场地污染土壤微纳铁基材料异位修复技术应用指南-征求意见稿

T/ZJSESXX—20261场地污染土壤微纳铁基材料异位修复技术应用指南本文件规定了微纳铁基材料应用于场地污染土壤异位修复工程的工作程序、设计信息收集、技术工艺设计、施工运行及监测、效果评估、安全管理及二次污染控制等。本文件适用于微纳铁基材料在土壤异位修复工程中的应用，主要针对的污染物为六价铬。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB8978污水综合排放标准GB/T31962污水排入城镇下水道水质标准GB36600土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）HJ25.5污染地块风险管控与土壤修复效果评估技术导则HJ/T299固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法HJ557固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法上海市重金属污染土壤异位淋洗修复技术指南（试行）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1微纳铁基材料micro-nanoiron-basedmaterial颗粒中位粒径D50<300nm，以零价铁（Fe0）为核心活性成分，通过提供电子驱动污染物发生还原反应，可通过物理混合（如与活性炭、生物炭复合）或表面改性（如羟基化、聚合物包覆）提升分散性与抗团聚能力。3.2协同修复材料collaborativeremediationmaterial在污染土壤异位修复中与微纳铁基材料联用的辅助药剂，用于提升修复效率或解决材料的局限性。3.3反应堆工艺reactionpileprocess将污染土壤与微纳铁基材料、协同修复材料混合后，按一定的形状堆放在经过防渗处理的硬化地面上进行静置养护。T/ZJSESXX—202623.4反应池工艺reactiontankprocess将污染土壤、微纳铁基材料进行初步混匀后，置于硬化池中，加入适量的清水后搅拌至泥浆状，再进行静置养护。3.5还原-洗脱工艺reduction-elutionprocess利用淋洗装置对土壤污染物进行洗脱，并在淋洗过程中添加微纳铁基材料，实现污染物的洗脱与还原同步处理。3.6静置养护staticcuring反应堆和反应池处理工艺中，对添加药剂后的土壤进行养护反应。养护过程中需对土壤堆体或反应池进行覆盖，并根据土壤湿度、温度、氧化还原电位等理化性质的监测结果调整运行工艺，确保药剂反应条件处于较好的状态，实现污染物的高效去除。4工作程序污染土壤微纳铁基材料异位修复技术应用的工作流程如图1所示。开展技术设计信息搜集，掌握土壤污染信息，土壤理化性质信息和周边环境等信息。开展技术工艺的设计，确定药剂类型、添加量、注射工艺与过程监测方案。根据设计内容开展现场的施工运行，并对运行过程进行监测。在自检达到要求的前提下开展效果评估。图1污染土壤微纳铁基材料异位修复技术应用工作流程T/ZJSESXX—202635设计信息收集5.1土壤污染信息通过查阅场地环境质量调查报告等方式，收集土壤污染信息，包括污染物种类、污染分布、污染程度、背景浓度、不同类型污染土壤修复方量等信息，可根据需要开展场地环境补充调查。5.2土壤理化性质信息优先收集土壤含水率、pH值、质地、粒径分布、孔隙度等信息。此外，还应依据污染物种类和性质收集其他关键理化性质。