- 污染環境修復實踐與案例
- 周啟星 劉家女 薛生國等
- 5966字
- 2022-02-11 18:09:07
第四節 湖南典型工業遺棄污染場地治理修復方案
湖南某企業曾是我國從事滴滴涕(DDT)、六六六加工制劑最早、生產規模最大的廠家之一,目前已經停產,處于破產改制階段。當地國有產業投資發展集團有限公司對該企業進行收購,并負責遺留場地拆遷、再開發(商住用地)等事宜。2012年,環境保護部、工信部、國土資源部與住建部四部委聯合發布了《關于保障工業企業場地再開發利用環境安全的通知》(環發﹝2012﹞140號),規定“關停并轉、破產或搬遷工業企業原場地采取出讓方式重新供地的,應當在土地出讓前完成場地調查和風險評估工作”;“經場地環境調查和風險評估屬于被污染場地的,應當明確治理修復責任主體并編制治理修復方案”;“被污染場地治理修復完成,經監測達到環保要求后,該場地方可投入使用”。2014年,環保部頒布了5個新的導則標準,用于指導和規范場地調查評估及修復工作的開展。經場地調查與風險評估,發現該地塊存在較為嚴重的重金屬、農藥、多環芳烴等污染。
一、場地問題識別
項目所在區域素有湖南“金三角”之稱,占地14.5萬平方米,遺棄場區見圖2.14。亞熱帶季風濕潤氣候區,四季分明,冬冷夏熱,春夏多雨,秋冬干旱,無霜期長。年平均相對濕度81%,年降水量1200~1450mm。從20世紀50年代中期建廠時起到20世紀80年代中期主要生產砷素劑、有機氯農藥、有機氮農藥及百菌清等產品,生產歷史長達32年,產品達93萬余噸。20世紀90年代后,企業逐漸轉為精細化工生產,產品包括腦復康、氨芐青霉素等。目前主要生產線已停產,大型設備已經部分拆除完畢。如圖2.15所示。

圖2.14 某工業遺棄場地位置示意圖(來源于Google earth,2005年)

圖2.15 工業遺棄場地部分原生產車間及現狀
2014年對工業遺棄場地開展了初步調查,涵蓋了土壤、地表水、地下水、廢渣和底泥。2015年開展了場地補充調查,主要采用系統布點法和功能區加密布點方式,以確定場地污染分布范圍。土壤中需要關注的污染物包括重金屬(砷、鎘)、VOCs(1,2,3,-三氯丙烷、苯)和農藥類(六六六和DDT等)(見表2.4)。生產區填土層存在普遍的六六六污染,原六六六生產區和成品倉庫附近六六六污染至粉質黏土層;DDT污染集中在原DDT生產和成品倉庫區域填土層,局部污染至粉質黏土層;砷污染普遍存在于整個西區,各層均有分布,重污染區集中在場地南半部和西北部原DDT生產區;Cd污染主要分布在原DDT生產和成品倉庫區域填土層;苯污染集中在原間二甲苯生產和成品倉庫區域,集中在填土層,局部至粉質黏土層;1,2,3-三氯丙烷污染集中在成品倉庫區,污染至粉質黏土層。地表水中需要關注的污染物包括砷、鎘、鋅、鉛、苯、三氯甲烷、六六六和氧化樂果。地下水中需要關注污染物為砷、1,1-二氯乙烯、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯系物三甲胺和六六六。底泥中需要關注污染物為砷、鎘、鉛、鉻、汞、鋅、菲、芘、苯并[a]蒽、?、苯并[a]芘、茚并[1,2,3-cd]芘,其中砷和苯并[a]芘需要重點關注。
表2.4 工業遺棄場地土壤重點關注污染物

工業遺棄場地地下水檢測結果如表2.5所列。
表2.5 工業遺棄場地地下水檢測結果 單位:μg/L

注:ND表示未檢出。
地層自上而下分為填土層、粉質黏土層和基巖層(見圖2.16),填土層平均厚約2.1m,粉質黏土層平均厚約4.4m,基巖層平均深度厚約6.5m。該場地地下水以裂隙水為主,部分區域有上層滯水,上層滯水補給主要來自降雨,由于場地地勢起伏較大,部分區域不連續。由于山前補給存在,地下水流向可能會隨補給和排泄條件的變化而發生改變。

