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《污染场地修复技术目录(第一批)》技术案例汇编
双击自动滚屏  云南省环保产业协会   2015/8/31  阅读:3492

 

编者按:污染场地修复技术目录是我国国家层面第一个场地修复技术目录,是环境保护部部委托中国环境保护产业协会组织北京大学、环保部南京所、中国环科院等20余家高校、院所和企业联合编制的,目前,目录第一批已于2014112正式发布(环境保护部公告201475号)。该目录由参编单位提供资料,刘阳生、姜林等专家组成的编制组,历经七个月讨论、修改后出台,凝结了主要从业单位的一手资料和专家们的集体智慧。为方便各界了解和阅读,我会精选目录核心内容制作成技术案例汇编,不定期在我会网站发布,供广大会员学习交流。
  

  异位固化/稳定化技术


   
原理:
  向污染土壤中添加固化剂/稳定化剂,经充分混合,使其与污染介质、污染物发生物理、化学作用,将污染土壤固封为结构完整的具有低渗透性的固化体,或将污染物转化成化学性质不活泼形态,降低污染物在环境中的迁移和扩散。
  适用性:
  可处理金属类、石棉、放射性物质、腐蚀性无机物、氰化物、砷化合物等无机物以及农药/除草剂、石油或多环芳烃类、多氯联苯类以及二噁英等有机化合物。不适用于挥发性有机化合物和以污染物总量为验收目标的项目。当需要添加较多的固化/稳定剂时,对土壤的增容效应较大,会显著增加后续土壤处置费用。
  案例:
  某地块原为某发电厂,将开发为文化创意街区。对场地进行网格化划分后进行土壤质量监测,确定污染单元后进行加密监测。由于该地块要求尽量削减修复时间,以缓解地块再开发面临的施工进度压力,同时该地块对现场遗留土壤质量的要求较高,综合考虑以上因素,确定采用污染土壤清挖、现场处理、异地处置的方式对地块进行修复,以《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ350-2007)的A级标准作场地清理的判断标准。
  场地面积为5400m2,土壤污染深度约为1-4m,需修复的总土方量约为1.24m3。场地大部分地块土壤污染物为重金属铜、铅、锌,其中一个地块为多环芳烃。污染物的最大监测浓度为:铜7220mg/kg、铅4150mg/kg、锌3340mg/kg、苯并(a)4.6mg/kg、苯并(b)荧蒽5.78mg/kg、苯并(a)4.07mg/kg。土壤为粘性土,呈微碱性。铜、铅、锌在土壤中主要以二价阳离子形式存在,较易转化为氢氧化物或被吸附。
  该修复项目要求时间短,同时污染物以重金属和低浓度的多环芳烃为主,基于现场土壤开展了异位固化/稳定修复技术可行性评价研究,该技术能满足制定的修复目标;从场地特征、资源需求、成本、环境、安全、健康、时间等方面进行详细评估,最终选定处理时间短、技术成熟操作灵活、且对场地水文地质特性要求较为宽松的固化/稳定化技术进行处理。
  修复工程技术路线和施工流程主要过程包括污染土壤挖掘、土壤含水量控制、粉状稳定剂布料添加、混匀搅拌处理、养护反应、外运资源化利用、现场验收监测等环节。采用挖掘机进行土壤挖掘,挖掘深度深于1m时,土壤含水量较高,采用晾晒风干方式降低土壤含水量;使用筛分破碎铲斗进行土壤与粉状稳定剂的混匀搅拌,同时实现土壤的破碎。验收监测包括挖掘后基坑采样及污染物全量分析、稳定化处理后土壤采样及浸出毒性测试。关键设备主要有土壤挖掘设备、土壤短驳运输设备、土壤/稳定剂混合搅拌设备等组成。
  该项目包含建设施工投资、稳定剂费用、设备投资、运行管理费用,处理成本约480万元,其运行过程中的主要能耗为挖掘机及筛分破碎铲斗的油耗、普通照明、生活用水用电,约为60万元。
  经过挖掘后所采集土壤样品中污染物含量均低于制定的修复目标值。稳定处理后的土壤,参照《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)提取浸出液,浸出液中污染物的浓度均低于制定的土壤浸出液污染物浓度目标值,满足修复要求并通过业主独立委托的某地环境监测中心验收监测。
  案例提供单位:上海市环境科学研究院

  异位化学氧化/还原技术

  
    
