化工场地污染修复简析1

化工场地污染修复简析•《全国土壤污染状况调查公报》显示，长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出，西南、中南地区土壤重金属大范围超标。全国多目标区域地球化学调查结果也显示，长江流域、珠江流域、沿海经济带、松花江流域、辽河流域出现贯穿全流域的以镉为主，铅、汞为辅的流域、区域性异常。全国工业企业搬迁遗留场地土壤总体污染状况•《全国土壤污染状况调查公报》显示，金属冶炼、皮革、化工、电力等重污染企业用地及周边土壤污染超标率为36.3%；工业企业废弃场地土壤超标率为34.9%；工业园区土壤超标率为29.4%。•我国工业企业80%集中在城市，特别是大中城市，广泛分布在中东部地区。•随着经济发展转型升级、产业结构和布局优化调整，特别是供给侧结构性改革的大力推进，大量落后产能被淘汰，很多化工、冶金等传统污染企业搬迁或关闭。由此，工业污染场地不断增多•据不完全统计，截至2009年，全国污染企业关停或搬迁近10万家，主要包括化工、农药、钢铁、焦化等重污染企业，出现大量高风险污染场地。这些场地土壤往往受到挥发性或半挥发性有机污染物、重金属等多种污染物的污染，污染程度重、分布相对集中；特征污染物因地而异，通常有农药、苯系物、卤代烃、多环芳烃、石油烃、重金属等；污染土层深度可达数米至数十米，地下水同时受到污染。•一片片未经修复的污染场地如同一颗颗定时化学炸弹，一旦大面积爆发，必将对国家和地区的发展与稳定造成难以估量的影响。对工业污染场地进行修复是其再利用的前提条件，在我国许多地区特别是东部和南部经济发达地区，对工业污染场地进行修复已成为政府与市场的迫切需求。•化工企业由于化学品生产和处理、废物的倾倒和排放、化学物质的泄漏等因素造成了相当严重的场地污染问题。工业场地污染主要分为有机、无机污染及二者复合污染，其中有机污染物主要是指石油类、多环芳烃(PAHs)、有机氯农药、多氯联苯、二噁英等，无机污染物主要指Pb、Cd、Hg、As等重金属元素。场地土壤不同于其他类型污染土壤，场地污染物浓度可能很高，且空间变异较大；多以重金属-有机污染物共存的复合污染；污染区域不大，但是污染土体深，可能伴有地下水污染•如何解决这些场地污染问题是政府跟企业共同的难题。场地系统的污染同其他环境体系的污染相比具有的不同•（1）隐蔽性和滞后性场地污染物往往要通过对土壤样品化验和农作物的残留检测，其严重后果仅能通过食物给动物和人类健康造成危害，因而不易被人察觉。因此，从产生污染到出现问题通常会滞后很长时间，往往要通过对土壤样品进行分析化验和农作物的残留检测，甚至通过研究对人畜健康状况的影响后才能确定。•（2）积累性和不可逆性污染物在土壤介质中不容易迁移、扩散和稀释，因此容易在污染场地中不断积累而超标、污染。例如重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程，许多有机物质的污染也需要较长的时间才能降解，因此，土壤场地的污染一旦发生则很难逆转。•（3）危害的严重性和难治理型场地污染可以通过直接接触、食物链的生物放大等多种途径影响人体健康和生态环境的安全与质量，其危害后果往往很严重。如发生在日本富山县神通川流域部分Cd污染引发的痛痛病，作为20世纪世界“八大公害”事件之一，给当地居民带来的健康问题发人深省，以此为代表的一系列环境公害事件还引发了世界范围对土壤等场地污染及其危害的关注。•（4）场地污染缺乏统一的处理技术污染场地中污染物在土壤和地下水中的迁移、扩散和稀释规律差别很大，因此不容易准确的检测污染物含量及迁移规律。地下水环境由于其流动缓慢、缺氧、无光等特点，与地表水体相比，污染物一旦进入地下水环境就很难消除，污染会在地下水中存在几个月、几年，甚至是更长的时间。•（5）污染场地修复成本高、周期长20世纪80年代末，各国鼓励研究具有长期效率的污染土壤的处置技术和措施，利用经济、有效的控制技术处理土壤中的复杂污染物，降低其对人体健康和环境危害。