T-SSSC 005-2024 污染場地原位熱處理耦合化學修復技術指南

T/SSSCTechnicalguidelineforin-situthermaltreatmewithchemicalremediationofcontaminatedsites中國土壤學會發(fā)布I 1 1 2 2 4 5 8 9 10 12 13 15 16 17本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)本文件由中國土壤學會團體標準工作管理委員會提本文件起草單位：北京建工環(huán)境修復股份有限公司、武漢大學、南京大學、生本文件主要起草人：劉鵬、高士祥、鐘華、朱長銀、萬金忠、韋云霄、王鏑翔、李1污染場地原位熱處理耦合化學修復技術指南本文件提供了污染場地原位熱處理耦合化學修復技術及工程的指導和建議，給藝設計、工藝設備與材料、監(jiān)測與過程控制、施工與調試、運行與維護、下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其GB3836.15爆炸性環(huán)境第1GB15603常用化學危險品貯存通則GB18218GB/T31962GB37822揮發(fā)性有機物無組織排放控制標準GB/T38144.1GB/T45001職業(yè)GB50058爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范GB50187工業(yè)企業(yè)總平面設計規(guī)范GB50727工業(yè)設備及管道防腐蝕工程施工質量驗收規(guī)范GB/T51040HJ25.2建設用地土壤污染風險管控和修復監(jiān)測技術導則HJ25.5污染地塊風險管控與土壤修復效果評估技術導則HJ25.6污染地塊地下水修復和風險管控技術導則HJ1165HJ682建設用地土壤污染風險管控和修復術語DZ/T0270地下水監(jiān)測井建設GBZ/T297職業(yè)健康促進技術導則2原位熱脫附in-situthermalde污染物揮發(fā)或溶解，并通過土壤氣相抽提或多相抽提實現(xiàn)對目標污染物去除的處理利用化學處理技術，通過化學物或制劑與污染物發(fā)生氧化、還原、吸附、沉淀、聚合、絡合等反應，使污染物從土壤或地下水中分離、降解、轉化或穩(wěn)定成），根據(jù)土壤或地下水中污染物的類型和屬性選擇適當?shù)难趸蜻€原劑，將制劑注壤或地下水中，利用氧化或還原劑與污染物之間的氧化-還原反應將污染物轉化為無毒無害物質或毒性低、穩(wěn)定性強、移動性弱的惰性化合物，從而達到對土壤凈化的目的。原位熱處理耦合化學修復in-situthermaltreatmentcoupledwithchemi通過原位熱處理將目標區(qū)域升溫至目標溫度（40~70℃),使有機污染物粘度降低、溶解性增強、更易進入液相和氣相，實現(xiàn)高效傳質，同時通過熱場條件激活化學修反應活性，達到高效降解污染物的目的。通常原位熱處理耦合化學修復過程無需進加熱區(qū)的邊界、加熱井幾何中心點等不利位置的平均4.2場地概念模型建立4.2.1調查場地的基本信息、污染特征、水文地質、地球化學參數(shù)等。34.2.2針對性開展污染區(qū)的地質勘察，刻畫詳細的地質和水文地質條件。