土壤修复治理技术培训材料(z 10)

土壤修复治理技术培训材料土壤修复治理技术培训材料 z z 10 10 土壤污染治理知识技术培训教材边城浪子xx年年2月月09日目录 一 土壤污染定义 危害及特点1 土壤污染的定义及危害土壤污染 是指 人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度 引起土 壤质量恶化 功能降低的现象 土壤处于陆地生态系统中无机界和生物界的中心 不仅在本系统内 进行着能量和物质的循环 而且与水域 大气和生物之间也不断进 行物质交换 一旦发生污染 三者就会有污染物质的相互传递 危害主要体现在以下几个方面导致农作物减产和农产品品质降低污 染地下水和地表水影响大气环境质量 危害人体健康作物从土壤中 吸收和积累的污染物常通过食物链传递而影响人体健康 2 土壤环境污染的特点 隐蔽性与滞后性直观性差 潜伏期长 水体和大气的污染比较直观 严重时通过人体感官即能发现 土壤污染则往往要通过农作物包括粮食 蔬菜 水果或牧草以及摄 食的入或动物的健康状况才能反映出来 从遭受污染到产生后果有一个相当长的逐步积累过程 具有隐蔽性 或潜伏性 日本的第二公害病 痛痛病便是一个典型的例证 累积性与地域性污染物在土壤中不易扩散和稀释 容易不断积累 而达到很高的浓度 从而使土壤环境污染具有很强的地域性特点 不可逆转性难降解污染物积累在土壤环境中 则很难靠稀释作用 和自净作用来消除 对生物体的危害和对土壤生态系统机构区域功能的影响不容易恢复 治理难而周期长治理成本较高和周期较长 二 土壤污染的土壤污染可分为天然污染源和人为污染源 天然污染原是指自然界自行向环境排放有害物质或造成有害影响的 场所 如正在活动的火山 人为污染源是指人类活动所形成的污染 源 后者是土壤污染研究的主要对象 可分为农业污染源 工业污染源 生活污染源 交通污染源 农业污染源农业生产过程中施入土壤的化肥和农药是污染土壤的主 要途径 工业污染源工业企业不合理的排放废水 废气 废渣等是污染土壤 的主要途径 生活污染源居民生活排放生活垃圾和生活废水是污染土壤的主要途 径 交通污染源汽车尾气中的各种有毒有害物质通过大气沉降造成土壤 的污染 以及事故排放所造成的污染 三 土壤污染的类型土壤污染的类型包括无机污染和有机污染 其中无机污染包括金属类污染和放射性物质污染 有机污染包括石 油烃 有机溶剂 多环芳烃 多氯联苯 有机农药 二噁英等 全国土壤污染状况调查公报显示 我国土壤环境状况总体不容乐观 部分地区土壤污染较重 耕地土壤环境质量堪忧 工矿业废弃地 土壤环境问题突出 全国土壤总的超标率为16 1 其中轻微 轻度 中度和重度污染点 位比例分别为11 2 2 3 1 5 和1 1 污染类型以无机型为主 有机型次之 复合型污染比重较小 无机 污染物超标点位数占全部超标点位的82 8 从污染分布情况看 南方土壤污染重于北方 长江三角洲 珠江三 角洲 东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出 西南 中南地区土壤重金属超标范围较大 镉 汞 砷 铅4种无机污染物 含量分布呈现从西北到东南 从东北到西南方向逐渐升高的态势 四 污染场地修复程序 五 修复方案编制程序 六 修复技术分类鉴于污染场地的复杂性 其治理技术也是多样化 的 按照是否将污染源进行清挖后处理分为原位修复技术和异位修复技 术 原地处理指发生在原地的对挖掘出的土壤进行处理的过程 异地处理指将挖掘出的土壤运至另一个地点进行处理的过程 按照处理介质分为土壤修复技术和地下水修复技术 按照技术原理 分为物理化学技术 生物技术 热处理技术 对于某个污染场地 一项技术往往不能解决其环境问题 需要基于风险管理的基本思路 筛选适应的修复技术 并根据场地 污染分布及水文地质条件对筛选出来的修复技术进行有机组合 形 成系统性的污染场地修复方案 具体包括1 异位固化 稳定化技术2 异位化学氧化 还原技术3 异位 热脱附技术4 异位土壤洗脱技术5 水泥窑协同处置技术6 原位固化 稳定化技术7 原位化学氧化 还原技术8 土壤植物修复技术9 土壤阻 隔填埋技术10 生物堆技术11 地下水抽出处理技术12 地下水修复可 渗透反应墙技术13 地下水监控自然衰减技术14 多相抽提技术15 原 位生物通风技术 七 技术原理 特点及典型案例1 异位固化 稳定化技术 Ex Situ Solidification Stabilization 原理处理能力及成本成熟程度适 用范围向污染土壤中添加固化剂 稳定剂 经充分混合 使其与污染 介质 污染物发生物理 化学作用 将污染土壤固封结构完整的具 