圖2.16 工業遺棄場地基巖
淺層地下水流方向示意如圖2.17所示。

圖2.17 淺層地下水流方向示意
目前國際上普遍接受的致癌風險水平10-6~10-4,而國內多采用10-6~10-5;非致癌效應(危害商)國內外均采用1作為可接受水平。本項目風險評價時選定致癌風險水平10-6、危害商1作為評估依據。為了解本場地實際情況,本次評價時土壤采用95%置信上限(95%UCL)和最大濃度相結合的方式進行評估。經過初步調查與補充調查,土壤以重金屬(砷、鎘)和農藥(六六六和DDT)污染為主。為滿足地塊開發需求,需要對污染土壤進行修復,達標后才能重新開發利用。地下水污染包括六六六和苯系物污染兩種類型,需要對地下水進行修復達標后才能重新開發利用。
工業遺棄場地風險評估關注污染物統計見表2.6。
表2.6 場地風險評估關注污染物統計表 單位:mg/kg

注:“—”表示污染物檢出數量少于8個,無法計算UCL。
二、場地修復模式
綜合場地規劃用地情況,需要選擇并確定適應的污染土壤修復標準,保證符合修復標準的土壤不會對其周邊造成環境風險與健康風險,同時保證超過修復目標的土壤得到有效的處理處置,消除其環境風險與健康風險,使得該地塊達到規劃用地條件并滿足國家、地方相關政策法規及技術標準等。
根據《重金屬污染場地土壤修復標準》(DB43/T 1165—2016)要求,土壤重金屬污染物修復目標建議分層驗收,0~0.5m土壤建議采用表2.7所列目標值,即砷(無機)50mg/kg、鎘7mg/kg;>0.5m土壤建議采用浸出濃度低于標準值的方法,浸出濃度執行《地表水環境質量標準》(GB 3838)Ⅲ類標準,浸出方法按《固體廢物浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》(HJ 557)執行。地下水修復目標值參考《地下水質量標準》(GB/T 14848—2017)(Ⅳ類)和《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006)。
表2.7 場地土壤污染物建議修復目標值

根據表2.8中建議污染物修復目標值,結合廠區非廠房區域基本上均為水泥路面,可假定地表以下0~0.2m為水泥基礎,不存在污染的前提,繪制出地表以下0~2m、2~5m以及5~8m土壤中需修復面積。修復土壤面積及土方量見表2.9。
表2.8 場地地下水污染物建議修復目標值

表2.9 污染土壤面積及土方量

由于本項目中As污染土壤面積和土方量均較大,導致土壤修復的工程成本較大部分來源于As污染土壤的固化穩定化處理。為降低工程成本和強化砷緩慢釋放的風險管控,建議將As按污染濃度進行不同程度的固化穩定化處理。具體建議將As按污染濃度分為3個不同處理層級:
① 50~200mg/kg,采用常規穩定化處理;
② 200~1000mg/kg,采用強化穩定化處理;
③ 1000mg/kg以上,采用固化穩定化后安全填埋處理。
繪制出地表以下0~2m、2~5m以及5~8m土壤中需修復面積見圖2.18~圖2.23,圖中紅色部分表示As含量1000mg/kg以上面積;棕色部分表示As含量200~1000mg/kg面積;黃色部分表示As含量50~200mg/kg面積。

圖2.18 工業場地有機氯修復范圍(0~2m)

圖2.19 工業場地砷有機氯修復范圍(2~5m)

圖2.20 工業場地有機氯修復范圍(5~8m)

圖2.21 工業場地砷污染分程度修復范圍(0~2m)

圖2.22 工業場地砷污染分程度修復范圍(2~5m)

