固化、穩(wěn)定化在重金屬污染場地修復(fù)中應(yīng)用

1、固化，穩(wěn)定化技術(shù)在重金屬場地污染修復(fù)中的模擬應(yīng)用技術(shù)概述固化、穩(wěn)定化急速是指將有害廢物固定或密封在惰性固體基質(zhì)中，以降低污染物流動(dòng)性的一種處理方法。其中，固化是將廢物中的有害成分用惰性材料加以束縛的過程，而穩(wěn)定化使將廢物的有害成分進(jìn)行化學(xué)改性或?qū)⑵鋵?dǎo)入某種穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)中的過程，即固化通過采用具有高度結(jié)構(gòu)完整性的整塊固體將污染物密封起來以降低其物理有效性，而穩(wěn)定化則降低了污染物的化學(xué)有效性1代表性固化藥劑包括水泥、粉煤灰、石灰、瀝青等。以水泥固化為例，其固化機(jī)理為：（1）利用水化作用形成的具有高比表面積的C-S-H凝膠吸附污染物；（2）將污染物包裹于水化產(chǎn)物晶格當(dāng)中；（3）使污染土壤形成結(jié)構(gòu)致

2、密、孔隙率少的固化體，降低污染物遷移；（4）水化產(chǎn)物具有較高pH值，可以有效降低酸沉降對(duì)固化體的破壞。代表性的穩(wěn)定化藥劑包括：Daramend-M、EnviroBlend、EHCM（地下水）、磷酸鹽、硫化物藥劑等。其穩(wěn)定化主要機(jī)理為：（1）通過氧化還原反應(yīng)改變污染物形態(tài)，降低其毒性，如采用零價(jià)鐵、亞硫酸鈉、硫化亞鐵等還原劑將Cr（VI）還原為Cr（III），或（2）通過離子交換反應(yīng)使污染物形成沉淀，降低遷移性，如使用磷酸鹽、硫化物藥劑處理鉛污染土壤。技術(shù)應(yīng)用2.1工藝流程Wffls頌大稱.二備圖1施工組織設(shè)計(jì)圖2.2主要設(shè)備通過土壤混合裝置，對(duì)要修復(fù)的土壤進(jìn)行混合。如下圖:圖2土壤混合裝置3.

3、工程模擬3.1模擬工程概況規(guī)劃用地類型：居住用地占地面積：840畝主營業(yè)務(wù)：自行設(shè)計(jì)、制造、安裝的全循環(huán)尿素生產(chǎn)樣板廠；生產(chǎn)多孔粒狀硝酸銨；總氨年生產(chǎn)能力可達(dá)到24萬噸。污染物：砷場地分布平面圖如下（圖3）：圖3場地分布平面圖將場地分為A-G7個(gè)區(qū)間，如下表：區(qū)域編號(hào)區(qū)域范圍污染程度A西北角煤場中度污染區(qū)B北部煤場中度污染區(qū)C凈化車間、水煤氣儲(chǔ)罐、前段壓縮工序重度污染區(qū)D水處理系統(tǒng)重度污染區(qū)E造氣車間中度污染區(qū)F汽油庫、機(jī)加工、變電站、金屬庫、油漆庫生活污染區(qū)G其它區(qū)域輕度污染區(qū)3.2對(duì)場地進(jìn)行調(diào)查以及評(píng)價(jià)對(duì)場地進(jìn)行初步調(diào)查，調(diào)查點(diǎn)分布如下（圖4）：圖4調(diào)査點(diǎn)分布圖采用高精度GPS確定原功能區(qū)