有低渗透系数的固化体 或将污染物转化成化学性质不活泼形态 降低污染物在环境中的迁移和扩散 日处理能力100 1200m3处理成本500 1500元 m3国外应用广泛国内有较多工程应用适用于金属类 石棉 放射性物质 氰化物 砷化合物等无机物 农药 石油 多环芳烃 多氯联苯 二噁英等有机物 不适用于挥发性有机物和以污染物总量为验收目标的项目 主要设备土壤挖掘系统 如挖掘机 土壤水分调节系统 如输送 泵 喷雾器 脱水机 土壤筛分破碎设备 如振动筛 筛分破碎 斗 破碎机 土壤破碎斗 旋耕机 混合搅拌设备 如单轴螺旋 搅拌机 双轴搅拌机 链锤式搅拌机 切割锤击混合式搅拌机 施 工流程根据场地污染空间分布信息进行测量放线 土壤挖掘 土壤 预处理 水分调节 杂质筛分 土壤破碎 添加固化剂 稳定剂 混合 搅拌 养护 固化体 稳定体的监测 验收关键技术参数固化 剂 稳定剂的种类及添加量通过实验确定配方 水泥 石灰 改性蒙 脱石 和添加量 一般 20 土壤破碎程度直接影响混合效率 土 壤颗粒最大粒径一般不超过5cm 混合均匀程度关键性瓶颈指标 国内外都没有形成标准 往往根据 现场工程师的经验判断 处理效果评价物理学评价指标 无侧限抗压强度 渗透系数 化 学评价指标 浸出液浓度 典型案例工程背景某发电厂将开发为创 意文化街区 对场地进行网格化划分后进行土壤质量监测 确定污 染单元后进行加密监测 由于该块地要求尽量减少修复时间 同时对土壤质量的要求较高 综合考虑后采用土壤清挖 现场处理 异地处置的方式进行修复 主要污染物大部分场地为重金属铜 铅 锌 一个场地为多环芳烃 污染物的最大监测浓度铜7220mg kg 铅4150mg kg 锌3340mg kg 苯 并 a 蒽4 6mg kg 苯并 b 荧蒽5 78mg kg 苯并 a 芘4 07mg kg 土壤理化特征粘性土 呈微碱性 铜 铅 锌在土壤中主要以2价阳 离子形式存在 工程规模场地面积5400m2 污染深度1 4m 需要修复的总土方量1 24万m3主要稳定剂经过大量实验研究确定 了最佳稳定剂类型 组成为粉煤灰 铁铝酸钙 高炉渣 硫酸钙以 及碱性活性剂 另外为了增加对重金属的吸附作用添加了30 的粘土矿物 稳定剂的质量添加比例为16 5 2 异位化学氧化 还原技术 Ex Situ ChemicalOxidization Reduction 原理处理能力及成本成熟程度适 用范围向污染土壤中添加氧化剂 还原剂 通过氧化或还原作用 使 土壤中的污染物转化为无毒或者毒性较小的物质 处理周期与污染物初始浓度 修复药剂与目标污染物的反应机理有 关日处理能力处理成本500 1500元 m3国外应用广泛国内xx之后开始逐步应用化学氧化适用于石 油烃 BTEX MTBE 酚类 含氯有机物 多环芳烃 农药等大部分 有机物 不适用于重金属污染化学还原可处理重金属类 如铬 和氯化有机 物 不适用于石油烃污染物的处理 主要系统和设备土壤预处理系统 药剂混合系统 防渗系统 包括挖掘机 推土机 破碎铲斗 搅拌机 土壤改良机等 抗渗混 泥土反应池 防渗膜结构反应池 施工流程土壤挖掘 土壤破碎 筛分 运至反应池 喷洒药剂 混 合 搅拌 监测 调节 土壤验收 干化 回填 工程竣工关键技 术参数包括污染物的性质 浓度 药剂投加比 土壤渗透性 土壤 活性还原性物质总量或土壤氧化剂耗量 氧化还原电位 PH值 含 水率和其它土壤地质化学条件 技术应用基础和前期的准备对选择的修复技术进行小试实验测试 判断修复效果能否达到修复目标的要求 并探索药剂投加比 反应时间 氧化还原电位变化 PH值变化 含 水率控制等 作为技术应用可行性判断的依据 典型案例工程背景江苏某钢铁厂始建于1958年 是特殊钢生产基地 场地南侧为焦化厂 污染区域主要靠近焦化厂附近 主要污染物 为多环芳烃类 其中苯并 a 芘 萘 二苯并 a h 蒽的修复目 标为1 56mg kg 2 93mg kg 1 56mg kg 修复工期为100日历天 修复后场地用于居住用地 工程规模采用原地异位化学氧化搅拌工艺 处理土方量为3500m3 污染程度苯并 a 芘最高检出含量为23 1mg kg 萘最高检出含量 为23 2mg kg 其它污染物浓度在10 20mg kg之间 污染深度0 2米 水文地质条件地表面1m左右为素填土 1 0米 7 2米为粉质粘土 场地内地下水为潜水 初见水位约为 1 5米 地下水受大气降水入渗补给明显 药剂某K药剂 过硫酸盐及专利活化剂 成本分析主要费用包括反应 池建设费用 药剂费用 机械设备费用 过程监测费用 检测费用 等 其中药剂费用占总修复费用的40 50 综合分析该项目修复费用为1100元 m3 3 