圖2.23 工業場地砷污染分程度修復范圍(5~8m)
根據污染土壤修復目標值和修復范圍以及污染地塊現狀、規劃情況,確定本項目污染土壤修復策略如下。
(1)原地異位修復為主、原位修復為輔 為了避免外運風險,未修復污染土壤盡量不離場,應采取原地異位修復模式。待修復完成、驗收合格后,修復后土壤進行現場填埋或者資源化利用。
(2)分類修復 根據土壤不同污染類型、程度,篩選合適的修復技術,進行技術評估,以確定最終修復技術。
三、場地修復方案設計
根據評估和分析結果,確定了本項目的推薦技術路線。根據本區域的水文地質條件,地下水可能以裂隙水為主,部分區域有上層滯水,預計若在靠近湘江區域進行開挖將會產生大量基坑水,將不利于修復施工并嚴重影響到修復效果。因此,建議以DDT粉劑車間東北角與水處理車間區域東南角的連線將西廠區劃分為東西兩個部分:西部(緊鄰湘江區域)污染土壤進行原位修復處理,以此避免大量基坑水產生;東部主要采用原地異位修復技術。
單獨重金屬污染土壤采用異位固化穩定化技術進行處理;單獨VOCs污染土壤采用異位常溫解吸技術進行處理;SVOCs、VOCs+ SVOCs污染土壤采用異位熱解吸技術進行處理;重金屬+VOCs復合污染土壤先采用異位常溫解吸去除VOCs,再采用異位固化穩定化處理重金屬;重金屬+SVOCs和重金屬+VOCs+ SVOCs復合污染土壤先采用異位熱解吸去除有機污染物,再采用異位固化穩定化處理重金屬。所有經處理、驗收合格的土壤將于現場進行資源化利用(不含重金屬類土壤)或回填處置(含重金屬類土壤)。
地下水采取異位處理的方式。重金屬污染地下水采用化學沉淀的方法;VOCs和重金屬復合污染地下水采用先化學沉淀后化學氧化的方法;VOCs污染地下水采用高級氧化的方式去除;有機氯采用高級氧化方法;有機氯和重金屬復合污染地下水采用首先采用化學沉淀法去除重金屬后采用化學高級氧化技術;VOCs、有機氯和重金屬復合污染地下水首先采用化學沉淀法去除重金屬后采用化學高級氧化,處理后達標的地下水排入污水管道。
根據風險評估中建議的污染物修復目標值及場地調查報告,修復土壤面積及土方量見表2.10。工業場地西、東部地下水污染面積和處理量分別如表2.11、表2.12所列。
表2.10 工業場地污染土壤面積及土方量

表2.11 工業場地西部地下水污染物面積和處理量

表2.12 工業場地東部地下水污染物面積和處理量

四、污染土壤修復場地修復工程設計
1.污染土壤修復技術路線
POPs、VOCs、重金屬污染土壤修復技術路線,分別如圖2.24~圖2.26所示。

圖2.24 POPs污染土壤修復技術路線

圖2.25 VOCs污染土壤修復技術路線

圖2.26 重金屬污染土壤修復技術路線
2.污染場地修復工程設計
(1)單獨POPs、VOCs+ SVOCs污染土壤采用異位熱解吸技術進行處理;重金屬+SVOCs和重金屬+VOCs+ SVOCs復合污染土壤先采用異位熱解吸去除有機污染物,再采用異位固化穩定化處理重金屬。所有經處理、驗收合格的土壤于現場進行資源化利用(不含重金屬類土壤)或回填處置(含重金屬類土壤)。
(2)VOCs+ SVOCs污染土壤采用異位熱解吸技術進行處理;重金屬+VOCs+ SVOCs復合污染土壤先采用異位熱解吸去除有機污染物,再采用異位固化穩定化處理重金屬;單獨VOCs污染土壤采用異位常溫解吸技術進行處理;重金屬+VOCs復合污染土壤先采用異位常溫解吸去除VOCs,再采用異位固化穩定化處理重金屬。所有經處理、驗收合格的土壤于現場進行資源化利用(不含重金屬類土壤)或回填處置(含重金屬類土壤)。
(3)重金屬+VOCs復合污染土壤先采用異位常溫解吸去除VOCs,再采用異位固化穩定化處理重金屬;重金屬+SVOCs和重金屬+VOCs+ SVOCs復合污染土壤先采用異位熱解吸去除有機污染物,再采用異位固化穩定化處理重金屬。單獨重金屬污染土壤采用異位固化穩定化技術進行處理。所有經處理、驗收合格的土壤將于現場進行資源化利用(不含重金屬類土壤)或回填處置(含重金屬類土壤)。重金屬污染土壤建議采用固化穩定化技術處理,僅能滿足浸出標準要求。考慮表層土壤總量控制要求,需在所有重金屬污染土壤回填區域表層覆土0.5m。
覆土來源可通過以下方式獲得:
① 場地內僅受SVOCs和(或)VOCs污染的土壤,經處理、驗收合格后重金屬總量值可達到總量標準限值,可資源化利用用于表層土覆土;
② 生活區土壤在前期場地調查中尚未發現受污染,經檢測合格后該區域土壤可用于表層土覆土;
③ 也可自其他區域取合格土壤用于表層土覆土。
工業遺棄場地第一層(0~2m)、第二層(2~5m)和第三層(5~8m)污染土壤修復區域分別如圖2.27~圖2.29所示。