根據(jù)場地的水文4.3技術工藝設計4.3.1根據(jù)場地概念模型的分析、實驗室小試和中試，收集設計參數(shù)，明確加熱方式、目4.3.2細化井群布設，明確滿足修復要求的加熱、溶配藥注入等設備規(guī)格，完善保溫阻隔等輔助設施設計，繪制施工圖紙，制定修復技術4.4修復系統(tǒng)建設4.4.2系統(tǒng)建設完成后，開展設備調試和校驗工作，使設備工作性能滿足修復設計要求。4.5運行與維護4.5.1開展場地降水，使監(jiān)測井中水位低于污染區(qū)最深深度，以降低加熱階段能耗。4.5.2加熱目標區(qū)域土壤及地下水，達到目標溫度（40~70℃)后降低加熱功率進行保4.5.3通過化學抽注井將氧化/還原藥劑注入污染區(qū)，并通過抽注循環(huán)輔助藥劑擴散和熱4.5.4各運行過程應滿足節(jié)點控制要求，定期開展設備4.6修復效果評估4.6.1在完成化學注入、藥劑反應完全后，暫停保溫和注入作業(yè)，并開展采樣檢測，若污染物濃度低于修復目標值，進入效果評估階段。若地下水中污染物出現(xiàn)反彈45.1.1原位熱處理耦合化學修復宜遵循因地制宜的原則。技術工藝路線根據(jù)污染場地污染特征、修復目標值、地層巖性、水文地質條件、能源供給條件、場地布置、參數(shù)范圍等因素綜合論證后確定，以保證熱處理耦合化學修復達到最優(yōu)協(xié)同效果。原位熱地塊條件適用范圍地層滲透系數(shù)>10-7cm/s污染區(qū)域包氣帶、飽和帶污染物多環(huán)芳烴、鹵代烴、石油烴、苯系物等污染程度可處理苯系物、鹵代烴、多環(huán)芳烴濃度超《土壤環(huán)境質量建設用地土壤污染風險管控標準》GB36600中第一類用地篩選值50倍以上、石油烴超5倍以上的污染場地5.1.2原位熱處理耦合化學修復后的土壤和地下水目標污染物濃度需達到修復目55.1.3原位熱處理耦合化學修復宜遵循節(jié)能降耗、綠色可持續(xù)修復理念，評估修經(jīng)濟效益和碳排放，判斷原位熱處理耦合化學修復技術的適用性，避免能源和資源的浪5.1.4對原位熱處理耦合化學修復工程施工和運行過程中所產(chǎn)生的廢氣、廢水、5.2.1原位熱處理耦合化學修復系統(tǒng)由原位熱處理工程、化學修復工程、輔助工5.2.3化學修復工程包括：化學藥劑溶解配制單元、化學抽注單元、地下水監(jiān)5.3.2注入宜結合耦合修復技術工藝特點和地塊現(xiàn)狀，對辦公區(qū)、地面設備區(qū)、6.1.1開展場地地質和水文地質調查，獲取相關參數(shù)，必要時開展小試中試，滿足6.1.2原位熱處理耦合化學修復工程針對污染土壤和地下水進行治理，總體設計應滿足6.1.4工藝設計方案主要包括加熱單元、化學抽注單元、監(jiān)測單元等設計。其中加6.1.5宜開展原位熱處理耦合化學修復中試試驗（不少于100m2確定加熱、化學注6.2.1原位熱處理耦合化學修復技術工藝設計應收集污染特征、水文地質條件、地參數(shù)、土壤熱物性參數(shù)、耦合特性參數(shù)、修復目標等相關信息和資料，需要收集的設6.2.2污染特征、水文地質條件應通過在污染修復范圍內(nèi)開展高精度場地調查獲取6.2.3針對原位熱處理耦合化學修復技術的可持續(xù)性評估，應在設計階段收集統(tǒng)計66.3.1應根據(jù)地塊污染特征、修復時間和修復成本要求，確定原位熱處理耦合化學程的加熱模式和參數(shù)，具體包括：加熱方式，加熱目標溫度，以及升溫、控溫、注入、降6.3.2原位熱處理耦合化學修復模式需要根據(jù)場地污染類型判斷，針對需要先還原氧化修復的鹵代烴類污染場地，推薦采用原位熱處理耦合化學還原-氧化修復技術，其他6.3.3耦合修復監(jiān)測系統(tǒng)應滿足對溫度、地下水常規(guī)水質、藥劑濃度的監(jiān)測。