异位热脱附技术 Ex Situ ThermalDesorption 原理处理能力及成本成熟程度适用范围通过直 接或间接加热 将污染土壤加热至目标污染物的沸点以上 通过控 制系统的温度和物料停留的时间 有选择的促使污染物挥发 可分为直接热脱附和间接热脱附 也可分为高温热脱附和低温热脱 附 日处理能力直接法20 160吨 h间接法3 20吨 h处理成本600 2000元 吨国外应用广泛国内处于起步阶段 已有少量应用案例适用 于挥发性 半挥发性有机污染物 石油烃 农药 多环芳烃 多氯 联苯 和汞 去除效率可达到99 99 不适用于无机物污染物 汞除外 也不适用于腐蚀性有机物 活 性氧化剂和还原性较高的土壤 主要系统及设备进料系统 如筛分机 破碎机 振动筛 链板传输 机 传送带 除铁器等 脱附系统 如回转干燥设备或热螺旋推 进设备 尾气处理系统 旋风除尘器 冷却塔 冷凝器 布袋除 尘器 淋洗塔 超滤设备 施工流程土壤挖掘 预处理 热脱附 尾气收集 处理 达标排放关键技术参数主要包括土壤特性 土壤 质地 水分含量 土壤粒径分布 和污染物特性 污染物浓度 沸 点范围 二噁英的形成 两类土壤质地一般分为沙土 壤土 粘土 沙土质疏松 对液体物质的吸附力及保水能力弱 易均匀受热 故 易热脱附 粘土颗粒性 性质相反 不易热脱附 水分含量水分受热挥发会消耗大量的热量 土壤含水率一般在5 35 所需热量约在117 286kcal kg 为保证热脱附的效能 进料土壤的含水率宜低于25 土壤粒径分布如果超过50 的土壤粒径小于200目 细颗粒土壤可能 会随气流排出 导致气体处理系统超载 最大土壤粒径一般不能超过50mm 污染物的浓度有机污染物浓度高会增加土壤热值 可能会导致温度 过高损坏热脱附设备 甚至发生燃烧爆炸 排气中的有机物浓度要 低于爆炸下限的25 有机物含量高于1 3 的土壤不宜采用直接热脱附系统 沸点范围 一般情况下 直接热脱附处理土壤的温度范围为150 650 间接热脱附处理土壤的范围为120 530 二噁英的形成多氯联苯及其它氯化合物在受到热破坏后降温过程中 会产生二噁英 需要特殊的急冷装置使高温气体迅速降到200 防 止二噁英的形成 典型案例工程背景某两个退役化工厂 曾大规模生产农药 氯碱 精细化工 高分子材料等近百个产品 经场地调查和风险评估发现 两个厂区的土壤和毗邻河道底泥均受 到VOC和SVOC为主的复合有机污染 工程规模12万m3 主要污染物及污染程度卤代VOCs 有机磷农药 BTEX 多环芳烃 其中二甲苯最高浓度为2344mg kg 修复目标值为6 99mg kg 毒死蜱最高浓度为29600mg kg 修复目标值为46mg kg 土壤理化特征污染土壤主要为粉土 淤泥质粉质粘土 粉砂 含水 率25 35 成本分析成本包括人工费 挖运费 设备折旧 设备运输和安装拆 除费 燃料费 动力费 检修及维护费等约为1000元 m3 4 异位土壤洗脱技术 Ex Situ SoilWashing 原理处理能力及成本成熟程度适用范围污染物主要集 中分布于较小的土壤颗粒上 异位土壤洗脱是采用物理分离或增效 洗脱等手段 通过添加水或合适的增效剂 分离重污染土壤组分或 使污染物由土壤相转移到液相的技术 经过洗脱处理 可有效的减少污染土壤的处理量 实现减量化 日处理能力50吨 天处理周期3 12个月处理成本600 3000元 吨国外有较多的应用案例国内已有应用案例适用于重金属 半挥发性有机物及难挥发性有机物 不适用于土壤细粒含量高于25 的土壤 处理含挥发性有机物土壤时 应配置合适的气体收集处理设施 主要系统及设备一般包括土壤预处理单元 物理分离单元 洗脱单 元 废水处理及回用单元 挥发性气体控制单元等 具体场地修复中可选择单独使用物理分离单元 或联合使用物理分 离单元和增效洗脱单元 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 皮带机或螺旋输送机等 物理筛分设备 湿法振动筛 滚筒筛 水力旋流器等 增效洗脱设备 洗脱搅拌罐 滚筒清洗机 水 平振荡器 加药配药设备等 泥水分离及脱水设备 沉淀池 浓 缩池 物化处理系统等 泥浆输送系统 泥浆泵 管道等 自 动控制系统 施工流程土壤挖掘 预处理 物理分离 增效洗脱 污泥脱水 废 水处理 达标排放关键技术参数主要包括土壤细粒含量 污染物性 质和浓度 水土比 洗脱时间 洗脱次数 增效剂的选择 增效洗 脱废水的处理及药剂回用等 土壤细粒含量是决定土壤洗脱修复效果和成本的关键因素 细粒一 般是指粒径小于63 75um的粉 粘粒 通常异位土壤洗脱处理对于细粒含量达到25 以上 的土壤不具备成本优势 