有機污染場地治理技術組合與集成應用

徐 玉 黃 海 耿 迪 徐鐵兵,*

（1 河北省生態環境科學研究院 河北石家莊 050037 2 中科鼎實環境工程有限公司 北京 100102）

引言

我國在快速城市化發展以及產業轉移的過程中實施“退二進三”“退城入園”等政策，城市及其周邊地區“污染地塊”大量顯現，據報道，中國的污染場地預計有50～100 萬塊[1][2]，這些污染場地中的污染物常以多相多組分等形態存在于地下飽和帶與非飽和帶中，并且污染物在地下水與土壤中的遷移轉化常常伴隨一系列復雜的物化和生物作用。其中，苯系物、多環芳烴、重金屬等為主要特征污染物，對人體健康的危害較大，嚴重威脅了人居環境與農產品安全。然而，根據技術實踐和污染場地治理工程經驗，單一修復技術在處理污染物種類范圍、修復目標達標、二次污染防控、修復時間等方面存在明顯不足，在污染控制與修復時，常需結合兩種或兩種以上污染控制與修復技術，以滿足現場土壤與地下水條件、污染控制、經濟成本、時間周期、開發規劃等多方面的要求，因此，有必要通過多技術集成的方式進行污染場地綜合治理與修復。

1 修復技術應用特點及工程案例

目前，場地污染調查與治理修復專業人員針對不同類型污染場地，廣泛開展了技術應用，工程應用頻次較高、發展較成熟的場地土壤與地下水修復技術包括但不限于：熱脫附技術、化學氧化/還原技術、多相抽提技術（氣相抽提技術）、微生物修復技術、工程阻隔技術、水泥窯協同處置等[3]。技術應用特點見表1。

表1 污染場地修復常用技術應用特點

綜合場地修復技術的適用性，對其工程應用進行調研分析，結合文獻調研結果，對幾類常用修復技術的應用方式及案例進行概括總結（表2）。經調查，目前我國大型污染場地修復應用熱脫附和水泥窯協同處置等異位修復技術較多，所涉及行業以河北省已備案土壤修復項目為例，主要涉及醫藥制造業、紡織業、冶金行業、化學原料和化學制品制造業等[4]。

表2 污染場地土壤與地下水修復技術應用案例[5][6]

實踐中，除采取某單一修復技術外，組合技術已有研究和應用進展，例如：

（1）熱脫附修復技術可與化學氧化修復技術相互組合，形成強化熱脫附，可顯著降低加熱能耗和氧化劑用量，從而降低成本[7]；

（2）空氣曝氣技術與生物強化修復技術組合，可有效改善拖尾現象，縮短修復時間，風險區域地下水水位較深、修復難度較大時更加實用[8]；

（3）氣相抽提技術可與熱強化、生物通風、空氣噴射、雙相抽提、生物修復等原位修復技術組合，便于形成增強技術[9]；

（4）多相抽提技術與生物修復、原位化學氧化修復技術組合在有機污染場地已有研究和應用[10][11]。

結合場地修復技術應用情況，通過調研分析修復技術組合與模式集成的應用現狀，分別從處置方式、技術組合、治理模式三個層面，對焦化等有機污染場地的治理技術研究及應用進展進行總結分析。

2 原位/異位處置方式結合運用

在污染場地治理與修復項目實踐中，根據場地污染特征、修復目標等因素，首先需確定所采用的修復方式：原位、異位、原異結合。由于多數大型污染場地以異位修復技術為主，修復技術類型單一，原位修復技術應用率低，綜合考慮成本、時間、風險等多因素，對原位/異位修復方式進行比較分析。

（1）異位處置

異位處置場地清理和運輸的成本、時間、風險均較高，土壤修復成本較高但時間較短，由于異地處置，修復工程初始成本較低或幾乎為零，整體成本適中，工程實施風險小、時間短；原地異位處置清理和運輸的成本、時間、風險均較低，土壤修復成本適中且時間短，工程初始成本和整體成本均較高，但工程實施風險小、時間適中。