4、邊界，進(jìn)行布點(diǎn)，全場完成采樣點(diǎn)N個(gè)，確定場地主要污染物為As,并判斷污染區(qū)域。再必要的情況下對(duì)場地采取補(bǔ)充調(diào)查，補(bǔ)充調(diào)查模擬分布圖如下（圖5、6）：圖5補(bǔ)充調(diào)査分布圖（對(duì)紅色區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)査）IILii廠*-尸I-圖6補(bǔ)充調(diào)查詳細(xì)分布圖通過調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果如下：該化工廠土壤中砷污染較重。居住情景下，致癌風(fēng)險(xiǎn)最高可達(dá)1.07X10-2，平均值超過5X10-4，遠(yuǎn)高于可接受水平。土壤中砷對(duì)人體的危害基本來自攝入及皮膚接觸途徑，后期修復(fù)管理時(shí)應(yīng)主要考慮該途徑。在用地開發(fā)情景下，砷對(duì)建筑工人的致癌風(fēng)險(xiǎn)最高達(dá)1.94X10-4，因此在場地修復(fù)和開發(fā)過程中要注意現(xiàn)場的污染預(yù)防。由于土壤中的重金屬難以直接去除，

5、因此控制暴露途徑是降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，確保人體健康安全的重要手段。3.3處治方案吸附在細(xì)土顆粒上的污染物從土體中分離出來。洗滌水可以采用基本的浸出劑、表面活性劑或螯合劑，或通過調(diào)節(jié)pH值來去除有機(jī)物和重金屬。土壤和洗滌水在異位的水箱或其它處理單元中混合。洗滌水和各種土壤組分通常采用重沉降分離(土壤修復(fù)目標(biāo)值如下圖7)。本:項(xiàng)目美國污染物琵國土壤二目標(biāo)鳳險(xiǎn)目標(biāo)鳳險(xiǎn)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)癢選值106105106北京市展覽會(huì)用地香港荷蘭篩選值篩選值干預(yù)值A(chǔ)s0.454.50.395020208022.155圖7土壤修復(fù)目標(biāo)值為保守起見，將各層土壤擬作為表土，并以10-6為致癌風(fēng)險(xiǎn)可接受限值，計(jì)算場地修復(fù)目標(biāo)值為0.45m

6、g/kg,與美國標(biāo)準(zhǔn)相近,表明模型計(jì)算具有合理性?？紤]到項(xiàng)目所在地土壤中砷的表土背景值為14.25.08mg/kg（數(shù)據(jù)參考中國土壤元素背景值），因此采用RBCA計(jì)算的修復(fù)目標(biāo)值顯得過于保守。此外，考慮到當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展水平，亦不建議用北京篩選值作為該場地的修復(fù)篩選值。經(jīng)過綜合考慮建議采用我國新推出的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（修訂）（GB15618-2008，征求意見稿）中，居住用地二級(jí)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（50mg/kg）,作為判定場地中污染區(qū)域的修復(fù)目標(biāo)值。通過小試，中試等步驟確定修復(fù)所需投加的修復(fù)藥劑量，對(duì)污染修復(fù)場地進(jìn)行污染修復(fù)。現(xiàn)場采取不同的土樣進(jìn)行小試。（圖8）einAu含金50500mg/kgAs

7、asoo-iooomg/kg-B-uwgiHffin1nvlJ-J1rpj次*!Asa2OOO-50OOmg/kgA5SfilOOO-2OTOmg/kgJ-4-Ad即刊砒Hit4網(wǎng)D.4ItII（highlit圖8采樣土小試結(jié)果中試:藥劑投加量的確定土壤：砷全量為1412.71mg/kg，原始浸出濃度為23.28mg/L（圖9）圖9中試藥劑投放量和土體PH值變化確定的修復(fù)技術(shù)：（1）對(duì)于第一層污染土壤，采用固化/穩(wěn)定化技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。（2）基坑開挖過程中產(chǎn)生的污染土壤，作為表層土壤進(jìn)行修復(fù)，同樣采用固化/穩(wěn)定化技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。基坑底板之下的污染土壤，結(jié)合混凝土底板進(jìn)行原位阻隔。（3）基坑之外的第二層污染土壤，采用HDPE膜等進(jìn)行原位阻隔。（4）固化/穩(wěn)定化處理后土壤去向：根據(jù)場地開發(fā)利用規(guī)劃，回填于硬化路面，利用硬化地面層。（5）作為阻隔層，阻隔其與人的接觸途徑。固化穩(wěn)定化修復(fù)后的土壤杜絕與人體的直接接觸。4總結(jié)固化/穩(wěn)定化技術(shù)發(fā)展初期，受限于科學(xué)水平和機(jī)理了解，固化/穩(wěn)定化藥劑