1 技術(shù)名稱

　　技術(shù)名稱：異位固化/穩(wěn)定化

　　英文名稱：Ex-Situ Solidification/Stabilization

　　2 技術(shù)適用性

　　2.1 適用的介質(zhì)

　　污染土壤

　　2.2 可處理的污染物類型

　　金屬類、石棉、放射性物質(zhì)、腐蝕性無機(jī)物、氰化物、砷化合物等無機(jī)物以及農(nóng)藥/除草劑、石油或多環(huán)芳烴類、多氯聯(lián)苯類以及二噁英等有機(jī)化合物。

　　2.3 應(yīng)用限制條件

　　不適用于揮發(fā)性有機(jī)化合物和以污染物總量為驗(yàn)收目標(biāo)的項(xiàng)目。當(dāng)需要添加較多的固化/穩(wěn)定劑時(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。

　　3 技術(shù)介紹

　　3.1 原理

　　向污染土壤中添加固化劑/穩(wěn)定化劑，經(jīng)充分混合，使其與污染介質(zhì)、污染物發(fā)生物理、化學(xué)作用，將污染土壤固封為結(jié)構(gòu)完整的具有低滲透性的固化體，或?qū)⑽廴疚镛D(zhuǎn)化成化學(xué)性質(zhì)不活潑形態(tài)，降低污染物在環(huán)境中的遷移和擴(kuò)散。

　　3.2 系統(tǒng)構(gòu)成和主要設(shè)備

　　主要由土壤預(yù)處理系統(tǒng)、固化/穩(wěn)定劑添加系統(tǒng)、土壤與固化/穩(wěn)定劑混合攪拌系統(tǒng)組成。其中，土壤修復(fù)預(yù)處理系統(tǒng)具體包括土壤水分調(diào)節(jié)系統(tǒng)、土壤雜質(zhì)篩分系統(tǒng)、土壤破碎系統(tǒng)。主要設(shè)備包括土壤挖掘系統(tǒng)(如挖掘機(jī)等)、土壤水分調(diào)節(jié)系統(tǒng)(如輸送泵、噴霧器、脫水機(jī)等)、土壤篩分破碎設(shè)備(如振動(dòng)篩、篩分破碎斗、破碎機(jī)、土壤破碎斗、旋耕機(jī)等)、土壤與固化/穩(wěn)定劑混合攪拌設(shè)備(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)。

　　3.3 關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)或指標(biāo)

　　(1)固化/穩(wěn)定劑的種類及添加量

　　固化/穩(wěn)定劑的成分及添加量將顯著影響土壤污染物的穩(wěn)定效果，應(yīng)通過試驗(yàn)確定固化/穩(wěn)定劑的配方和添加量，并考慮一定的安全系數(shù)。目前國(guó)外應(yīng)用的固化/穩(wěn)定化技術(shù)藥劑添加量大都低于20%。

　　(2)土壤破碎程度

　　土壤破碎程度大有利于后續(xù)與固化/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5cm。

　　(3)土壤與固化/穩(wěn)定劑的混勻程度

　　混合程度是該技術(shù)一個(gè)關(guān)鍵性瓶頸指標(biāo)，混合越均勻固化/穩(wěn)定化效果越好。土壤與固化/穩(wěn)定劑的混勻程度往往依靠現(xiàn)場(chǎng)工程師的經(jīng)驗(yàn)判斷，國(guó)內(nèi)外還缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

　　(4)土壤固化/穩(wěn)定化處理效果評(píng)價(jià)

　　土壤固化/穩(wěn)定化修復(fù)效果通常需要物理和化學(xué)兩類評(píng)價(jià)指標(biāo)：物理指標(biāo)包括無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù);化學(xué)指標(biāo)為浸出液濃度。

　　(a)物理學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)

　　經(jīng)固化/穩(wěn)定化處理后的固化體，其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度要求大于50psi(0.35MPa)，而固化后用于建筑材料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度至少要求達(dá)到4000 psi(27.58MPa)。滲透系數(shù)表征土壤對(duì)水分流動(dòng)的傳導(dǎo)能力，經(jīng)固化處理后的滲透系數(shù)一般要求不大于1×10-6 cm/s。

　　(b)化學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)

　　針對(duì)固化/穩(wěn)定化后土壤的不同再利用和處置方式，采用合適的浸出方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