5.3周边环境信息异位修复前应全面调查周边环境信息，包括环境敏感点分布、周边交通管制要求、临近场地使用情况等。6技术工艺设计6.1药剂类型选择6.1.1微纳铁基材料需根据选择的处理工艺、试验结果和工程项目的实际条件等选择适宜的微纳铁基材料种类。在使用前需要对微纳铁基材料质量进行抽检，每批次采样检测数量不少于3个，主要检测铁元素含量、零价铁含量、粒径分布、比表面积、表观密度、真密度、还原能力、含水率、重金属含量等指标。6.1.2协同修复材料协同修复材料包括土壤pH值调整剂、土壤疏松剂和微纳铁基材料增效剂等。当土壤pH值过高或过低时，需要通过添加酸、碱或者pH值缓冲剂等进行调整；当土壤粘粒含量高时，可通过添加多孔天然矿物材料、植物纤维材料、生物炭等进行调整；当微纳铁基材料对污染物的去除率较低时，可添加催化剂或者抑垢剂等协同修复材料。在选取协同修复材料时应选择二次污染风险低，对土壤质量及后期利用影响小的类型。6.2药剂添加量设计微纳铁基材料与协同修复材料的添加量基于土壤质地、土壤理化性质、污染物浓度、微纳铁基材料还原能力、使用效率等因素，并通过实验确认。另需综合考虑处理工艺类型和成本等因素。6.3处理工艺设计微纳铁基材料在污染土壤异位修复中的应用工艺主要分为反应堆、反应池和还原-洗脱，需要根据土壤质地、现场条件、周边环境、施工周期等多种因素进行选择，常见的工艺类型及其适用场景见附录A。6.3.1反应堆处理工艺利用机械设备将污染土壤、微纳铁基材料和清水等进行混匀，再进行堆垛养护。本工艺适用于颗粒粒径较粗、土质松散，以粉土、粉砂或砂土为主的土壤。对于粘粒含量较高的土壤，通过添加协同修复T/ZJSESXX—20264材料等方式进行预处理后，满足要求的也可以采用反应堆工艺。6.3.1.1预处理设计预处理包括土壤含水率调整、筛分、理化性质改良等工艺流程。预处理后土壤含水率一般控制在20%以内。可通过晾晒、通风、堆高或者添加改良剂等方式降低土壤含水率。对于杂填层土壤，优先选用阿鲁筛分斗进行土壤筛分，筛除土壤中大石块和砖瓦等粗颗粒成分，宜使用8mm或16mm孔隙的刀片。对于含水率较低的杂填层土壤，也可采用振动筛、滚筒筛进行筛分，颗粒粒径宜控制在15mm以内。对于粘粒含量较高的土壤，可综合考虑土壤后期用途等因素添加适量的多孔天然矿物材料、植物纤维材料、生物炭等协同修复材料进行预处理，以提高土壤筛分效果。当土壤pH值未达标时，可通过添加酸、碱或者pH值缓冲剂等进行调整，调理后土壤pH值宜控制在6～9范围内。预处理后的土壤如需暂存，应进行堆高，并使用雨布覆盖，避免被雨水淋湿影响后期的堆垛。当污染土壤中存在异味或有毒挥发性污染物时，应将预处理作业区设置在大棚内，并根据大棚内空气状况进行排气。排出的废气需治理达标后方可排入大气。6.3.1.2药剂混合设计对于预处理后达到要求的土壤，可以添加药剂。一般采用阿鲁筛分斗或搅拌机将土壤与药剂进行混合。处理规模较小或污染较轻的土壤也可使用反铲挖掘机进行混合。药剂添加量应根据实验结果进行确定。混合后的土壤需进行采样检测，判断混合效果，可每500m3~1000m3采集一个混合样品，通过检测土样中铁粉含量、氧化还原电位等指标，计算相对标准偏差评估药剂混合均匀度。6.3.1.3堆体设计药剂混合达到要求后，按设计要求将土壤堆成堆体，进入养护周期。单个土壤堆体的尺寸需综合考虑工期要求、修复量、单批次修复周期、配套情况等因素进行确定。土堆的高度一般控制在2m~3m之间，底部宽度宜为3m~4m。