有色冶煉場(chǎng)地土壤重金屬固化穩(wěn)定化長(zhǎng)效修復(fù)技術(shù)規(guī)范

1T/HNNMIAXX-202X有色冶煉場(chǎng)地土壤重金屬固化/穩(wěn)定化長(zhǎng)效修復(fù)技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了有色冶煉場(chǎng)地土壤重金屬固化/穩(wěn)定化長(zhǎng)效修復(fù)技術(shù)的基本要求、工作流程、固化/穩(wěn)定化長(zhǎng)效修復(fù)技術(shù)要求、修復(fù)方案制定、可處理性實(shí)驗(yàn)、長(zhǎng)效性評(píng)估、技術(shù)實(shí)施、修復(fù)效果評(píng)估、應(yīng)用要求。本文件適用于超過GB36600（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)）土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值的受到有色金屬冶煉活動(dòng)影響場(chǎng)地土壤重金屬的固化/穩(wěn)定化長(zhǎng)效修復(fù)治理。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件。不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB3838地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB5085.3危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別GB/T14848地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB18598危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)GB18599一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)GB/T23739土壤質(zhì)量有效態(tài)鉛和鎘的測(cè)定原子吸收法GB36600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)HJ25.1建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則HJ25.2建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控和修復(fù)監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則HJ25.3建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則HJ25.4建設(shè)用地土壤修復(fù)技術(shù)導(dǎo)則HJ25.5污染地塊風(fēng)險(xiǎn)管控與土壤修復(fù)效果評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則HJ25.6污染地塊地下水修復(fù)和風(fēng)險(xiǎn)管控技術(shù)導(dǎo)則HJ/T299固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法HJ557固體廢物浸出毒性浸出方法水平振蕩法HJ804土壤8種有效態(tài)元素的測(cè)定二乙烯三胺五乙酸浸提-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法HJ1282污染土壤修復(fù)工程技術(shù)規(guī)范固化/穩(wěn)定化3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1有色金屬冶煉行業(yè)non-ferrousmetalsmeltingindustry以各種礦石或廢料為原料，經(jīng)焙燒、冶煉、分解等工藝提取所需鉛、鋅、銅、鎳、銻、汞等有色金屬的行業(yè)。3.2有色冶煉場(chǎng)地土壤non-ferroussmeltingsitesoil有色冶煉場(chǎng)地土壤則是指在有色冶煉行業(yè)所在場(chǎng)地范圍內(nèi)的地基土。3.3固化/穩(wěn)定化solidification/stabilization2T/HNNMIAXX-202X將污染土壤與能聚結(jié)成固體的材料（如水泥、瀝青、化學(xué)制劑等）相混合，通過形成晶格結(jié)構(gòu)或化學(xué)鍵，將土壤或危險(xiǎn)廢物捕獲或者固定在固體結(jié)構(gòu)中，從而降低有害組分的移動(dòng)性或浸出性。