　　典型固化/穩(wěn)定化處理效果評(píng)價(jià)方法詳見表1。

　　4 技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)和前期準(zhǔn)備

　　土壤物理性質(zhì)(機(jī)械組成、含水率等)、化學(xué)特性(有機(jī)質(zhì)含量、pH 值等)、污染特性(污染物種類、污染程度等)均會(huì)影響到異位固化/穩(wěn)定修復(fù)技術(shù)的適用性及其修復(fù)效果。

　　應(yīng)針對(duì)不同類型的污染物，特別是砷、鉻等毒性和活性較大的污染物，選擇不同的固化/穩(wěn)定劑;應(yīng)基于土壤類型研究固化/穩(wěn)定劑的添加量與污染物浸出毒性的相互關(guān)系，確定不同污染物濃度時(shí)的最佳固化/穩(wěn)定劑添加量。

　　5 主要實(shí)施過程

　　(1)根據(jù)場(chǎng)地污染空間分布信息進(jìn)行測(cè)量放線之后開始土壤挖掘;

　　(2)挖掘出的土壤根據(jù)情況進(jìn)行土壤預(yù)處理(水分調(diào)節(jié)、土壤雜質(zhì)篩分、土壤破碎等);

　　(3)固化/穩(wěn)定劑添加;

　　(4)土壤與固化/穩(wěn)定劑混合攪拌、養(yǎng)護(hù);

　　(5)固化/穩(wěn)定體的監(jiān)測(cè)與處置、驗(yàn)收。

　　其中(2)、(3)、(4)也可以在一體式混合攪拌設(shè)備中同時(shí)完成。

　　6 運(yùn)行維護(hù)和監(jiān)測(cè)

　　(1)土壤挖掘安全：圍欄封閉作業(yè)，設(shè)立警示標(biāo)志，規(guī)避地下隱蔽設(shè)施。

　　(2)安全防護(hù)：工人應(yīng)注意勞動(dòng)防護(hù)。

　　(3)防止二次擴(kuò)散：采取措施防止雨水進(jìn)入土壤，防止降雨沖洗土壤攜帶污染物進(jìn)入周邊環(huán)境，防止刮風(fēng)塵土飛揚(yáng)，造成二次擴(kuò)散。

　　(4)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)：根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于固化/穩(wěn)定化后采用回填處理的土壤，需要在地下水的下游設(shè)置至少1口監(jiān)測(cè)井，每季度監(jiān)測(cè)一次，持續(xù)2年，確保沒有泄漏。

　　7 修復(fù)周期及參考成本

　　污染土壤方量、修復(fù)工藝、土壤養(yǎng)護(hù)時(shí)間、施工設(shè)備、修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)平面布局等均顯著影響處理周期。一般而言，水泥基固化修復(fù)需要較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，穩(wěn)定化修復(fù)需要的養(yǎng)護(hù)時(shí)間較短。根據(jù)施工機(jī)械臺(tái)班等設(shè)置情況，異位土壤固化/穩(wěn)定化修復(fù)的每日處理量從100 至1200m3不等。

　　根據(jù)污染物不同類型及其污染程度需要添加不同劑量、不同種類的固化/穩(wěn)定劑;土壤污染深度、挖掘難易程度、短駁距離長(zhǎng)短等都會(huì)影響修復(fù)成本。據(jù)美國(guó)EPA 數(shù)據(jù)顯示，對(duì)于小型場(chǎng)地(1000 立方碼〔cy〕，約合765 m3)處理成本約為160-245 美元/ m3，對(duì)于大型場(chǎng)地(50000cy，約合38228 m3)處理成本約為90-190 美元/ m3;國(guó)內(nèi)一般為500-1500 元/m3。

　　應(yīng)用案例

　　8 國(guó)外應(yīng)用情況

　　固化/穩(wěn)定化是比較成熟的固體廢物處置技術(shù)，上世紀(jì)八九十年代，美國(guó)環(huán)境保護(hù)署率先將固化/穩(wěn)定化技術(shù)用于污染土壤的修復(fù)研究。據(jù)美國(guó)超級(jí)基金項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)，1982-2008 年污染源處理項(xiàng)目中，有203 項(xiàng)應(yīng)用該技術(shù)，占污染源異位修復(fù)項(xiàng)目的21.4%，是使用最多的污染源修復(fù)技術(shù)。2004 年，英國(guó)環(huán)保署組織編寫了《污染土壤穩(wěn)定/固化處理技術(shù)導(dǎo)則》。

