砷、銻污染場地污染調查及修復方案設計

王云麗，朱俊民，胡培良，馬 英，譚三香

（1.永清環保股份有限公司，湖南 長沙 410100；2.湖南有色環保研究院有限公司，湖南 長沙 410100）

隨著城市化進程的加快和經濟發展，產業結構深化調整，土壤污染問題日益突出［1-2］，國家《土壤污染防治行動計劃》（即“土十條”）的發布，更使得土壤修復工程備受關注。不同污染程度的土壤，影響土地的二次開發利用，威脅生態安全和人體健康［3］，污染場地修復至關重要。許多污染場地在再開發前沒有按照政府的相關規定進行調查與治理，為保護人體健康，必須先對場地開展調查和風險評估，進而實施污染場地修復和風險管理。

本文以某砷、銻污染場地為例，介紹了該場地基本情況、修復技術篩選、小試試驗設計及土壤修復方案設計，以指導后續修復工程實施工作。

1 場地環境調查

項目依據《建設用地土壤污染狀況調查技術導則》（HJ 25.1—2019）、《建設用地土壤污染風險管控和修復監測技術導則》（HJ 25.2—2019）等相關技術文件采取“分批布點、逐級加密、局部增點、鎖定污染”的布點原則進行布點設置，首先以80 m×80 m網格作為采樣單元，如存在污染超篩選值較重的區域可按40 m×40 m或20 m×20 m網格作為采樣單元進行加密布點，采樣深度為4.5 m，共布設139個點位，檢測417個樣品。砷、銻分別采用《水質 汞、砷、硒、鉍和銻的測定 原子熒光法》（HJ 694—2014）和《水質65種元素的測定 電感耦合等離子體質譜法》（HJ 700—2014）進行檢測。

選擇第一類用地的篩選值砷22.2 mg／kg、銻20 mg／kg作為本場地的篩選標準，結果超標范圍較廣，砷污染超標率達18%，銻超標率達10.07%。污染深度集中于表層1.5 m以內。統計結果見表1。

表1 土壤砷、銻數據統計結果

2 場地風險評估

項目為生態用地，主要受體為人和生態環境?；诒Ｗo區域地下水的目的，砷、銻浸出標準分別選用《農田灌溉水質標準（旱作）》（GB 5084—2005）、《地下水質量標準》（GB／T 14848—2017）Ⅳ類水標準。土壤固化／穩定化后砷、銻浸出目標值分別為0.1 mg／L、0.01 mg／L。污染土壤方量298 790 m3。

3 修復技術手段篩選

重金屬銻污染土壤常用的修復技術有固化／穩定化、土壤淋洗、水泥窯、填埋等技術［4-5］。結合本場地實際情況，綜合考慮技術成熟性、時間條件、資金水平以及技術的實用范圍等，推薦采用固化／穩定化修復技術＋原位阻隔回填技術。

固化／穩定化修復技術不僅與修復工藝有關，還與污染物的性質、污染土壤的類型、含水量有密切的關系。污染物含量越高、土壤黏性越小、含水量越低，其修復效果越好，反之其修復效果越差。

所需修復的土壤主要類型為粉土和黏土，土壤團聚現象較明顯，通過增加生石灰的方式降低含水率，提高土壤固化／穩定化效果。另外，該技術修復時間較短、成本較低、管理方便，能夠滿足本場地在修復時間、費用、管理方面的要求。固化／穩定化修復技術用于本場地重金屬污染土壤的修復可行。

原位阻隔覆蓋是將污染區域通過在四周建設阻隔層，并在污染區域頂部覆蓋隔離層，將污染區域完全與周圍隔離，避免污染物與人體接觸和隨地下水遷移。本項目場地條件滿足要求，可適用。

4 小試試驗設計

土壤修復工程中，藥劑配方和添加量是關鍵工藝參數，不僅直接影響處理效果，同時對項目投資有重要影響［6-7］。藥劑配方和添加量受土壤性質（如pH）、污染物含量、以及修復目標（驗收標準）等關鍵因素影響，因此在項目實施前，必須結合項目土壤污染的特性，開展實驗室小試試驗，確認藥劑的配方以及添加量，同時驗證該技術的有效性，其試驗結果是工藝參數確定的主要依據。本設計為確定穩定化修復過程中的藥劑添加比例及成本預算，試驗人員參考場調數據采集土壤樣品并開展試驗。

4.1 試驗步驟

設定砷、銻浸出超標的總量邊界條件砷≥200 mg／kg或銻≥1 000 mg／kg。結合場地調查數據，采集砷≥200 mg／kg或銻≥1 000 mg／kg污染土壤R1和砷＜200 mg／kg且銻＜1 000 mg／kg的低浸出風險污染土壤R2有代表性的兩種樣品用于效果驗證。

稱取污染土壤樣品各200 g，按照土壤質量比添加穩定化藥劑，并與樣品混勻，通過攪拌器機震蕩后添加相應質量的水，靜置養護1～2 d。

浸出方法采用《固體廢物浸出毒性浸出方法-水平振蕩法》（HJ 557—2010）方法進行，每個處理設置不小于2個平行，結果以平均值體現。

——我要求你們跑四圈，既然你們跑了六圈，這樣吧，我實行多退少補政策，聽口令，全體立正！向后轉，反方向繞操場再跑兩圈！

基于保護區域地下水的目的，浸出標準選用《地下水質量標準》（GB／T 14848—2017）Ⅳ類水標準。

4.2 試驗設計及結果

針對砷／銻類污染土壤，根據以往工程經驗，R1污染土壤樣品按照土壤質量比分別添加1.5%、2.0%、2.5%的穩定劑A，R2污染土壤添加0.5%、1.0%的穩定化藥劑D。試驗設置平行樣，數據結果以平均數體現。具體見表2，A代表粉末離子礦化穩定劑，D代表廣譜性重金屬礦化穩定化藥劑。

