歷史遺留含砷、鉛冶煉廢渣污染場(chǎng)地修復(fù)工程案例

環(huán)境修復(fù)網(wǎng)訊:摘要：介紹了某歷史遺留重金屬?gòu)U渣污染場(chǎng)地修復(fù)工程。通過(guò)場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查，確定了污染物為砷和鉛，修復(fù)工程量為1.2萬(wàn)m3。本工程修復(fù)技術(shù)路線為，場(chǎng)地的廢渣及污染土壤采用固化穩(wěn)定化處理后填埋的處理方式，原場(chǎng)地基坑達(dá)標(biāo)后采用干凈的土回填，通過(guò)種植黑麥草的方式進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)。修復(fù)目標(biāo)分為清運(yùn)目標(biāo)和浸出毒性指標(biāo)，由第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)清挖的基坑及處理后的廢渣及污染土壤進(jìn)行檢測(cè)，采集的樣品全部達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。工程的成功實(shí)施為同類歷史遺留重金屬污染場(chǎng)地項(xiàng)目提供了借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：場(chǎng)地修復(fù)；安全填埋；固化穩(wěn)定化；生態(tài)恢復(fù)

某老工業(yè)區(qū)始建于國(guó)家“一五”計(jì)劃期間，一直是重工業(yè)集中區(qū)。區(qū)內(nèi)曾經(jīng)存在的涉重金屬企業(yè)有螢石選礦廠、電化廠、軋鋼廠、冶煉廠、冶金化工廠等。由于過(guò)去重發(fā)展、輕環(huán)保的發(fā)展思路，該地區(qū)環(huán)保欠賬較多，遺留含砷、鉛等廢渣造成區(qū)域內(nèi)及周邊農(nóng)田土壤重金屬含量超標(biāo)，存在著較大的環(huán)境安全隱患。本著安全、高效、盡快消除歷史遺留重金屬污染隱患的原則，當(dāng)?shù)卣蠹皶r(shí)對(duì)約1.2萬(wàn)m3歷史遺留廢渣污染場(chǎng)地進(jìn)行修復(fù)處置。工程總投資為1100萬(wàn)元。本文對(duì)已通過(guò)驗(yàn)收的某歷史遺留廢渣污染場(chǎng)地修復(fù)工程進(jìn)行相關(guān)介紹。通過(guò)對(duì)工程概況、修復(fù)工藝、工程施工、修復(fù)效果評(píng)價(jià)及驗(yàn)收等方面的介紹，為其他類似工程提供參考示范和工程經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

本項(xiàng)目治理的場(chǎng)地堆存含重金屬?gòu)U渣，主要來(lái)源于老工業(yè)區(qū)冶煉、化工企業(yè)的傾倒。這些企業(yè)均已破產(chǎn)關(guān)閉或關(guān)停搬遷。場(chǎng)地主要污染物為重金屬砷、鉛，均屬于《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》里重點(diǎn)防控的污染物[1]。場(chǎng)地緊挨某河，距河岸約15m，該河水質(zhì)類別為III類水。由于廢渣沒(méi)有采取任何覆蓋和防護(hù)措施，雨水沖刷、自然沉降及人為活動(dòng)都很容易使場(chǎng)地的重金屬污染物通過(guò)地表徑流和地下水向河擴(kuò)散，造成重金屬污染。鉛和砷是國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)最早確認(rèn)的一類致癌物質(zhì)[2]。砷進(jìn)入人體，長(zhǎng)期累積會(huì)使人體出現(xiàn)皮膚色素沉著、手腳角質(zhì)化，甚至導(dǎo)致皮膚癌、肺癌或肝癌等[3]。土壤中過(guò)高的鉛含量可導(dǎo)致兒童血鉛超標(biāo)頻發(fā)[4]。兒童血鉛超標(biāo)可明顯影響到兒童智力發(fā)育，對(duì)兒童多系統(tǒng)器官造成損害，并對(duì)兒童認(rèn)知、感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)、體格發(fā)育、神經(jīng)行為、心理行為、語(yǔ)言能力的發(fā)展等諸多方面存在負(fù)面影響[5]。為消除重金屬砷和鉛對(duì)環(huán)境安全及周邊群眾與河下游人民的健康威脅，啟動(dòng)了對(duì)廢渣污染場(chǎng)地的修復(fù)工作。

