某有色金屬冶煉廠場地土壤鉛、砷污染修復技術及修復效果評估

陳 博，王凌燕

(江西領航檢測有限公司，江西 南昌 330105)

1 引言

隨著工業化發展，人們對有色金屬的需求量越來越大，靠有色金屬礦提煉有色金屬已滿足不了工業化活動的需求，因此催生出有色金屬再生利用的行業。2000年初期大多數有色金屬再生行業環保設施建設滯后，環保意識不強，導致大量有色金屬再生行業的場地土壤受到重金屬污染[1]。土壤重金屬污染修復的技術途徑包括兩方面，一是削減土壤重金屬總量，二是改變重金屬的形態[2]。目前，土壤重金屬污染修復技術主要包括土壤淋洗[3]、生物修復[4]、阻隔填埋[5]、水泥窯協同處置、固化穩定化[6]等。其中，固化穩定化由于修復速度快、費用較低、實施方便等特點，已成為我國重金屬污染土壤修復的主要技術[5]。

現以某采用廢舊金屬進行有色金屬冶煉廠為案例，對其場地進行污染土壤修復過程進行介紹，并研究修復效果是否滿足要求。

2 項目概況

某有色金屬冶煉廠主要以黃銅熔化廢渣為原料，經破碎、酸化、除鐵、鋅粉置換凈化、電解等工序生產陽極銅。工業園區建園初期污水處理廠未建設，部分重金屬生產加工企業管理不規范，各類金屬企業危險廢物未能按照要求收集、儲存和治理，該企業甚至將廢液灌入深井中對區域內的土壤、地下水造成了一定的污染。后期對該地塊開展了土壤污染狀況調查以及風險評估發現，該地塊土壤中鉛、砷在第二類用地的情景下對人體健康風險不可接受，需要進行修復。修復面積約為16000m2，修復土方量約為32000m3。確定了修復面積及方量后，當地有關機構編制了修復實施方案，確定該污染地塊采用原地異位固化/穩定化修復技術。本次將重點介紹本場地采用此修復技術案例以及修復效果，并根據此案例討論出后期此類項目實施過程中可改進之處[6]。

3 修復技術方案

3.1 修復技術確認

綜合考慮該場地的修復目標建議值、水文地質條件、土壤和地下水污染特征、未來地塊用途規劃、安全環保和修復技術成熟度等因素[7]，在修復技術比選過程中，從淋洗技術[8]、固化/穩定化技術[9]、玻璃化技術[10]、植物修復技術[11]等綜合考慮了修復成本、實施難度以及修復周期，最終選用固化/穩定化技術修復該場地。

3.2 修復技術路線

固化/穩定化技術采用土壤修復專業設備和穩定化藥劑[12]，其主要流程包括：①污染土壤分區、分層清挖，通過密閉式運輸車運輸至修復車間的暫存區；②待破碎篩分等預處理后，采用ALLU設備對污染土壤進行處理，可實現加藥、混合、攪拌一體化功能，同時能有效防止二次污染；③對固化/穩定化處理后的土壤進行養護，并按批次取樣進行浸出檢測，檢測合格后進行下一步處置(圖1)。

3.3 工程小試及修復參數

根據本場地需修復的修復因子，固化/穩定化藥劑選優有機硫+碳基+鐵基材料[13]。修復前取部分污染土與各投放比例的藥劑混合，通過分析土壤鉛、砷的浸出濃度以及pH值，確定最佳投放比例。通過工程小試確定出本次修復采用最佳修復比例為2.0%。小試數據詳見表1。

圖1 固化/穩定化修復工藝流程

表1 工程小試數據 mg/L

3.4 工程實施

工程實施過程中根據實施方案確定的修復范圍進行放線，放線全程采用全站儀碎步測量。確定修復范圍后采用挖掘機挖掘至指定的深度，本場地修復深度達到4 m，故污染土挖出時每2 m需進行放坡，以防修復時出現滑坡現象。污染土通過密閉運輸車運輸至修復中心，通過ALLU設備完成破碎、篩分、藥劑添加、攪拌等過程。修復完成后的土壤，通過推土機堆成500 m3的堆體進行為期2 d的養護，養護過程中保證土壤含水量在20%～40%。養護完成的土壤通過取樣分析，浸出液達到修復目標值后可回填至基坑中。在修復土方回填前，基坑需鋪設2 mm厚的HDPE膜，土壤全部回填完畢后，將膜包覆土壤，表層鋪設30 cm厚未污染土壤，播撒草籽即可完成整個修復工程。

4 修復效果評估

4.1 基坑清挖修復效果評估

基坑效果評估需根據《建設用地土壤污染風險管控和修復監測技術導則》(HJ25.1-2019)的要求布點[13]，該場地基坑底部及側壁共采集169個樣品驗證其清挖效果，樣品檢測結果統計詳見表2。該場地通過取樣分析，表明該場地清挖效果達到了修復目標值的要求。

4.2 修復土方效果評估

修復效果評估需根據《建設用地土壤污染風險管控和修復監測技術導則》(HJ25.1-2019)的要求布點，在500 m3堆體模式下，在堆體共采集了212個樣品驗證修復效果，樣品浸出濃度檢測結果統計表詳見表3。該場地修復土壤通過取樣分析，表明該場地修復效果達到修復目標值的要求。

表2 基坑清挖效果評估統計 mg/kg

表3 堆體修復效果評估統計 mg/L

5 結果與討論

5.1 修復結論

(1)場地污染土壤清挖后基坑側壁及底部砷最大值為74.2 mg/kg，鉛最大值為1010 mg/kg，清挖效果達到修復目標值。

(2)本場地污染土方通過添加2%的有機硫+碳基+鐵基修復藥劑，控制修復土方含水率在20%～40%之間，養護2 d后的土壤中砷浸出濃度最大值為0.0485 mg/L，鉛浸出濃度最大值為0.0296 mg/L，修復效果達到修復目標值。

5.2 案例討論

本場地項目修復案例總體而言修復工程實施過程中是較為成功的，修復目標充分考慮了當地土壤元素背景值和后期規劃的用地情景[14]。但項目實施過程中存在不足，主要為原位回填未考慮土地的經濟效應，污染區域主要集中在本場地中部，原位回填后由于采用HDPE膜包覆，填埋區域的空間無法再規劃建設項目，今后僅能作為道路或綠地使用，極大地浪費了該場地的土地價值。故后期對于此類土壤修復項目，在制定實施方案時應充分考慮土地利用價值，確定修復土壤回填方式[15，16]。