堆体边坡坡度宜控制在1:1~1:1.2（坡高/坡底宽）之间。6.3.1.4防渗及渗滤液收集系统设计污染土壤堆体宜置于平整硬化地面之上，硬化地面下方应铺设防渗膜。土壤堆体底部需设置渗滤液收集系统。渗滤液收集系统由排水槽、排水管和集水池等组成。排水槽由主排水槽和支排水槽组成。收集的废水可进行二次利用，多余的经处理达标后可外排。6.3.1.5水分调配系统设计水分调配系统主要包括滴灌管、输送管、阀门、流量计、水泵等。滴灌管分为水平排布和竖向排布两类。竖向滴灌管通过三通与水平滴灌管相连。水平排布的滴灌管与土堆长度方向保持一致，水平间距宜控制在1m~2m，埋入土堆深度不宜小于20cm。竖向排布的滴灌管沿土堆宽度方向设置1~2排，间距宜控制在1m~2m，埋入土堆深度不宜小于1m。根据现场实际需要，水分调配系统也可用于往土壤T/ZJSESXX—20265中添加表面活性剂、催化剂或者抑垢剂等协同修复材料。水分调配系统具体参数设计需结合土壤性状进行调整。6.3.1.6覆盖系统设计土壤堆体的水分调配系统与运行监测系统安装结束后，需对土堆进行覆盖。覆盖前需对土堆进行检查，清除石块等表面尖锐的物体，并选用密封性好的柔性膜对土堆进行完全覆盖、压实。6.3.1.7运行养护设计生物堆运行期间，当堆体土壤含水率低于30%时，需启动水分调配系统，往土堆中滴灌清水。当氧化还原电位明显上升时，可通过水分调配系统滴灌协同修复材料，如硫酸亚铁、亚硫酸钠等溶液。6.3.2反应池处理工艺将污染土壤、微纳铁基材料进行初步混匀后，置于反应池中，加入适量的清水后，使用反铲挖掘机或阿鲁强力搅拌头等设备搅拌至泥浆状，再进行静置养护。本工艺适用于颗粒粒径较细、存在粉质粘土等反应堆工艺难以处理的土壤。6.3.2.1预处理设计反应池工艺进料土壤粒径应控制在20mm以内，对于不满足进料要求的污染土壤需先进行筛分预处理。宜采用阿鲁筛分斗等机械设备对土块进行筛分，筛除其中的大石块和砖瓦等成分。针对含水率较高的土壤，可先进行晾晒通风处理，或采用生石灰、粉煤灰等进行土壤改良。当筛上物沾附较多土壤时，可用水枪冲洗干净。冲洗下来的泥浆经二次沉淀后，上层清水可循环利用，下层泥浆转移至反应池进行处理。6.3.2.2池体设计反应池采用埋地式钢筋混凝土结构，具体结构设计可参考GB50010。池体整体呈长方体，长度可根据现场条件确定，宽度4m~8m，有效深度控制在3m以内。池体一侧宽边设置成斜坡，坡度不大于15º。池底下方根据需求进行适当的防渗处理。泥浆池四周应设置固定防护栏。防护栏与池体边缘的距离不小于0.5m。泥浆池周边应悬挂安全警示标识牌，并配置安全救援设施。根据实际需要可在反应池附近设置堆场，用于暂存自检达标的处理后土壤。泥浆堆场地面应做好硬化和防渗措施，四周设置导排沟进行渗滤液收集。6.3.2.3药剂添加与搅拌设计按水土比1:1~1.5:1的比例添加水分，利用机械设备将反应池内的土壤搅拌成泥浆状，再将微纳铁基材料和协同修复材料按比例均匀铺洒在泥浆表面，并用机械分区块搅拌均匀。每个区块的面积宜为2m2~4m2，具体应根据反应池的面积、深度及选择的搅拌机械类型确定。6.3.2.4运行养护设计反应池运行养护期间，每静置反应2~3天，使用阿鲁强力搅拌头等机械设备对泥浆进行搅拌。当泥浆的氧化还原电位明显上升时，需补充微纳铁基材料。T/ZJSESXX—202666.3.3还原-洗脱处理工艺利用淋洗装置对土壤污染物进行洗脱，并在淋洗过程中添加微纳铁基材料，实现污染物的同步还原-洗脱。6.3.3.1预处理设计还原-洗脱处理工艺进料土块粒径宜控制在100mm以内，对于不满足进料要求的污染土壤需要先进行筛分预处理。