污染物性质和浓度污染物的水溶性和迁移性直接影响土壤洗脱特别 是增效洗脱修复的效果 污染物浓度也是影响修复效果和成本的关 键因素 水土比采用旋流器分级时 一般控制给料的土壤浓度在10 左右 机 械筛分根据土壤机械组成情况及筛分效率选择合适的水土比 一般 为5 1到10 1 增效洗脱单元的水土比 根据可行性实验和中试的结果来设置 一 般水土比在3 1到20 1 洗脱时间物理分离的物料停留时间根据分级效果及处理设备的容量 来确定 一般时间为20min到2h 延长洗脱时间有利于污染物的去除 但同时也增加了处理成本 因此应根据可行性试验 中试结果及现场运行情况选择合适的洗脱 时间 洗脱次数当一次分级或增效洗脱不能达到既定的土壤修复目标时 可采用多级连续洗脱或循环洗脱 增效剂类型一般有机污染选择的增效剂为表面活性剂 重金属增效 剂可分为无机酸 有机酸 络合剂等 增效剂的种类和剂量根据可行性试验和中试结果确定 对于有机物和重金属复合污染 一般可考虑两类增效剂的复配 增效洗脱废水的处理及药剂回用对于土壤重金属洗脱废水 一般采 用铁盐 碱沉淀的方法去除水中重金属 加酸回调后可回用增效剂 有机物污染土壤的表面活性剂洗脱废水可采用溶剂增效等方法去除 污染物并实现增效剂回用 典型案例工程背景某有机氯农药厂有40多年的生产历史 于2000年 关闭 该地块规划为城市建设用地 工程规模1000m3 主要污染物及污染程度主要污染物为六六六和滴滴涕 经检测分析 六六六初始浓度为4 52 46 4mg kg 滴滴涕初始浓度为9 81 33 2mg kg 污染物及土壤理化特征六六六和滴滴涕属于有机氯农药 疏水性强 溶解度低 在环境中持久存在 通过生物和化学方式很难降解 污染土壤主要为杂填层 其碎石 石砾等粗粒 2 10mm 含量在58 左右 砂砾 0 3 2mm 含量接近25 细粒 小于0 3mm 在17 左右 成本分析设备运行成本约为300元 m3土 电耗约为36kwh m3土 主 要物耗为增效剂表面活性剂 废水处理药剂 絮凝剂等 成本约为2 40元 m3土 修复效果经过水洗和增效洗脱处理后 六六六去除率为88 5 滴滴 涕去除率为85 8 达到了去除率85 以上的修复目标要求 通过了 工程项目验收 5 水泥窑协同处置技术 Co Processing inCement Kiln 原理处理能力及成本成熟程度适用范围利用水泥回转窑内的 高温 气体长时间停留 热容量大 热稳定好 碱性环境 无废渣 排放等特点 在生产水泥熟料的同时 焚烧固化处理污染土壤 有机污染土壤从窑尾烟气室进入水泥回转窑 窑内气相温度最高可 达18000C 物料温度约为14500C 高温条件下有机污染物转化为无 机化合物 重金属污染土壤从生料配料系日处理能力约300吨 天处理周期与水 泥生产线的生产能力 污染土壤投加量 土壤特性 污染物特性 污染程度有关 处理成本800 1000元 吨国外与其它技术相比相对较少国内始于xx年 局部地区使 用适用于有机物污染及重金属 不宜用于汞 砷 铅等重金属污染较重的土壤 由于水泥生产对进料中氯 硫等元素的含量有限制要求 在使用该 技术时需慎重确定污染土的添加量 统进入水泥窑 使重金属固定在水泥熟料中 主要系统及设备包括土壤预处理系统 上料系统 水泥回转窑及配 套系统 监测系统 在原有水泥生产线基础上 需要对投料口进行改造 还需要必要的投料装置 预处理设施 贮存设施和实验室分析能力 主要设备包括密闭贮存设施 如充气大鹏 筛分设备 如筛分机等 尾气处理系统 如活性炭吸附装置 上料系统 如存料斗 板式喂料机 皮带计量秤 提升机 水泥回转窑及配套系统 如 预热器 水泥回转窑 窑尾高温风机 三次风管 回转窑燃烧器 篦式冷却机 窑头袋收尘器 螺旋输送机 槽式输送机 监测系 统 如氧气 粉尘 氮氧化物 二氧化碳 水分 温度在线监测 水泥窑尾气和水泥熟料的定期监测 施工流程污染土壤进场 土壤暂存 土壤预处理 上料 水泥窑处 置 尾气处理 水泥熟料 废气达标排放关键技术参数主要包括水 泥回转窑系统配置 污染土壤中碱性物质含量 重金属污染物的初 始浓度 氯元素 氟元素 硫元素含量 污染土壤添加量等 水泥回转窑系统配置采用配备完善的烟气处理系统和烟气在线监测 设备的新型干法回转窑 单线设计熟料生产规模不宜小于2000吨 天 污染土壤中碱性物质含量污染土壤提供了硅质原料 但由于污染土 壤中K2O Na2O含量高 会使水泥生产过程中中间产品和最终产品的 碱当量高 影响水泥品质 因此在开始水泥窑协同处置前 应根据污染土壤中的K2O Na2O含量 确定添加量 重金属污染物的初始浓度入窑配料中重金属污染物的浓度应满足 