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)定化是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。[來源：HJ1282-2023.3.1]3.4長(zhǎng)效修復(fù)long-termremediation指土壤經(jīng)修復(fù)治理后具有較高的穩(wěn)定性，污染物在自然條件下隨時(shí)間變化（不少于10年）的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)無明顯增加。4基本要求4.1科學(xué)性固化/穩(wěn)定化長(zhǎng)效修復(fù)技術(shù)應(yīng)以有色金屬冶煉場(chǎng)地土壤詳查單元內(nèi)的重金屬污染特征為基礎(chǔ)，綜合考慮場(chǎng)地重金屬污染的類型、程度、范圍、成因，根據(jù)土壤利用需求及業(yè)主要求，結(jié)合修復(fù)技術(shù)的修復(fù)效果、修復(fù)成本、修復(fù)時(shí)間、可操作性和環(huán)境影響等因素，科學(xué)選擇修復(fù)技術(shù)。4.2安全性選用技術(shù)和藥劑在治理實(shí)施過程中不產(chǎn)生二次污染，對(duì)人體健康、土壤生態(tài)和周邊環(huán)境無不利影響。4.3可行性選用技術(shù)成熟度高、成本適宜、易于操作，適宜于有色冶煉場(chǎng)地土壤重金屬污染的治理和推廣。4.4長(zhǎng)效性在實(shí)現(xiàn)有色冶煉場(chǎng)地重金屬污染土壤治理的同時(shí)，確保治理效果的長(zhǎng)效性。5工作流程基于場(chǎng)地土壤污染狀況調(diào)查，開展場(chǎng)地土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，結(jié)合治理目標(biāo)，完善優(yōu)化修復(fù)治理方案并實(shí)施，開展效果評(píng)估。工作流程見圖1。3完善優(yōu)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和資料收集藥劑劑量養(yǎng)護(hù)方式藥劑類型T/HNNMIAXX-202X完善優(yōu)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和資料收集藥劑劑量養(yǎng)護(hù)方式藥劑類型有色冶煉場(chǎng)地土壤重金屬固化有色冶煉場(chǎng)地土壤重金屬固化/穩(wěn)定化污染特征和成因分析場(chǎng)地污染土壤風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估治理修復(fù)目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)管控/固化植被恢復(fù)/穩(wěn)定化修復(fù)條件施工要求修復(fù)方案可處理性長(zhǎng)效性評(píng)估修復(fù)方案實(shí)施效果評(píng)估圖1有色冶煉場(chǎng)地土壤重金屬固化/穩(wěn)定化長(zhǎng)效修復(fù)工作流程圖6固化長(zhǎng)效修復(fù)技術(shù)要求6.1適用范圍適用于重度重金屬污染土壤，具有處理時(shí)間短、成本低、工藝簡(jiǎn)單、對(duì)各種污染物適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。固化后土壤能夠快速實(shí)現(xiàn)污染土壤的風(fēng)險(xiǎn)管控，但不宜于植物種植。固化技術(shù)宜用于路基、建筑用地回填等回用用途，不適宜于大面積土壤修復(fù)。6.2技術(shù)構(gòu)成和主要設(shè)備a)土壤固化技術(shù)體系由土壤預(yù)處理系統(tǒng)（異位處理用，包括土壤水分調(diào)節(jié)系統(tǒng)、土壤雜質(zhì)篩分系統(tǒng)、土壤破碎系統(tǒng)）、固化劑添加系統(tǒng)和土壤固化劑（粘合劑）混合攪拌系統(tǒng)組成(雙軸攪拌機(jī)、單軸螺旋攪拌機(jī)、鏈錘式攪拌機(jī)、切割錘擊混合式攪拌機(jī)等)。b)固化工程設(shè)備包括挖掘、轉(zhuǎn)運(yùn)、預(yù)處理、藥劑制備和投加裝置及攪拌混合設(shè)備等。