發布時間:2023-03-23 17:21:05
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇重金屬污染土壤修復案例分析,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
摘要:重金屬是土壤修復工程中常見的污染物之一,重金屬污染在土壤中遷移性較弱,現有修復技術很難去除,其易隨食物鏈進入人體,潛在危害大。該文以某冶煉廠重金屬污染土壤修復案例為研究重點,對項目概況、修復工藝選擇、方案設計及修復自檢進行分析,為各地實施類似冶煉廠重金屬污染場地修復提供思路和經驗參考。
關鍵詞:土壤污染治理;修復;重金屬;固化穩定化;工藝
隨著社會經濟快速發展,城市迅速擴張,大量工業場地會進行遷移與重建,土壤污染問題開始逐漸顯露,我國土壤重金屬污染日益嚴重,而在受污染土壤上種植農作物,通過食物鏈作用進入人體也同樣需要重視,日本的鎘米事件就是一個鮮明的例子。因此,土壤系統中的金屬(特別是有毒重金屬)污染、防治與修復一直是國際上的難點和熱點研究課題。國外重金屬土壤修復工作開展較早,有大量成功修復案例。目前,土壤重金屬污染的修復技術主要有工程措施、物理化學方法、化學修復方法和植物修復方法。工程措施主要以挖掘填埋方式為主,即所謂的客土法,但這并不是一個永久措施,只是把環境問題從高危害區轉移到低危害區,填埋法還存在占用土地、滲漏、污染周邊環境等負面影響,因此在當今的土壤修復中使用較少。物理化學修復技術主要包括化學固化、土壤淋洗、電動修復;化學修復技術主要包括化學改良、表面活性劑清洗和有機質改良等;植物修復技術主要包括植物穩定、揮發及提取。此外,植物修復技術也逐漸得到人們的重視,特別是深入研究了一些植物修復技術的新方法和方式,推動了重金屬污染土壤修復的發展。本案例主要采用“異位穩定化/固化+阻隔填埋”技術對冶煉廠土壤進行修復處理。
1項目概況
1.1工程概況本地塊土壤中主要污染物為鉛、錳及鋅,表層污染土壤采用“異位穩定化/固化+阻隔填埋”技術處理,異位修復土壤面積40000m2,異位修復土方量130000m3,最大修復深度8.0m;深層污染土壤則結合開挖土壤的阻隔填埋采取“黏土封頂阻隔”措施。工程工期為12個月。1.2場地條件分析
1.2.1場地水文地質條件
據詳細調查及地下水補充調查階段對該層地下水的水位測量,發現豐水期地塊內各位置均有松散巖類孔隙水的分布,水量豐富,埋深較淺,測量地下水埋深為0.52~5.32m;枯水期該層地下水埋深比豐水期低4.0~6.5m,在部分區域如該地塊西部、東部等區域因水位下降未發現該層地下水,而該地塊中部、西部該層地下水相對較豐富,地下水埋深為6.585~11.39m。
1.2.2場地現狀
項目范圍內設施已完成拆除,部分區域遺留有建筑垃圾。其中,該地塊北部已修建一條約3m高的圍墻,將該地塊分為南北2個部分,圍墻以北區域與蓮花山莊相連接,大部分區域已完成綠化。1.2.3場地未來用地規劃該地塊的未來規劃應屬于GB36600—2018《土壤環境質量建設用地土壤污染風險管控標準(試行)》中的第一類用地。地塊未來利用規劃為公園綠地。
1.3場地污染情況
土壤中鉛、錳和鋅超過第一類用地篩選值,其最大超標倍數分別為66.25倍、9.86倍和4.97倍,最大超標深度為11.0m。此外,地塊范圍內存在鉛超過第一類用地管制值情況,說明地塊對人體健康存在不可接受的風險,需采取風險管控或修復治理措施。
1.4治理修復范圍及工程量
根據該地塊內車間分布、地層分布及土壤重度污染主要分布在填土層和黏土層頂部的情況,將其分為西部區域、中部區域及東部區域。本項目對該地塊進行分區確定表層土壤治理深度,其中西部表層深度確定為2.0m,中部表層深度確定為5.0m,東部表層深度為8.0m。共需清挖治理表層重度污染土壤約130000m3。
1.5場地修復目標
本地塊內土壤采用風險管控技術的風險管控目標值驗收標準見表1。
2工程設計方案
2.1技術路線
