固化稳定化在重金属污染场地修复中的应用文档格式.docx
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以水泥固化为例,其固化机理为:
(1)利用水化作用形成的具有高比表面积的C-S-H凝胶吸附污染物;
(2)将污染物包裹于水化产物晶格当中;
(3)使污染土壤形成结构致密、孔隙率少的固化体,降低污染物迁移;
(4)水化产物具有较高pH值,可以有效降低酸沉降对固化体的破坏。
代表性的稳定化药剂包括:
Daramend-M、EnviroBlend、EHCM(地下水)、磷酸盐、硫化物药剂等。
其稳定化主要机理为:
(1)通过氧化还原反应改变污染物形态,降低其毒性,如采用零价铁、
亚硫酸钠、硫化亚铁等还原剂将Cr(VI)还原为Cr(III),或
(2)通过离子交换反应使污染物形成沉淀,降低迁移性,如使用磷酸盐、硫化物药剂处理铅污染土壤。
2.技术应用
2.1工艺流程
图1施工组织设计图
2.2主要设备
通过土壤混合装置,对要修复的土壤进行混合。
如下图:
图2 土壤混合装置
3.工程模拟
3.1模拟工程概况
规划用地类型:
居住用地
占地面积:
840亩
主营业务:
自行设计、制造、安装的全循环尿素生产样板厂;
生产多孔粒状硝酸铵;
总氨年生产能力可达到24万吨。
污染物:
砷
场地分布平面图如下(图3):
图3 场地分布平面图
将场地分为A-G7个区间,如下表:
区域编号
区域范围
污染程度
A
西北角煤场
中度污染区
B
北部煤场
C
净化车间、水煤气储罐、前段压缩工序
重度污染区
D
水处理系统
E
造气车间
F
汽油库、机加工、变电站、金属库、油漆库
生活污染区
G
其它区域
轻度污染区
3.2对场地进行调查以及评价
对场地进行初步调查,调查点分布如下(图4):
图 4 调查点分布图
采用高精度GPS确定原功能区边界,进行布点,全场完成采样点N个,确定场地主要污染物为As,并判断污染区域。
再必要的情况下对场地采取补充调查,补充调查模拟分布图如下(图5、6):
图5补充调查分布图(对红色区域进行补充调查)
图 6补充调查详细分布图
通过调查评价结果如下:
(1)该化工厂土壤中砷污染较重。
居住情景下,致癌风险最高可达1.07×
10-2,平均值超过5×
10-4,远高于可接受水平。
(2)土壤中砷对人体的危害基本来自摄入及皮肤接触途径,后期修复管理时应主要考虑该途径。
(3)在用地开发情景下,砷对建筑工人的致癌风险最高达1.94×
10-4,因此在场地修复和开发过程中要注意现场的污染预防。
(4)由于土壤中的重金属难以直接去除,因此控制暴露途径是降低环境风险,确保人体健康安全的重要手段。
3.3处治方案
吸附在细土颗粒上的污染物从土体中分离出来。
洗涤水可以采用基本的浸出剂、表面活性剂或螯合剂,或通过调节pH值来去除有机物和重金属。
土壤和洗涤水在异位的水箱或其它处理单元中混合。
洗涤水和各种土壤组分通常采用重沉降分离(土壤修复目标值如下图7)。
图7土壤修复目标值
为保守起见,将各层土壤拟作为表土,并以10-6为致癌风险可接受限值,计算场地修复目标值为0.45mg/kg,与美国标准相近,表明模型计算具有合理性。
考虑到项目所在地土壤中砷的表土背景值为14.2±
5.08 mg/kg(数据参考《中国土壤元素背景值》),因此采用RBCA计算的修复目标值显得过于保守。
此外,考虑到当地的经济发展水平,亦不建议用北京筛选值作为该场地的修复筛选值。
经过综合考虑建议采用我国新推出的《土壤环境质量标准(修订)》(GB15618-2008,征求意见稿)中,居住用地二级环境质量标准(50mg/kg),作为判定场地中污染区域的修复目标值。
通过小试,中试等步骤确定修复所需投加的修复药剂量,对污染修复场地进行污染修复。
现场采取不同的土样进行小试。
(图8)
图8 采样土小试结果
中试:
药剂投加量的确定土壤:
砷全量为1412.71mg/kg,原始浸出浓度为23.28 mg/L。
(图9)
图9中试药剂投放量和土体PH值变化
确定的修复技术:
(1)对于第一层污染土壤,采用固化/稳定化技术进行修复。
(2)基坑开挖过程中产生的污染土壤,作为表层土壤进行修复,同样采用固化/稳定化技术进行修复。
基坑底板之下的污染土壤,结合混凝土底板进行原位阻隔。
(3)基坑之外的第二层污染土壤,采用HDPE膜等进行原位阻隔。
(4)固化/稳定化处理后土壤去向:
根据场地开发利用规划,回填于硬化路面,利用硬化地面层。
(5)作为阻隔层,阻隔其与人的接触途径。
固化稳定化修复后的土壤杜绝与人体的直接接触。
4.总结
固化/稳定化技术发展初期,受限于科学水平和机理了解,固化/稳定化药剂以较为简单的固化作用为主。
随着对药剂与污染物作用机理探索的深入,固化/稳定化药剂逐渐向稳定性好、用量少、易于使用的稳定化方向进行。
在我国固化、稳定化技术好需要进行大力的推广,也会成为主流的处理技术。
[1]引自——李发生主编,《污染场地术语手册》