原地異位氧化技術修復多環芳烴污染場地工程應用案例

鐘杰玲

（廣州市第一市政工程有限公司，廣東 廣州 510000）

1 場地概況

1.1 污染情況

場地原為交通運輸用地，先后曾由汽車維修、客運、車輛停放等不同性質的經營單位經營。根據場調監測顯示，該場地部分區域土壤中的苯并［a］芘、二苯并［a，h］蒽存在超出篩選值的情況，需實施污染治理修復。苯并［a］芘超篩倍數范圍為0.09～4.82，超篩深度為0～1.5 m；二苯并［a，h］蒽超篩倍數為0.82，超篩深度為0～0.5 m。苯并［a］芘和二苯并［a，h］蒽超篩點位均位于地塊原車管所違章車輛停放區域?；谖磥硪巹澖ㄔO方案情境下，本地塊需清挖修復的多環芳烴污染土壤方量約為297.54 m3。

1.2 修復目標值

根據項目用地規劃為服務設施用地，綜合比較地塊風險篩選值、風險控制值，選取土壤苯并［a］芘、二苯并［a，h］蒽的篩選值0.55 mg/kg、0.55 mg/kg 作為修復目標值（詳見表1）。

表1 修復目標值

2 修復方案及總體技術路線

2.1 修復范圍

考慮土壤污染調查時分層為0.5 m一層，實際修復過程中挖機開挖時難以精確控制，項目對多環芳烴修復范圍和修復量進行概化，將0～0.5 m、0.5～1.0 m、1.0～2.0 m，三層修復土合并為0～2.0 m一層，修復范圍以三層修復范圍圖疊加后的外層輪廓為總的修復邊界。則概化后的修復量為297.54 m3。

2.2 修復模式與修復技術的選擇

2.2.1 修復模式

污染場地修復按照操作地點不同可分為原位修復和異位修復兩類，原位修復是指在污染土壤的現場就地對污染物進行處理；異位修復是先清挖污染土壤，再對污染物進行處理，最后再將修復后的土壤放回原處的修復方式。異位修復根據對污染土壤的處理地點是否在原場地內，又分為原地異位和異地異位。原位修復對環境的擾動較小，空間占用小，但對施工工藝的要求較高，短期修復效果的可控性較差。異位修復施工工藝要求較低，工期較短，但對環境的擾動性較大。該污染場地污染層為0～2米的表層土壤和上層土壤，基坑開挖深度不大，施工操作較為簡單；地塊內的污染區域集中在地塊西側，東側的空地可用于污染土壤開挖后的暫存與修復；且考慮到項目周期較為緊張、二次污染防控要求較高等因素，選擇原地異位修復的模式。

2.2.2 修復技術

選擇污染場地的修復技術不僅要考慮到場地污染的特征，還要將經濟、環境等多種因素納入考慮范圍。

該污染地塊的待修復的目標污染物為多環芳烴，修復土方量較小，污染物種類較為簡單。針對半揮發性有機物的修復技術，主要包括熱脫附、土壤淋洗、化學氧化等，以上三種修復技術均能實現該場地污染土壤的修復，從技術性、經濟性、環境和安全性等方面對修復技術進行評價和比選，進一步分析后得出結論：

（1）熱脫附工藝需要安裝熱脫附裝置及廢氣處理系統，對于修復土方量較小的項目而言，設備投入成本較高；

（2）土壤淋洗可處理多種污染土壤，但比較適合砂土，過程可能產生大量的洗土廢水，必須配備相應的淋洗液處理及回用設備；

（3）化學氧化在工程實施上較簡單，適合處理揮發性、半揮發性有機物，處理效果好，對于修復土方量不大的項目而言，處理成本適中。

因此，選擇原地異位化學氧化技術對目標地塊的多環芳烴污染土壤修復。

2.3 總體修復技術路線

具體的施工技術路線如圖1所示。

圖1 異位化學氧化修復技術路線

3 修復工程實施

3.1 修復前準備

3.1.1 修復車間建設

建設多環芳烴修復車間，用于污染土壤修復及暫存。修復車間占地面積約450 m2，采用鋼結構大棚，地面采用混凝土硬化，車間內設置噴淋頭進行降塵。多環芳烴修復車間實行分區管理，共分污染土壤預處理及暫存區、疑似污染土暫存區，清潔土暫存區等。

