312国道东地块重金属污染土壤固化稳定化修复工程

2019-08-07钱洪骏

科技视界 2019年18期

钱洪骏

【摘要】正常情况下，我们将土壤中两种或两种以上的重金属并存的污染情况称为土壤重金属污染，这是由我国土壤污染现状以及工业发展特点决定的。但是现阶段我国针对重金属污染土壤的修复技术大多是对于某种单一元素，针对多种重金属污染的修复技术仍然存在一定的不足。固化稳定化技术就是通过向土壤中投放固化剂和稳定剂来使土壤中的重金属元素得以固定且不易溶解，避免其迁移造成污染。本文结合312国道东地块重金属污染土壤固化稳定化修复工程，对该技术的应用要点进行了总结和分析。

【关键词】土壤修复;重金属污染;固定稳定化修复;地下水处理

中图分类号： X53 文獻标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）18-0201-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.18.094

0 引言

重金属元素在土壤中的含量远远超出标准值，这样的情况就是重金属污染。随着重金属污染情况的出现，土壤原有的功能会受到一定程度的影响，并且是环境恶化的一个重要原因。综合来看，土壤的重金属污染最主要的原因就是人类活动。工业生产中，金属冶炼、印染等等都会造成该问题，同时生活垃圾处置不当也会导致该问题。和其他污染类型相比起来，重金属土壤污染有较长的持续时间且污染存在隐蔽性。

固化稳定化修复技术就是将土壤当中的重金属加以固定，使其失去活性以阻止其迁移。和其他传统的重金属污染修复技术相比，固化稳定化技术有较强的效果，在经济性上也有一定的优势，经过一段时间的研究后，现已经投入大规模使用，未来其应用范围也会进一步推广。

1 项目概况

1.1 工程内容与规模

312国道东地块占地总面积为35.7亩，该地区主要分为四个区域，分别是加工厂、物资回收站以及垃圾堆放处和菜地。当前加工厂已经完成拆除，民房则尚未完成拆除。经初步调查，该地区的主要污染类型为镉、铜、砷，污染深度大多集中于1.5m深度之内，最深处达到7.5m，污染总面积为2800平方米，需要修复的土方面积为5000平方米。该地区地下水中的主要污染元素为铜、锌、镉、砷以及硫酸盐，受污染地下水总量为13020立方米。本项目经专家评审，针对土壤进行固化稳定化技术来进行修复，该区域的地下水样本需要采样分析，应用抽出并采取化学沉淀的方式加以处理，保证其达到三类标准之后，可以排入污水管网。

1.2 修复目标

在具体的修复目标上，针对312国道东地块，其重金属污染土壤需要全面清挖，同时基坑底部以及四周围土壤要符合具体的目标值（详见表1）;该区域污染废水处理完毕后满足相应的市政管网处理标准，可以直接并入污染管网排放（详见表2）;经过固化稳定化处理后的重金属土壤可以达到相应的沉降效果，重金属可以参照我国出台的相关标准来进行检定，严格控制其浓度，检定其浸出液的重金属含量情况。

2 修复工艺制定

2.1 技术路径

本项目所在地性质为居住用地，因而需要选择高效的、修复周期较短的方法。污染土壤在清挖完毕后需要进行破碎与筛分，将全部土壤处理成粒径小于80mm的微粒，再进行后续处理，具体工艺流程为：污染土壤→破碎→筛分→筛分土壤下一步处理。

筛分技术即是将不同颗粒大小的土壤经过单层或多层筛分形成不同粒级的过程。在针对松散物料的筛分过程中，可以将其视为两个阶段：第一，将其中易于穿过筛孔的颗粒加以组合，确保物料层达到筛面;第二，让筛孔的颗粒通过筛孔。

当前固定稳定化修复技术已经成为我国重金属污染土壤修复技术中的主流技术，应用到很多项目中。作用机理方面，固化、稳定化技术实质上是两个作用过程，分别是固化作用与稳定化作用。其中固化作用是在土壤当中投入水泥、石灰、飞灰等等材料来起到粘合作用，并经过机械搅拌，将土壤化为固体，之后向土壤当中投放化学药物，降低污染物的迁移性与活性。

2.2 固化稳定化修复小试

此类工程中，小试是非常重要的一道工序，目的在于对于修复技术进行分析和试验，确保其适用于实际污染情况。小试中选择平均浓度的土壤对常规的经验型修复配方来进行调整，一方面保证其可以达到预期的应用效果，同时也要尽量降低成本，为具体投加方式以及投入浓度的确定提供可行的参考。

对312国道东地块的污染情况进行分析，检测结果为该地区土壤中超标重金属主要有三个类型，分别砷、镉、铜，而其他元素如铬、铅、镍、锌以及汞均未超标，符合居住用地的标准。在这些污染物中，镉元素超标问题最为严重，检出浓度达到了标准限值的59倍之多。

为了确定该地区的尾矿库是否存在重金属污染问题，在调查期间着重采样检查。本次检查中，发现包括除镉、铜、铅以及锌都存在超标，和土壤当中的超标污染物大致相同，污染程度较深。

