312國道東地塊重金屬污染土壤固化穩(wěn)定化修復(fù)工程

錢洪駿

【摘 要】正常情況下，我們將土壤中兩種或兩種以上的重金屬并存的污染情況稱為土壤重金屬污染，這是由我國土壤污染現(xiàn)狀以及工業(yè)發(fā)展特點決定的。但是現(xiàn)階段我國針對重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)大多是對于某種單一元素，針對多種重金屬污染的修復(fù)技術(shù)仍然存在一定的不足。固化穩(wěn)定化技術(shù)就是通過向土壤中投放固化劑和穩(wěn)定劑來使土壤中的重金屬元素得以固定且不易溶解，避免其遷移造成污染。本文結(jié)合312國道東地塊重金屬污染土壤固化穩(wěn)定化修復(fù)工程，對該技術(shù)的應(yīng)用要點進(jìn)行了總結(jié)和分析。

【關(guān)鍵詞】土壤修復(fù);重金屬污染;固定穩(wěn)定化修復(fù);地下水處理

中圖分類號： X53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）18-0201-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.18.094

0 引言

重金屬元素在土壤中的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)值，這樣的情況就是重金屬污染。隨著重金屬污染情況的出現(xiàn)，土壤原有的功能會受到一定程度的影響，并且是環(huán)境惡化的一個重要原因。綜合來看，土壤的重金屬污染最主要的原因就是人類活動。工業(yè)生產(chǎn)中，金屬冶煉、印染等等都會造成該問題，同時生活垃圾處置不當(dāng)也會導(dǎo)致該問題。和其他污染類型相比起來，重金屬土壤污染有較長的持續(xù)時間且污染存在隱蔽性。

固化穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)就是將土壤當(dāng)中的重金屬加以固定，使其失去活性以阻止其遷移。和其他傳統(tǒng)的重金屬污染修復(fù)技術(shù)相比，固化穩(wěn)定化技術(shù)有較強的效果，在經(jīng)濟性上也有一定的優(yōu)勢，經(jīng)過一段時間的研究后，現(xiàn)已經(jīng)投入大規(guī)模使用，未來其應(yīng)用范圍也會進(jìn)一步推廣。

1 項目概況

1.1 工程內(nèi)容與規(guī)模

312國道東地塊占地總面積為35.7畝，該地區(qū)主要分為四個區(qū)域，分別是加工廠、物資回收站以及垃圾堆放處和菜地。當(dāng)前加工廠已經(jīng)完成拆除，民房則尚未完成拆除。經(jīng)初步調(diào)查，該地區(qū)的主要污染類型為鎘、銅、砷，污染深度大多集中于1.5m深度之內(nèi)，最深處達(dá)到7.5m，污染總面積為2800平方米，需要修復(fù)的土方面積為5000平方米。該地區(qū)地下水中的主要污染元素為銅、鋅、鎘、砷以及硫酸鹽，受污染地下水總量為13020立方米。本項目經(jīng)專家評審，針對土壤進(jìn)行固化穩(wěn)定化技術(shù)來進(jìn)行修復(fù)，該區(qū)域的地下水樣本需要采樣分析，應(yīng)用抽出并采取化學(xué)沉淀的方式加以處理，保證其達(dá)到三類標(biāo)準(zhǔn)之后，可以排入污水管網(wǎng)。

1.2 修復(fù)目標(biāo)

在具體的修復(fù)目標(biāo)上，針對312國道東地塊，其重金屬污染土壤需要全面清挖，同時基坑底部以及四周圍土壤要符合具體的目標(biāo)值（詳見表1）;該區(qū)域污染廢水處理完畢后滿足相應(yīng)的市政管網(wǎng)處理標(biāo)準(zhǔn)，可以直接并入污染管網(wǎng)排放（詳見表2）;經(jīng)過固化穩(wěn)定化處理后的重金屬土壤可以達(dá)到相應(yīng)的沉降效果，重金屬可以參照我國出臺的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行檢定，嚴(yán)格控制其濃度，檢定其浸出液的重金屬含量情況。

2 修復(fù)工藝制定

2.1 技術(shù)路徑

本項目所在地性質(zhì)為居住用地，因而需要選擇高效的、修復(fù)周期較短的方法。污染土壤在清挖完畢后需要進(jìn)行破碎與篩分，將全部土壤處理成粒徑小于80mm的微粒，再進(jìn)行后續(xù)處理，具體工藝流程為：污染土壤→破碎→篩分→篩分土壤下一步處理。

