某鋁廠氟污染土壤修復(fù)中試試驗研究

袁芳沁

（中鋁環(huán)保節(jié)能科技（湖南）有限公司，湖南 長沙 410019）

我國是世界上產(chǎn)鋁大國之一，近年來電解鋁行業(yè)更是迅速發(fā)展，鋁產(chǎn)品產(chǎn)量及質(zhì)量都得到大幅提高，并且每年還以10%的產(chǎn)量遞增[1，2]。

氟污染影響土壤聚沉，會導(dǎo)致土壤孔隙的堵塞，土壤滲透性下降，濕時泥濘，干時板結(jié)，從而造成土壤物化性質(zhì)的惡化。土壤穩(wěn)定化修復(fù)工藝成本低、施工簡單、修復(fù)效果好且技術(shù)較為成熟，穩(wěn)定化技術(shù)原理是藥劑氟化物發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，使之轉(zhuǎn)化為低溶解、低遷移、低毒性的形態(tài)，從而減少對周邊環(huán)境的污染。

1 場地概況及修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 總體概況

試驗場地為西南某電解鋁企業(yè)廠區(qū)內(nèi)。該廠現(xiàn)已全部停產(chǎn)關(guān)閉，目前該場地絕大部分生產(chǎn)設(shè)備已被拆除。該廠區(qū)已納入商業(yè)用地與居住用地城市規(guī)劃中。《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB36600-2018）要求，工業(yè)用地轉(zhuǎn)為商住用地與居住用地，必須對該污染場地進(jìn)行修復(fù)。

1.2 污染土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)

處理后污染土壤F 浸出濃度達(dá)到《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-2017）III 類限值要求，指標(biāo)如表1。

表1 污染土壤修復(fù)參考標(biāo)準(zhǔn)

1.3 中試區(qū)域污染情況

現(xiàn)場中試在前期場地污染調(diào)查的基礎(chǔ)上，選取3 個有代表性的區(qū)域進(jìn)行修復(fù)試驗，編號為1-1 基坑、2-1 基坑、3-1 基坑。

試驗區(qū)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(jié)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(fù)的區(qū)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(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-2017）III 類標(biāo)準(zhǔn)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(fù)目標(biāo)范圍內(nèi)，呈微堿性。

2 污染土壤穩(wěn)定化試驗方法

采用氟化物復(fù)合穩(wěn)定化氟化物穩(wěn)定化修復(fù)材料對污染土樣進(jìn)行穩(wěn)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(fēng)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(zhì)量的一定百分比添加穩(wěn)定化修復(fù)材料。將修復(fù)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(zhì)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(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)1～7 天后，將樣品自然風(fēng)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(fù)。

3 污染土壤穩(wěn)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(jìn)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(zhì)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(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)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(zhuǎn)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(xiàn) 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(biāo)準(zhǔn)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(nèi)置磁攪拌轉(zhuǎn)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(jié)果分析

4.1 1＃ （1-1 基坑）穩(wěn)定凈化處理結(jié)果分析

1#（1-1 基坑）污染土壤根據(jù)選取的穩(wěn)定化修復(fù)材料不同分為方案A 和方案B，經(jīng)不同方案及配比穩(wěn)定化處理后，氟元素的水浸出濃度和養(yǎng)護(hù)土樣pH 值如表3。

表3 1#（1-1 基坑）土壤穩(wěn)定化處理結(jié)果

從表3 可見，1#（1-1 基坑）污染土壤經(jīng)修復(fù)材料穩(wěn)定化處理后，氟元素的浸出結(jié)果有一定差異，但總體均達(dá)到修復(fù)目標(biāo)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(dá)到修復(fù)目標(biāo)的前提下，方案B 具有一定優(yōu)勢。

4.2 2# （2-1 基坑）穩(wěn)定凈化處理結(jié)果分析

2#（2-1 基坑）污染土壤根據(jù)選取的穩(wěn)定化修復(fù)材料不同分為方案A 和方案B，經(jīng)不同方案及配比穩(wěn)定化處理后，氟元素的水浸出濃度和養(yǎng)護(hù)土樣pH 值如表4。

表4 2#（2-1 基坑）土壤穩(wěn)定化處理結(jié)果

從表4 可見，2#（2-1 基坑）污染土壤經(jīng)修復(fù)材料穩(wěn)定化處理后，氟元素的浸出結(jié)果有一定差異，但總體均達(dá)到修復(fù)目標(biāo)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(nèi)。

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(dá)到修復(fù)目標(biāo)，但方案A 的浸出液pH 值不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，因此方案B 優(yōu)于方案A。

4.3 3# （3-1 基坑）穩(wěn)定凈化處理結(jié)果分析

3#（3-1 基坑）污染土壤根據(jù)選取的穩(wěn)定化修復(fù)材料不同分為方案A 和方案B，經(jīng)不同方案及配比穩(wěn)定化處理后，氟元素的水浸出濃度和養(yǎng)護(hù)土樣pH 值如表5。

表5 3#（3-1 基坑）土壤穩(wěn)定化處理結(jié)果

從表5 可見，3#（3-1 基坑）污染土壤經(jīng)修復(fù)材料穩(wěn)定化處理后，氟元素的浸出結(jié)果有一定差異，但總體均達(dá)到修復(fù)目標(biāo)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(nèi)；10%投加量時浸出毒性數(shù)據(jù)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(nèi)；20%投加量是F 穩(wěn)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(dá)到修復(fù)目標(biāo)。

5 結(jié)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(fù)的區(qū)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(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-2017）III 類標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(yōu)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(dá)到修復(fù)目標(biāo)。

（4）實際工程中需要根據(jù)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(fù)效果和綜合成本等，確定最終修復(fù)方案。