当土壤含水率较高，可通过使用反铲挖掘机等机械将少量石灰拌入土壤中。宜在大棚内开展还原-洗脱的预处理工作，优先使用自动化筛分流水线。大棚规模应综合考虑还原-洗脱处理能力、预处理能力、现场可利用面积、项目预算等因素进行设计。大棚内主要设置土壤卸料区、暂存区、预处理区、预处理后土壤暂存区等。大棚内地面需做硬化和防渗处理，周边应设置围挡和排水沟，做好雨污分流。6.3.3.2土壤和材料进料设计当不同区块土壤污染程度差异较大时，宜根据污染等级分批进料。污染土壤输送宜采用皮带输送机等形式，并应配备计量装置。当土壤异味较大时，需对皮带输送机进行密闭设置，也可采用螺旋输送机等其它可减轻异味扩散的输送装置。皮带输送机的倾角应小于20°。药剂进料系统包括搅拌桶、进料泵、进料控制阀门及管道输送装置等。微纳铁基材料以悬浮液的形式按比例与土壤同步添加在擦洗机进料斗中，微纳铁基材料悬浮液中微纳铁基材料的含量一般为5%~10%，在使用前应充分搅匀或持续搅拌状态下使用。微纳铁基材料的添加量需结合污染物含量、土壤理化性质及试验结果确定。6.3.3.3制浆工艺设计利用传统淋洗设备的滚筒擦洗机进行土壤与微纳铁基材料的混合制浆，滚筒擦洗机的滚筒直径不宜小于1.2m，滚筒长度不宜小于3m。擦洗机需配备流量监控装置，并采用变频控制，可根据需要调整滚筒转动速度。水土比一般为3:1~5:1，具体根据中试试验结果确定。6.3.3.4还原-洗脱工艺设计淋洗设备的筛面孔径及筛分级数应根据污染物在不同粒径土壤中的分布确定。筛分洗涤工艺应设计多级筛分，可采用滚筒筛、振动筛、水力旋流器等一种或多种设备组合。筛分出料粒径要求可参考《上海市重金属污染土壤异位淋洗修复技术指南（试行）》，一般分为>2mm、2mm~0.15mm、<0.15mm组分。洗脱时间应根据小试试验和中试试验确定，一般不低于30min。6.3.3.5固液分离工艺设计洗脱后的泥浆组分需投加混凝剂和絮凝剂进行浓缩。混凝剂宜选用聚合氯化铝，混凝反应后宜投加聚丙烯酰胺进行絮凝。混凝剂和絮凝剂的投加量、反应时间等参数需根据试验结果确定。宜采用连续式泥浆重力浓缩罐，有效水深控制在3m以上。浓缩后的泥浆宜采用板框式压滤机进行固液分离。板框压滤机的过滤压力不小于0.4MPa，过滤周期不大于4h，每台压滤机宜设1台泥浆压入泵。T/ZJSESXX—202676.4过程监测方案设计采用微纳铁基材料对污染土壤进行修复时，采取在线监测和采样检测结合的监测方式。（1）监测点位反应堆处理工艺的在线监测点一般在土堆上、下层分别设置监测探头，水平间距宜控制在5m~10m。监测点距离堆体顶部或底部不宜小于0.5m。反应池处理工艺的在线监测点一般位于反应池边，离池壁不小于20cm，探头埋入泥浆的深度不小于20cm，探头间距宜为5m~10m。还原-洗脱处理工艺的在线监测点包括土壤进料皮带、药剂进料装置、进水口等位置。（2）监测指标反应堆处理工艺的在线监测指标主要是土壤的湿度、温度、氧化还原电位等；反应池处理工艺的在线监测指标主要是土壤的温度和氧化还原电位等；还原-洗脱处理工艺的在线监测指标主要是设备运行参数，包括土壤进料速度、药剂添加速度、清水进料流量等。土壤采样监测指标主要是土壤理化性质和目标污染物。（3）监测频次在线监测采用施工运行期间实时监测的方式。采样检测可每500m3土壤采集一个混合样品，每批土壤不少于1个样品。7施工运行及监测7.1施工流程微纳铁基材料在污染地块进行异位修复使用时，施工流程主要包括施工准备、土壤开挖、土壤预处理、药剂混合、静置养护/同步洗脱、过程监测及自检评估等内容，具体施工流程见图2。