趙申

摘 要：以某農(nóng)藥場地為例，介紹組合修復(fù)技術(shù)在大型有機污染場地中的應(yīng)用。工程主要污染物為多環(huán)芳烴和農(nóng)藥類污染物，宜采用原位化學(xué)氧化法、原位熱脫附法以及異位熱脫附法進行修復(fù)處理。基坑處理后通過第三方檢測機構(gòu)對污染土壤和地下水進行檢測，結(jié)果顯示達到了驗收標準，可供類似工程施工參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)藥污染;組合修復(fù)技術(shù);原位熱脫附;異位熱脫附;異味治理

中圖分類號：X592 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）19-0130-03

Abstract： Taking a pesticide site as an example， this article introduces the application of combined remediation technology in large-scale organic contaminated sites. The pollutants in this project are polycyclic aromatic hydrocarbons and pesticides， and in-situ chemical oxidation， in-situ thermal desorption， and ex-situ thermal desorption are used. After the foundation pit is processed， the contaminated soil and groundwater will be tested by a third-party testing agency， and the acceptance criteria will be met， which can be used as a reference for the construction of similar projects.

Keywords： pesticide pollution;combined remediation technology;in-situ thermal desorption;ex-situ thermal desorption;odor control

1 工程概況

工程修復(fù)對象包括污染土壤、地下水和場地內(nèi)異味。其中：污染土壤約為90 000 m3，按深度分為3層，即0～2 m、2～4 m、4.0～16.5 m;地下水修復(fù)工程量約為95 000 m3，按深度劃分為3種，即5 m、8 m、20 m;異味修復(fù)工程量約0.28 m3，深度0～4 m。本工程土壤和地下水的修復(fù)目標見表1和表2，異味處置區(qū)修復(fù)目標是做到無色無味。

2 修復(fù)技術(shù)介紹

工程采取多種技術(shù)組合的修復(fù)方式。污染源區(qū)深度達7.5 m，開挖難度大，修復(fù)應(yīng)采用原位熱脫附技術(shù);原地異位間接熱脫附技術(shù)應(yīng)用于0～4 m深的污染土壤;2.0～16.5 m深的輕污染土壤和地下水采用高壓旋噴注射化學(xué)氧化技術(shù)，而異味處置區(qū)采用原位氧化技術(shù)，藥劑選用濃度不低于3%的過氧化氫，以高壓旋噴的方式注入藥劑。

2.1 原位熱脫附機理

工程采用的原位燃氣熱脫附技術(shù)是一種基于氣體燃燒的傳熱導(dǎo)熱解吸技術(shù)[1]。燃氣熱脫附系統(tǒng)的燃燒頭通過天然氣的燃燒為加熱井提供熱量，加熱井再通過熱傳導(dǎo)的方式加熱周圍土壤和地下水。由于不同類型的土壤熱傳導(dǎo)率差異較小，土壤中的熱傳導(dǎo)過程相對穩(wěn)定，因此可以通過計算機模擬預(yù)測土壤的升溫過程，從而實現(xiàn)工藝設(shè)計和操作的最優(yōu)化。

原位燃氣熱脫附工藝原理如圖1所示。在燃燒器中燃燒天然氣或液化石油氣，產(chǎn)生高溫氣體。將高溫氣體注入單個加熱井中，使其在井內(nèi)往返流動。高溫氣體間接加熱土壤，通過熱傳導(dǎo)方式加熱目標修復(fù)區(qū)域，使得土壤溫度升高到目標溫度。當土壤溫度升高時，土壤中的污染物能夠從土壤中迅速解吸并分離出來，形成含污染物的蒸汽并部分進入水體。同時，用雙相抽提系統(tǒng)（Dual-Phase Extraction，DPE）和氣相抽提系統(tǒng)（Soil Vapor Extraction，SVE）將污染物蒸汽抽提至地表，然后進行水汽分離，并進一步處理含有污染物的水和氣，待達標后排放。