篩分技術(shù)即是將不同顆粒大小的土壤經(jīng)過單層或多層篩分形成不同粒級的過程。在針對松散物料的篩分過程中，可以將其視為兩個階段：第一，將其中易于穿過篩孔的顆粒加以組合，確保物料層達(dá)到篩面;第二，讓篩孔的顆粒通過篩孔。

當(dāng)前固定穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)已經(jīng)成為我國重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)中的主流技術(shù)，應(yīng)用到很多項目中。作用機理方面，固化、穩(wěn)定化技術(shù)實質(zhì)上是兩個作用過程，分別是固化作用與穩(wěn)定化作用。其中固化作用是在土壤當(dāng)中投入水泥、石灰、飛灰等等材料來起到粘合作用，并經(jīng)過機械攪拌，將土壤化為固體，之后向土壤當(dāng)中投放化學(xué)藥物，降低污染物的遷移性與活性。

2.2 固化穩(wěn)定化修復(fù)小試

此類工程中，小試是非常重要的一道工序，目的在于對于修復(fù)技術(shù)進(jìn)行分析和試驗，確保其適用于實際污染情況。小試中選擇平均濃度的土壤對常規(guī)的經(jīng)驗型修復(fù)配方來進(jìn)行調(diào)整，一方面保證其可以達(dá)到預(yù)期的應(yīng)用效果，同時也要盡量降低成本，為具體投加方式以及投入濃度的確定提供可行的參考。

對312國道東地塊的污染情況進(jìn)行分析，檢測結(jié)果為該地區(qū)土壤中超標(biāo)重金屬主要有三個類型，分別砷、鎘、銅，而其他元素如鉻、鉛、鎳、鋅以及汞均未超標(biāo)，符合居住用地的標(biāo)準(zhǔn)。在這些污染物中，鎘元素超標(biāo)問題最為嚴(yán)重，檢出濃度達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)限值的59倍之多。

為了確定該地區(qū)的尾礦庫是否存在重金屬污染問題，在調(diào)查期間著重采樣檢查。本次檢查中，發(fā)現(xiàn)包括除鎘、銅、鉛以及鋅都存在超標(biāo)，和土壤當(dāng)中的超標(biāo)污染物大致相同，污染程度較深。

現(xiàn)場調(diào)查工作中，可以對場地內(nèi)的不同類型金屬區(qū)域，在不同污染程度的代表點來進(jìn)行土壤樣品的采集。312國道東地塊的污染物，重點關(guān)注砷、鎘、銅的含量。具體的試驗內(nèi)容上，首先要對不同區(qū)域的土壤樣品展開污染物總量的分析。稱量之后將樣品和試劑完成混合展開實驗。實驗中用玻璃棒將樣品充分混合，1分鐘后即可以開展實驗，考慮到本地區(qū)的土壤樣本的含水量大，所以需要對實驗樣品的含水量進(jìn)行必要的調(diào)整。

根據(jù)實驗結(jié)果可以確定為了滿足修復(fù)工作的要求，藥劑最低添加量達(dá)到1%即可。經(jīng)過小試，可以將該試驗成果添加到實施方案中。

3 修復(fù)工程實施

3.1 污染土壤清挖與處置

本項目的污染土壤清挖與處置施工順序為定位放線→臨邊防護(hù)→重金屬污染土開挖→重金屬污染土裝車外運→坑底死角人工開挖→轉(zhuǎn)運風(fēng)險管控場地東北側(cè)臨時堆場進(jìn)行后續(xù)處理→轉(zhuǎn)運風(fēng)險管控場地。

本工程開挖過程中所應(yīng)用的機械設(shè)備，以及基底標(biāo)高需要由治理單位予以確定。開挖深度方面，在雅寶研磨材廠以及高嶺土選礦廠地塊深度控制在0.5-3m之間，其余地塊的開挖深度在0.3-2m之間。夜間挖土施工過程中需要在坑邊設(shè)置紅燈，做好照明工作;開挖施工中，需要結(jié)合修復(fù)方所提供的各地塊技術(shù)方案來依次開挖，確定最為合理的施工范圍與開挖深度。土方開挖到距離基底以上100mm的位置時，即可以用人工清土的方式來施工，在最后一步開挖的標(biāo)高進(jìn)行嚴(yán)格控制，不可超挖也不可少挖。土方開挖完成后，即可以與治理單位取得聯(lián)系，確定是否需要繼續(xù)開挖。