機(jī)械設(shè)備的材質(zhì)應(yīng)具有耐腐蝕性、耐磨損性和較高機(jī)械強(qiáng)度，優(yōu)先選用自動(dòng)化程度高的專用設(shè)備。c)原位固化的攪拌混合可采用大尺寸螺旋攪拌、轉(zhuǎn)筒攪拌機(jī)、高壓旋噴機(jī)等設(shè)備，并具備水、液體、漿狀物料等的投加和混合能力。d)異位固化預(yù)處理可采用圓筒篩、振動(dòng)篩、篩分斗和固定格柵等進(jìn)行篩分減量化。e)異位固化的攪拌混合可采用雙軸攪拌、土壤改良機(jī)等設(shè)備，并具備水、液體、漿狀和粉狀等物料的投加和混合能力。4T/HNNMIAXX-202X6.3藥劑固化藥劑的選擇應(yīng)根據(jù)土壤污染物種類、污染程度和土壤理化性質(zhì)等指標(biāo)確定，考慮用量少、高效、價(jià)格適宜等因素。固化技術(shù)以篩選膠凝材料為主，輔以穩(wěn)定化藥劑和外加劑的選擇。該類材料主要為水泥類和火山灰（高爐礦渣和粉煤灰）類膠凝材料，高爐礦渣和粉煤灰須由水泥和石灰等引發(fā)劑引發(fā)產(chǎn)生水化反應(yīng)。常見的膠凝材料組合包括：水泥+粉煤灰、水泥+高爐礦渣、石灰+粉煤灰、石灰+高爐礦渣、石灰+爐窯灰、水泥+石灰+粉煤灰、水泥+石灰+高爐礦渣、水泥+石灰+爐窯灰等。具體材料優(yōu)缺點(diǎn)及可處理重金屬元素可參考HJ1282。土壤的干濕、凍融過程會(huì)造成水泥固化土壤宏觀結(jié)構(gòu)的開裂，研發(fā)以具有延展性能力的物質(zhì)（如高吸水樹脂等）作為基體合成功能化材料，可以解決水泥裂隙的問題。石膏基固化劑作為基于鈣礬石的重金屬污染土壤固化的新材料，其對(duì)重金屬的固化效果遠(yuǎn)高于普通硅酸鹽水泥。6.4投加比場(chǎng)地條件和污染特征不同，應(yīng)通過試驗(yàn)確定適用藥劑的最佳投加比，可根據(jù)小試、中試確定和優(yōu)化材料在示范場(chǎng)地中的投加比，常用范圍宜為質(zhì)量比的3.0%~10.0%。添加較多的固化劑時(shí)，對(duì)土壤的增容效應(yīng)較大，會(huì)顯著增加后續(xù)土壤處置費(fèi)用，修復(fù)后土壤增容率應(yīng)小于10%。6.5土壤破碎程度土壤破碎程度越大越有利于后續(xù)與固化劑的充分混合接觸，一般要求土壤顆粒最大的尺寸不宜大于5mm。土壤中砂粒和礫粒含量較多時(shí)，宜采用減量化措施。可以采用多級(jí)篩等設(shè)備按粒徑分級(jí)除去0.5mm以上的砂粒和礫粒，或2mm以上的礫粒。6.6含水率宜保持土壤含水率為25%~35%，保證土壤和固化藥劑的充分反應(yīng)。6.7混勻程度可借助攪拌混勻設(shè)備開展精細(xì)化施工，混合越均勻固化效果越好。6.8土壤環(huán)境條件土壤干濕交替或凍融循環(huán)容易造成固化體裂隙，在固化技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計(jì)和后期監(jiān)測(cè)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)加6.9施工工藝固化修復(fù)治理中，研發(fā)優(yōu)化或改進(jìn)施工工藝（重點(diǎn)在于預(yù)處理技術(shù)和混合攪拌方式），可提高重金屬的固化效果。6.10養(yǎng)護(hù)時(shí)間固化后的土壤應(yīng)在初凝前完成成型，宜在8小時(shí)內(nèi)。固化初凝成型完成后應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，將固化體用薄膜、草席等覆蓋，保持表面潮濕。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜少于14天，具體養(yǎng)護(hù)時(shí)間根據(jù)膠凝材料、外加劑和環(huán)境濕度等確定，石灰固化體強(qiáng)度低，需延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。當(dāng)晝夜平均氣溫小于5℃或最低氣溫小于-3℃,可采用蒸汽養(yǎng)護(hù)方式。7穩(wěn)定化長(zhǎng)效修復(fù)技術(shù)要求7.1適用范圍適用于中輕度重金屬污染土壤，具有處理時(shí)間短、成本低、工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、對(duì)多種污染物適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。穩(wěn)定化材料的低劑量投加不會(huì)顯著影響土壤的物理結(jié)構(gòu)，宜于以綠化用地（植被恢復(fù)）為主要用途的場(chǎng)地污染土壤的風(fēng)險(xiǎn)管控。