化工園區(qū)土壤修復技術及改良案例

第第頁化工園區(qū)土壤修復技術及改良案例一、城市工業(yè)污染場地土壤修復及案例

對城市工業(yè)遺留的污染場地，因其特殊位置和土地再開發(fā)利用的需求，需要快速、高效的物化修復技術和設備。土壤修復技術的應用在很大程度上依賴于修復設備和檢測設備的支撐，設備化的修復技術是土壤修復走向市場化和產(chǎn)業(yè)化的基礎。開發(fā)與應用基于設備化的場地污染土壤的快速修復技術是發(fā)展趨勢。

1.1米國超級基金法

土壤中有機污染物的來源包括工業(yè)泄露和溢出，石油庫和化學品庫泄露，農(nóng)藥濫用，清潔劑、油、防凍液隨意處置，生活垃圾不當處置，垃圾填埋場和垃圾堆場等。米國有機污染土壤修復工作開展較早，目前已有大量成功的修復案例。

米國自20世紀80年代起建立了土壤修復超級基金制度，截止2023年，已累計清理有害土壤、廢棄物和沉淀物1億多m3，涉及有機污染物的場地超過總場地的60%。今介紹米國超級基金污染場地修復的四個典型案例，以期為有機污染土壤修復工作提供借鑒。

2土壤氣相抽提項目——落基山兵工廠18單元污染修復工程

落基山兵工廠是米國的一個化學武器制造中心，位于科羅拉多州的科默斯市。這一兵工廠由米國陸君于20世紀末設立，生產(chǎn)常規(guī)兵器和化學兵器。1984年，米國陸君對落基山兵工廠的污染情況進行了詳細調查，發(fā)現(xiàn)場地內存在多種污染物，包括有機氯農(nóng)藥、有機磷農(nóng)藥、氨基甲酸酯類殺蟲劑、有機溶劑、氯化苯、重金屬等。

1991年，在落基山兵工廠超級基金污染場地的18號單元進行了土壤氣相抽提處理。這一區(qū)域在過去主要用以清洗維修設備和車輛，并儲存柴油、汽油和各種石油產(chǎn)品。在這一區(qū)域的土壤和地下水中發(fā)現(xiàn)了大量的VOCs，其中大多為三氯乙烯，其在土壤蒸汽中的體積濃度高達65×10－6。這些VOCs主要來自于清洗過程中使用的含氯溶劑。SVE系統(tǒng)安裝在了土壤蒸汽中三氯乙烯濃度最高的區(qū)域。

圖1SVE系統(tǒng)的工藝流程

該SVE系統(tǒng)包括一個較淺的氣相抽提井和一個較深的氣相抽提井。淺井位于黏土層以上，地下13～28尺;深井位于黏土層以下，地下43～58尺。設立兩個抽提井是為了研究黏土層對VOCs移除的影響。在氣相抽提井周邊圍繞著4個蒸汽監(jiān)測井，用于評估SVE系統(tǒng)的性能。蒸汽從氣相抽提井中抽提出之后，進入氣液分離罐中分離掉其中的凝結水，隨后進入沉淀過濾器和再生鼓風機。鼓風機排出的煙氣通過兩組串聯(lián)的顆?；钚蕴肯到y(tǒng)進行處理，每組活性炭處理單元中有三個裝有顆?；钚蕴康娜萜?。一級活性炭處理單元可以去除掉氣體中90%的三氯乙烯，二級活性炭處理單位則用于處理殘余的三氯乙烯。圖1為該SVE系統(tǒng)的工藝流程。

該系統(tǒng)的運營過程從1991年7月持續(xù)到12月，總共處理了約70磅的三氯乙烯，總處理土方量約為26000m3。SVE系統(tǒng)處理后的三氯乙烯的體積濃度小于1×10－6。整個SVE系統(tǒng)的籌備、建立和運行費用為182800美元。

1.3熱解吸修復項目——沃林頓乳膠廠環(huán)境修復工程

沃林頓乳膠廠位于米國新澤西州卑爾根縣的居?。I(yè)混合區(qū)，面積為9.67英畝。從1951年至1983年，該廠生產(chǎn)天然和合成橡膠產(chǎn)品以及化學粘合劑。生產(chǎn)過程中使用了大量的有機溶劑，包括揮發(fā)性有機物(VOCs)，如丙酮、庚烷、正己烷、甲乙酮、二氯甲烷，以及多氯聯(lián)苯(PCBs)。

1989年3月，沃林頓乳膠廠場址被添加到超級基金優(yōu)先修復場地名單中，1988年9月至1992年6月這一場地進行了修復調查。調查結果顯示:場地中的污染土方量為24500m3，排水渠中的污染土和污泥量為1292060m3。PCBs最高含量為4000mg/kg，半揮發(fā)有機物為雙黃原酸乙基酯鄰苯二甲酸鹽(BEHP)、3，3’-二氯聯(lián)苯胺和PAHs，重金屬污染物為銻和砷。

圖2熱解吸系統(tǒng)的工藝流程

1999年3月，該場地開始使用熱解吸法清除土壤中的有機污染物。系統(tǒng)熱解吸單元是一個三重殼回轉窯，圖2為這一系統(tǒng)的工藝流程。該系統(tǒng)每天大約處理225噸土壤，土壤出口溫度為482℃。在污染土壤進入到回轉窯之前，首先要對其進行篩濾，將直徑大于兩英寸的雜質篩除。處理后的土壤進行壓實之后回填到挖掘區(qū)域。