水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范 HJ622 的要求 氯元素 氟元素含量应根据水泥回转窑工艺特点 控制随物料入窑 的氯和氟投加量 以保证水泥回转窑的正常生产和产品质量符合国 家标准 入窑物料中氯元素含量不能高于0 04 氟元素含量不能高于0 5 硫元素含量配料后的物料中硫化物硫与有机硫总含量不能高于0 014 从窑头 窑尾高温区投加的全硫与配料中投加的硫酸盐硫总投加量 不能高于3000mg kg 污染土壤添加量 应根据污染土壤中的碱性物质含量 重金属含量 氯 氟 硫元素含量及污染土壤的含水率 综合确定投加量 典型案例工程背景某地铁线路规划途经某地原化工区 经场地调查 和风险评估发现存在多环芳烃污染土壤 为满足项目施工进度的要求 污染土壤采用异位治理 修复目标萘50mg kg 苯并 a 蒽0 5mg kg 苯并 b k 莹蒽 0 5mg kg 苯并 a 芘0 2mg kg 茚并 123 cd 芘0 41mg kg 二苯并 a h 蒽0 22mg kg 工程规模61655m3 主要污染物及污染程度主要污染物多环芳烃 16种常见的多环芳烃沸点大多在200 500 之间 属于半挥发性有机物 均较难被生物降解 调查发现萘最大检出浓度为4100mg kg 苯并 a 蒽 138mg kg 苯 并 b k 莹蒽393mg kg 苯并 a 芘72mg kg 茚并 123 cd 芘144mg kg 二苯并 a h 蒽45 7mg kg 技术选择依据考虑到污染物多环芳烃半挥发性 难被生物降解特性 以及污染物浓度较高的特点 同时考虑到建设项目的急迫性 对场 地污染修复时间短的需求 最终选定水泥窑协同处置技术 成本分析包括设备改造 水泥产量损失 运行管理费用的处理成本 约为800元 m3 其运行过程中的主要能耗为额外增加的燃料和电消耗 修复效果依据设计方案该项目处理污染土壤61665m3 在水泥熟料中 多环芳烃等污染物均未检出 达到修复目标并通过主管部门验收 6 原位固化 稳定化技术 In situ Solidification Stabilization 原理处理能力及成本成熟程度适 用范围通过一定的机械力在原位向污染介质中添加固化剂 稳定化剂 在充分混合的基础上 使其与污染介质 污染物发生物理 化学 作用 将污染介质固封在结构完整的具有低渗透系数的固态材料中 或将污染物转化成化学性质不活泼形态 降低污染物在环境中的 迁移和扩散 日处理能力约10 15m3 h处理周期一般3 6个月 具体视修复目标值 工程大小 待处理土壤体积 污染物化 学性质及其浓度分布情况 地下土壤特性等因素而定 处理成本浅层污染300 550元 吨深层污染1200 2000元 吨国外技术较成熟 运用较多国内尚处于中试阶段适用于金 属 石棉 放射性物质 腐蚀性无机物 氰化物及砷化合物等无机 物 农药 除草剂 石油或多环芳烃类 多氯联苯 二噁英等有机化合物 不宜用于挥发性有机化合物 以及以污染物总量为验收目标的项目 主要系统及设备包括机械深翻搅动装置系统 试剂调配及输料系统 气体收集系统 工程现场取样监测系统 长期稳定性监测系统组 成 主要设备包括机械深翻搅动装置 如挖掘机 翻耕机 螺旋中空钻 等 试剂调配及输料系统 输料管路 试剂储存罐 流量计 混 配装置 水泵 压力表等 气体收集装置 气体收集罩 气体回 收处理装置 工程现场取样监测系统 驱动器 取样钻头 固定 装置 长期稳定性监测系统 气体监测探头 水分 温度 地下 水在线监测系统 施工流程实验室可行性分析 场地试验 土壤深翻搅动 灌浆喷射 药剂喷射 搅拌 气体收集处理 修复后取样 分析 布置长期 稳定性监测网络关键技术参数主要包括污染介质组成及其浓度特征 污染物组成及位置分布 固化剂 稳定剂组成与用量 场地地质特 征 无侧限抗压强度 渗透系数 污染物浸出特性等 污染介质组成及其浓度特征污染介质中可溶性盐类会延长固化剂的 凝固时间并大大降低其物理强度 水分含量决定添加剂中水的添加 比例 有机物会影响固化体中晶体结构的形成 往往需要添加有机 改性黏结剂来屏蔽相关影响 修复后固体的水力渗透系数会影响到 地下水 污染物组成对无机污染物 添加固化剂 稳定化剂即可实现非常好的 固化 稳定化效果 对无机物和有机物共存时 尤其是存在挥发性有机物时 则需添加 除固化剂以外的添加剂以稳定有机污染物 污染物位置分布污染物仅分布在浅层时 通常采用改造的旋耕机或 挖掘装置实现土壤与固化剂混合 当污染物分布在深层时 通常需要采用螺旋钻深挖翻耕装置来实现 试剂的添加和均匀混合 固化剂组成与用量有机物不会和水泥等物质发生水合作用 通常需 