（2）原位處置

原位處置一般不需進行清場或運輸，土壤修復成本較低但時間較長，雖然所需的工程初始成本較高，但整體工程成本較低，工程實施風險較大、時間較長。

修復方式比較分析結果顯示，原位修復經濟有效，更適用于較大面積的污染土壤修復，相比傳統異位修復，原異結合的修復方式更易滿足場地水文地質條件、實現污染控制和節約經濟成本等現實要求，且在我國污染場地治理中，已有異位與原位修復方式結合的應用研究[12]。以某有機氯污染場地修復項目為例，該場地土壤重污染區超標嚴重（大于100 倍），且10 m 以下的水淹土污染仍超標，單一技術難以達到修復目標，針對不同污染深度、不同污染程度的土壤，采用原位修復技術與異位修復技術結合的方式，組合應用了異位熱脫附技術、異位化學氧化技術、常溫解析技術和原位化學氧化技術，分別修復了中重度污染土壤和深層輕度污染土壤。此外，某煤氣化廠區治理項目，針對不同污染濃度的土壤及地下水，選用了不同的修復方式，不僅利用異位（直接）熱脫附修復技術、常溫解析和水泥窯協同處置等異位方式處理污染土壤，同時利用水平井等原位處置設施、設備，采用原位化學氧化工藝，對污染場地的土壤及地下水進行了修復。

3 原位修復技術多項聯用

當前國內焦化場地修復針對苯系物和多環芳烴污染土壤和地下水多采用異位/原位熱脫附和抽出-處理等技術，單一的熱脫附或化學氧化修復技術在處理焦化類場地高風險區域的多環芳烴污染土壤時，存在能耗高、修復目標可達性等方面的不足，而多相抽提技術可能存在拖尾問題，生物修復技術更適于低濃度污染物治理，且周期較長，總體技術應用存在能耗高、二次污染風險高、技術類型單一、集成度低的問題，因此，需開發、推廣適合現發展階段的風險管控技術和原位集成修復技術，包括但不限于監測自然衰減、阻隔、原位化學氧化、微生物修復等技術及其組合模式，從而降低能耗，提高效率，構建綠色高效風險管控與修復技術集成體系。據文獻報道，研究人員以北京焦化廠為例，介紹了該場地在修復和開發再利用過程中通過開展場地補充調查、采用多技術集成修復、加強二次污染防控和建立公眾參與機制等方面，開展綠色可持續修復的實踐[5]?；谡n題技術研究和設備研發，京津冀及周邊地區的焦化場地污染治理示范工程項目對原位修復技術集成聯用進行了有效探索，按照高、中、低風險類型，對示范工程主要內容與意義進行概括分析。

（1）太原某焦化場地污染治理示范工程

該項目針對焦化類場地高風險區域的污染土壤，進行了熱傳導熱脫附—水平井—化學氧化修復技術多項集成聯用，治理和修復焦化污染場地中的高濃度多環芳烴、苯系物等有機污染物，熱傳導技術與化學氧化修復技術的集成，顯著降低了加熱能耗和氧化劑用量，從整體降低了治理成本，具有經濟優勢；該項目針對不同深度的污染土壤制定不同修復策略，利用熱脫附修復技術處理淺層土壤，對深層土壤則采用了風險管控措施。

（2）唐山某焦化場地污染治理示范工程

該項目進行了原位電阻加熱熱脫附—多相抽提—固化降解修復技術集成研究與運用，針對焦化類場地中風險區域的污染土壤和地下水，對中高濃度的苯系物、低濃度多環芳烴等有機污染物進行修復治理，電阻加熱熱脫附—多相抽提—固化降解修復技術集成聯用，有利于提高整體修復效率、縮短修復時間、降低加熱能耗，功能集成應用效果良好，具有實踐價值；該項目針對整場區包氣帶和飽和帶的污染土壤，分別采用水平阻隔和監測自然衰減的風險管控措施，并與示范區的原位集成修復技術進行了結合運用。