監(jiān)測6.4.1耦合修復工程加熱單元排布根據(jù)修復周期、污染特征和土質性質確定，化學排布根據(jù)地下水流場、目標溫度和土壤性質確定，可采用正三角形或正六邊形排布，等間距布置原則，滿足加熱、化學藥劑在污染區(qū)域水平方向上的全覆蓋和均勻分布。6.4.2加熱井和化學注入井應交叉布置，注入井宜布置在加熱井形成的幾何中心冷點位），6.4.4.2垂直加熱井建議采取正三角形或正六邊形布置，間距建議為2~4m，具體的井間距需根據(jù)地塊實際進行調整。加熱井的最大深度以污染最深的介質深度為準，建議最深深度向下延伸1~3m。水平加熱井可采取井管平6.4.5.1化學注入井的影響半徑（ROI）受地層巖性、地下水流動、熱化學動力學綜合影6.4.5.2化學注入井的布設宜在平面上完全覆蓋目標修復區(qū)塊，并宜適度擴展，以確保達到地下流場水力循環(huán)效果；垂直深度宜超過修復區(qū)底部0.5m，并避免穿透至下部非修復區(qū)的含水層。若修復區(qū)深度超過4m或包含多個含水層，則注6.4.6.1地下溫度監(jiān)測點宜布置在加熱區(qū)冷點位置，并避開藥劑注入井的影響。垂向上監(jiān)測點的設置間隔應保證每個點位上有不少于6.4.6.2地下水監(jiān)測點應設置于化學注入井幾何中心、調查階段發(fā)現(xiàn)的污染相對嚴重區(qū)域6.4.6.3地下溫度、地下水監(jiān)測點的安裝位置及設置數(shù)量由監(jiān)控目的、地塊特76.4.8.1原位熱處理耦合化學修復工程加熱模式的選取同時受地塊水文地質條件、能源匹配條件等因素的影響；加熱模式推薦使用熱傳導方式，根據(jù)現(xiàn)場能源供應條件可選擇6.4.9.2加熱井規(guī)格、建井深度根據(jù)安裝方法、地塊污染特6.4.9.3加熱單元在小于3m的淺層污染區(qū)域使用時，水平加熱井傾斜段與地平面成6.4.10.1應根據(jù)地質及水文地質條件、修復時間、修復成本和注入藥劑的理化性質等條件，選擇適合的藥劑注入方式，一般藥劑注入方式包括：原位井注入、高壓旋噴和水裂注入等。耦合修復條件下，藥劑受熱停留時間縮短，應采用少量多次藥劑注入的原6.4.10.2對于滲透性良好的區(qū)域可采用一般注入井注入，滲透條件中等的區(qū)域可采用抽6.4.10.3藥劑注入的主要工藝參數(shù)包括藥劑濃度、注入壓力、注入流量、注入時間、注入頻率等。注入壓力為藥劑擴散的主要驅動力，可調節(jié)注入流量和注入時間控制藥劑半徑。最適藥劑濃度可通過小試、中試確定。注入頻率可根據(jù)藥劑停留時間、污染物6.4.10.4耦合修復藥劑注入宜在土壤溫度40~70℃間進行，溫度高于80℃時藥劑劇烈反6.4.10.5藥劑注入應與修復進程的動態(tài)監(jiān)測相結合，實時動6.4.11.1化學注入單元包括化學注入井、6.4.11.2化學注入井由井頭、井管、濾網(wǎng)和填充濾料層構成，結構示意圖如圖3所示。井管可外包尼龍濾網(wǎng)，再填充濾料。