3.1.2 清挖轉運

（1）測量放線

依據設置的測量基準點及污染土壤拐點坐標，對污染土壤修復區域邊界點進行現場測量放線。將污染土壤拐點坐標值逐一輸入RTK，隨后進行復核，現場測量放樣。當一塊污染土壤區域內拐點坐標放樣完畢后，采用生石灰沿繩撒線，在地面標出明在地面標出明顯邊界線，定位測量工作完成。

（2）污染土清挖轉運

污染土壤開挖采用PC200挖機進行開挖，開挖深度為2 m，開挖完后直接裝車轉運至修復大棚暫存，等待后續修復。清挖過程由于開挖區域貼近紅線，紅線外側有廠房，基于安全考慮，采取分層分區采樣驗收的方式進行開挖。第一次開挖未開挖至邊線，距離邊線有1.18 m，實際清挖多環芳烴污染土壤264 m3。后續根據自檢結果，顯示多環芳烴污染區域貼近紅線1 m范圍內，由于該部分土壤無法進行開挖施工，仍存在多環芳烴超篩的情況，對該范圍先進行阻隔墻施工，再清挖靠紅線的污染土，二次清挖土壤方量為35.4 m3。

3.2 修復實施

污染土壤轉運至車間后，添加藥劑進行攪拌，攪拌完成后灑水進行養護。如一次修復不達標，則加藥采取二次修復，二次修復藥劑添加比例與第一次相同，直至修復合格。

3.2.1 修復藥劑

該項目選擇過硫酸鈉為氧化劑、生石灰為活化劑進行修復。對過硫酸鈉進行活化產生自由基，熱、堿、輻射等方式，使其內部的分子鍵斷裂生成具有高氧化性的自由基團。該污染地塊修復工程中，采用生石灰促使過硫酸鈉的-O-O-斷裂，產生具有強氧化性的硫酸根自由基（SO4-），然后通過電子轉移方式與目標污染物發生反應，污染物則被氧化分解成為毒性更小的產物或無毒的產物，從而達到降解目標污染物的目的。采用生石灰既提供了堿性的反應環境，又通過生石灰的放熱提高反應溫度。其反應過程如下：

根據基坑采樣結果，多環芳烴污染土壤整體污染程度較低，選擇逐步添加的方式進行修復。根據小試結果，化學氧化藥劑添加比例為：氧化鈣6%、過硫酸鈉3%。

3.2.2 藥劑添加劑攪拌

該污染地塊共進行了2次清挖，轉運至車間內污染土壤體積分別為264 m3、35.4 m3，按照密度1.8 t/m3計算，污染土壤重量分別為475.2 t、63.7 t。污染土壤修復效果取決于污染土壤于藥劑的混合程度，先后投入生石灰、過硫酸鈉進行混合，每種藥劑添加后用篩分斗攪拌一次，整個修復過程采用篩分斗進行混合兩次，保證其混合均勻。具體添加比例情況如表2。

表2 藥劑添加情況

3.3 堆置養護

土壤加藥修復完成后進行轉堆，采用挖機將土壤修成棱臺形狀，為保證氧化藥劑的修復擁有一個適宜的反應環境，應保持土壤濕潤，灑水使土壤保持濕潤泛水狀態，灑水后用苫布覆蓋，在修復車間內進行養護，養護時間為3 d。