要投加添加剂以固定污染物 石灰和硅酸盐水泥一定程度上还会增 加有机物的浸出 同时固化剂的添加比例决定了修复后系统的长期稳定性 场地地质特征水文地质条件 地下水流速 场地上建 构 筑物情 况 场地附近是否有地表水存在 这些都会增加施工的难度并对修 复系统的长期稳定性产生较大的影响 无侧限抗压强度修复后固体材料的抗压强度应大于50Pa ft2 538 2P a m2 材料的抗压强度至少要和周围土壤的抗压强度一致 渗透系数是衡量固化 稳定化修复后材料的关键因素 渗透系数小于周围土壤时 才不会造成固化体侵蚀及污染物浸出 一般应小于10 6cm s 浸出性特征针对固化 稳定化后土壤的不同再利用和处置方式 采用 合适的浸出方法和评价标准进行评估 典型案例工程背景某焦化厂占地面积约147 3万m2 以煤炭为原料生 产煤气和焦炭 并主要从焦油中提取各类煤化工产品 主要污染物类型为PAHs 污染物最高浓度达到666 43mg kg 其含量 从地表到深层递减 该场地修复后将规划为遗址公园 综合开发区 居住与商业 工 业用地三类用地 此案例为中试试验 工程规模237 5m3 主要污染物及污染程度主要污染物为多环芳烃 其含量为1 11 666 43mg kg 污染物及土壤理化性质污染物主要以4环以上难挥发的PAHs为主 2 3环易挥发的PAHs浓度较低 表层土壤较为酥松 深层粘土 约 9 5米 对PAHs的吸附能力强 在固化剂含量达到10 时能满足修复目标的要求 技术选择由于表层土壤较为酥松 深层土壤对污染物的粘滞能力较 强 污染物难挥发等特点 在污染深度较浅 小于10m 的情况下 适合于采用原位固化 稳定化处理 使污染物被固定在一个完整的固 化体内 不易进行二次扩散 主要工艺及设备参数固化区深度0 9 5米 固化剂添加量10 单套中试装置处理效率为12 57m3 h 采 用的钻杆扭矩为48KN 钻头直径为1 5m 成本分析包括设备折旧 人员工资 水电消耗 技术服务 管理费 检修 保险 税金等费用 约为309 9元 m3 修复效果当固化剂含量达到10 时 污染物浸出浓度大幅度下降 表 层浸出浓度由583 84mg kg降至131 29mg kg 下降77 5 7 原位化学氧化 还原技术 In Situ ChemicalOxi dization Reduction 原理处理能力及成本成熟程度适用范围通过 向土壤或地下水的污染区域注入氧化剂 还原剂 通过氧化或还原作 用 使土壤中的污染物转化为无毒或者日处理能力修复周期3 24个月 修复地下水时国外技术成熟 应用广泛化学氧化 还原受PH 值影响较大化学氧化适用于石油烃 BTEX MTBE 酚类 毒性较小 的物质 常见的氧化剂高锰酸盐 过氧化氢 芬顿试剂 过硫酸盐和臭氧 常见的还原剂硫化氢 连二亚硫酸钠 亚硫酸氢钠 硫酸亚铁 多 硫化钙 二价铁 零价铁等 间更长处理成本123美元 m3国内发展较快 已有工程应用含氯有机 物 多环芳烃 农药等大部分有机物 化学还原可处理重金属类 如铬 和氯化有机物 不适用情况土壤存在腐殖酸 还原性金属区域 土壤渗透性较差区 域 主要系统和设备药剂制备 存储系统 药剂注入井 药剂注入 搅拌 系统 监测系统 药剂注入井药剂通过注入井注入到污染区 注入井的数量和深度根 据污染区的大小和污染程度进行设计 药剂注入系统药剂储存罐 药剂注入泵 药剂混合设备 药剂流量 计 压力表等 监测系统注入井的周边和污染区的外围还应设计监测井 对污染区 的污染物及药剂的分布和运移进行修复过程中及修复后的效果监测 施工流程调查 场地平整 注入井建设 药剂注射 过程检测 采 样自检 验收 堵井关键技术参数包括药剂投加量 污染物类型 土壤均一性 土壤渗透性 地下水位 PH值和缓冲容量 地下基础 设施等 药剂投加量药剂的用量由污染物药剂消耗量 土壤药剂消耗量 还 原性金属药剂消耗量等因素决定 由于原位化学氧化 还原技术可能会在地下产生热量 导致土壤和地 下水中的污染物挥发到地表 因此需要控制药剂注入的速率 避免 发生过热现象 污染物类型不同药剂适用的污染物类型不同 如果存在非水相液体 NAPL 由于溶液中的氧化剂只能和溶解相中的污染物反应 因 此反应会限制在氧化剂溶液和非水相液体界面处 如果轻质非水相液体 LNAPL 层过厚 建立利用其它技术进行清除 土壤均一性非均质土壤中易形成快速通道 使注入的药剂难以接触 到全部处理区域 因此均质土壤更有利于药剂的均匀分布 土壤渗透性高渗透性土壤有利于药剂的均匀分布 更适合使用原位 化学氧化 还原技术 由于药剂难以穿透低渗透性土壤 在处理完成后可能会释放污染物 导致污染物浓度反弹 因此可采用长效药剂 高锰酸盐 过硫酸 盐 