7.2技術(shù)構(gòu)成和主要設(shè)備a)土壤穩(wěn)定化技術(shù)體系由土壤預(yù)處理系統(tǒng)（異位處理用，包括土壤水分調(diào)節(jié)系統(tǒng)、土壤雜質(zhì)篩分系統(tǒng)、土壤破碎系統(tǒng)）、穩(wěn)定材料添加系統(tǒng)和土壤穩(wěn)定化藥劑混合攪拌系統(tǒng)組成(雙軸攪拌機(jī)、單軸螺旋攪拌機(jī)、鏈錘式攪拌機(jī)、切割錘擊混合式攪拌機(jī)等)。5T/HNNMIAXX-202Xb)穩(wěn)定化工程設(shè)備包括挖掘、轉(zhuǎn)運(yùn)、預(yù)處理、藥劑制備和投加裝置及攪拌混合設(shè)備等。機(jī)械設(shè)備的材質(zhì)應(yīng)具有耐腐蝕性、耐磨損性和較高機(jī)械強(qiáng)度，優(yōu)先選用自動(dòng)化程度高的專用設(shè)備。c)原位穩(wěn)定化的攪拌混合可采用大尺寸螺旋攪拌、轉(zhuǎn)筒攪拌機(jī)、高壓旋噴機(jī)等設(shè)備，并具備水、液體、漿狀物料等的投加和混合能力。d)異位穩(wěn)定化預(yù)處理可采用圓筒篩、振動(dòng)篩、篩分斗和固定格柵等進(jìn)行篩分減量化。e)異位穩(wěn)定化的攪拌混合可采用雙軸攪拌、土壤改良機(jī)等設(shè)備，并具備水、液體、漿狀和粉狀等物料的投加和混合能力。7.3藥劑穩(wěn)定化藥劑的選擇應(yīng)根據(jù)土壤污染物種類、污染程度和土壤理化性質(zhì)等指標(biāo)確定。鉛、銅、鋅、鎘、鎳等陽(yáng)離子重金屬常用穩(wěn)定化藥劑有堿性材料（氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈣、石灰石、粉煤灰等）、含磷材料（磷酸鹽、骨炭、磷礦石等）和吸附材料（蒙脫石、沸石、海泡石、活性炭、生物炭等）。砷污染常用穩(wěn)定化藥劑有零價(jià)鐵、鐵鹽、鐵氧化物、鋁氧化物、錳氧化物、硫化亞鐵和高爐礦渣）。砷和其它陽(yáng)離子金屬?gòu)?fù)合污染常用穩(wěn)定化藥劑有鐵氧化合物、鐵鹽、鐵鹽與磷酸鹽復(fù)配、高爐礦渣以及生物炭?；诘V物材料、改性生物炭和緩釋材料等多類型復(fù)合型穩(wěn)定化材料的長(zhǎng)效綠色治理技術(shù)，減少材料的投加量，并且可在復(fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定性。具體材料優(yōu)缺點(diǎn)及可處理元素可參考HJ1282。7.4投加比根據(jù)場(chǎng)地條件和污染特征，應(yīng)通過試驗(yàn)確定適用藥劑的最佳投加比，可根據(jù)小試、中試確定和優(yōu)化材料在示范場(chǎng)地中的投加比，常用范圍宜為質(zhì)量比的0.5%~3.0%，不超過5.0%。7.5土壤破碎程度土壤破碎程度越大越有利于后續(xù)與穩(wěn)定劑的充分混合接觸，一般要求土壤顆粒最大的尺寸不宜大于5mm。應(yīng)用多級(jí)篩分設(shè)備進(jìn)行精細(xì)化的篩選，方可保證后續(xù)的治理要求。7.6含水率宜保持土壤含水率為75%~85%，保證土壤和穩(wěn)定化藥劑的充分反應(yīng)。7.7混勻程度土壤與穩(wěn)定劑的混勻程度是該技術(shù)一個(gè)關(guān)鍵性瓶頸指標(biāo)，可借助攪拌混勻設(shè)備開展精細(xì)化施工，混合越均勻穩(wěn)定化效果越好。7.8土壤環(huán)境條件隨著土壤環(huán)境條件（如pH值、氧化/還原條件等）改變時(shí)容易造成二次釋放。在穩(wěn)定化技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計(jì)和后期監(jiān)測(cè)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)加以考慮。尤其磷酸鹽對(duì)土壤重金屬的穩(wěn)定化效果影響較大，pH值越低越有利于難溶性磷的溶解。7.9施工工藝穩(wěn)定化修復(fù)治理中，研發(fā)優(yōu)化或改進(jìn)施工工藝（重點(diǎn)在于預(yù)處理技術(shù)和混合攪拌方式），可提高重金屬的穩(wěn)定化效果。7.10養(yǎng)護(hù)時(shí)間穩(wěn)定化材料與土壤混勻后保持水分養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜少于7天，確保穩(wěn)定化藥劑有足夠時(shí)間與重金屬污染物接觸和反應(yīng)。