2.2 異位熱脫附機理

熱脫附主要通過間接或直接熱交換的方式加熱有機污染物和污染介質(zhì)[2]。溫度在150～550 ℃時，污染介質(zhì)中的有機污染物能夠被有效分離或揮發(fā)。間接熱脫附技術(shù)是一種物理分離過程，不會使污染物發(fā)生氧化和降解反應(yīng)，是該工程應(yīng)用的主要技術(shù)類型[3]。它和傳統(tǒng)焚燒器的最大區(qū)別是沒有因直接接觸火焰而引起燃燒現(xiàn)象，因此產(chǎn)生有害廢氣或向環(huán)境中排放有害氣體的可能性非常小。

2.3 原位高壓旋噴化學(xué)氧化機理

原位高壓旋噴注射修復(fù)技術(shù)應(yīng)用于污染場地修復(fù)[4]，主要是用帶有特殊噴嘴的注漿管（鉆桿）通過鉆孔進入土層的預(yù)定深度，然后噴出配制好的藥劑。帶噴嘴的注漿管在噴射的同時向上提升，產(chǎn)生的高壓液流會對土體進行切割攪拌，使氧化藥劑與污染土壤充分混合。注入完成后，藥劑溶液進一步在含水層中遷移、擴散。最終的藥劑擴散半徑與土壤滲透性和工期有關(guān)。

3 工程實施

3.1 主要施工工藝部署

主要施工工藝主要包括4個方面。第一，原位化學(xué)氧化施工。該工程場地最深修復(fù)深度為16.5 m，土質(zhì)主要為黏土、淤泥質(zhì)黏土以及粉砂，厚度約4 m，黏土滲透系數(shù)為10-8～10-7 cm/s。綜合考慮，原位氧化方法采用15～20 MPa的高壓旋噴注射技術(shù)。第二，治理氧化藥劑的選擇。氧化注射藥劑選擇堿活化過硫酸鈉，異味管控區(qū)藥劑選用過氧化氫。第三，土壤原地異位間接熱脫附。土壤采用原位和異位間接熱脫附技術(shù)。第四，土壤原位熱脫附。土壤原位熱脫附采用原位燃氣熱脫附工藝。

3.2 原位燃氣熱脫附施工情況

結(jié)合熱脫附工藝原理，主要安裝的系統(tǒng)具體包括燃氣熱脫附系統(tǒng)、配套系統(tǒng)、加熱和抽提系統(tǒng)等。它的主要運行參數(shù)見表3。

3.3 原地異位熱脫附施工情況

項目中使用目前國內(nèi)最先進的異位間接熱脫附設(shè)備——TPS2-3EC（SL）型設(shè)備。如圖1所示，該熱脫附設(shè)備由進料系統(tǒng)、加熱脫附系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)以及水處理系統(tǒng)等部分組成，其中加熱脫附系統(tǒng)是核心部分。加熱脫附系統(tǒng)主要由燃燒室和萃?。ㄌ崛。┦覙?gòu)成。火焰在燃燒室內(nèi)燃燒，通過加熱萃?。ㄌ崛。┦业耐獗谑馆腿∈覂?nèi)污染土壤的溫度升高。土壤被加熱時，污染物蒸發(fā)并變成空氣蒸汽流的一部分，從解吸塔流向冷卻系統(tǒng)。

從解吸塔中流出的氣體通常經(jīng)過冷凝系統(tǒng)的處理后分成氣液兩部分。其中：液體部分經(jīng)壓泥脫水后，形成廢水和污泥兩部分;廢水經(jīng)水處理系統(tǒng)處理達標后，中水回用;干化的污泥收集后隨污染土壤進入萃取室進行熱脫附處理。廢氣經(jīng)廢氣處理系統(tǒng)處理后，重新送入燃燒器內(nèi)燃燒。

3.4 土壤、地下水、異味管控區(qū)原位化學(xué)氧化施工

設(shè)備進場前，先確定注射點位和注射壓強。根據(jù)注射點位定孔，鉆機就位后進行鉆進。成孔后下藥劑噴射管開始噴射藥劑，并緩慢提鉆。噴射結(jié)束后，沖洗機具，移動至下一點位繼續(xù)作業(yè)。

3.5 效果評估情況

3.5.1 污染土壤清挖效果的監(jiān)測。根據(jù)工程設(shè)計要求，監(jiān)測深基坑周圍和底部界面，并結(jié)合深基坑周長確定采樣點的數(shù)量。如果存在大于1 m的修補深度，則需要針對側(cè)壁開展垂直分層取樣工作。不同層的采樣點需要保證其垂直距離大于1 m，可結(jié)合土壤的顏色、異常氣味以及現(xiàn)場污染狀況進行采樣點設(shè)置。針對區(qū)域污染超標的情況，需要結(jié)合具體檢測結(jié)果，明確二次開挖邊界。在完成二次開挖后繼續(xù)開展監(jiān)測工作，保證開挖達標。

