某鋁廠氟污染土壤修復中試試驗研究

袁芳沁

（中鋁環保節能科技（湖南）有限公司，湖南 長沙 410019）

我國是世界上產鋁大國之一，近年來電解鋁行業更是迅速發展，鋁產品產量及質量都得到大幅提高，并且每年還以10%的產量遞增[1，2]。

氟污染影響土壤聚沉，會導致土壤孔隙的堵塞，土壤滲透性下降，濕時泥濘，干時板結，從而造成土壤物化性質的惡化。土壤穩定化修復工藝成本低、施工簡單、修復效果好且技術較為成熟，穩定化技術原理是藥劑氟化物發生物理、化學反應，使之轉化為低溶解、低遷移、低毒性的形態，從而減少對周邊環境的污染。

1 場地概況及修復標準

1.1 總體概況

試驗場地為西南某電解鋁企業廠區內。該廠現已全部停產關閉，目前該場地絕大部分生產設備已被拆除。該廠區已納入商業用地與居住用地城市規劃中。《土壤環境質量建設用地土壤污染風險管控標準》（GB36600-2018）要求，工業用地轉為商住用地與居住用地，必須對該污染場地進行修復。

1.2 污染土壤修復標準

處理后污染土壤F 浸出濃度達到《地下水質量標準》（GB/T 14848-2017）III 類限值要求，指標如表1。

表1 污染土壤修復參考標準

1.3 中試區域污染情況

現場中試在前期場地污染調查的基礎上，選取3 個有代表性的區域進行修復試驗，編號為1-1 基坑、2-1 基坑、3-1 基坑。

試驗區域污染情況如表2。

表2 污染土樣氟浸出濃度及pH 值

3 個氟污染背景土的水浸出結果來看，1#（1-1 基坑）、2#（2-1 基坑）、3#（3-1 基坑）土樣的污染程度依次降低，呈梯度分布，氟元素的最高水浸出值高于40 mg/L，最低水浸出值仍高于5 mg/L。

其中，需重點修復的區域為1#（1-1 基坑）和2#（2-1基坑），其氟水浸出濃度超出《地下水質量標準》（GB/T 14848-2017）III 類標準值1.0mg/L 的近30 倍或更高。

3 個土樣的本體pH 值均處于6～9 的修復目標范圍內，呈微堿性。

2 污染土壤穩定化試驗方法

采用氟化物復合穩定化氟化物穩定化修復材料對污染土樣進行穩定化處理。

具體步驟如下：將污染土壤樣品中的大顆粒雜物如石塊挑除，風干混勻后采用四分法縮分，過2mm 篩。稱取100g污染土壤樣品，按污染土壤質量的一定百分比添加穩定化修復材料。將修復材料與污染土壤用水泥凈漿攪拌機攪拌混合5min，然后噴灑加入干粉質量比為30%的蒸餾水，再次攪拌5min，將混勻的土樣放入聚丙烯塑料盒（10×10×8cm）中，加蓋后放入溫度為20℃±2℃、濕度為95%的養護箱中養護。養護1～7 天后，將樣品自然風干，過2mm 篩，以備浸出毒性分析使用。每個樣品處理做3 個重復。

3 污染土壤穩定化效果評估

3.1 浸出毒性試驗

按固液比為1:10 的比例稱取過2mm 篩的污染土壤樣品置于浸提液中進行浸出實驗，取樣時要盡量保持對角線取樣，以減少污染土壤樣品本身異質性帶來的誤差。浸提液按《固體廢物浸出毒性浸出方法水平震蕩法》（HJ 557-2010）標準準備，在30±2r/min 的速度下室溫振蕩8h。振蕩后的混合溶液在3000r/min 的轉速下離心15min，然后過0.45μm濾膜，用1～2滴HNO3校正酸度，使pH＜2.00待測。

其中，F 元素采用離子色譜法檢測。

3.2 土壤pH 測定

采用森林土壤pH 值測定標準方法（NY/T 1377-2007）測定pH 值。

具體步驟為：稱取4.00g 土樣，放入50mL 聚乙烯瓶中，加入10mL 超純水，內置磁攪拌轉子，密封，在電磁攪拌器上劇烈攪拌5min，靜置1h～3h 后以pH 計測定。

