315℃)[3]。在国内工程应用时，常温解吸技术通常将污染土壤堆置成条形土垛，通过翻抛设备对土垛进行翻抛作业，使土壤中的挥发性污染物通过挥发作用去除。热解吸技术用到的处理系统及设备相对复杂，如滚筒式热脱附系统、流化床式热脱附系统、微波热脱附系统及远红外线热脱附系统[4]。国内工程中应用的主要是滚筒式热脱附系统，该系统主要由进料系统、热解吸系统和尾气处理系统组成，加热方式可以选择直接加热或间接加热。一般情况下，直接加热处理土壤的温度范围为150-650℃，间接加热处理土壤温度为120-530℃。在国内工程应用中，为保证热脱附的效率和能耗，土壤进料前需进行一定的预处理，使其含水率低于25%，最大土壤粒径不超过50mm。
1.1.2工程案例
某化工厂退役后，经场地调查与风险评估发现，厂区内土壤均受到以VOCs和SVOCs为主的复合有机物污染，主要污染物为BTEX、有机磷农药、多环芳烃等，工程规模约20万m3。轻度污染土壤采用常温解吸技术，重度污染土壤采用滚筒式热脱附技术将污染土壤均匀加热到300～550℃，氧化焚烧室污染物去除率大于99.9%，修复后的污染土壤浓度达到修复目标，项目实际工程费用约为1000元/m3。
1.2化学氧化/还原技术

1.2.1化学氧化/还原技术的工程应用
目前国内在化学氧化/还原技术的应用中，常见的氧化还原剂包括芬顿试剂、锰酸盐、过硫酸盐、臭氧硫化氢、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、多硫化钙和零价铁等，其中过硫酸盐和零价铁是目前国内外较为推崇的氧化剂和还原剂。工程应用技术可分为原位处理技术和异位处理技术。异位处理系统主要包括土壤预处理、药剂混合及防渗系统等。预处理系统是对污染土壤进行破碎、筛分或添加改良剂等，该系统的主要设备包括破碎筛分斗、挖掘机等。药剂混合系统是将污染土壤与药剂进行混合搅拌，该系统的主要设备包括土壤改良机、浅层土壤搅拌机等。防渗系统是具有抗渗能力的反应池，并且能够防止搅拌设备对其的损坏，通常采用抗渗混凝土或防渗膜加保护层。原位处理系统主要由药剂制备/储存系统、注入系统、监测系统等组成。药剂通过注射井注入到污染区，注射井的数量和深度根据污染区的范围及污染程度进行设计，在注射井的周边及污染区域的外围设计监测井，以便在修复过程中及修复后对污染区的污染物及药剂的分布和迁移情况进行监测。对于渗透性较低的土壤，可以采用土壤混合技术或液压破裂技术帮助化学药剂分散到污染区的土壤中[3]。
1.2.2工程案例
某农药生产厂地，经场地调查与风险评估发现，主要污染物为邻甲苯胺、对氯甲苯、1,2-二氯乙烷等多有机污染物，其地下水污染面积约6000m2，污染深度达18m。综合场地污染物特性、污染物浓度及土壤特征以及项目开发需求，选用原位化学氧化技术进行非挖掘区地下水污染治理，整个修复项目的运用管理费用约为2000～2500/m2。
1.3化学淋洗技术
1.3.1化学淋洗技术的工程应用
在化学淋洗技术的应用中，有机污染选择的淋洗剂一般为表面活性剂和有机溶剂，重金属污染选择的淋洗剂一般为无机酸、有机酸、络合剂等，对于有机物和重金属复合污染，可考虑两类淋洗剂的复配。工程应用技术可分为原位处理技术和异位处理技术，但在国内的工程应用中，受到场地条件等因素的限制而很少使用原位处理技术，工程中更多的偏向于使用异位化学淋洗技术。异位处理系统主要包括土壤预处理、筛分、淋洗、水土分离、污水处理及挥发气体控制系统等。