重金属废渣治理方案生物氧化还原法.docx
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重金属废渣治理方案生物氧化还原法
第五章工程建设方案
5.1技术方案
5.1.1技术比选
经试验检测，本项目重金属废渣属于Ⅱ类一般工业固体废物，对于第Ⅱ类一般工业固体废物，据国内外相关处置经验，一般采用就地处置或异地填埋方式进行处理。
资源化利用和综合处置由于技术还不成熟且成本相对较高，本方案不建议采用。
从表5-1可看出，在目前经济、技术水平条件下，选择异位填埋处置是最理想的处置手段。
经实地勘察，由于重金属污染废渣位于****沿岸，不具备原位处置的条件。
因此，对于本项目的重金属废渣采取异位填埋的方式进行处置。
本可研参照《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）第Ⅱ类一般工业固废处置场的相关要求对重金属废渣进行处置。
表5-1废渣处置方法比较
处置方法
资源化处置
处置方式
综合利用
原位处置
异位填埋
安全性
易造成二次污染
易造成二次污染
安全性高
易造成二次污染
技术难度
高
低
高
低
施工难易
高
低
高
低
成本
高
较低
较高
较低
效益
一般
无
无
一般
推荐方法
√
由于****沿岸B、C区域重金属废渣浸出液中苯、甲苯、氯苯三种挥发性有机物含量超过《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级标准限值，如果直接填埋处置将会造成二次污染，且对Ⅱ类场周边环境存在安全隐患。
因此，在对重金属废渣进行填埋处置之前，必须进行预处理，去除重金属废渣中的有机污染物。
目前，国内外有机物污染修复技术主要包括生物化学还原修复法、化学淋洗法、热解吸、水泥窑焚烧法，生物通风、生物修复等。
生物化学还原修复法是通过在废渣中加入还原药剂，在厌氧环境下为土著厌氧微生物创造还原反应条件脱氯，然后在好氧环境下好氧微生物降解脱氯后的有机物。
该技术成熟、修复时间短、成本较低，主要用于含氯有机污染物的修复，与废渣有机污染物类型基本一次，故建议采用。
化学淋洗法容易造成二次污染，且修复费用较高，不建议采用。
热解析技术难度较大、治理成本较高，不建议采用。
水泥窑修复成本较高且治理效果不稳定，不建议采用。
生物通风不适合用于含氯有机物的治理，不建议采用。
生物修复由于修复时间较长，不建议采用。
重金属废渣有机物污染治理方案比选见表5-2。
综述所述，****沿岸历史遗留重金属废渣的治理方案分为两部分：
对于B、C区重金属废渣，先采用生物化学还原法对废渣进行预处理去除其有机物，然后进行异位填埋处置；对于A、D、E区重金属废渣，直接进行异位填埋处置。
其总体治理技术路线图见图5-1。
表5-2废渣有机物污染治理方案比选
NO.
技术名称
技术简介
应用参考因素
应用的适应性
应用的局限性
结论
成熟性
时间条件
资金水平
1
生物化学还原修复法
通过在废渣中加入还原药剂，在厌氧环境下为土著厌氧微生物创造还原反应条件脱氯，然后在好氧环境下好氧微生物降解脱氯后后的有机物；厌氧-好氧反复循环，最终完全脱氯与彻底降解有机污染物。
技术成熟/国内有相关药剂
根据场地可利用面积，半年到1年
较低
（1）可广泛应用于含氯有机物的处理；
（2）处理过程环境风险低；（3）可以在原地异位处置
（1）所需时间较焚烧、热解吸等热处理方法长；
（2）高浓度污染土壤需要的处理工期较多
建议采用
2
化学淋洗法
用水或表面活性剂、螯合剂的水溶液来淋洗土壤，将废渣中得污染物淋洗至溶液中。
淋洗废渣的溶液需要收集起来进行无害化处理，处理后的水可以回用于淋洗。
技术成熟/国内应用未见报道
需要时间较短，如1-12个月/时间不确定
中等
对于大粒径、低有机碳的土壤例如沙砾、砂、细沙等土质，土壤中的污染物质比较容易淋洗处理
对粘土和粉土中的污染物比较难于清洗出来，后续的泥水分离困难
不建议采用
3
热解吸
将废渣输入旋转的容器中，并保持容器中的真空以及低氧条件，通过火焰、蒸汽、热油等方式将容器加热，使得容器内的土壤保持某一温度，并且持续一定的时间。
在此过程中，土壤中的污染物和水分成为气体或呈细粒状进入气相。
挥发性气体进入燃烧室焚烧摧毁其中的有机物质。
最后的尾气经无害化处理后排放。
技术成熟/国内偶有应用
需要时间较短，如1个月到1年
较高
（1）针对挥发性和半挥发性有机化合物比较有效，适用于含氯有机物的处理。
适应的污染物浓度水平也比较宽泛