T/ZJSESXX—20268图2施工流程图7.2施工准备完成污染土壤开挖及处理施工方案制定，确定场地各功能区分布、土壤开挖范围、运输路线、处理流程、基坑支护方式等。完成现场基本准备工作，包括三通一平及各功能区的建设，配足安全防护设施，做好人员安全教育培训，污染区测量放线，药剂的安全暂存等。7.3土壤开挖开挖过程中，及时清运挖出的污染土壤，并堆放至指定区域，避免与洁净土壤或不同类型污染土壤混淆。基坑支护采用放坡方式时，挖出的洁净坡土宜单独堆放，检测达标后可用于后期基坑回填用土。开挖区域接近基坑底部或侧壁污染边界时，应加强现场开挖管理，宜一次性开挖完成。7.4土壤预处理土壤预处理可采用阿鲁筛分斗、斜面筛、滚筒筛等多种形式的筛分设备，具体需根据土壤的质地、日处理能力要求等因素进行考虑。对于均质性较差的污染土壤，经筛分后可通过机械翻堆等方式提高均质性。7.5药剂混合应根据土壤性质和污染特征，结合实际施工条件确定最佳的药剂混合方式。当需要使用协同修复材料时，可根据协同修复材料的性质及现场条件进行添加。药剂与土壤的混合设备主要有阿鲁筛分斗、搅拌机、阿鲁强力搅拌头、反铲挖掘机、自制药剂进料系统等，宜根据选择的工艺类型，结合土壤质地与微纳铁基材料的特征进行选择。土壤与微纳铁基材料混合后，通过土壤中不同点位铁粉含量和氧化还原电位对混合效果进行评估。T/ZJSESXX—202697.5.1反应堆处理先将预处理后的土壤摊平成条状土堆，厚度一般控制在0.5m以内，将微纳铁基材料和协同修复材料按比例平铺在土堆上。使用机械设备从土堆一端开始搅拌，并逐步推进到土堆另一端。使用机械搅拌时，应控制搅拌节奏，避免出现扬尘。在大棚内操作时，应设计防爆通风除尘装置。使用密封性较好的雨布等对反应堆进行覆盖，避免与空气直接接触，并保持土堆湿度在设计范围内。7.5.2反应池处理宜先将预处理后的土壤置于反应池中。按比例往反应池内灌入清水，并用反铲挖掘机或阿鲁强力搅拌头将土壤与清水进行混合，搅拌成泥浆状。最后按比例将微纳铁基材料和协同修复材料均匀地洒在反应池内，并用反铲挖掘机或阿鲁强力搅拌头将药剂与土壤混合均匀。7.5.3还原-洗脱处理宜将药剂与土壤同步投加到擦洗机中，利用擦洗机的转动等作用将土壤与药剂混合均匀。土壤进料速度应保持较好的稳定性，避免出现较大的波动。当土壤质地、污染程度或者进料速度等出现较大变化时，应根据实验研究结果同步调整药剂进料速度。7.6静置养护/还原-洗脱7.6.1静置养护静置养护土堆过程中，需做好保湿措施，并监测土壤的含水率、氧化还原电位等指标。在土堆理化性质变化较大时，根据工艺设计要求进行运行参数的调整。7.6.2还原-洗脱使用振动筛对加药后的土壤进行洗脱分级，对泥浆进行浓缩压滤。处理过程中产生的废水经处理达标后可进行循环利用。不同粒径范围的筛分物料应分开堆放，并及时进行覆盖。7.7过程监测与自检评估根据监测方案对治理中的土壤实施监测，并根据监测结果和需求及时调整运行工艺。申请修复效果评估前宜开展自检评估，检测指标主要是目标污染物。针对未达标土壤需继续进行处理，并与其他批次土壤进行分隔，避免混淆。一般当同一批土样检测均达标后可申请验收。8效果评估效果评估包括修复后土壤及二次污染采样、检测与分析评估，具体可参照HJ25.5执行。对于还原-洗脱工艺，碎石、砾粒等大颗粒出料还应检测重金属浸出浓度，浸出方法应根据需求符合HJ/T299或HJ557的要求。修复后污染物浓度未达