污染土壤的處置方面，將篩分之后的土壤結(jié)合前期處理與檢驗結(jié)果加入藥劑，按照施工方案初訂時的計算，藥劑比例質(zhì)量為1%，其中污染土壤與藥劑進(jìn)行混合的均勻度也會對于穩(wěn)定化修復(fù)的效果造成影響。使用混合設(shè)備來將土壤進(jìn)行混合篩分，選用少量多次的方法加藥拌和，并以土質(zhì)情況為基礎(chǔ)應(yīng)用均勻鋪藥。

本次修復(fù)土方總量達(dá)到了15060立方米，共計加入固化、穩(wěn)定化藥劑275t，其中藥劑投入比例為1%。將土壤與藥劑完成混合與攪拌后結(jié)合土壤的濕潤情況來對含水率進(jìn)行調(diào)整，保證其可以充分地浸入到土壤當(dāng)中。施藥完成后可進(jìn)行24小時養(yǎng)護(hù)。

3.2 地下水處理

3.2.1 地下水井指標(biāo)

地下水的處理首先要將地下水抽出，通過抽水井來完成該環(huán)節(jié)。關(guān)于地下井，選擇PVC材料來開展施工，止水材料為高嶺土，抽水井深度為10m，2m長度的井篩貫穿長度為9m的含水層。

為了可以更好地配置抽水井需要開展模擬實驗，結(jié)合先前相關(guān)工程的經(jīng)驗確定了粉砂含水層的滲透系數(shù)，約為2.25m/d。對本工程而言需要工程內(nèi)容穿過整個含水層，同時也要在含水層相應(yīng)的厚度上都裝設(shè)有過濾器設(shè)備，實現(xiàn)全面進(jìn)水。

3.2.2 抽水施工

地下水抽出過程中以污染區(qū)域中心，之后向外沿區(qū)域進(jìn)行抽水，并且對污染區(qū)進(jìn)行監(jiān)測，總結(jié)地下水位變化情況，在地下水位趨于穩(wěn)定時即可確定其地下水為穩(wěn)定流。本項目當(dāng)中的井深度較淺，所以在抽水過程中較容易出現(xiàn)抽干的情況，此時即需要停止抽水，對水位變化情況進(jìn)行記錄，在水位穩(wěn)定后重新開始抽水，在地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到三類處理標(biāo)準(zhǔn)時，結(jié)束抽水。

3.2.3 廢水總量的確定

本項目中廢水來源主要有以下幾種成分：受污染地下水、基坑降水和施工產(chǎn)生的廢水（其中以機械清洗廢水為主）。經(jīng)計算，本項目的污水總量為13620立方米，經(jīng)過處理后要保證達(dá)到三類處理標(biāo)準(zhǔn)才可以進(jìn)入污水管道排放。

3.2.4 廢水處理

由于基坑降水量較小，同時其他類型廢水的總量也不大，因而需要將其與其他類型的廢水同時進(jìn)行處理。由于地下水的污染物主要為多種重金屬，將廢水從井內(nèi)抽出后即可應(yīng)用沉淀法來處理，使其達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。具體處理流程如圖1所示。

4 修復(fù)效果檢測

上述施工內(nèi)容全部完成后首先進(jìn)行自檢與抽樣，自檢合格后可以進(jìn)行驗收，從而確保經(jīng)過處置后污染物含量控制在合理的指標(biāo)之內(nèi)，達(dá)到施藥效果。

在布點方案方面，可以根據(jù)我國出臺的工業(yè)企業(yè)場地環(huán)境是評估與修復(fù)工作指南中的相關(guān)內(nèi)容來對固化/穩(wěn)定化處理后的土壤進(jìn)行檢測。采樣數(shù)量結(jié)合處理土壤的總量來確定，本項目當(dāng)中污染土壤修復(fù)效果檢測可以結(jié)合網(wǎng)格布點法，每修復(fù)500立方米，即可以進(jìn)行一個采樣網(wǎng)格的布設(shè)。

經(jīng)檢查，本次土壤固化穩(wěn)定化施工取得了良好的效果，修復(fù)效果檢測合格，可以推廣到其他同類型工程使用。

5 結(jié)論

經(jīng)過一段時間的整治工作，不難發(fā)現(xiàn)本次重金屬污染土壤修復(fù)工作中技術(shù)選用得當(dāng)，并且結(jié)合了具體情況應(yīng)用了合理的修復(fù)工藝，從而取得了較好的土壤及地下水修復(fù)治理效果。事實證明固化穩(wěn)定化技術(shù)在土壤重金屬污染治理方面有著良好的應(yīng)用效果，值得推廣使用。

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