（3）北京某焦化場地污染治理示范工程

該項目針對低風險包氣帶土壤，采用原位生物強化阻隔技術，與其它風險區域的熱脫附修復技術等組合制定修復技術方案。該項目進行了空氣曝氣—土壤氣相抽提—強化生物修復、空氣曝氣—地下水循環井—強化生物修復技術的集成研究與運用，針對滲透性良好的焦化場地低風險區域，修復土壤與地下水中的中低濃度苯系物和多環芳烴污染物，其中，針對包氣帶土壤采用空氣注入—土壤氣相抽提—生物強化集成技術，針對飽和帶土壤和地下水則采用空氣注入—地下水循環井—生物強化集成技術，通過“多功能井”的設計，實現“注氣/抽提”功能（注入井和抽提井結構相似），并實現注入空氣與注入微生物營養液的功能，其相關工藝和設備亦可集成；而地下水循環井結構本身已集成了空氣注入、氣相抽提等功能，通過增加微生物營養液注入模塊，即可實現生物強化功能，原位修復技術集成縮短了修復時間，擴大了污染物處理種類，具有推廣價值。

4 風險管控與修復模式集成應用

在污染場地的治理和修復中，可能存在污染程度不一、污染物組成復雜等問題，使土壤和地下水修復困難較大，結合場地水文地質特征、污染情況和用地規劃等因素，可將風險管控措施與修復技術結合運用，以達到防止污染擴散、修復污染和安全利用的目的，其中，風險管控措施主要包括工程控制技術、自然衰減技術、制度控制技術等。

前文總結概括的焦化場地治理示范工程，不僅探索了多項原位修復技術的組合運用，還進行了風險管控措施與修復技術的模式集成應用，針對焦化污染物的管控和修復均取得了較好效果。此外，某石化企業污染治理工程也采取了有效的風險管控措施，包括及時封堵污染源、修建防滲阻隔墻等，從而控制污染物在土壤與地下水中的遷移范圍，同時對部分地區污染土壤和地下水進行修復處理[13]；某有機污染場地地下水超標倍數高達5000 倍且大多面積與污染土壤重合，水土污染區存在疑似NAPL 區，修復達標風險較高，修復項目相關技術團隊針對污染地下水制定了修復與風險管控措施綜合使用的治理策略，通過設置止水帷幕，對水土重疊重污染區和疑似NAPL 區地下水抽出處理進行修復后與其它區域地下水共同采取水平阻隔加垂直阻隔的管控措施。

河北某化工廠污染場地土壤風險主要來自六價鉻、鈷、總石油烴、苯并[a]芘等污染物，六價鉻污染深度和范圍較大，且存在復合污染；場地地下水超標污染物種類多，六價鉻污染嚴重且分布較廣，但在當前利用方式下，風險可接受；場地存在廢酸（鑒定為危險廢物）和建渣，開挖處理風險較大，該項目通過優化污染場地風險管控/修復方案，分別對廢酸和建渣、污染土壤、地下水采取了不同的風險管控/修復技術——依規對廢酸和建渣進行處置；針對污染土壤，采用原位阻隔技術；針對地下水，采用抽出處理技術與長期監測技術相結合的修復和管控措施，從而實現原位修復與風險管控技術在污染場地治理中的集成運用，達到階段性場地治理管控目標，同時，提出了一系列后期監管建議和實用方案。

此外，有研究報道將國內與國外污染場地修復和風險管控的典型技術決策支持信息進行了對比，針對常用修復技術和風險管控技術處理周期和成本的比較結果表明，風險管控措施與修復技術結合運用，對于實現修復目標、降低治理成本、保障安全利用等更具有實踐意義[14]。

結語

綜上所述，在當前發展階段，強化原位修復方式、多項修復技術組合、風險管控與修復模式集成的應用，對于實現污染場地修復目標、降低治理成本、保障土地再開發安全利用等均具有重要實踐意義，未來可在新型修復技術、材料、設備的研發及應用的基礎上，加強制度工程控制的風險管控措施與經濟節能的修復技術協同應用，改善目前場地治理異位修復為主、管控措施應用少、精細化不足的修復現狀，進一步打造風險管控與原位修復技術組合應用的污染場地治理新模式，而現有工程示范成果和項目案例經驗，值得場地修復領域從業人員及環境管理人員繼續深入探索、推廣應用。