原理:
  向污染土壤添加氧化剂或还原剂,通过氧化或还原作用,使土壤中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。常见的氧化剂包括高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧。常见的还原剂包括连二亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、多硫化钙、二价铁、零价铁等。
  适用性
  化学氧化可处理石油烃、BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、酚类、MTBE(甲基叔丁基醚)、含氯有机溶剂、多环芳烃、农药等大部分有机物;化学还原可处理重金属类(如六价铬)和氯代有机物等。异位化学氧化不适用于重金属污染土壤的修复,对于吸附性强、水溶性差的有机污染物应考虑必要的增溶、脱附方式;异位化学还原不适用于石油烃污染物的处理。
  案例1
  该企业始建于1958年,是特殊钢生产基地,场地南侧为焦化厂,场地污染区块主要靠近焦化厂附近,主要污染物为多环芳烃类。其中苯并(a)芘、萘、二苯并(a,h)蒽的修复目标值为1.56mg/kg2.93mg/kg1.56mg/kg。施工工期100日历天。
  采用原地异位化学氧化搅拌工艺处理,处理土方量为3500m3。场地土壤检出率较高的污染物为苯并(a)芘、萘、二苯并(ah)蒽、苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、茚并(123-cd)芘。其中苯并(a)芘最高检出含量为23.1mg/kg,萘的最高检出浓度为23.2mg/kg,其他污染物浓度在10~20mg/kg之间。本场地污染深度为0~2m。本场地表面1m左右为素填土,-1.0m~-7.2m均为粉质粘土。场地内地下水为潜水,初见水位约为-1.5m,稳定水位在-1.0m~-1.8m左右,地下水受大气降水入渗补给明显。
  选用原地异位化学氧化搅拌工艺,可实现药剂与污染物的充分混合及反应。药剂采用某K药剂(主要成分为过硫酸盐及专利活化剂)。
  主要工序为:定位放线→土方清挖→筛分预处理→土壤倒运至反应池→药剂投加→机械搅拌78天(pH值监测)→倒运至待检区反应(氧化剂残留)→验收合格→土壤干化→土壤回填→工程竣工。   
    
主要使用挖掘机设备,用于土壤挖掘筛分、药剂添加、土壤搅拌、土壤干化处理等。监测仪器有氧化剂残留测试套件、pH计等。
  原地异位反应池化学氧化搅拌费用主要包括反应池建设费用、药剂费用、机械设备费用、过程监测费用、检测费用等,其中药剂费用占总修复费用的40%~50%。综合分析,项目修复费用为1100/m3
  案例2
  项目场地原为农药厂,上世纪60年代开始生产有机氯农药六六六和滴滴涕,后来也生产其他农药。农药厂关闭后经过场地污染调查与健康风险评价,六六六和滴滴涕修复目标值分别是2.1mg/kg37.8mg/kg。该场地大部分污染土壤外运到水泥厂进行水泥窑焚烧处理,部分低浓度(六六六和滴滴涕浓度均低于50mg/kg)污染土壤采用生物化学还原+好氧生物降解联合修复技术。施工工期2年。
  该场地工程规模29.68m3,其中采用生物化学还原+好氧生物降解联合修复的土壤8m3。主要污染物为六六六和滴滴涕污染,两者最高浓度分别达4000mg/kg20000mg/kg以上。土壤质地类型主要为建筑杂填土和粉质粘土,建筑杂填土集中在0~2m土层,污染粉质粘土最深达9m
  有机氯农药污染土壤治理可采用土壤洗脱技术、热脱附修复技术、水泥窑协同处置技术和化学还原-生物氧化联合修复技术等。由于洗脱技术对土壤的质地有一定要求,因此本项目未采用;热脱附设备投入较大,高含水率情况下运行费用高,因此本项目未选用;当地附近有大型的水泥厂,且经过了改造,具备协同处理危险废物的能力,因此对于高浓度污染土壤采用水泥窑焚烧处理的方式;对于部分低浓度污染土壤,采用某D药剂(主要成分为强还原性铁矿物质和缓释碳源)的生物化学还原+好氧生物降解联合修复技术,该技术对环境友好、无毒、节能,修复成本相对较低。
  工艺流程:1)项目施工准备阶段时对治理的污染土壤范围进行测量放线,建设药剂修复污染土壤车间;2)对污染土壤进行开挖与破碎筛分,去除大块建筑垃圾等杂物;3)筛分后的污染土壤运输到车间堆置;4)车间内污染土壤添加药剂与旋耕搅拌、加水厌氧处理5天,再旋耕好氧处理3天,如此循环处理3个周期;5)自验收采样检测合格待监理确认后出土到待检场堆放,如果检测不合格则继续加药周期处理,直到检测合格为止;6)污染土壤全部处理后进行竣工验收。 
    
