退役化工地塊有機污染土壤化學氧化修復實例*

曾躍春，郭寶蔓，范昌月

(江蘇大地益源環境修復有限公司，江蘇 南京 210012)

隨著我國社會經濟的不斷發展，產業布局調整、城市化進程持續推進，以生產化工材料、醫藥產品、有機農藥及石油煤氣等為主的污染企業“退城進園”，出現了大量的化工企業退役地塊，地塊遺留的有機污染問題使周邊生態環境及居民健康受到威脅[1-2]。根據土壤污染防治行動計劃及土壤污染防治法等政策文件，此類地塊被再次開發利用前，應開展修復治理工作，以消除污染土壤對人體健康和生態環境造成的風險。

本文介紹了長三角地區某退役化工地塊的有機污染土壤修復工程案例，針對淺層污染土壤采用異位化學氧化技術修復，深層污染土壤采用原位化學氧化高壓旋噴技術修復，實現了修復達標。該工程的成功實施可為其它類似退役化工廠污染土壤的修復提供一定的借鑒與參考作用。

1 項目概況

修復地塊位于長三角地區某退役化工廠內。20世紀90年代建廠，主要生產酸、胺類產品及酯類農藥，2010年左右停產。地塊規劃為第二類用地。地塊勘探深度范圍內土層可以分為5層，自上而下分別為：(1)素填土；(2)粉質黏土；(3)粉土；(4)淤泥質粉質黏土及(5)黏土。各層的平均層厚分別約為1.0 m、4.5 m、7.3 m、5.7 m及未鉆穿。地下水類型主要為潛水，水位埋深為2.2～3.2 m。

根據地塊風險評估結果，土壤修復目標如表1所示。土壤中超標倍數最大的污染物為苯，超標倍數為29.7；其次是氯仿，超標倍數為5.8；1，2-二氯乙烷的最大超標倍數為3.9；間二甲苯+對二甲苯的最大超標倍數為0.1；總石油烴的最大超標倍數為0.1。超標倍數大于5的污染土壤多分布在淺層，深層土壤污染程度較輕。污染土壤總方量8 450 m3，最深6 m。

表1 土壤修復目標值

2 技術路線

根據地塊污染分布并結合地塊利用規劃，采用異位修復與原位修復相結合的模式：0～1.5 m范圍內污染土壤采用異位修復模式，修復方量4 500 m3。同時考慮到周邊敏感點、經濟及工期等因素，1.5～6 m污染土壤采用原位修復模式，修復方量3 950 m3。

地塊污染物為有機污染物，0～1.5 m的污染土壤經開挖后，轉運至地塊內密閉大棚中進行篩分破碎預處理，采用化學氧化技術修復，該過程產生的廢氣經處理后達標排放。1.5～6 m的污染土壤污染區域采用原位化學氧化高壓旋噴修復。地塊修復技術路線如圖1所示。高壓旋噴來源于地質工程領域的地基加固與樁機技術，與化學氧化工藝結合使用，具有修復深度可控、注射壓力可調、施工效率高的等優點，且能夠保證修復藥劑與污染土壤的充分反應，提高低滲透地層的原位修復效果[3]。

圖1 地塊修復技術路線

圖2 三角形布點法

3 修復設計

3.1 化學氧化藥劑設計

3.2 高壓旋噴設計

為確保高壓旋噴影響范圍全面覆蓋污染區域，采用三角形布點法進行布點。楊樂巍[7]采用該方法時，影響半徑為0.9 m；馮亞松[8]采用同樣方法，鉆孔間距為2.5 m。根據地塊水文地質條件、污染物特點，設計藥劑的有效擴散半徑為1 m，鉆孔間距為1.73 m，如圖1所示。本項目高壓旋噴采用二重管高壓旋噴注射工藝，關鍵設備包括旋噴鉆機、空壓機、高壓注漿泵及藥劑配置系統等。

