固定穩(wěn)定化技術于某重金屬污染場地的修復應用

湯華英

（上海市巖土地質研究院有限公司，上海 200072）

隨著社會經濟和工業(yè)的高速發(fā)展，重金屬污染問題成為備受關注的社會問題和環(huán)境問題[1-8]。固定穩(wěn)定化修復技術可用于重金屬污染場地的修復處理，該技術是通過投加化學藥劑或者使用其他手段，使土壤在物理上隔離污染物或者在化學上轉化成不活潑的形態(tài)，降低污染物的危害，防止產生二次污染（比如污染水源、濃縮物等）。常用的固化穩(wěn)定劑有飛灰、石灰、瀝青和硅酸鹽水泥等，其中水泥應用最為廣泛。

原位固定穩(wěn)定化技術適用于重金屬污染土壤的修復，一般不適用于有機污染物土壤的修復；異位固定穩(wěn)定化技術通常適用于處理無機污染物質，不適用于半揮發(fā)性有機污染物和農藥殺蟲劑污染土壤的修復。該技術費用比較低廉，對一些非敏感區(qū)的污染土壤可大大降低污染治理成本。但其所需的設備較多，如螺旋轉井、混合設備、集塵系統(tǒng)、大型儲存池等。另外，污染物埋藏深度、土壤pH值和有機質含量等都會在一定程度上影響該技術的應用以及有效性。

1 項目概況

本項目場地位于上海市，用地面積為48000m2，規(guī)劃作為商辦用地。根據(jù)前期場地環(huán)境調查結果可知，表層土壤樣品中銻的檢出濃度超過了《上海市場地土壤環(huán)境健康風險評估篩選值》敏感用地篩選標準。根據(jù)初調，銻的檢出值（樣點SW-02-0.2為51.6mg/kg、樣點SW-02-1.0為20.3mg/kg）超出標準限值6.6 mg/kg。在距該點的20m，詳調結果沒有超標準值。因此，本場地以樣點SW-02為圓心，20m為半徑的范圍內土壤目標污染物為重金屬銻。經健康風險評估可知，本場地污染區(qū)域基坑/側壁、穩(wěn)定后土壤浸出液的修復目標參考值分別9.6mg/kg和0.02mg/L。考慮場地實際情況及擾動影響等因素，本項目估算需要修復治理的區(qū)域為以SW-02點位為中心并向四周擴散，污染土壤面積約為1230m2，深度為表層至1.3m，平均深度為1.0m，具體修復范圍如圖1所示。

圖1 表層土壤銻污染修復范圍Fig.1 Contamination area of antimony in surface soil

2 土壤修復

2.1 修復技術路線

針對本場地污染特性，采用固化穩(wěn)定化處置+客土回填完成本場地土壤重金屬銻污染，具體修復流程為，首先清理場地，劃定需修復場地位置，同時進行異位修復區(qū)域場地建設，鋪設防滲膜，挖掘污染土壤，開展基坑及側壁驗收，挖掘出污染土壤短駁至異位修復區(qū)域，添加固化劑和穩(wěn)定化藥劑，攪拌，養(yǎng)護，經浸出試驗檢驗合格后，外運作為道路施工的中層覆土，客土回填，平整恢復場地，完成場地修復。

2.2 修復技術工藝參數(shù)及設計

本項目修復工程處理介質主要為受重金屬銻污染土壤，利用5%的氧化劑對污染土壤進行預氧化，鐵鹽為穩(wěn)定化藥劑，添加量為處理土方量的1.5%，黏土礦物為固化劑，添加量為處理土方量的15%。

本項目需處理污染土壤土方量約為1230m3，根據(jù)小試結果，穩(wěn)定化劑的添加量為土方量的1.5%（質量比），經計算需要穩(wěn)定化劑用量約為35噸，固化藥劑用量為土方量的15%（質量比），需要固化劑用量約為350噸，具體用量以實際修復工程用量為主。利用挖掘機鏟斗將藥劑較為均勻地添加至破碎后的土壤堆體中，并與污染土壤充分攪拌混合，確保藥劑能夠與污染物充分接觸，獲得最佳的治理效果。

2.3 修復施工

（1）異位修復作業(yè)區(qū)建設

污染土壤挖掘清理后應運輸至修復作業(yè)區(qū)進行暫存和修復處理。根據(jù)修復方案及招標文件的要求，需在原場就近區(qū)域內構建約1300m2的防滲儲存修復作業(yè)區(qū)，本工程在具體施工過程中，在污染區(qū)北側構建了約1300m2的修復作業(yè)區(qū)（65m×20m）。

先對修復作業(yè)區(qū)場地清理平整，并使用水準儀進行地面找平，按設計圖紙將作業(yè)區(qū)邊界撒上灰線，后期作為混凝土澆筑的邊界；作業(yè)區(qū)底部從下至上依次鋪上1.5mm厚HDPE防滲膜和20cm后的混凝土，其中，平整的土壤上層防滲膜起到保護緩沖作用，混凝土用于保護下層防滲膜在施工過程中不被破壞，對防滲膜形成雙重保護，避免污染物下滲，同時達到方便現(xiàn)場施工的目的。