（2）热解吸可采用原地修复，节约污染废渣运输费用
需要较准确的控制反应器的温度和土壤的停留时间
不建议采用
4
水泥窑焚烧法
和水泥生料一起进入回转窑，控制污染废渣的配比
较成熟，已有改造的水泥窑生产线
受水泥品质限制
高
适用于不易挥发的重金属污染土壤的固化，同时在高温下可以将含氯有机物分解
水泥窑距离场地较远，运输费用较高
不建议采用
5
生物通风
向废渣注入低流量的气体，加强污染废渣中的生物降解过程。
注入空气会增加好氧生物的活性，强化好氧生物降解过程；注入氮气或二氧化碳会增强厌氧微生物活性，强化厌氧生物降解过程。
通风也会强化挥发性有机物的挥发过程。
需要定时对场地进行监测。
技术成熟/国内偶有应用
需要时间较长，1-3年甚至更长
较低
好氧生物通风可以部分降解低氯挥发性有机化合物，厌氧生物通风可以讲解某些高氯半挥发性有机物
在厌氧条件下，由于对含氯，特别是高氯半挥发性有机物降解产物的种类和毒性不确定，需要通过试验来确定是否有环境风险。
对持久性污染物降解效果较差
不建议采用
6
生物修复
利用微生物、植物和动物将土壤、地下水中的危险污染物降解、吸收或富集。
按处置地点分为原位和异位生物修复。
技术成熟/国内偶有应用
需要时间较长，5-10年甚至更长
较低
适用于烃类及其衍生物，如汽油、燃油、乙醇、酮、乙醚等
不适合处理持久性有机污染物
不建议采用
5.1.2技术方案
图5-1重金属废渣治理技术路线图
1、废渣的清挖
挖掘设备采用4台小型挖掘机，将从废渣场中挖出的重金属废渣转运至运输用车上。
挖掘机的铲斗宽度为1.9m，臂长约为4m，在挖掘过程中，裸露的土地应尽快采取封闭措施，以防坍塌，造成水土流失。
具体实施时，要避免暴雨天作业。
如遇雨天作业时应采取临时在地面挖临时排水沟，并用塑料薄膜覆盖，并随挖、随运、随压，以减小水土流失对环境造成的影响。
挖排水沟时应形成一定坡度，以利排水。
临时排水沟在路线两侧距路基坡脚1.5m以外开挖，沟宽0.5~1.0m，深0.5m，必要时每隔20~30m挖宽0.3m、深0.2m横向排水沟，沟内填塑料薄膜。
废渣在挖掘过程中要注意控制扬尘等，减少二次污染。
2、运输
本方案的运输分为两部分，一部分是B、C区重金属废渣，一部分是A、D、E区重金属废渣。
对于B、C区重金属废渣，需首先通过临时施工道路运输至预处理车间，预处理完成后再通过场外道路运输至Ⅱ类场进行填埋处置；对于A、D、E区重金属废渣，直接通过场外道路运输至Ⅱ类场进行填埋处置。
运输设备采用10台10t的卡车，卡车需要进行简单的密封处理。
对于运输道路，在连续高温地面干燥时，要经常洒水湿润，防止尘土上扬。
车辆实行密闭化运输，装卸时严禁凌空抛散。
同时必须按设计的路线行驶，落线设有警示标识，司机不能任意自行改变路线。
废渣运输到车间内时须听从车间内的指挥员指挥，按车间内设计的行驶路线行驶，按一定距离堆放每车土，方便制作生物化学还原修复所需要的一定规格的渣堆。
场内运输虽然线路短，但是为安全起见，也需要做好应急预案，防范未然。
3、废渣堆置
将待处理的废渣运送到处理车间中，将废渣按照0.8m的高度在车间中进行堆置。
在这个过程中，废渣的挖运和混合需要根据已有的废渣调查报告，对浓度偏高和偏低的废渣进行有针对性的挖运混合，使得堆置的待处理废渣浓度分布尽量均匀。
根据深耕机的作业规格，将堆体均匀平铺在车间中堆体厚度为0.8m，车间有效利用宽度为10m，长度为170m，每个车间每批能处理废渣量为1360m3（虚方）。
2个车间每批废渣理论处理能力为2720m3。
表5-3废渣量及处理时间
污染物
废渣量虚方（m3）
每批处理量（m3）
处理批数
批处理时间
（d）
总处理时间（d）
有机污染物
192821
2720
71
6
426
4、药剂投加
根据以往应用经验和废渣的实际污染程度，确定本项目的药剂投加零价铁-缓释碳药剂的投加量设为废渣干重的0.4%，总的药剂投加量为1002.67吨。
药剂施加过程是在已经堆置好的废渣上均匀平铺一层已经计算好用量的药剂，药剂添加尽量均匀，在药剂均匀平铺之后，使用搅拌机械来对废渣和药剂进行搅拌，从而使药剂和废渣充分混合均匀。
药剂需求量比较大，因此需要独立的储存场所，考虑到工期为半年，因此在场地外租用仓库存放药剂，药剂施用前用卡车运输到场地内施加。
5、生物厌氧处理过程
（1）加水
取已经混合好的废渣测定其含水率和持水能力，根据测定数据计算加水量，并在已堆置好的废渣中加水，控制一定的含水量保证废渣的厌氧还原环境。