4 修復實施

4.1 異位化學氧化施工

異位化學氧化施工流程如圖3所示。

圖3 異位化學氧化施工流程

根據放樣測繪結果，對污染土壤區域進行挖掘，用裝載車轉運至密閉大棚內采用ALLU篩分修復設備進行篩分破碎處理。本項目污染土壤總體超標倍數較小，且大部分污染物均為揮發性有機物。在篩分破碎預處理過程中，揮發性有機污染物經收集至廢氣處理系統。對于難以揮發出來的有機物添加氧化藥劑，芬頓藥劑添加比例為3%～5%。芬頓試劑使用時將雙氧水配置為濃度5%的溶液，硫酸亞鐵采用粉末的形式，過氧化氫與硫酸亞鐵質量比為2.8∶1。采用ALLU篩分修復設備將污染土壤與藥劑混合攪拌均勻。密閉大棚內實施過程產生的廢氣經布袋除塵及活性炭吸附處理后達標排放。

將修復后的污染土壤統一運至暫存區進行堆置養護，以確保藥劑與污染物有充分的反應時間，保證修復效果。養護期間，需對土壤堆體進行妥善覆蓋，起到保溫防雨作用，養護7天后進行采樣檢測。每個樣品代表的土壤體積為500 m3，檢測指標與修復目標污染物一致?；娱_挖完成后，對基坑進行檢測。

4.2 原位化學氧化施工

原位化學氧化高壓旋噴施工流程如圖4所示。

圖4 原位化學氧化高壓旋噴施工流程

清理原位修復區域的施工障礙物。將過硫酸鈉配置為濃度20%的溶液，將氫氧化鈉配置為濃度30%的溶液，在使用前將兩者按照1∶1的比例進行混合，將藥劑導管與噴注系統連接。

設置基準線及水準點，按照圖2設計布置施工成孔點位。將鉆機安裝在設計的點位上并保持垂直，旋噴管的傾斜度小于1.5%。旋噴鉆機鉆進至污染深度，最深為6 m，鉆孔位置與設計位置的偏差小于50 mm。當噴管插入設計深度后，自下而上進行噴射作業?？諝鈮嚎s機的空氣壓力0.6～0.8 MPa，高壓注漿泵的注射壓力26～30 MPa，注漿流量40～100 L/min，提升速度7～20 cm/min，氧化藥劑添加比例1%～1.5%。藥劑在高壓旋噴注入時會發生返漿現象，需隨時將返漿液進行收集處理。噴射施工完畢后，沖洗注漿管等機械設備，移動至下一點位繼續作業。

5 修復效果

基坑開挖完成后對基坑側壁按照均勻布點及判斷布點的原則采樣，共采集土壤樣品16個。對異位修復后的土壤按照每500 m3/個樣品進行采樣，共采集9個樣品。對原位修復后的土壤進行水平及垂直采樣，垂直采樣時每1～3 m分一層，共采集15個樣品。

檢測結果顯示，土壤樣品中苯、間二甲苯+對二甲苯、氯仿及1，2-二氯乙烷均未檢出，僅總石油烴有檢出，檢出段為石油烴(C10～C14)及石油烴(C15～C28)，總石油烴檢測值范圍為12～343 mg/kg，達到修復目標。

6 結 論

本工程為長三角地區某退役化工地塊的有機污染土壤修復項目，污染物包括苯、間二甲苯+對二甲苯、氯仿、1，2-二氯乙烷及總石油烴，污染土壤總方量8 450 m3。0～1.5 m范圍內污染土壤采用異位化學氧化技術修復，修復方量4 500 m3，修復藥劑為芬頓，添加量為3%～5%；1.5～6 m污染土壤采用原位化學氧化高壓旋噴技術修復，修復方量3 950 m3，修復藥劑為堿活化的過硫酸鈉，添加量為1%～1.5%。修復后對基坑土壤、異位修復及原位修復后的土壤分別進行采樣檢測，地塊達到修復目標。