應根據(jù)污染深度設置井管篩孔的位置，確保篩管全覆蓋縱向污染范圍并有所擴展；污染地層厚度較大的區(qū)域應分層設置注入篩管，每8度不超過4m；在縱向上，對于滲透系數(shù)相差大于兩個數(shù)量級的地層，應分6.4.12.1對于水力傳導系數(shù)大于1*10-5cm/s的地層推薦使用地下水阻隔措施，參照HJ6.4.12.2原位熱處理耦合化學修復技術可通過控制目標修復區(qū)域的含水率，使加熱階段6.5.2保溫層材料可選擇加氣保溫磚或泡沫混6.6.2噪聲控制要求參考HJ1165，設備控制機房內(nèi)、外的噪聲分別符合GB30967.1.3爆炸性氣體環(huán)境使用的加熱設備，使用單位根據(jù)危險場所分類正確選擇防爆電97.2.1工藝設備包括藥劑溶配注入模塊和加熱控制模塊。藥劑溶配注入模塊通過藥劑7.2.2藥劑溶配注入模塊可實現(xiàn)藥劑的稀釋、混勻和精準定量配比、藥劑溶液混合注單獨注入，設備主要構成包括：溶配箱、稀釋罐、管路混合器、管道與泵、各儀表管件、7.2.3加熱控制模塊可實現(xiàn)對加熱元器件的供電、斷電、電壓穩(wěn)定、過流/過載保護、信號采集、溫度控制、無線通訊等功能。設備主要構成包括：加熱棒、熱電偶、測溫通塊、可編程序控制器（PLC）、人機界面（HMI）、電控柜、數(shù)據(jù)采集與通訊7.2.4設備和材料主要性能應滿足以下a)溶配藥罐應根據(jù)單批注入量要求，確定罐體尺寸及設備套數(shù)，以滿足修復工程的b)注藥泵的選型應根據(jù)其所輸送藥液的理化性質、注入壓力和注入流量來選定，并d）藥劑注入系統(tǒng)管材、管路連接構件、閥門、儀表等宜采用具有良好耐腐蝕性的金7.2.5還原藥劑可選用零價鐵或稀釋液堿（可降低土壤和地下水），8.1.1施工前確保設備、材料、器件等具備產(chǎn)品合格證書、產(chǎn)品性8.2.1工程安裝、施工完成后應首先對相關儀器儀表進行校驗，后根據(jù)工8.2.2分項調試即對各設備單元分別上電測試，使設備工況處于穩(wěn)定的范a）所有操作人員就位，佩戴必要的安全防護用品；8.2.4調試期間應對工程運行進行性能試驗，主要包b）藥劑溶液配制濃度與頻次；9.1.2應向在場施工運維人員培訓耦合修復工藝各設備運行邏輯順序、藥劑、土壤9.2.1原位熱處理耦合修復工程運行應在系統(tǒng)通過整體調試、各環(huán)節(jié)運轉正常、技9.2.2原位熱處理耦合化學修復系統(tǒng)的啟動順序為監(jiān)測單元-供能單元-加熱單元-注入單9.3.2原位化學注入過程分為先還原后氧化和直接氧化注入兩類，先還原后氧化針9.3.3原位化學注入過程運行時保證每口井注入流量、注入時間、注入頻率可達到求。著重分析地下水位、EC、pH、ORP、溫度、以及藥劑濃度變化情況和分布范圍，記錄飽和井位置。藥劑分布薄弱區(qū)域加強注入，地下水溫度低于目標加熱溫度時增加9.3.5控制節(jié)點一：原位加熱過程運行時，分析土壤升溫和溫度分布情況。達到目溫度的區(qū)域降低或停止能源輸入，保持土壤溫度。主體加熱區(qū)域冷點溫度和加熱9.3.6控制節(jié)點二：原位化學注入的劑維持還原狀態(tài)，保持ORP<-150mV在連續(xù)監(jiān)測下不發(fā)生反彈后停止還原劑注入，利用土壤緩沖能力自然恢復氧化還原電位和pH，直至接近注入還原劑前的狀態(tài)。當pH值、ORP恢復至接近還原前數(shù)值，被還原污染物和還原產(chǎn)物濃度趨于穩(wěn)定時，耦合還原階段結束，可進入耦合氧化階段。