以重金屬土壤污染治理與現有主流修復技術為指導,以現有國家標準和技術規范為依據,在場地初步、詳細調查和風險評估的基礎上,采用穩定化/固化修復技術,通過污染土壤清挖、轉運、穩定化/固化、養護、自檢、阻隔填埋或外運處置、資源化利用等一系列步驟,以達到重金屬污染土壤修復治理的最終目的。
2.2工藝流程本項目重金屬污染土壤修復技術路線和工藝流程如圖1所示。
1)將污染土壤挖掘裝車運輸至土壤穩定化/固化處理區的堆場等待處理。
2)根據土壤的水分含量,進行土壤預處理,用少量石灰調節土壤含水率。將待處理土壤采用MT320-H75破碎篩分斗進行初篩,將土壤中大石塊、雜質和建筑垃圾等進行有效分離,分離出來的固體物質應進行集中堆放,沖洗后用作回填或臨時道路路基回填料。
3)重金屬污染土壤與修復藥劑混合的均勻程度是決定穩定化/固化修復效果的關鍵因素。將污染土在修復區堆置成條狀或塊狀,將修復藥劑均勻鋪撒于污染土壤上方,利用MT320-H75破碎篩分斗對污染土壤和藥劑進行混合攪拌。
4)經攪拌均勻含穩定化/固化劑處理后的土壤轉運至土壤養護區,養護時間根據養護情況一般為3~7d,需要保證穩定化/固化反應完成徹底。養護完成的穩定化/固化土壤經過浸出毒性試驗進行分析,未達標的土壤重新進行穩定化/固化處理直至處理達標。
2.3主要工藝、設備的技術參數修復藥劑選用是穩定化/固化劑,主要成分為水泥、氫氧化鈉、磷酸鹽。可初步對穩定化/固化階段藥劑的選用、規格、藥劑投加比進行確定。異位穩定化/固化修復的關鍵工藝參數見表2。
2.4總體施工
2.4.1施工順序1)場內轉運。開挖后的土壤轉運至暫存區進行暫存,并及時苫蓋,防止揚塵。根據修復進程轉運至修復區,土壤轉運須合理安排轉運順序,避免二次污染。污染土、修復后的待檢土分別單獨設置標記,防止錯運。
2)初步篩分破碎。采用專業施工機械MT320—H75篩分破碎攪拌斗進行污染土壤的初步篩分及破碎。篩分破碎時能將石塊、建筑垃圾等雜物剔除,同時對污染土壤進行破碎。本項目采用MT320-H75設備,處理效率高,斗內滾軸可朝2個內外方向切換轉向并持續旋轉,確保高效的力矩傳輸保障啟動和運行,每小時可篩分破碎污染土300~500m3。
3)土壤預處理。采用MT320-H75破碎篩分斗將預處理藥劑與土壤混合攪拌,充分接觸,將預處理藥劑與土壤混合,同時進一步對于土壤進行破碎。破碎次數根據土壤粒徑確定,破碎工藝完成后控制土壤粒徑小于20mm的比例大于90%。篩分破碎時,MT320-H75斗離土堆高度不超過50cm,以減少揚塵;污染土壤預處理后,粒徑小于20mm污染土壤轉運至穩定化處理區進行處置。
4)穩定化/固化藥劑撒布。根據小試中試實驗結果以及現場檢測結果,根據污染情況,最終確定藥劑的添加量。推薦添加質量比約為2%的藥劑,現場施工時根據實際情況可進行調整。根據待處理的土方量,計算藥劑的用量,本地塊土壤容重平均值為1.77t/m3,經估算本地塊污染土壤穩定化/固化處理大約需要3540t。用普通挖機將噸袋中的穩定化/固化藥劑均勻地鋪灑于土壤上方。
5)穩定化/固化施工。采用MT320-H75破碎篩分鏟斗將預處理藥劑與土壤混合攪拌,充分接觸,同時噴灑清水,控制含水率在30%左右,讓藥劑與土壤充分接觸,每小時可篩分破碎污染土300~500m3。根據土壤與藥劑的混合情況進行多次篩分破碎,預計篩分1~2遍,確保混合均勻。
6)土壤養護。對混合后的土壤需噴灑一定量的水,保證養護土壤中的含水率在25%。然后由裝載機將土壤轉運至養護區域進行堆放養護。在修復區設置土壤養護暫存區,按照批次依次堆置成長條土剁,封閉養護,養護區地面作硬化處理。養護區堆存高度為3m,堆好的土壤表面覆蓋薄膜進行保水處理,需要養護5~7d時間來保證穩定化/固化反應的效果。為保證藥劑與污染土壤中的重金屬發生有效的反應,修復土養護時間應至少為5~7d。養護期間土壤避免陽光直射及雨水淋洗,同時避免大風時出現揚塵。