　　9 國(guó)內(nèi)典型案例

　　某地塊原為某發(fā)電廠，將開發(fā)為文化創(chuàng)意街區(qū)。對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行網(wǎng)格化劃分后進(jìn)行土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)，確定污染單元后進(jìn)行加密監(jiān)測(cè)。由于該地塊要求盡量削減修復(fù)時(shí)間，以緩解地塊再開發(fā)面臨的施工進(jìn)度壓力，同時(shí)該地塊對(duì)現(xiàn)場(chǎng)遺留土壤質(zhì)量的要求較高，綜合考慮以上因素，確定采用污染土壤清挖、現(xiàn)場(chǎng)處理、異地處置的方式對(duì)地塊進(jìn)行修復(fù)，以《展覽會(huì)用地土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(暫行)》(HJ350-2007)的A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)作場(chǎng)地清理的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

　　場(chǎng)地面積為5400m2，土壤污染深度約為1-4m，需修復(fù)的總土方量約為1.24萬m3。場(chǎng)地大部分地塊土壤污染物為重金屬銅、鉛、鋅，其中一個(gè)地塊為多環(huán)芳烴。污染物的最大監(jiān)測(cè)濃度為：銅7220mg/kg、鉛4150mg/kg、鋅3340mg/kg、苯并(a)蒽4.6mg/kg、苯并(b)熒蒽5.78mg/kg、苯并(a)芘4.07mg/kg。土壤為粘性土，呈微堿性。銅、鉛、鋅在土壤中主要以二價(jià)陽離子形式存在，較易轉(zhuǎn)化為氫氧化物或被吸附。

　　該修復(fù)項(xiàng)目要求時(shí)間短，同時(shí)污染物以重金屬和低濃度的多環(huán)芳烴為主，基于現(xiàn)場(chǎng)土壤開展了異位固化/穩(wěn)定修復(fù)技術(shù)可行性評(píng)價(jià)研究，該技術(shù)能滿足制定的修復(fù)目標(biāo);從場(chǎng)地特征、資源需求、成本、環(huán)境、安全、健康、時(shí)間等方面進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估，最終選定處理時(shí)間短、技術(shù)成熟操作靈活、且對(duì)場(chǎng)地水文地質(zhì)特性要求較為寬松的固化/穩(wěn)定化技術(shù)進(jìn)行處理。

　　修復(fù)工程技術(shù)路線和施工流程主要過程包括污染土壤挖掘、土壤含水量控制、粉狀穩(wěn)定劑布料添加、混勻攪拌處理、養(yǎng)護(hù)反應(yīng)、外運(yùn)資源化利用、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收監(jiān)測(cè)等環(huán)節(jié)。采用挖掘機(jī)進(jìn)行土壤挖掘，挖掘深度深于1m時(shí)，土壤含水量較高，采用晾曬風(fēng)干方式降低土壤含水量;使用篩分破碎鏟斗進(jìn)行土壤與粉狀穩(wěn)定劑的混勻攪拌，同時(shí)實(shí)現(xiàn)土壤的破碎。驗(yàn)收監(jiān)測(cè)包括挖掘后基坑采樣及污染物全量分析、穩(wěn)定化處理后土壤采樣及浸出毒性測(cè)試。關(guān)鍵設(shè)備主要有土壤挖掘設(shè)備、土壤短駁運(yùn)輸設(shè)備、土壤/穩(wěn)定劑混合攪拌設(shè)備等組成。

　　該項(xiàng)目包含建設(shè)施工投資、穩(wěn)定劑費(fèi)用、設(shè)備投資、運(yùn)行管理費(fèi)用，處理成本約480萬元，其運(yùn)行過程中的主要能耗為挖掘機(jī)及篩分破碎鏟斗的油耗、普通照明、生活用水用電，約為60萬元。

　　經(jīng)過挖掘后所采集土壤樣品中污染物含量均低于制定的修復(fù)目標(biāo)值。穩(wěn)定處理后的土壤，參照《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)提取浸出液，浸出液中污染物的濃度均低于制定的土壤浸出液污染物濃度目標(biāo)值，滿足修復(fù)要求并通過業(yè)主獨(dú)立委托的某地環(huán)境監(jiān)測(cè)中心驗(yàn)收監(jiān)測(cè)。