每批次的第一个周期的用水可以考虑采用基坑水，基坑水污染物和废渣污染物一起被生物化学还原修复去除，而第二个周期用水不能利用基坑水，因为基坑水含有污染物以及废渣生物修复的中后期不宜再增加废渣的污染物含量。
加水方式可以使用开沟引水灌溉布水的方式，也可以使用水管进行喷洒水。
（2）还原性厌氧堆置
加水后的废渣处于厌氧状态，药剂在还原性厌氧环境下处理废渣中的污染物。
厌氧4天之后，取样检测废渣的ORP和pH值，从而监测药剂和微生物反应的环境参数，确保反应环境保持在最佳状态。
在设计周期的每个周期中，都需要在此阶段完成时监测ORP和pH值。
6、生物好氧处理过程
厌氧还原过程之后，采用深耕机对废渣进行翻耕，然后进入下个阶段：
生物好氧过程。
在这个工艺阶段中，废渣的反应环境需要保持在好氧的状态，以便微生物好氧降解厌氧阶段的产物，进一步降解污染物质。
因此，在这个过程中，需要定期对废渣进行翻耕，每天翻耕3次。
好氧处理过程的时间为2d。
一个周期完成之后，检测废渣有机物含量，如果未达到修复目标，则继续加入还原性生物修复药剂，按照设计周期往复循环。
7、废渣处置
处理完的废渣中的有机污染物含量达到了修复目标要求，在验收合格后，对废渣进行填埋处置。
预处理后的重金属废渣以及A、D、E区重金属废渣运输至Ⅱ类场后，通过卸料平台填埋至Ⅱ类场场底已做好防渗措施的相应区域。
Ⅱ类场工程设计方案见本章5.2节。
工程实施结束后，拆除预处理车间，平整土地后根据用地规划建设公共绿地以及商业用地，附属处理设备可用于建筑或其他土壤污染治理项目。
5.1.3工程方案
5.1.3.1预处理车间选址
重金属废渣有机物污染治理的范围为B区和C区，面积合计约为182.84亩。
根据废渣分布情况，为减少工程运输量，在****南岸设置2个预处理车间。
预处理车间选择废渣堆存区域附近平整、开阔、利于废渣运输的未污染区域。
2个预处理车间的场址地理位置见附图2。
5.1.3.2预处理车间建设
（1）处理车间设计
2个预处理车间占地为4200m2，每个车间规格为175m（长）×12m（宽）×4.5m（高），每个车间的面积大小为2100m2（175m×12m）。
处理车间剖面图见图5-3。
图5-3预处理车间剖面图图
（2）地面防渗
预处理车间位于未污染区域，在建设预处理车间前，必须在已选好的区域完成地面基础防渗工程，地面基础防渗工程从下至上依次为厚度为50cm压实的粘土、高聚乙烯膜、厚度为20cm的砂层。
预处理车间地面铺设截面图见图5-4。
每个处理车间的防渗面积约为2100m2。
图5-4预处理车间地面防渗图
5.1.3.3配套工程
本项目配套工程主要是施工现场的围挡、预处理车间的临时用电用水等。
1）施工围挡
施工围挡主要是保证施工场地的安全，防止非相关人员的进入，同时减少对场地周边环境的影响。
本项目施工围挡可采用简单的组合式封闭工地围挡，围挡采用防锈材料，高约2m，可以根据场地自由组合。
待施工完成后，围挡可拆除并重复利用。
2）临时用水用电
项目临时用电主要是场地照明以及预处理车间设备的用电需求。
项目用电由附近低压线路引至施工现场的配电箱提供，根据《施工现场临时用电安全技术规范》的规定进行低压配电，用电符合根据现场具体情况进行估算。
项目用水主要是场地防尘、预处理车间用水以及生活用水，可以通过洒水车或者临时用水设施。
5.1.4工程量估算
根据监测结果，采用异位填埋法治理的重金属废渣总量约为40.41万m3，其中需要采用生物化学还原法进行预处理的重金属废渣量为19.28万m3。
5.1.5设备方案
表5-4所需设施设备表
序号
名称
规格和材料
数量
单位
备注
1
处理车间
175m*12m*4.5m，包括基础防渗
2
个
2
深耕机
50kw处理能力1000m2/h
2
台
3
挖掘机
挖土能力100m3/h
4
台
4
倒运车辆
载重30吨
10
辆
5
铲车
轮式50型，铲斗载重5吨
5
辆
5.1.6投资估算
表5-5重金属废渣治理投资估算表
序号
项目
数量
单位
单位价值（元）
总价（万元）
备注
1
挖土方
404132
m3
32
1293.22
2
还原剂
1002.67
吨
8500
852.27
3
预处理车间
2
个
850000
170.00
4
临时施工道路
6000
m
300
180.00
5
运输费
404132
m3
20
808.26
6
深耕机
2
台
584000
116.80
7
铲车
5
辆
800000
400.00
8
其他
100.00
合计
3920.56
升级会员 