7)土壤自檢。修復過程及驗收自檢過程中計劃采樣頻率為每500m3修復土采集一個樣品。采集過程嚴格依照采樣技術規范布置采樣點,使用采樣工具在預定深度采集土壤樣品。將采集到的所有修復后的土壤樣品送至具有相關CMA檢測資質的第三方檢測單位進行分析檢測。
8)土壤回填。檢測合格的土壤由封閉式運輸車場內轉運至阻隔填埋區原地回填。
2.4.2施工計劃
本場地修復工程,包括以下分部分項工程:地表清理、土壤開挖轉運工程、降水作業工程、土壤異位穩定化/固化修復工程和廢水處理工程等。項目部計劃在10個月內完成本項目全部工作。
3修復自檢
為確保項目施工正常進行,成立項目自檢小組,項目的技術負責人兼任環境自檢負責人,擔任小組組長,配備自檢人員,負責自檢整個運輸過程中的污染情況。確保污染土無遺漏、運輸過程中無空氣污染和水體污染等。本項目自檢工作流程主要如下。
3.1基坑驗收自檢流程
1)單個基坑清挖至邊界紅線和設計深度后,基坑自檢驗收正式開始。
2)基坑清挖至邊界紅線和設計深度后,對顏色異常、氣味較重的地方立即檢測,檢測采樣需要監理在場旁站巡視,所有樣品送第三方檢測單位進行檢測分析。
3)對于基坑土壤基底和邊界的異常值,報監理和業主審批是否繼續清挖。
4)如判定需要繼續清挖,按0.5~1m深度或邊界距離在異常值的區域或點位繼續開挖。
5)基坑清挖完畢后,包括特別區域或點位的清挖,再進行全面布點的基坑自檢檢測,直至全部合格為止。
3.2土壤(建筑垃圾)修復驗收自檢流程
1)土壤修復完成后即開始驗收自檢。
2)按照修復深度和邊界,對修復后土壤采取每500m3取1個土壤樣品進行分析檢測,進行采樣檢測分析。
3)若檢測合格,則暫存后進行原址回填,若檢測不達標,則繼續進行修復。自檢合格后,即可以申請修復效果評估。
4修復效果評估
4.1污染土壤清挖驗收
本項目對表層重度污染土壤進行清理修復,以清除填土層和黏土層頂部的重度污染為目標。基坑底部以清理到設計范圍和深度為目標,也可對基坑底部采樣進行檢測;基坑側壁的清理目標以土壤風險管控與修復目標值為驗收依據。參照HJ25.5—2018《污染地塊風險管控與土壤修復效果評估技術導則(試行)》,基坑底部采用系統布點法,一般隨機布置第一個采樣點,構建通過此點的網格,在每個網格交叉點采樣,網格大小不超過40m×40m。基坑側壁采用等距離布點法,將基坑側壁等距分為若干段,每段不大于40m,在縱向上,當側壁開挖深度小于等于1m時,側壁不進行垂向分層采樣,當開挖深度大于1m時,側壁應進行垂向分層采樣,其下一定距離進行分層,分層的距離不小于1m且不大于3m。每段內每層取9個表層樣品混合成一個樣品。具體根據實際情況確定。
4.2污染土壤修復驗收
穩定化/固化處理后的土壤原則上每個采樣單元(每個樣品代表的土方量)不應超過500m3;也可根據修復后土壤中污染物濃度分布特征參數計算修復差變系數,根據不同差變系數查詢計算對應的推薦采樣數量。固化/穩定化處理后的土壤一般采用系統布點法設置采樣點;同時應考慮處理效果空間差異,在處理效果薄弱區增設采樣點。將處理后的土壤進行分堆堆放,按照堆體方量大小采用網格布點法,每個網格設1個土壤采樣點,每個樣品代表堆體不超過500m3。每個堆體分上下、內外采集9個點形成混合樣,采用洛陽鏟、挖機或人工挖掘的方式進行取樣。污染土壤經穩定化/固化修復后需達到風險管控目標值,即GB8978—1996《污水綜合排放標準》中的相關要求。
4.3修復效果評估總結
本項目基坑驗收共采集基坑坑底和側壁污染土壤樣品共156個,通過第三方檢測單位的檢測分析,采集基坑土壤的重金屬濃度均達到修復目標值(篩選值)。修復后的土壤樣品共328個,經穩定化/固化處理后,土壤中鉛、錳及鋅的浸出率顯著下降,均能滿足GB8978—1996《污水綜合排放標準》的要求,本項目最終達到穩定化/固化修復治理的目標。
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作者:李楊 吳曉烽 梁吉哲 單位:遼寧省生態環境監測中心 環壤(上海)環境工程有限公司 遼寧省環保集團輻潔生態環境有限公司