（2）污染土壤的清挖與修復

按照設計圖紙，用挖機將修復范圍內的污染土挖出，清挖土方量約1230m3。由于距離較近，直接使用挖機將從基坑中清挖出的污染土壤轉移至污染區(qū)域北側的污染土壤修復作業(yè)區(qū)。先利用專業(yè)篩分混合設備（Allu篩分破碎斗）進行初次的篩分和破碎，將較大的石塊和雜物篩撿堆分，并對大塊土壤進行破碎，減少土壤塊狀結構，一般情況下，較干燥的土壤經破碎處理后，其80%（體積百分比）以上的土壤粒徑需小于5cm，并不能有大塊團狀土壤（粒徑大于15cm）出現(xiàn)，如果出現(xiàn)較大土塊，需要用人工或機械再次破碎處理。以保證后續(xù)固化/穩(wěn)定化處理過程中藥劑與污染土壤的均勻接觸，達到理想的修復效果。

污染土壤經初次篩分破碎處理后，開始進行穩(wěn)定化藥劑和固化藥劑的添加，首先進行穩(wěn)定化藥劑的添加，為保證藥劑與污染土壤的均勻接觸，在藥劑的投加過程中分二遍投加，并用allu篩分混合設備進行修復藥劑與污染土壤的精細篩分與混合，同時在土壤篩下的過程中均勻撒上保證修復效果所需用到的水，并進行拌合。完成重金屬穩(wěn)定修復施工內容后，土壤堆體覆蓋防雨布進入養(yǎng)護階段，養(yǎng)護時間為一周。養(yǎng)護結束，為進一步保證重金屬污染土壤的修復效果，需分批投加一定量的水泥對污染土壤進行固化處理。本工程清挖和修復土方量1230m3，銻污染土壤修復過程中先后使用穩(wěn)定化藥劑35噸，使用固化藥劑為300噸。由于藥劑添加和攪拌疏松等原因，修復后實際土壤方量要略高。

（3）修復后土壤外運處置

本項目銻污染土壤修復后體積約1230m3，經驗收檢測合格后，凈土外運，土壤修復施工單位將修復完成后的土壤運送至指定的道路施工區(qū)域，在土壤運輸過程中業(yè)主委派工作人員對修復土壤的運輸進行監(jiān)督，運送完畢后，道路施工單位開具土壤接收證明。

（4）客土進場和回填

基坑和修復后土壤經第三方驗收合格后，聯(lián)系干凈的客土來源，并聯(lián)系第三方檢測公司準備對回填后的客土進行采樣檢測。現(xiàn)場根據(jù)基坑的具體情況，使用土方車運入所需的土方，進行客土回填工作。

3 修復效果評估

3.1 基坑底部

根據(jù)相關要求及項目實際情況，基坑底部共布設6個采樣單元，挖掘后基坑底部土壤檢測值如表1所示。根據(jù)檢測結果，基坑底部的驗收監(jiān)測樣品中目標污染物銻在開挖基坑坑底中的檢測值均未超過相應的修復目標值。

表1 基坑挖掘后坑底檢測值Table 1 Detection value of the bottom of the pit after excavation

3.2 基坑側壁

根據(jù)相關要求及項目實際情況，基坑側壁共布設7個采樣單元，挖掘后基坑側壁土壤檢測值如表2所示。根據(jù)檢測結果，基坑側壁的驗收監(jiān)測樣品中目標污染物銻的檢出濃度為0.2～2.2mg/kg，未超過相應的修復目標值。

表2 基坑挖掘后基坑側壁檢測值Table 2 Detection value of the sidewall of the foundation pit after excavation

3.3 修復后土壤

本項目的修復土方量為1230m3，根據(jù)相關要求及項目實際情況，設計在修復后土壤堆體中采集3個土壤樣品，處理后土壤檢測值如表3所示。根據(jù)檢測結果，污染土壤經固化穩(wěn)定化修復后，目標污染物銻的浸出濃度為0.018mg/L，未超過相應的修復目標值。

表3 處理后土壤檢測值Table 3 Detected soil value after treatment

3.4 基坑回填后土壤

通過對現(xiàn)場回填基坑的土壤進行采樣檢測，分別在回填后基坑不同區(qū)域內采集三個土壤樣品，檢測指標包括：pH、14類重金屬、揮發(fā)性有機物、半揮發(fā)性有機物、總石油烴。根據(jù)檢測結果顯示，各項檢測指標均低于《上海市場地土壤環(huán)境健康風險評估篩選值（試行）》中敏感用地要求。

4 結論

本次污染場地采用固化穩(wěn)定化處置+客土回填完成本場地土壤重金屬銻污染修復，經驗收監(jiān)測，所有土壤樣品中的所有目標污染物濃度均低于修復目標值，回填客土中各種污染因子均滿足《上海市場地土壤環(huán)境健康風險評估篩選值（試行）》中的敏感用地要求，達到了預期的修復目標。因此，固化穩(wěn)定化修復技術應用于重金屬污染場地的修復治理是可行的。