煙氣使用洗滌器、文丘里管、噴霧塔依次進行處理，隨后進入到顆粒活性炭過濾單元和高效空氣微粒過濾器中進行清潔。處理后的煙氣再次回收進入爐膛。洗滌用水通過澄清池和壓濾機分離掉油和固體殘渣，隨后使用活性炭吸附掉污染物，清潔水用于進行清潔土壤的調理。壓濾器中的濾餅在場外的危險廢物填埋場地進行填埋。

這一項目一直實施到2000年6月，共修復41045m3有機污染土壤，修復費用總計15700000美元，平均每立方米土壤花費382美元，其中有機污染物的處理效果見表2。

表2熱解吸系統(tǒng)處理效果

4土壤淋洗項目——勒瓊營88號地塊土壤含水層修復項目

海君陸戰(zhàn)隊勒瓊營位于米國北卡羅來納州，是米國海君陸戰(zhàn)隊一所規(guī)模龐大的訓練和調度基地。這一基地建于1942年，面積為640km2。1989年，米國環(huán)保署將這一場地添加到國家優(yōu)先修復場地名單中。勒瓊營場地中的土壤、污泥、地下水和地表水中都含有大量污染物，威脅著該區(qū)域居民的健康。場地中的污染物包括VOCs、重金屬、農(nóng)藥、PAHs和PCBs。從1994年起，米國海君開始對勒瓊營地塊進行修復，直到現(xiàn)在修復工程仍在繼續(xù)。

1999年4－8月，在勒瓊營的88號地塊設立了表面活性劑加強的原位土壤淋洗系統(tǒng)，進行土壤含水層修復示范項目。88號地塊受到四氯乙烯和烴類溶劑的污染。四氯乙烯屬于重質非水相液體，主要位于88號地塊深度大約為16～20英尺的土壤淺層含水層中，其中大部分的重質非水相液體污染物位于淺層含水層底部低透水性的淤泥層中。烴類溶劑屬于輕質非水相液體，位于淺層含水層的上部。在本項目中，目標污染物為四氯乙烯，但也有少部分的烴類溶劑在處理過程中被附帶脫除。

在勒瓊營88號地塊示范工程中，設立了原位土壤淋洗系統(tǒng)(圖3)進行重質非水相液體污染物的去除，同時設立表面活性劑回收系統(tǒng)進行表面活性劑的回收利用。土壤淋洗系統(tǒng)包括3個注射井、6個提取井和2個液壓控制井。系統(tǒng)中使用的表面活性劑(Alfoterra145-4POsulfateTM)是專門為勒瓊營88號地塊示范工程設計的。這一表面活性劑滿足兩個要求:首先能夠盡可能溶解重質非水相液體，其次可以保證表面活性劑回收過程的性能。攜帶污染物的表面活性劑液流在地上部分進行處理，處理單元包括一個滲透蒸發(fā)系統(tǒng)和一個超濾單元。滲透蒸發(fā)系統(tǒng)用于移除液流中的污染物，膠束強化超濾單元用于去除過量的水分。經(jīng)過回收凈化的表面活性劑液流再次投入到注射井。

圖3土壤淋洗系統(tǒng)的工藝流程

88號地塊的面積大約為11m×29m，在4個月的處理周期中，該示范工程總共處理了288L四氯乙烯，總花費3074500美元。

5微生物修復項目———法國有限公司污染場地修復工程

法國有限公司污染場地位于米國德克薩斯州的克羅斯比，面積為22.5英畝。這一場地在1966－1971年是一個工業(yè)廢物處置中心，每年大約有7×107加侖(265000m3)的石油化學廢棄物傾倒在一個7.3英畝，沒有防滲層的鹽水湖中。傾倒的垃圾包括罐底、酸洗用酸、精煉廠和石油化工廠的不合格產(chǎn)品。1983年成立法國有限公司任務團隊，來領導進行這一場地的修復，主要修復目標為湖底的焦油狀污泥和底層土。場地中的主要污染物有苯并［a］芘、氯乙烯和苯、此外還有砷和PCBs。污染物濃度高達400～5000mg/kg。

該項目選用了原位懸浮床生物修復技術，系統(tǒng)中主要包括一個MixFlo曝氣系統(tǒng)，一個液態(tài)氧供應系統(tǒng)，一個化學物料供料系統(tǒng)，挖泥和混合設備。該系統(tǒng)中包括兩個周圍安裝了板樁墻的處理單元，每個處理單元可以處理1.7×107加侖(64000m3)的污染土壤。其中Mixflo曝氣系統(tǒng)通過使用純氧和一系列的噴射器來氧化混合料液，因此可以減少處理過程中空氣的排量，并將系統(tǒng)中溶解氧的濃度維持在2mg/L。圖4為這一系統(tǒng)的工藝流程。

圖4懸浮床生物修復系統(tǒng)的工藝流程

該系統(tǒng)在清理完土壤和污泥后，使用反滲透系統(tǒng)來處理鹽水湖中的表層水。這一工程大約處理了150000m3的表層水，處理后的表層