来减少这种反弹 地下水位该技术通常需要一定的压力把药剂注入 若地下水位过低 则系统很难达到所需的压力 但当地面有封盖时 即使地下水位 较低也可以进行药剂投加 PH值和缓冲容量PH值和缓冲容量会影响药剂的活性 药剂在适宜的P H值条件下才能发挥最佳的化学反应效果 有时需投加酸以改变PH值条件 但可能会导致土壤中原有的重金属 溶出 地下基础设施若存在地下基础设施 如电缆 管道等 需谨慎使 用该技术 典型案例工程背景某原农药生产场地 场地调查和风险评估发现场 地中部分区域存在土壤和地下水污染 主要污染物为邻甲苯胺 对 氯甲苯 1 2二氯乙烷 工程规模土壤污染量为25000m3 地下水污染面积约6000m2 深度为 18米 主要污染物及污染程度土壤中的主要污染物为邻甲苯胺 对氯甲苯 1 2二氯乙烷 最大污染浓度分别为10 6mg kg 36mg kg 8 9mg kg 地下水中的主要污染物为邻甲苯胺 1 2二氯乙烷 最大污染浓度分别为1 27mg kg 2mg kg 土壤的修复目标值为邻甲苯胺6 5mg kg 对氯甲苯0 7mg kg 1 2二氯乙烷1 7mg kg 技术选择综合场地污染物特性 污染物浓度 土壤特征以及项目开 发需求 选定原位化学氧化技术进行非挖掘区地下水污染治理 成本分析该地下水原位化学氧化处置项目的投资 运行和管理费用 约为2000 2500元 m2 深度18米 约合110 150m3 其运行过程中的主要能耗为离心泵的电耗 约为1 5kwh m3 8 土壤植物修复技术 Soil Phytoremediation 原理处理能力及成本成熟程度适用范围利用植 物进行提取 根际滤除 挥发和固定等方式移除 转变和破坏土壤 中的污染物质 使污染土壤恢复其正常功能 国内外该技术多侧重于重金属 日处理能力修复周期3 8年处理成本100 400元 吨国外技术相对成熟 有应用案例国内实验室研究较早 针 对砷污染农田已有工程应用示范区适用于重金属以及特定的有机污 染物 石油烃 五氯酚 多环芳烃等 不适用于未找到修复植物的 重金属 六六六 滴滴涕污染的土壤 污染物浓度过高的区域 以及土壤理 化性质遭到严重破坏 不适合植物生长的区域 主要系统和设备主要包括植物育苗 植物种植 管理与收割系统 处理处置系统 再利用系统 设备主要包括育苗设施 翻耕设备 灌溉设备 施肥机械 焚烧炉 尾气处理设备 重金属回收设备等 施工流程场地调查 育苗 移栽 田间管理 收割 安全焚烧 验 收关键技术参数包括污染物类型 污染物初始浓度 修复植物选择 土壤PH值 土壤通气性 土壤养分含量 土壤含水率 气温条件 植物对重金属的年富集率及生物量 尾气处理系统污染物排放浓 度 重金属提取效率等 污染物初始浓度采用该技术进行修复时 土壤中污染物的初始浓度 不能过高 必要时采用清洁土或低浓度污染土进行稀释 否则修复 植物难以生存 处理效果受到影响 土壤PH值需要适宜的土壤酸碱度 土壤养分含量土壤中有机质或肥力应能维持植物较好生长 土壤含水率为确保植物生长过程中的水分需求 一般情况下土壤中 的水分含量应该控制在确保植物较好生长的土壤田间持水量 气温条件低温条件下植物生长会受到抑制 在气候寒冷区域 需通 过地膜或冷棚等工程措施确保植物生长 植物对重金属的年富集率及生物量由于主要以植物富集为主 因此 对于生物量大且有可供选择的超富集植物的重金属 如砷 铅 镉 锌 铜 植物修复技术的处理效果往往较好 但是对于难以找到富集率高或植物生物量小的重金属污染土壤 处 理效果有限 典型案例工程背景某地因开矿和尾矿大坝损坏引起农田大面积砷污 染 经场地调查和风险评估 砷污染土壤面积总计约1000余亩 前期进行了17亩蜈蚣草治理砷污染土壤示范工程 直接采用种植蜈 蚣草 蜈蚣草 桑树套种技术 将污染土壤修复至30mg kg以下 工程规模17亩 主要污染物及污染程度土壤中的主要污染物为砷 铅 锌 镉 砷的检出浓度超出guo家标准5 10倍 最高超出50倍以上 土壤理化特性土壤PH值范围为3 8 7 大部分区域呈酸性 技术选择主要进行重金属污染与酸污染修复 在进行砷 铅等复合污染土壤的植物修复过程中 应充分考虑修复 植物对这些重金属的抗性 耐性和富集性 以及酸污染对修复植物 的毒害 搭配适宜的富集植物蜈蚣草以修复重金属复合污染与酸污 染 富集砷的蜈蚣草晾干后通过添加重金属固定剂进行焚烧方式处理 成本分析包含建设施工投资 设备投资和运行管理费用 处理成本 约为2 3万元 亩 运行过程中的主要能耗为灌溉 焚烧和尾气处理的电耗 田间管理的人工成本 9 土壤阻隔填埋技术 Soil Barrierand Landfill 原理处理能力及成本成熟程度适用范围将污染土壤或治 