建设修复车间,污染土壤在车间堆高60cm,以利于旋耕搅拌与加水厌氧;根据试验,药剂每周期添加1%;添加药剂后要加水至土壤饱和,保证厌氧5天;厌氧后需好氧反应3天,每天要旋耕搅拌2个来回;处理3个周期后采样自检,自检合格后土壤到待检场堆放。主要设备有液压驱动筛分斗、旋耕机。
  生物化学还原+生物氧化联合修复技术涉及的成本主要包括修复车间建设费、土方工程费、药剂费、人工机械费、旋耕费用和采样检测费用等,污染土壤的处理成本为700/m3
  修复3个周期后有机氯农药浓度降低到修复目标值以下,少数污染浓度稍高的土壤药剂处理5个周期后达标。
  案例提供单位:北京建工环境修复股份有限公司

  异位土壤洗脱技术

  
原理:
  
污染物主要集中分布于较小的土壤颗粒上,异位土壤洗脱是采用物理分离或增效洗脱等手段,通过添加水或合适的增效剂,分离重污染土壤组分或使污染物从土壤相转移到液相的技术。经过洗脱处理,可以有效地减少污染土壤的处理量,实现减量化。

适用性:

  可处理重金属及半挥发性有机污染物、难挥发性有机污染物。不适合于土壤细粒(粘/粉粒)含量高于25%的土壤;处理含挥发性有机物污染土壤时,应采取合适的气体收集处理设施。

案例:
  项目位于某有机氯农药厂内,该农药企业有40多年的生产历史,于2000年关闭,后该地块规划为城市建设用地。
  工程规模1000m3。主要污染物为六六六和滴滴涕;经检测分析杂填层六六六初始浓度为4.52-46.4mg/kg,滴滴涕初始浓度为9.81-33.2mg/kg。六六六和滴滴涕属于有机氯农药,疏水性强,溶解度低,在环境中持久存在,难于通过生物和化学方式降解。项目处理土壤主要为杂填层,其碎石、石砾等粗粒(2-10mm)含量在58%左右,砂粒(0.3-2mm)含量接近25%,细粒(小于0.3mm)在17%左右。选择异位土壤洗脱技术对场地杂填土进行处理。
  工艺流程:1)采用挖掘机将土壤从污染区域转运至原土堆放区。2)采用挖掘破碎机对原土进行初级破碎后,转运至进料土堆放区,进行二次粉碎筛分后,装载至进料仓中。3)通过输送带输入至湿法振动筛分设备,对污染土进行分级,将物料按粒径分为大于10mm的粗料,2-10mm的砂砾以及小于2mm的细粒。4)通过皮带输送带,使粗料进入滚筒洗石机,在滚筒洗石机内通过水流的冲刷、物料与滚筒内壁、物料之间的摩擦作用,粗料表面的粘粒经过滤孔进入集水箱,排放至细粒暂存池内,而清洗干净的粗料则输送到粗料堆放区。5)通过皮带输送带将砂砾进入螺旋洗砂机,通过冲刷和摩擦作用,表面粘粒通过后端溢流口进入粘粒暂存池,清洗干净的砂砾则通过螺旋推送及皮带传输到砂砾堆放区。6)振动筛分后的细粒泥浆通过滑槽进入到泥浆暂存池。7)暂存池中泥浆通过管道输入高频振动筛,对泥浆进行二次筛分处理,进一步将细粒进行减量化,大于0.3mm的细砂进入螺旋洗砂机处理,小于0.3mm的粘粒泥浆通过管道输送到增效洗脱装置。9)通过加药系统向洗脱装置中加入增效剂后,开启搅拌装置进行增效洗脱处理。10)停止搅拌,静置2小时或更长时间,粘粒和洗脱液自然分层后,上清液通过分层排放管道进入洗脱液存放箱进行循环使用;下部粘粒则通过洗脱罐底部管道输送到泥水分离系统。11)粘粒与絮凝剂分别经过管道输送,并在混合器内充分混合后,输送到泥水分离单元,分离后的粘粒进入粘粒收集箱,洗脱废水进入废水收集箱。12)废水经过多级物化处理后,去除有毒有害物质,最后进入回用水箱。增效剂大部分留在溶液中,可以回用到增效洗脱系统。
  增效洗脱土壤修复系统总体处理能力:50t/d。筛分系统设计处理能力10t/h。增效洗脱装置单体容积12m3。增效洗脱液固比为3:14:1,洗脱时间2h,增效剂为非离子表面活性剂。
  系统设备运行成本约300/m3土,运行过程中能耗为系统设备的电耗,约为36kWh/m3土;主要物耗为增效剂表面活性剂和废水处理药剂、絮凝剂等,成本约为240/m3土。
  经过水洗和增效洗脱处理后,总体上物料的六六六去除率为88.5%,滴滴涕去除率为85.8%,达到了去除率85%以上修复目标要求,通过了工程项目验收。
  
案例提供单位:环境保护部南京环境科学研究所