某電鍍廠舊址土壤污染治理與修復效果評估分析

吳小華

（福建格瑞恩工程設(shè)計有限公司，福建 泉州 362000）

某五金電鍍廠位于福建省某市，建于2006 年8 月，2009年新建滾鍍和掛鍍車間，年電鍍五金件3000 t。該廠于2015年6 月起停產(chǎn)至今，調(diào)查前該地塊已收儲，按當?shù)氐目刂圃敿氁?guī)劃擬作為體育健身公園、防護綠地及道路。因該企業(yè)投入產(chǎn)生比較早，各項環(huán)保措施不完善，長期的生產(chǎn)運行造成該場地土壤存在六價鉻和氰化物污染。該研究根據(jù)場地污染土壤的理化特征及污染情況，對六價鉻、氰化物分別采用還原、氧化技術(shù)修復污染土壤，在修復方案設(shè)計的工期內(nèi)完成了該場地治理與修復施工，并通過效果評估驗收，修復工程取得了良好效果，確保土地達到后續(xù)開發(fā)利用的要求。

1 電鍍廠基本情況

1.1 電鍍廠污染狀況

經(jīng)前期該場地初步調(diào)查、詳細調(diào)查及風險評估，確認該場地土壤重金屬污染物中六價鉻、無機物氰化物檢測濃度超過第二類用地篩選值。土壤中六價鉻最大超標倍數(shù)為36倍，氰化物最大超標倍數(shù)為10.3 倍；采樣插值法計算，得到六價鉻污染修復方量為59.64 m3，氰化物污染修復方量為383.24 m3。

1.2 修復目標值

經(jīng)前期場地風險評估及修復方案，確認場地修復目標值見表1。

表1 土壤修復目標值匯總

1.3 場地地質(zhì)狀況

場地地質(zhì)按照土壤巖性特征可以分為4 個主要工程地質(zhì)層，自上而下分述如下。

1.3.1 雜填土

雜色，稍密，濕；主要成分以混凝土塊、磚渣等建筑垃圾混合少量黏性土、石英砂顆粒組成，均勻性差。層厚0～2.0m。

1.3.2 粉質(zhì)黏土

灰黃色，可塑，飽和。含有高嶺土及鐵錳質(zhì)氧化物，無光澤反應，無搖震反應，干強度高、韌性高。層厚2.0m～3.0m。

1.3.3 淤泥黏性土

深灰色，流塑，飽和。含有腐殖質(zhì)，略具臭味。捻面光滑，稍有光澤，干強度、韌性中等，搖震反應慢。層厚3.0m～7.0m。

1.3.4 粉細砂層

灰黃色，稍密，飽和，主要礦物成分為石英長石顆粒，顆粒級配差，石英長石顆粒呈菱角狀一次棱角狀。層厚7.0m～9.0m。

1.4 土壤理化性質(zhì)

場地按照《土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法》測定土壤的基本理化性質(zhì)，主要包括土壤含水率、土壤顆粒密度、有機質(zhì)含量以及孔隙比等。場地土壤理化性質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果見表2，鉆孔點位圖見圖1。

圖1 鉆孔點位圖

表2 土壤理化性質(zhì)

2 修復技術(shù)方案

針對場地狀況和污染情況，考慮技術(shù)可行性分析、方案設(shè)計、修復工程實施、環(huán)境保護以及工程驗收等方面，場地六價鉻污染土壤修復采用原地異位化學還原；氰化物污染土壤修復采用原地異位化學氧化方法。

該修復技術(shù)路線重點是土壤開挖后按其污染類型分類堆放；針對六價鉻污染土壤，采用原地異位化學還原處理[1-2]的工藝進行修復；針對氰化物污染土壤，采用原地異位化學氧化[3-4]工藝進行修復治理。修復達標后的土壤進行最終處置。

在開挖過程中，場地會產(chǎn)生基坑涌水；基坑涌水經(jīng)泵抽至廢水收集罐，收集后部分用于污染土壤養(yǎng)護水，剩余部分廢水由污水清運車運至污水處理廠處理。污染土壤修復技術(shù)總路線詳見圖2。

圖2 污染土壤修復技術(shù)總路線

3 修復工程簡介

3.1 施工準備

3.1.1 進駐現(xiàn)場和現(xiàn)場交接

進場后首先是接管施工現(xiàn)場，辦理現(xiàn)場交接手續(xù)；確定施工現(xiàn)場使用范圍，以便于安排現(xiàn)場內(nèi)的施工準備；確認需要修復的污染土壤范圍；同時，落實現(xiàn)場施工用電源、水源和污水排放口等施工條件。

3.1.2 人員、材料、機械準備

根據(jù)施工進度計劃、施工階段劃分、各個專業(yè)工種的需要、勞動定額，編制切實可行的勞動力需用量計劃，并提前在單位內(nèi)部的施工隊伍和勞務(wù)基地中進行組織安排。相關(guān)儀器設(shè)備在開工后施工準備階段陸續(xù)全部到位，以保證施工正常進行。

3.1.3 材料配置

施工材料在工程開工前即著手準備，保證材料的供貨渠道，供貨質(zhì)量和供貨時間，確保工期和建立正常的施工秩序。

3.2 污染土壤清挖

開挖前采樣RTK 測量放線確定污染區(qū)域標定的準確邊界，并用顯著標識對污染區(qū)邊界進行現(xiàn)場標識劃定，并設(shè)置污染區(qū)安全防護欄和圍擋，基坑開挖采用分層開挖，采用專用運輸車輛直接將污染土壤轉(zhuǎn)至處置區(qū)域。