理后的土壤置于防渗阻隔填埋场内 或通过铺设阻隔层阻断土壤中 污染物迁移扩散的途经 使污染土壤与四周环境隔离 避免污染物 与人体接触和随降水 地下水迁移 按照实施方式可分为原位阻隔覆盖 污染区域四周及顶部与外界完 全隔离 和异位阻隔填埋 填埋到HDPE膜的防渗填埋场 日处理能力修复周期与工程规模 污染物类型 污染程度密切相关 相对其它技术 处理周期较短处理成本原位500 800元 m3 异位300 800元 m3国外已应用30多年 有上千个工程案例国内原位技术尚未 推广 异位技术通常与固化 稳定化技术联用适用于重金属 有机物 以及两者的复合污染土壤不适用于污染物水溶性强或渗透性高的污 染土壤 以及地质活动频繁 地下水位高的区域 主要系统和设备原位主要包括土壤阻隔系统 HDPE膜 泥浆墙 土壤覆盖系统 粘土层 人工合成材料衬层 沙层 覆盖层等一层 或多层组合 监测系统 阻隔区域上下游的监测井 异位主要包括土壤预处理系统 填埋场防渗阻隔系统 HDPE膜 土 工布 钠基膨润土 土工排水网 天然粘土等防渗阻隔材料构筑而 成 渗滤液收集系统 封场系统 排水系统 监测系统 原位技术设备主要包括冲击钻 液压式抓斗 液压双轮铣槽机 挖 掘机 推土机 吊装设备 焊膜机等 异位技术设备主要包括破碎机 筛分机 土壤改良机 装载机 压 实机 推土机 吊装设备 焊膜机等 施工流程原位技术确定污染阻隔区域边界 四周设置阻隔系统 表 层设置覆盖系统 定期监测异位技术挖掘后的土壤进行预处理 建 设填埋场防渗系统 污染土壤填埋 封场 建立排水系统 气体收 集系统 配备土壤 地下水监测关键技术参数原位技术包括阻隔材 料性能 阻隔系统深度 土壤覆盖层厚度等 阻隔材料性能阻隔材料渗透系数要小于10 7cm s 要具有极高的抗腐蚀性 抗老化性 很强的抗紫外线能力 使用寿命100年以上 无毒无害 阻隔材料应保证阻隔系统连续 均匀 无渗漏 阻隔系统深度通常阻隔系统要阻隔到不透水层或弱透水层 否则会 消弱阻隔效果 土壤覆盖厚度对于粘土层通常要求厚度大于300mm 且经机械压实后 的饱和渗透系数小于10 7cm s 对于人工合成材料衬层 满足 垃圾填埋场用高密度聚乙烯 土工膜 CJ T234 相关要求 异位技术包括防渗阻隔填埋场的防渗阻隔效果 填埋的抗压强度 污染土壤的浸出浓度 土壤含水率等 防渗阻隔效果该括防渗阻隔填埋场通常由压实粘土层 钠基膨润土 垫层 GCL HDPE膜组成 渗透系数小于10 7cm s 抗压强度对于高风险污染土壤 须经固化 稳定化后处置 为了能安全贮存 固化体必须达到一定的抗压强度 否则会出现破 碎 增加暴露表面积和污染可能性 一般在0 1 0 5MPa即可 浸出浓度高风险污染土壤经固化稳定化处置后浸出浓度要小于相应 危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别 GB5085 3 中浓度规定限值 土壤含水率要低于20 典型案例工程背景某水源地对重金属污染土壤进行综合治理 以异 位土壤阻隔填埋方法治理土壤中重金属污染 该区域原为企业用地 后变更为水源地 由于该工期为5个月 周期较短 修复标准严格 清挖参照 展览会用地土壤环境质量标准 A级标准 阻隔填埋标准 参照 地表水质量环境标准 IV类水体标准值 为此对高风险污染 土壤经清挖处置后 采用土壤阻隔填埋技术 工程规模17万m3污染土壤 主要污染物及污染程度Cr Pb Cd As Cu Zn Hg Ni 其中Cr最高污染浓度28500mg kg Pb最高污染浓度7514mg kg Cd最高 污染浓度0 97mg kg As最高污染浓度30 41mg kg Cu最高污染浓度35 60mg kg Zn最高污染浓度3926mg kg Hg最高污染浓度6 05mg kg Ni 最高污染浓度106mg kg 土壤理化特性污染土壤主要为粉粘土和粘土 渗透系数较低 达到1 0 7 10 8cm s 技术选择综合以上污染物特性 污染物浓度 土壤特征 以及项目 建设开发需求 最终选定技术成熟 成本较低 运行管理简单的污 染土壤阻隔填埋技术 成本分析包含建设施工投资 设备投资和运行管理费用 处理成本 约为500元 m3 10 生物堆技术 Biopile 原理处理能力及成本成熟程度适用范围 对污染土壤堆体采取人工强化措施 促进土壤中具备污染物降解能 力的土著微生物或外源微生物的生长 降解土壤中的污染物 日处理能力修复周期1 6个月处理成本美国130 260美国外技术成熟 应用广泛国内发展比较成熟 相关核适用于石 油烃等易生物降解的有机污染土壤 油泥 不适用于重金属 难降解有机污染物 粘土类污染土壤修复效