3.5.2 污染場地修復(fù)工程驗收監(jiān)測。該工程對土壤與地下水的竣工評價測試進行24次檢測，共收集542份樣品和120個平行樣品，采集的樣品數(shù)量和平行樣品數(shù)量符合驗收要求。

4 二次污染防治措施

4.1 廢水污染控制技術(shù)措施

借助現(xiàn)場原位熱脫附廢水處理系統(tǒng)對原位熱脫附出現(xiàn)的廢水進行有效處理后，排入市政管網(wǎng)。原地異位間接熱脫附過程中產(chǎn)生的廢水，經(jīng)過異位熱脫附設(shè)備自帶的廢水處置系統(tǒng)處置達標后排入市政管網(wǎng)。污染土壤挖掘產(chǎn)生的廢水，經(jīng)過混凝沉淀+氧化氣浮工藝處置達到接管標準后排入市政管網(wǎng)。對施工場地清表、挖土過程中產(chǎn)生的大量建筑垃圾進行沖洗，沖洗廢水處理達標后才能排放。

4.2 異味防治及廢氣污染控制技術(shù)措施

4.2.1 污染土壤挖掘過程中的異味防治。該工程嚴格按照分區(qū)分層開挖、及時覆蓋、噴灑隔氣泡沫抑制劑以及密閉儲存污染土的原則，控制污染土的開挖。

4.2.2 原位熱脫附過程中的異味防治。借助活性炭吸附和高位燃燒分解工藝，對原位熱脫附過程出現(xiàn)的廢氣進行有效處理后排放。

4.2.3 預(yù)處理過程中的廢氣治理。防止土壤中的揮發(fā)性廢氣無組織排放，建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)防護大棚（長70 m，寬30 m，高8 m）進行土壤堆存和土壤預(yù)處理。鋼結(jié)構(gòu)大棚對廢氣進行負壓收集，除塵后使用活性炭吸附。

4.2.4 原地異位間接熱脫附過程中的廢氣治理。工程原地異位間接熱脫附過程中產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過冷凝處理后送至燃燒室進行燃燒。有機污染物在此過程中被完全分解，最后通過煙囪排放[5]。

4.2.5 氧化施工過程中的異味防治方法。現(xiàn)場進行PID監(jiān)控，及時噴灑泡沫抑制劑和除臭劑。氣味強烈時應(yīng)降低注射壓強，并增加攪拌次數(shù)?，F(xiàn)場工作人員須穿勞動防護服，帶防護眼罩。

5 結(jié)語

項目采用原位化學(xué)氧化、原位燃氣熱脫附以及異位間接熱脫附的組合技術(shù)作為治理修復(fù)技術(shù)，成功修復(fù)污染土壤約90 000 m3、污染地下水約95 000 m3和異味土約2 800 m3，且修復(fù)成果目前已通過第三方檢測單位驗收。該工程應(yīng)用原位化學(xué)氧化技術(shù)修復(fù)異味土壤，原位燃氣熱脫附技術(shù)修復(fù)深層有機污染土壤，為農(nóng)藥類污染場地治理修復(fù)提供了更多選擇。

參考文獻：

[1]付倩倩.污染場地土壤修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2016（5）：16-18.

[2]王玲玲.我國土壤污染與修復(fù)技術(shù)研究進展[J].環(huán)境與發(fā)展，2020（3）：79-80.

[3]邢漢君，蔣俊，李晶，等.有機氯農(nóng)藥污染土壤異位熱脫附修復(fù)研究[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019（11）：62-64.

[4]楊樂巍，張曉斌，李書鵬，等.土壤及地下水原位注入-高壓旋噴注射修復(fù)技術(shù)工程應(yīng)用案例分析[J].環(huán)境工程，2018（12）：48-53.

[5]孟祥帥，龐然，吳萌萌，等.某廢棄焦化場地原位燃氣熱脫附污染排放及控制[J].環(huán)境工程，2019（11）：177-183.

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