现场调查工作中，可以对场地内的不同类型金属区域，在不同污染程度的代表点来进行土壤样品的采集。312国道东地块的污染物，重点关注砷、镉、铜的含量。具体的试验内容上，首先要对不同区域的土壤样品展开污染物总量的分析。称量之后将样品和试剂完成混合展开实验。实验中用玻璃棒将样品充分混合，1分钟后即可以开展实验，考虑到本地区的土壤样本的含水量大，所以需要对实验样品的含水量进行必要的调整。

根据实验结果可以确定为了满足修复工作的要求，药剂最低添加量达到1%即可。经过小试，可以将该试验成果添加到实施方案中。

3 修复工程实施

3.1 污染土壤清挖与处置

本项目的污染土壤清挖与处置施工顺序为定位放线→临边防护→重金属污染土开挖→重金属污染土装车外运→坑底死角人工开挖→转运风险管控场地东北侧临时堆场进行后续处理→转运风险管控场地。

本工程开挖过程中所应用的机械设备，以及基底标高需要由治理单位予以确定。开挖深度方面，在雅宝研磨材厂以及高岭土选矿厂地块深度控制在0.5-3m之间，其余地块的开挖深度在0.3-2m之间。夜间挖土施工过程中需要在坑边设置红灯，做好照明工作;开挖施工中，需要结合修复方所提供的各地块技术方案来依次开挖，确定最为合理的施工范围与开挖深度。土方开挖到距离基底以上100mm的位置时，即可以用人工清土的方式来施工，在最后一步开挖的标高进行严格控制，不可超挖也不可少挖。土方开挖完成后，即可以与治理单位取得联系，确定是否需要继续开挖。

污染土壤的处置方面，将筛分之后的土壤结合前期处理与检验结果加入药剂，按照施工方案初订时的计算，药剂比例质量为1%，其中污染土壤与药剂进行混合的均匀度也会对于稳定化修复的效果造成影响。使用混合设备来将土壤进行混合筛分，选用少量多次的方法加药拌和，并以土质情况为基础应用均匀铺药。

本次修复土方总量达到了15060立方米，共计加入固化、稳定化药剂275t，其中藥剂投入比例为1%。将土壤与药剂完成混合与搅拌后结合土壤的湿润情况来对含水率进行调整，保证其可以充分地浸入到土壤当中。施药完成后可进行24小时养护。

3.2 地下水处理

3.2.1 地下水井指标

地下水的处理首先要将地下水抽出，通过抽水井来完成该环节。关于地下井，选择PVC材料来开展施工，止水材料为高岭土，抽水井深度为10m，2m长度的井筛贯穿长度为9m的含水层。

为了可以更好地配置抽水井需要开展模拟实验，结合先前相关工程的经验确定了粉砂含水层的渗透系数，约为2.25m/d。对本工程而言需要工程内容穿过整个含水层，同时也要在含水层相应的厚度上都装设有过滤器设备，实现全面进水。

3.2.2 抽水施工

地下水抽出过程中以污染区域中心，之后向外沿区域进行抽水，并且对污染区进行监测，总结地下水位变化情况，在地下水位趋于稳定时即可确定其地下水为稳定流。本项目当中的井深度较浅，所以在抽水过程中较容易出现抽干的情况，此时即需要停止抽水，对水位变化情况进行记录，在水位稳定后重新开始抽水，在地下水质量标准达到三类处理标准时，结束抽水。

3.2.3 废水总量的确定

本项目中废水来源主要有以下几种成分：受污染地下水、基坑降水和施工产生的废水（其中以机械清洗废水为主）。经计算，本项目的污水总量为13620立方米，经过处理后要保证达到三类处理标准才可以进入污水管道排放。

3.2.4 废水处理

由于基坑降水量较小，同时其他类型废水的总量也不大，因而需要将其与其他类型的废水同时进行处理。由于地下水的污染物主要为多种重金属，将废水从井内抽出后即可应用沉淀法来处理，使其达到废水排放标准。具体处理流程如图1所示。

4 修复效果检测

上述施工内容全部完成后首先进行自检与抽样，自检合格后可以进行验收，从而确保经过处置后污染物含量控制在合理的指标之内，达到施药效果。

在布点方案方面，可以根据我国出台的工业企业场地环境是评估与修复工作指南中的相关内容来对固化/稳定化处理后的土壤进行检测。采样数量结合处理土壤的总量来确定，本项目当中污染土壤修复效果检测可以结合网格布点法，每修复500立方米，即可以进行一个采样网格的布设。

经检查，本次土壤固化稳定化施工取得了良好的效果，修复效果检测合格，可以推广到其他同类型工程使用。

5 结论

经过一段时间的整治工作，不难发现本次重金属污染土壤修复工作中技术选用得当，并且结合了具体情况应用了合理的修复工艺，从而取得了较好的土壤及地下水修复治理效果。事实证明固化稳定化技术在土壤重金属污染治理方面有着良好的应用效果，值得推广使用。

【参考文献】

[1]彭莉，张蔚，吴迪.含重金属污染土壤固化/稳定化修复技术研究[J].环境与可持续发展，2018（5）：142-144.