8修復(fù)方案制定根據(jù)待修復(fù)場(chǎng)地土壤污染特征和修復(fù)目標(biāo)，選擇適宜的固化或穩(wěn)定化修復(fù)治理技術(shù)。確定備選修復(fù)藥劑，在修復(fù)目標(biāo)可達(dá)的情況下，選擇經(jīng)濟(jì)、高效、用量較小的固化/穩(wěn)定化材料。9可處理性實(shí)驗(yàn)6T/HNNMIAXX-202X可根據(jù)理論計(jì)算、文獻(xiàn)報(bào)告和已有經(jīng)驗(yàn)，對(duì)備選藥劑進(jìn)行篩選優(yōu)化，確定修復(fù)劑添加量；并考察施工因素如混合方式、養(yǎng)護(hù)條件等因素對(duì)固化/穩(wěn)定化修復(fù)效果的影響。在可達(dá)到修復(fù)目標(biāo)的前提下，篩選最優(yōu)藥劑組合與施工方案。10長(zhǎng)效性評(píng)估固化/穩(wěn)定化技術(shù)并沒有將重金屬?gòu)耐寥乐幸瞥?，?yīng)定期對(duì)其工程措施的完整性進(jìn)行檢查。可開展加速老化實(shí)驗(yàn)（如干濕交替、凍融循環(huán)或模擬酸雨淋溶實(shí)驗(yàn)等，具體方法列于附錄B）評(píng)估固化/穩(wěn)定化材料的長(zhǎng)效性，及時(shí)調(diào)整或補(bǔ)充穩(wěn)固化/穩(wěn)定化材料以保證治理效果的長(zhǎng)效性?；诩铀倮匣瘜?shí)驗(yàn)機(jī)理，研究修復(fù)后土壤在10年內(nèi)的穩(wěn)定性，重金屬溶出量增加率不應(yīng)大于5%方達(dá)到長(zhǎng)效性修復(fù)目標(biāo)。11技術(shù)實(shí)施治理實(shí)施過程參照HJ1282所規(guī)定修復(fù)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行污染場(chǎng)地土壤修復(fù)。12修復(fù)效果評(píng)估12.1固化效果評(píng)估固化效果評(píng)估可采用毒性浸出方法（陽(yáng)離子采用HJ/T299或者陰離子采用HJ557的方法根據(jù)場(chǎng)地存在的潛在污染受體，對(duì)比相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估重金屬固化效果。相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)有GB5085.3或GB18599）或GB18598以及GB3838或GB/T14848。12.2穩(wěn)定化效果評(píng)估穩(wěn)定化效果評(píng)估可采用毒性浸出方法（陽(yáng)離子采用HJ/T299或者陰離子采用HJ557的方法根據(jù)場(chǎng)地存在的潛在污染受體，對(duì)比相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估重金屬穩(wěn)定化效果。相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)有GB18599、GB3838或GB/T14848。穩(wěn)定化效果評(píng)估還可采用化學(xué)提取方法以評(píng)估作為綠地用途類型的建設(shè)用地在治理過程中重金屬對(duì)植物的有效性和移動(dòng)性。土壤有效態(tài)（鉛、鋅、鎘、銅等）參考GB/T23739和HJ804標(biāo)準(zhǔn)，采用DTPA（二乙三胺五乙酸）浸提；土壤有效態(tài)（砷、銻）采用NaHCO3浸提法?；趯?duì)照處理，計(jì)算穩(wěn)定化處理的穩(wěn)定化效率，以評(píng)估穩(wěn)定化治理效果。12.3整體修復(fù)效果評(píng)估修復(fù)完成后，場(chǎng)地整體修復(fù)效果參照HJ25.5所規(guī)定土壤修復(fù)效果評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則進(jìn)行效果評(píng)估。13應(yīng)用要求有色冶煉場(chǎng)地土壤調(diào)查和污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估完成后，結(jié)合目前的技術(shù)發(fā)展水平、應(yīng)用狀況，污染場(chǎng)地治理修復(fù)工程實(shí)施前可選擇經(jīng)濟(jì)、有效的治理技術(shù)，根據(jù)修復(fù)目標(biāo)選擇最佳的固化/穩(wěn)定化修復(fù)策略，實(shí)現(xiàn)有色冶煉場(chǎng)地重金屬