3.4 阻隔墻施工

該項目多環芳烴污染區域貼近地塊紅線，紅線處建有交界隔墻，基于安全考慮，首次清挖未對該區域貼近紅線1 m范圍內的土壤進行開挖。根據首次基坑自檢結果，該區域貼近紅線1 m處的苯并［a］芘的濃度超出篩選值，且越靠近紅線濃度越高，污染源可能位于地塊外側的交界地塊，靠近紅線的基坑側壁需要繼續清挖。為避免地塊內土壤再次受到污染，在該范圍內進行阻隔墻施工，施工過程將污染土清挖，并及時換填混凝土。

阻隔墻施工分為兩部分，包含擋土墻施工和土方換填施工。擋土墻施工按照設計配鋼筋進行施工，擋土墻長15 m，上寬20 cm，下寬50 cm，高2 m，采用C20商品混凝土一次性澆筑成型。擋土墻澆筑成型穩固后，將擋土墻與紅線邊界之間的污染土壤進行清挖，然后換填C20商品混凝土，混凝土一次性澆筑成型（長15 m，寬1.18 m，高2 m）。詳見圖2。

圖2 阻隔墻施工區域及墻體示意圖

3.5 修復效果檢測與評價

異位修復后的土壤應在修復完成后、再利用之前采樣檢測。修復單位按照《污染地塊風險管控與土壤修復效果評估技術導則》（HJ 25.5-2018）中的要求制定了土壤修復效果自檢方案，包括基坑清理效果自檢和修復土壤自檢。經自檢合格后，修復后的土壤回填基坑。最后進行污染地塊修復項目的竣工驗收監測及評估。

3.5.1 基坑自檢

基坑采樣單元的布設主要依據《污染地塊風險管控與土壤修復效果評估技術導則》（HJ 25.5-2018）標準中的密度和深度要求：基坑面積在100～1 000 m2之間，坑底設置3個采樣點，側壁設置5個采樣點；基坑深度大于1m，側壁進行垂向分層采樣，分別采集上（0～0.2 m）、下（0.2～2 m）兩層樣品?；硬蓸訖z測點位布置如圖3。基坑檢測結果（見表3）顯示，苯并［a］芘和二苯并［a，h］蒽的結果均低于修復目標值。

表3 基坑自檢布點及檢測結果

圖3 基坑采樣檢測點位圖

3.5.2 修復土壤自檢

修復土壤分成2個體積不等的堆體，1#堆體高度為1.5 m，在每個采樣單元的中心位置分別采集上（0～0.2 m）、中（0.7～0.8 m）、下（1.4～1.5 m）三層土壤，等量混合成1個樣品進行檢測；2#堆體高度為0.8 m，每個采樣單元中心位置采集1層土壤檢測。修復后土壤采樣檢測點位布置詳見圖4。經檢測，修復土壤的苯并［a］芘和二苯并［a，h］蒽的結果均為ND，遠低于修復目標值。土壤修復檢測結果見表4。

圖4 修復土壤采樣檢測點位圖

表4 修復土壤檢測結果

3.5.3 驗收檢測與修復效果評估

經自檢合格后，修復后的土壤回填至基坑，最后進行項目的竣工驗收監測，驗收檢測報告數據如表5。由驗收檢測數據可見，經原地異位化學氧化修復，該地塊的多環芳烴均低于修復目標值，污染土壤修復技術可行，修復效果明顯，達到了土壤治理修復的目標。

表5 修復效果比對表

4 結語

該項目采用原地異位化學氧化技術對多環芳烴污染地塊進行了工程治理修復，修復效果評估表明：苯并（a）芘和二苯并（a，h）蒽均達到了預期的修復效果。當相鄰地塊與本地塊交界紅線附近存在污染，相鄰地塊尚未啟動修復程序時，應當采取阻隔墻等必要的工程隔離措施，以防止相鄰地塊的污染物向本地塊擴散，消除相鄰地塊的污染影響是土壤修復的重要內容之一。