表2 砷／銻類金屬污染類穩定化試驗結果

從表2可知，添加1.5%、2.0%和2.5%的穩定劑A對砷的穩定化率大于91%，且砷浸出濃度均低于修復目標值0.1 mg／L；對銻的穩定化率為58.7%、95.6%、96%，添加2%穩定劑A的土壤銻浸出濃度低于修復目標值0.01 mg／kg，添加0.5%、1.0%的穩定化藥劑D，都能適當降低污染土壤中重金屬砷、銻浸出濃度低于修復目標值。

4.3 試驗結論

對于砷≥200 mg／kg或銻≥1 000 mg／kg的污染土壤，建議添加2%的穩定劑A。

對于砷＜200 mg／kg且銻＜1 000 mg／kg低浸出污染風險土壤，建議添加0.5%的穩定化藥劑D，降低浸出濃度，避免浸出超標。

5 修復方案設計

本工程固化穩定化處理污染土壤298 790 m3。挖掘后運送至固化穩定化治理車間，經處理達標后的污染土壤進行阻隔回填。

5.1 設計原則

本工程整體治理路線的設計，是根據本工程相關技術要求，并充分考慮本場地污染特征、工程重難點、規劃相符性等，以實現修復質量和滿足工期為主要目標。采用穩定化后原地阻隔回填的處置方式。并遵循以下原則：（1）技術設備成熟可靠；（2）修復效果達標；（3）修復時間合理；（4）施工工藝對周邊環境的不良影響??；（5）費用經濟合理。

5.2 修復工藝設計

本工程由預處理設備和土壤修復一體化設備對污染土壤進行破碎、篩分及化學氧化處理，本項目的工藝流程設計如圖1所示。

圖1 工藝流程設計圖

1.處理準備工作。為了提高污染土壤的處理效率，減少污染向周邊擴散的機率，所有進入穩定化治理車間的污染土壤，直接由運輸車輛送入暫存區。為了減少轉運距離，將暫存區設置在穩定化治理車間里。暫存區最多只暫存兩天處理量的污染土壤。

2.預處理與穩定化處理。預處理設備對污染土壤進行篩分、破碎作業，確保進入混合反應工序的污染土壤粒徑小而均勻，為穩定化處理過程創造條件。根據試驗要求，穩定化處理污染土壤含水率一般控制20%～40%，粒徑小于30 mm，藥劑與污染土壤攪拌能達到最佳效果。本工程異位穩定化處理污染土壤80 194.10 m3，ALLU設備處理能力調整為50～100 m3／h。根據工程量及工期安排，每日修復5 000 m3的污染土壤，需處理16 h／d。因此，本工程穩定化治理車間需要配備6臺ALLU設備。

3.處理后養護。穩定化處理后的土壤，由裝載機轉運至養護區進行堆放養護，按照批次依次堆置成長條土垛，采用薄膜對養護土壤進行覆蓋，養護1～2 d時間，養護期間保證養護土壤中的含水率控制在20%～40%，保證穩定化反應的效果。

4.檢測達標后處置。養護至設計周期后的污染土壤進行取樣檢測分析，按照每500 m3不少于1個樣品。同時，需要送至具有相關檢測資質的第三方檢測機構進行分析檢測，達到規定的修復目標值后方可阻隔回填；未達標的土壤需要繼續進行加藥處理，直至檢測達標。

5.阻隔回填工程設計?？紤]到本工程需阻隔回填的土壤方量較大，為減少清挖及運輸過程中對場外環境造成二次污染。因此，選擇在污染場地北側修建回填場，場地內挖掘出的清潔土作為本工程覆蓋用土。阻隔回填區域面積為6 000 m2，可填埋容量為300 000 m3，可滿足污染土壤填埋量。

阻隔回填場地參照《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》（GB 18599—2001）及相關標準要求，阻隔回填區需滿足以下要求：（1）場地底部土壤最好為優質黏土、隔水性能好、透水系數小，對于滲透系數大的填埋場地可以考慮采用人工阻隔的方式；（2）場地內不得有較大的巖隙裂縫或者有泉涌／泉眼；（3）場地范圍內的樹木、雜草、腐殖土、石塊等應全部清除；（4）平整后場地構建面應平整、堅實、無裂縫、無松土；（5）平整后場地表面無積水、場地底部高于地下水位1 m以上；（6）坡面穩定，過渡平緩，壓路機碾壓后，輪跡深度不得超過5 mm。

5.3 關鍵技術參數

根據試驗結果和修復路線，化學氧化技術關鍵參數見表3。

表3 固化穩定化技術關鍵參數一覽表

5.4 工藝設施配置

污染土壤異位固化穩定化處理中，本工程擬投入的主要工藝實施配置，見表4。

6 結論與建議

1.項目場地環境調查、風險評估等工作成果可以得出：本場地重金屬砷銻超標范圍較廣，砷超標率達18%，銻超標率達10.7%，污染深度集中于表層1.5 m以內，污染土壤方量298 790 m3。

2.從技術、經濟、環境安全以及項目需求等多角度比選，原地異位固化穩定化修復技術，對于砷≥200 mg／kg或銻≥1 000 mg／kg的污染土壤和砷＜200 mg／kg且銻＜1 000 mg／kg分別添加2%的穩定劑A和0.5%的穩定劑D，能達到修復目標要求。3.本項目采用原地異位固化穩定化修復技術＋阻隔回填對砷、銻重金屬污染土壤進行處理，為此類污染土壤修復方案提供參考；而實際中工程中由于各地區土質存在較大差異，因此具體修復方案的設計還需要結合當地的土質特征做進一步的調整。