1.1 場(chǎng)地污染調(diào)查情況

場(chǎng)地堆積了大量歷史遺留的冶煉含砷、鉛廢渣，平均寬度約21m，長(zhǎng)度420m。場(chǎng)地調(diào)查時(shí)采用網(wǎng)格布點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)布點(diǎn)相結(jié)合的方式進(jìn)行，采用快速檢測(cè)儀現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)采樣。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)及采樣檢測(cè)分析，堆積固廢及被污染土壤的污染深度約2.5m。共布置10個(gè)采樣點(diǎn)，采集46個(gè)樣品。對(duì)全部樣品進(jìn)行了重金屬全量檢測(cè)分析，個(gè)別濃度高的樣品做了浸出毒性分析。污染最嚴(yán)重位于某點(diǎn)位表層，砷含量為12600mg/kg，鉛含量為7100mg/kg，分別是《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）（GB36600-2018）》[6]中第二類用地篩選值的209和7.9倍。隨深度的增加，重金屬含量逐漸降低，當(dāng)深度達(dá)到2.5m時(shí)，樣品砷含量為32～47mg/kg，鉛含量為270～310mg/kg，低于標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

表1 土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)限值[6]

表2 浸出毒性鑒別標(biāo)準(zhǔn)值[7]

通過(guò)對(duì)廢渣浸出毒性的檢測(cè)分析，浸出液中的鉛基本上未檢出，而砷的濃度含量較高，其中砷含量較高的2個(gè)點(diǎn)位分別為7.72mg/L，5.82mg/L，超過(guò)《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)·浸出毒性鑒別》[7]（GB5085.3-2007）規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求（表2），說(shuō)明這2處廢渣屬于危險(xiǎn)廢物。其余樣品浸出毒性低于危廢鑒別標(biāo)準(zhǔn)要求，不屬于危險(xiǎn)廢物；但表層及1.0m以上樣品砷的浸出毒性基本都超過(guò)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）[8，9]規(guī)定的最高限值，表明樣品代表的固廢為Ⅱ類工業(yè)固體廢物，需做妥善處置后安全填埋。當(dāng)深度達(dá)到1.0m時(shí)，在10個(gè)點(diǎn)位中只有2個(gè)點(diǎn)浸出液中砷含量超過(guò)0.5mg/L；當(dāng)深度達(dá)到2.5m時(shí)，浸出液中砷的含量比較低，均小于0.1mg/L。

表3 第一類污染物最高允許排放濃度[9]

通過(guò)浸出毒性檢測(cè)結(jié)果，可以判斷廢渣中鉛主要以較為穩(wěn)定的狀態(tài)存在，比較難以溶出。砷盡管相對(duì)比較穩(wěn)定；但其仍然存在一定程度的溶出。尤其是在降水普遍為酸性降雨時(shí)，會(huì)進(jìn)一步加快其溶出擴(kuò)散，污染地表水、地下水、周圍土壤等。因此，必須對(duì)其做更為妥善的固化穩(wěn)定化處置后，進(jìn)行安全填埋。

1.2 修復(fù)目標(biāo)確定

清運(yùn)目標(biāo)參考《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）（GB36600-2018）》中第二類用地篩選值。

清挖出的廢渣及污染土壤，經(jīng)處理后浸出態(tài)砷、鉛需滿足一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB18599-2001）中II類工業(yè)固體廢物定義的標(biāo)準(zhǔn)，即根據(jù)《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)·浸出毒性鑒別》[7]（GB5085.3-2007）和《固體廢物浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》（HJ/T299-2007）測(cè)得的廢物浸出液中有害成分濃度低于表2，按照GB5086規(guī)定方法進(jìn)行浸出試驗(yàn)而獲得的浸出液中，有一種或一種以上的污染物超過(guò)表3 GB8978最高允許排放濃度。