4 試驗結果分析

4.1 1＃ （1-1 基坑）穩定凈化處理結果分析

1#（1-1 基坑）污染土壤根據選取的穩定化修復材料不同分為方案A 和方案B，經不同方案及配比穩定化處理后，氟元素的水浸出濃度和養護土樣pH 值如表3。

表3 1#（1-1 基坑）土壤穩定化處理結果

從表3 可見，1#（1-1 基坑）污染土壤經修復材料穩定化處理后，氟元素的浸出結果有一定差異，但總體均達到修復目標值。

方案A在20.0%、30%的投加比條件下均可使污染土壤中的F水浸出濃度低于0.1mg/L，且F水浸出濃度隨著藥劑投加量的增加而降低。方案A兩種投加量土壤pH值均低于6。

方案B 在20.0%的投加比時可使污染土壤中的F 水浸出濃度低于1mg/L，且F 水浸出濃度隨著藥劑投加量的增加而降低。但pH 值呈波動變化，20%、40%投加量時土壤pH 值低于6；藥劑投加比為30%、50%時，pH 值滿足6～9 要求。

整體來看，對于1＃（1-1 基坑）污染土壤，在達到修復目標的前提下，方案B 具有一定優勢。

4.2 2# （2-1 基坑）穩定凈化處理結果分析

2#（2-1 基坑）污染土壤根據選取的穩定化修復材料不同分為方案A 和方案B，經不同方案及配比穩定化處理后，氟元素的水浸出濃度和養護土樣pH 值如表4。

表4 2#（2-1 基坑）土壤穩定化處理結果

從表4 可見，2#（2-1 基坑）污染土壤經修復材料穩定化處理后，氟元素的浸出結果有一定差異，但總體均達到修復目標值。

方案A 在20.0%、30%的投加量條件下可使污染土壤中的F 水浸出濃度低于1mg/L，但土壤pH 值低于6。

方案B 在20.0%的投加量時可使污染土壤中的F 水浸出濃度低于1mg/L，土壤pH 值保持在6～9 范圍內。

整體來看，對于2#（2-1 基坑）污染土壤，無論是方案A 還是方案B，均可在20%的投加比條件下，使F 水浸出濃度達到修復目標，但方案A 的浸出液pH 值不能滿足標準要求，因此方案B 優于方案A。

4.3 3# （3-1 基坑）穩定凈化處理結果分析

3#（3-1 基坑）污染土壤根據選取的穩定化修復材料不同分為方案A 和方案B，經不同方案及配比穩定化處理后，氟元素的水浸出濃度和養護土樣pH 值如表5。

表5 3#（3-1 基坑）土壤穩定化處理結果

從表5 可見，3#（3-1 基坑）污染土壤經修復材料穩定化處理后，氟元素的浸出結果有一定差異，但總體均達到修復目標值。

方案A 在5%的投加量時可使污染土壤中的F 水浸出濃度低于1mg/L，同時使污染土壤的pH 值保持在6～9 范圍內；10%投加量時浸出毒性數據與5%投加量沒有明顯差異。

方案B 在10%及20%的投加量時下可使污染土壤中的F 水浸出濃度低于1mg/L，土壤pH 值保持在6～9 范圍內；20%投加量是F 穩定效果略好。

整體來看，對于3#（3-1 基坑）污染土壤，方案A 相對方案B，可在較低投加比條件下，達到修復目標。

5 結論

（1）1#（1-1 基 坑）、2#（2-1 基 坑）、3#（3-1 基 坑）土樣的污染程度依次降低，氟元素的最高水浸出值高于40mg/L，最低水浸出值仍高于5mg/L。其中，需重點修復的區域為1#（1-1 基坑）和2#（2-1 基坑），其氟水浸出濃度超出《地下水質量標準》（GB/T 14848-2017）III 類標準值1.0mg/L 近30 倍或更高。

（2）在1#（1-1 基坑）、2#（2-1 基坑），即原土樣F 浸出濃度較高情況下，方案A、方案B 均能使F 水浸出濃度滿足標準要求，但方案B 對pH 的控制較方案A 好。因此，高污染情況下，方案B 略有優勢。

（3）在3#（3-1 基坑）即原土樣F 浸出濃度較低情況下，方案A、方案B，均可在較低的投加量下，達到修復目標。

（4）實際工程中需要根據場地類的污染情況，分類治理，綜合考慮藥劑配比、投加量、修復效果和綜合成本等，確定最終修復方案。