污染土壤按照修復方案設(shè)計的深度和范圍清挖結(jié)束后，對基坑側(cè)壁及底部土壤進行采樣自檢，自檢合格后才可以申請效果評估監(jiān)測，如果效果評估監(jiān)測各目標污染物達標，則基坑和側(cè)壁開挖完成，如果目標污染物仍然超標，就需要經(jīng)建設(shè)單位及監(jiān)理單位確認后繼續(xù)向下或者四周開挖，直到基坑和側(cè)壁均達到修復方案設(shè)計的驗收目標。

3.3 六價鉻原為異地化學還原技術(shù)處理

針對重金屬六價鉻污染的土壤，采用原地異位化學還原技術(shù)，達標后并進行填埋處置；該地塊通過添加活化的化學還原劑（硫酸亞鐵）[5]來調(diào)節(jié)土壤的pH和Eh使Cr（VI）還原成Cr（III），反應式如公式（1）所示。

六價鉻污染土壤轉(zhuǎn)運至處理車間后，先進行篩分、破碎預處理，將石塊，建筑垃圾等雜物剔除，并使土壤顆粒尺寸達到5cm 以下，保證污染土壤與藥劑能夠充分混合接觸，對其進行含水率調(diào)節(jié)，先后將化學還原藥劑均勻鋪灑于污染土壤上方，利用設(shè)備進行污染土壤和藥劑的混合。翻拋3～5 次，充分混合處理完后進行養(yǎng)護5～7 天后，即可進行采樣檢測，檢測合格后回填原基坑。

3.4 氰化物化學氧化技術(shù)處理

異位化學氧化技術(shù)首先需將污染土壤清挖，再暫存至處置區(qū)，向污染土壤添加氧化劑或還原劑，通過氧化或還原作用，使土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為無毒或相對毒性較小的物質(zhì)。常見的氧化劑包括高錳酸鹽、過氧化氫、芬頓試劑、過硫酸鹽和臭氧。常見的還原劑包括連二亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硫酸亞鐵、多硫化鈣、二價鐵以及零價鐵等。

該地塊使用過硫酸鈉和氫氧化鈉作為氧化藥劑。反應如公式（2）所示。

氰化物污染土壤轉(zhuǎn)運至處理車間后，先進行篩分、破碎預處理，將石塊，建筑垃圾等雜物剔除，并使土壤顆粒尺寸達到5cm 以下，保證污染土壤與藥劑能夠充分混合接觸，對其進行含水率調(diào)節(jié)，先后將化學氧化藥劑均勻鋪灑于污染土壤上方，利用設(shè)備進行污染土壤和藥劑的混合。翻拋3～5 次，充分混合處理完后進行養(yǎng)護5～7 天后，即可進行采樣檢測，檢測合格后回填原基坑，原地異位化學氧化和化學還原工藝示意圖如圖3所示。

圖3 原地異位化學氧化和化學還原工藝示意圖

3.5 藥劑參數(shù)

根據(jù)治理修復技術(shù)方案，針對六價鉻污染土壤采用原地異位化學還原技術(shù)進行處理；對氰化物污染土壤，采用原地異位化學氧化技術(shù)進行處理，修復治理使用的藥劑見表3。

表3 場地治理修復使用藥劑匯總表

4 采樣與方法

4.1 樣品采集

土壤環(huán)境監(jiān)測的采樣準備、樣品采集、樣品流轉(zhuǎn)、樣品保存、樣品制備、分析測定方法、分析記錄與監(jiān)測報告、質(zhì)量保證和控制等要根據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 166—2004）、《污染地塊風險管控與土壤修復效果評估技術(shù)導則》（試行）（HJ 25.5—2018）、《建設(shè)用地土壤污染風險管控和修復監(jiān)測技術(shù)導則》（HJ 25.2—2019）等要求進行。采用隨機布點法布設(shè)采樣點，原則上每個樣品代表的土壤體積不應超過500m3[6]，因此六價鉻修復土壤布設(shè)1 個檢測點位，氰化物修復土壤布設(shè)3 個監(jiān)測點位。

4.2 樣品分析方法

監(jiān)測土壤樣品根據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T166—2004）進行，六價鉻采用《土壤和沉積物 六價鉻的測定 堿溶液提取-火焰原子吸收分光光度法 HJ 1082—2019》；氰化物采用《土壤 氰化物和總氰化物的測定 分光光度法HJ 745-2015方法1：異煙酸-巴比妥酸》。

5 修復效果評估

在研究場地污染修復過程中，使用的藥劑包括還原劑（硫酸亞鐵）及氧化劑（過硫酸鈉和氫氧化鈉），通過氧化、還原作用，使土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為無毒或相對毒性較小的物質(zhì)。項目治理修復施工完成后，由效果評估單位進行效果評估驗收監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果表明：場地內(nèi)所有六價鉻土壤樣品、氰化物土壤樣品中的六價鉻、氰化物濃度均低于修復方案設(shè)計的目標值，修復效果符合設(shè)計方案場地修復后最高監(jiān)測結(jié)果見表4。

表4 場地土壤修復后目標污染物濃度統(tǒng)計

6 結(jié)論

該研究場地六價鉻采用原地異位化學還原技術(shù)、氰化物采用原地異位化學氧化技術(shù)修復污染土壤，成功修復六價鉻污染土壤59.64 m3、氰化物污染土壤383.24 m3；并順利通過了效果評估驗收，豐富了土壤污染的治理修復工程應用案例，為福建省的污染場地治理修復提供更多選擇。