主要设备包括土壤预处理设备(如破碎机、筛分机等)、输送设备(如螺旋输送机、带输送机等)、物理筛分设备(如湿法振动筛、滚筒筛等)、增效淋洗设备(如淋洗搅拌罐、水平振荡器、加药配药设备等)、水土分离及脱水设备(如脱水筛、压滤机、离心分离机等)、污水处理系统(如沉淀池、物化处理系统等)、泥浆输送系统(如泥浆泵、管道等)、自动控制设备等。该技术对于污染物集中的大颗粒土壤(如砂砾、沙和细沙及相似土壤等)更为有效，对黏土的处理较为困难，土壤中细粒的百分含量是决定该技术修复效果和成本的关键因素，若土壤中含有25%以上的黏粒，则修复成本会大大提高，这种情况下通常不会考虑采用化学淋洗技术进行修复。
1.3.2工程案例
某有机氯农药厂，经场地调查与风险评估发现，场地中部分区域土壤存在有机物污染，主要污染物为六六六和滴滴涕，最大浓度分别达46.4mg/kg和33.2mg/kg，工程规模约为1000m3。污染土壤主要为杂填层，粗粒(2～10mm)含量在58%左右，砂粒(0.3～2mm)含量接近25%，细粒(小于0.3mm)在17%左右，综合场地污染物特性、污染物浓度及土壤性质，选用异位化学淋洗技术对该杂填土进行污染治理，修复后土壤中污染物去除率高于85%，均达到修复目标要求，项目系统设备运行成本约为300元/m3，淋洗剂及污水处理药剂的成本约为240元/m3。
1.4固化/稳定化技术
1.4.1固化/稳定化技术的工程应用
固化/稳定化技术使用的修复材料主要分为三类，包括无机黏合剂(水泥、火山灰质材料、石灰、磷灰石和矿渣等)，有机黏合剂(有机黏土、沥青、环氧化物、聚脂和蜡类等)，以及专用添加剂(活性碳、pH调节剂、中和剂和表面活性剂等)。工程应用包括原位和异位两种处理技术，在国内的工程应用中，更多的偏向于使用异位固化/稳定化技术。异位处理系统主要包括土壤预处理、药剂添加及混合搅拌系统等。主要设备包括土壤挖掘设备(如挖掘机等)、土壤水分调节设备(如输送泵、喷雾器、脱水机等)、土壤破碎筛分设备(如破碎机、破碎斗、振动筛、筛分破碎斗等)、土壤与药剂混合搅拌设备(双轴搅拌机、单轴螺旋搅拌机、切割锤击混合式搅拌机等)。在修复实施过程中，土壤和药剂的混合程度是该技术能否成功应用的一个关键性指标，混合越均匀固化/稳定化效果越好，而对土壤的预处理破碎有利于后续与药剂的充分混合接触，一般要求破碎后的土壤颗粒最大的尺寸不宜大于50mm。
1.4.2工程案例
某电子电镀车间，经场地调查与风险评估发现，场地中大部分区域土壤存在重金属污染，主要污染物为铜、锌和银，最大浓度分别达1560，385，3306mg/kg，工程规模约为2000m3。污染土壤主要为粘性土和粉质粘土，污染深度1-4米。综合场地污染物特性、污染物浓度及土壤性质，选用异位固化/稳定化技术对污染土壤进行污染治理，修复后土壤均满足修复目标要求，项目综合成本约为600元/m3。
1.5联合修复
我国部分土壤污染区域呈复合污染的特点，如果使用单一的修复方法很难达到有效的修复，因此需要发展多技术联合的修复技术。对于复合污染土壤的修复，可将解吸脱附、化学氧化/还原、化学淋洗及固化/稳定化等技术结合使用。例如，化学淋洗技术在固化/稳定化修复的预处理阶段使用，可有效除去污染物中的一些挥发性和半挥发性有机污染物，使固化效果更佳；在化学氧化修复之前，使用常温解吸技术可有效除去污染物中的一部分挥发性有机污染物，减少氧化药剂的使用，降低修复成本。
(王文坦、李社锋等.我国污染场地土壤修复技术的工程应用与商业模式分析[J].环境工程，2016,34(1).单位：武汉都市环保工程技术股份有限公司)