9.3.7控制節(jié)點三：原位化學注入的氧化階段運行時，根據(jù)工藝設計方案間歇性注入劑，應定期采集土壤和地下水樣品，測試地下水氧化藥劑濃度，應保持地下水樣品劑濃度在注入濃度的20%以上，分析氧化藥劑擴散情況和地下水氧化還原環(huán)境變化情9.3.8控制節(jié)點四：當氧化藥劑擴散和注入量達到設計要求，地下水ORP>200mV、EC>50mS/cm、且土壤和地下水污染物濃度持續(xù)降低并低于修復目標值時，達到修復完成9.3.9整個系統(tǒng)設專人管理和運行，對管理和運行人員進行定期培訓，確保管理和9.3.10運行操作人員上崗前進行專業(yè)培訓和運行9.4.2維護人員宜根據(jù)技術要求與規(guī)范對工程設備開展定期檢查、維護和更換必要和材料。重點維護對象包括加熱設備元器件、監(jiān)測設備、注入設備及管區(qū)域、初始濃度高的區(qū)域和修復區(qū)周邊土壤增設采樣點，于修復區(qū)域上下游增設地下9.5.2根據(jù)運行過程控制節(jié)點及定期檢測結果分析，若判斷修復達到目標值，可開9.5.3若自檢和效果評估階段發(fā)現(xiàn)土壤和地下水污染物濃度反彈，可返回原位化學程，在保持目標溫度條件下繼續(xù)開展化學修復，直至修復效果評估通9.6.1運行和維護人員可根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)、運行記錄和污染物變化情況，判斷加熱系統(tǒng)9.6.2系統(tǒng)停機順序：加熱系統(tǒng)保溫—化學注入系統(tǒng)暫停—自檢和效果評估通過—加9.6.3系統(tǒng)停機后進行設備和地表敷設的拆除，拆除順序為—地面管線—硬化地面及保溫層—加熱井、注入井。根據(jù)效果評估建議，可保留監(jiān)測系9.7.1應預先制定原位熱處理耦合化學修復工程事故應急預案故經(jīng)過及手段措施，對事故原因進行分析，避免同類事9.7.2原位熱處理耦合化學修復工程事故應急措施內(nèi)容包括但不限于：事故停機應措施、重要設備/系統(tǒng)故障應急處理措施、注入藥劑泄漏/漫灌/井噴應急處理措施、火災事故應急處理措施、觸電事故應急處理措施、誤接觸藥劑應急處理措施、突發(fā)停水/停電應急處理措施、人員傷亡應急救援措施、環(huán)境污染和破壞應急處理措10.1.1在原位熱處理耦合化學修復實施過程中，需對運行系統(tǒng)各項指標、土壤和地下水及修復區(qū)域環(huán)境進行實時和定期監(jiān)測。監(jiān)測10.1.2地下溫度、大氣無組織排放、周邊土壤與地下水采樣監(jiān)測等參照HJ1165、HJ10.1.3在耦合修復工程實施過程中，應對加熱區(qū)內(nèi)及周邊、廠區(qū)邊界開展無組織大氣污10.1.4根據(jù)原位熱脫附現(xiàn)場運行狀況，可對修復區(qū)域及周邊的土壤、地下水進行取樣監(jiān)測。采樣、制樣及送檢過程中應采取措施防止污染物在高溫作用下逸散，并防止人員燙傷。取樣后應對表面的阻隔層進行恢復。監(jiān)測指標包括目標污染物及可能產(chǎn)生的中間產(chǎn)物。取樣檢測應參考HJ25.2。對修復區(qū)域的土壤進行熱采樣時，宜采用鉆孔方式進行，可根據(jù)土層特征和鉆探作業(yè)條件選擇合適的鉆探設備。鉆探過程宜使用耐高溫的鋼制套管。取土管應立即置于預先準備好的冰浴槽中急冷降溫，再10.1.5地下水進行熱采樣時，受熱部分采樣管應與置于冰浴槽內(nèi)的不銹鋼換熱盤管連接，不銹鋼換熱盤管出口與出水管連接，從出水管出口直接采集水樣。不銹鋼換熱盤流量、注入總流量、固體藥劑添加速率、單井注入時間、單井注入流量為穩(wěn)定運行時的10.1.7在原位加熱和注入實施期間中，應對作業(yè)區(qū)內(nèi)地下水質進行日常