2 修復(fù)工藝介紹

2.1 技術(shù)路線

本項(xiàng)目將含重金屬?gòu)U渣及污染土壤進(jìn)行就地固化穩(wěn)定化處理，處理后異地安全填埋，原場(chǎng)地回填新土并綠化，達(dá)到消除隱患、恢復(fù)生態(tài)的目的。因場(chǎng)地主要是由歷史遺留廢渣污染導(dǎo)致，大部分含重金屬?gòu)U渣堆棄在土層表面，故采取分批次與分地塊相結(jié)合的方式處理遺留廢渣和被污染土壤。首先根據(jù)場(chǎng)地遺留廢渣堆存分布、地塊目前情況、土壤性質(zhì)及原始地形等進(jìn)行分析評(píng)估，再根據(jù)施工布置、設(shè)備安放、水電設(shè)施安裝、交通運(yùn)輸、環(huán)保設(shè)施、施工安全等情況進(jìn)行綜合考慮，對(duì)需治理的場(chǎng)地進(jìn)行科學(xué)劃分地塊。

圖1 技術(shù)路線圖

根據(jù)環(huán)保要求，對(duì)每一劃分的地塊首先收集處置堆存的遺留廢渣，處置合格后統(tǒng)一堆放；再挖掘固體廢渣和土壤混合的部分進(jìn)行處置，處置合格后統(tǒng)一堆放；最后挖掘被污染的土層進(jìn)行處置，處置合格后統(tǒng)一堆放。經(jīng)驗(yàn)收合格后進(jìn)入填埋場(chǎng)安全填埋。在對(duì)已完成挖掘的地塊外運(yùn)清潔土壤回填，做好綠化。處置流程圖如圖1。

2.2 固化穩(wěn)定化工藝

工程遺留廢渣及污染土壤原地異位固化穩(wěn)定化治理工程分為四個(gè)階段：現(xiàn)場(chǎng)前期準(zhǔn)備階段、第一步處理階段、第二步處理階段、收尾和竣工階段。

（1）現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備階段：對(duì)治理場(chǎng)地進(jìn)行布置、包括公用設(shè)施接入、設(shè)備安裝調(diào)試、人員準(zhǔn)備等；清運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)施工準(zhǔn)備，包括臨時(shí)設(shè)施、場(chǎng)地分區(qū)等；選取所需處理的遺留廢渣和污染土壤，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)分析驗(yàn)證污染濃度；根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算出各種穩(wěn)定化劑/固化劑的添加量。

（2）第一步處理階段：將污染物濃度高的廢渣挖掘至處理場(chǎng)地，投加10%～15%的藥劑1#甲殼質(zhì)，并投加適量的水，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用篩分鏟斗進(jìn)行預(yù)處理，采用用雙軸攪拌機(jī)對(duì)廢渣和污染土壤進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后放置反應(yīng)。本項(xiàng)目采用的甲殼質(zhì)是利用蝦、蟹等節(jié)肢動(dòng)物的外殼制成， 分子中含有鰲合基團(tuán)，與重金屬砷、鉛生成穩(wěn)定的絡(luò)合物或螯合物，可以長(zhǎng)效穩(wěn)定重金屬[10]。

（3）第二步處理階段：待第一步反應(yīng)完全后，向處理過(guò)的廢渣中投加5%～10%的藥劑2#聚合硫酸鐵，通過(guò)使用雙軸攪拌機(jī)對(duì)廢渣（污染土壤）進(jìn)行攪拌，后加入藥劑3#普通硅酸鹽水泥，通過(guò)使用雙軸攪拌機(jī)對(duì)廢渣（污染土壤）進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后放置反應(yīng)。

穩(wěn)定化藥劑聚合硫酸鐵可與砷反應(yīng)生成難溶沉淀，有效降低其可溶解性與可提取性[11]，反應(yīng)式如下：普通硅酸鹽水泥與污染土壤混合，使土壤硬化，混合物干燥后形成硬塊。固化程序可避免固化物中的化學(xué)物質(zhì)流散到周圍環(huán)境中，來(lái)自雨水或其他水源的水，在流經(jīng)地下環(huán)境中的固化物時(shí)，不會(huì)帶走或溶解其固化物中的有害物質(zhì)[12-13]。