圖2.27 工業遺棄場地第一層(0~2 m)污染土壤修復區域

圖2.28 工業遺棄場地第二層(2~5 m)污染土壤修復區域

圖2.29 工業遺棄場地第三層(5~8 m)污染土壤修復區域
五、二次污染防范及環境應急方案
1.二次污染防范方案
二次污染防范包括土壤污染防范、水污染防范、大氣污染防范、噪聲污染防范。污染土壤在清挖、運輸過程中,可能遺撒到周邊未污染區域及道路上;暫存和修復過程中,大量污染土壤堆置在暫存區和修復場,需要防止污染土壤可能造成的二次污染,采取相應措施。開挖過程中產生的基坑降水和車輛清洗廢水是本工程水環境污染防治的重點關注對象,應及時進行妥善處理;在污染區和修復區的四周設置擋水墻,防止雨水進入土堆,雨水經收集、檢測達標排進市政雨水管網。嚴格控制開挖創面,減少污染物暴露的機會;并對重污染區域噴灑氣味抑制劑防止污染氣體擴散;對于VOCs類污染土壤的開挖,建議采用移動式密閉車間(配套尾氣處理系統),以防止污染氣體擴散,導致擾民和民擾事件的發生;暫存區堆存的土方要覆蓋密目網防止揚塵,在重污染土壤存放區噴灑氣味抑制劑防止異味氣體擴散。工程實施期間,噪聲排放不得超過《建筑施工場界環境噪聲排放標準》(GB 12523—2011)的限值要求,即晝間70dB,夜間55dB;盡量選用低噪聲或備有消聲降噪聲設備的施工機械,以隔聲棚、隔聲罩或隔聲屏障封閉或遮擋強噪聲設備,實現降噪。
2.環境應急方案
環境應急方案包括運輸階段應急預案、人員中毒應急預案、環境污染事故應急預案、大風雨天施工應急預案、中暑應急預案、傳染病應急措施。加強對運輸過程的控制,嚴格按照制定的方案實施,每輛車出場前都進行嚴格檢查,嚴禁超載,確認車輛覆蓋符合要求,車輪無粘上的污染土壤方可允許車輛出場;場內行駛速度不得超過30km/h;每輛車配備充足的清掃工具及鋪蓋材料,發現遺撒現象及時清理干凈。在工程開工前,請相關專家對全體員工進行安全教育,在施工過程中加強勞動保護,所有進入施工現場的人員必須配戴防毒面具、安全防護眼鏡,工作現場禁止吸煙、進食和飲水。現場中毒事件發生后應立即封鎖現場,只準應急救援人員、車輛進入,并聯系醫療等部門,禁止盲目施救。對事故現場情況進行拍照記錄,及時上報突發事件信息。
六、環境監測及驗收
1.污染場地修復過程環境監測
污染場地修復過程的環境監測,主要工作是針對各項治理修復技術措施的實施過程及效果所開展的相關監測,可分為修復過程中排放物質的監測和周邊環境的監測。
(1)修復過程排放物質的監測 主要是對修復技術所使用的設備及其過程可能排放的物質進行監測,包括各設備及處理過程排放的廢水、廢氣及固體廢棄物等。
(2)修復過程周邊環境的監測 主要是對周邊的地表水、大氣、噪聲等的監測,確保施工過程不對周邊居民和環境造成影響。
2.污染場地修復工程驗收
修復工程驗收工作分為兩部分:一部分為污染現場清挖效果的驗收,包括清挖后基坑坑底及基坑側壁的采樣監測,此部分可在每層清理完成后分別進行驗收,也可在整體清挖工作完成后進行;另一部分是為場區內修復后土壤的驗收,修復后土壤的驗收可根據修復進度自行申請階段性驗收。階段性驗收由作業方和業主駐地工程師、監理工程師及第三方檢測機構共同完成,將驗收合格后的土壤作為填埋場覆土最終處置。整體驗收是對整體施工質量工作的檢驗,待作業方污染修復場區所有施工均完成后進行自檢測及自驗收,達標后上報業主及環境主管部門進行全面整體工程驗收。
七、成本效益分析
結合修復設計方案和修復工程設計,參照國內外修復技術單價,對場地修復工程進行粗略的成本估算(表2.13~表2.15)。
表2.13 土壤修復工程成本估算

表2.14 地下水修復工程成本估算

表2.15 場地修復工程其他費用和預備費

通過停產、改制,去除了污染的持續產生;對地塊內污染土壤進行處理處置,去除了污染源,減少了地塊的環境風險,確保了周邊居民與環境的安全,取得了良好的環境效益。經過修復,該地塊得以重新開發利用,使得寶貴的土地資源重新得以利用。西廠區將用于一、二類居住用地,可以最大限度地滿足當地居民的物質文化需求。修復工程本身可以為當地經濟帶來一定的刺激作用;經過修復,該地塊重新進行開發利用,土地進入流轉市場,可以極大地推動當地經濟發展。
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