（4）對(duì)于廢渣和土壤的混合物以及被污染的土壤，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，投加不同濃度的藥劑1#和2#。對(duì)于廢渣和土壤的混合物，投加5%～10%的藥劑1#、1%～3%的藥劑2#和5%-10%藥劑3#；對(duì)于被污染的土壤，投加1%～5%的藥劑1#、1%～3%的藥劑2#和3%-5%藥劑3#。重復(fù)（2）（3）過(guò)程。

（5）安全填埋階段：治理后合格的廢渣（污染土壤）經(jīng)驗(yàn)收通過(guò)后，運(yùn)至填埋場(chǎng)進(jìn)行安全填埋。不合格的廢渣（污染土壤）進(jìn)一步處理至合格。

2.3 處置設(shè)備

固化穩(wěn)定化處置設(shè)備主要包括篩分系統(tǒng)和挖掘攪拌系統(tǒng)。

篩分系統(tǒng)：固體廢物經(jīng)篩分破碎鏟斗去除大塊建筑垃圾，樹(shù)根等，篩下固體廢物運(yùn)送到指定場(chǎng)地堆放待處理。

篩分破碎鏟斗是一個(gè)裝有水平方向滾軸（或多個(gè)滾軸）的鏟斗，滾軸通過(guò)軸承安裝在鏟斗上，并且按相同的方向旋轉(zhuǎn)。由主機(jī)液壓泵產(chǎn)生的液壓動(dòng)力通過(guò)管路傳輸?shù)胶Y分破碎鏟斗的液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)再由鏈條和鏈輪將動(dòng)力傳輸?shù)綕L軸上。滾軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)安裝在滾軸上的刀板將材料篩分和破碎。篩分和破碎后的材料經(jīng)滾軸間縫隙落下。處理過(guò)的材料因自身重力和旋轉(zhuǎn)滾軸的壓力落下后堆成堆。大塊物料會(huì)被留在斗內(nèi)，將其傾倒后堆成一堆。經(jīng)處理過(guò)的材料大小取決于所用滾軸的型號(hào)、固定刀板的型號(hào)和滾軸的轉(zhuǎn)速以及可能選用的附件如刀板、梳式篩和粉碎桿組等。該斗與裝載機(jī)配套，處理能力大。本項(xiàng)目選型的篩分破碎鏟斗，篩分后土壤顆粒直徑85%可以達(dá)到20mm。

攪拌系統(tǒng)采用雙軸攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，達(dá)到將渣土與藥劑均勻攪拌的目的。渣土處置分堆進(jìn)行，以50t左右為一批次，用水管加入所需的水，攪拌均勻，使土壤完全濕潤(rùn)。加水后攪拌含砷渣土和藥劑，攪拌時(shí)間為1h以上（現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管以全部混合均勻?yàn)闇?zhǔn)），混合料的含水率保證高于40%。攪拌均勻后的固體廢物進(jìn)入養(yǎng)護(hù)區(qū)。暫存區(qū)域污染物需覆蓋防雨布，地面鋪設(shè)防滲膜。篩分的建筑垃圾和石頭混合物平鋪于地面上，高度大約50cm，然后撒上藥劑1（其量為土壤重量的20%），用挖掘機(jī)混勻，然后運(yùn)往暫存場(chǎng)。

2.4 檢測(cè)和驗(yàn)收

場(chǎng)地修復(fù)驗(yàn)收包括兩部分：一是基坑底和側(cè)壁采樣檢測(cè)，分析修復(fù)區(qū)域是否還存在污染；二是固化穩(wěn)定化技術(shù)修復(fù)后是否達(dá)到II類固體廢物填埋場(chǎng)的入場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）污染土壤清挖效果的監(jiān)測(cè)：對(duì)按照工程設(shè)計(jì)要求進(jìn)行污染土壤清挖后的界面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括界面的四周和界面的底部。根據(jù)地塊大小和污染的強(qiáng)度，應(yīng)將邊界四周等分成4～8段，將底部均分成4～6塊（單塊的最大面積不應(yīng)超過(guò)500m2）。在每個(gè)地塊中均勻分布地采集9個(gè)表層土壤樣品制成混合樣[14]。

對(duì)于超標(biāo)區(qū)域根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果確定二次清挖的邊界，二次清挖后再次進(jìn)行監(jiān)測(cè)，直至清挖達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

（2）污染場(chǎng)地修復(fù)工程驗(yàn)收監(jiān)測(cè)：對(duì)治理修復(fù)后的場(chǎng)地土壤進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采用系統(tǒng)布點(diǎn)法對(duì)監(jiān)測(cè)地塊進(jìn)行劃分，每個(gè)監(jiān)測(cè)地塊的面積不應(yīng)超過(guò)1600m2。在每個(gè)地塊中均勻分布地采集9個(gè)表層土壤樣品制成混合樣[14]。工程驗(yàn)收監(jiān)測(cè)過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)未達(dá)到治理修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)的地塊，則應(yīng)進(jìn)行二次治理修復(fù)，并進(jìn)行再次工程驗(yàn)收監(jiān)測(cè)。

固化穩(wěn)定化修復(fù)后的渣土按照每個(gè)樣品代表的土壤體積不超過(guò)500m3的頻率采樣檢測(cè)[14]，本項(xiàng)目驗(yàn)收采樣共采集27個(gè)樣品。樣品采集過(guò)程嚴(yán)格按照采樣規(guī)范布置采樣點(diǎn)，所采樣品送至具有相應(yīng)檢測(cè)資質(zhì)的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析檢測(cè)。污染廢渣及污染土壤毒性檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表 4，可知經(jīng)固化穩(wěn)定化技術(shù)修復(fù)后的污染廢渣及污染土壤目標(biāo)污染物浸出濃度值均達(dá)到修復(fù)目標(biāo)要求，修復(fù)效果良好。有效態(tài)砷的去除率可達(dá)到98%。本項(xiàng)目采集的樣品全部驗(yàn)收合格。

表4 浸出毒性檢測(cè)結(jié)果

2.5 安全填埋

固化穩(wěn)定化后廢渣及污染土壤參照危廢轉(zhuǎn)移的要求，將處置后的污染物安全運(yùn)至填埋場(chǎng)。

2.6 清潔土方回填

場(chǎng)地清理結(jié)束后，經(jīng)驗(yàn)收合格后，對(duì)清運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)做場(chǎng)地回填。場(chǎng)地修復(fù)的原則是在遵從土地所有者意愿的基礎(chǔ)上，綜合考慮土地的現(xiàn)狀及土地以后的使用情況等因素，將場(chǎng)地回復(fù)到原標(biāo)高。土壤回填由東向西逐步進(jìn)行，回填土壤必須壓實(shí)并平整。

本場(chǎng)地回填土壤來(lái)自外購(gòu)，土壤回填前除監(jiān)測(cè)砷、鉛指標(biāo)外，還監(jiān)測(cè)了常規(guī)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保外購(gòu)?fù)寥罎M足環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。

2.7 生態(tài)恢復(fù)

將回填的清潔土方通過(guò)壓實(shí)處理后，在地面上種植黑麥草。由于黑麥草產(chǎn)量潛力大，需養(yǎng)分量也很大，故現(xiàn)場(chǎng)采用施足基肥的方式[15]。通過(guò)生態(tài)恢復(fù)的方式改善了原場(chǎng)地的景觀和環(huán)境狀況，保障了居民的環(huán)境安全。

3 結(jié)論

本項(xiàng)目首先通過(guò)場(chǎng)地調(diào)查，確定了污染物和修復(fù)工程量。對(duì)歷史遺留重金屬污染場(chǎng)地廢渣及污染土壤固體廢物采用固化穩(wěn)定化異地填埋的方式處理，原場(chǎng)地回填清潔新土并進(jìn)行了生態(tài)恢復(fù)。本項(xiàng)目修復(fù)目標(biāo)包括清運(yùn)目標(biāo)和浸出毒性目標(biāo)。通過(guò)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)采樣分析，所有樣品達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目采用的修復(fù)方式經(jīng)濟(jì)環(huán)保，取得了較好的環(huán)境效益，項(xiàng)目實(shí)施周期短、見(jiàn)效快，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值，為同類歷史遺留重金屬?gòu)U渣污染場(chǎng)地修復(fù)提供了借鑒和參考。

原標(biāo)題:歷史遺留含砷、鉛冶煉廢渣污染場(chǎng)地修復(fù)工程案例