为此，荷兰在20世纪80年代花费约15亿美元进行土壤修复研究，德国在1995年投资约60亿美元净化土壤，美国20世纪90年代用于土壤修复方面的投资约有数百亿美元主要修复技术对比•异位固化/稳定化技术•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系数的固化体，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。•适用于污染土壤。可处理金属类、石棉、放射性物质、腐蚀性无机物、氰化物以及砷化合物等无机物；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。异位化学氧化/还原技术•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。•适用于污染土壤。其中，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。异位热脱附技术•通过直接或间接加热，将污染土壤加热至目标污染物的沸点以上，通过控制系统温度和物料停留时间有选择地促使污染物气化挥发，使目标污染物与土壤颗粒分离、去除。•适用于污染土壤。可处理挥发及半挥发性有机污染物(如石油烃、农药、多氯联苯)和汞。不适用于无机物污染土壤(汞除外)，也不适用于腐蚀性有机物、活性氧化剂和还原剂含量较高的土壤。异位土壤洗脱技术•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，并有效地减少污染土壤的处理量，实现减量化。洗脱系统废水应处理去除污染物后回用或达标排放。•适用于污染土壤。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。不宜用于土壤细粒(粘/粉粒)含量高于25%的土壤。水泥窑协同处置技术•利用水泥回转窑内的高温、气体长时间停留、热容量大、热稳定性好、碱性环境、无废渣排放等特点，在生产水泥熟料的同时，焚烧固化处理污染土壤。•适用于污染土壤，可处理有机污染物及重金属。不宜用于汞、砷、铅等重金属污染较重的土壤，由于水泥生产对进料中氯、硫等元素的含量有限值要求，在使用该技术时需慎重确定污染土壤的添加量。原位固化/稳定化技术•通过一定的机械力在原位向污染介质中添加固化剂/稳定化剂，在充分混合的基础上，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系数的固化体，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。•适用于污染土壤，可处理金属类、石棉、放射性物质、腐蚀性无机物、氰化物以及砷化合物等无机物；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。不宜用于挥发性有机化合物，不适用于以污染物总量为验收目标的项目。原位化学氧化/还原技术•通过向土壤或地下水的污染区域注入氧化剂或还原剂，通过氧化或还原作用，使土壤或地下水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。常见的还原剂包括硫化氢、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。•适用于污染土壤和地下水。其中，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。受腐殖酸含量、还原性金属含量、土壤渗透性、pH值变化影响较大。土壤植物修复技术•利用植物进行提取、根际滤除、挥发和固定等方式移除﹑转变和破坏土壤中的污染物质，使污染土壤恢复其正常功能。•适用于污染土壤，可处理重金属，如砷、镉、铅、镍、铜、锌、钴、锰、铬、汞等，以及特定的有机污染物，如石油烃、五氯酚、多环芳烃等。土壤阻隔填埋技术•将污染土壤或经过治理后的土壤置于防渗阻隔填埋场内，或通过敷设阻隔层阻断土壤中污染物迁移扩散的途径，使污染土壤与四周环境隔离，避免污染物与人体接触和随土壤水迁移进而对人体和周围环境造成危害。•适用于重金属、有机物及重金属有机物复合污染土壤的阻隔填埋。不宜用于污染物水溶性强或渗透率高的污染土壤，不适用于地质活动频繁和地下水水位较高的地区。生物堆技术•对污染土壤堆体采取人工强化措施，促进土壤中具备降解特定污染物能力的土著微生物或外源微生物的生长，降解土壤中的污染物。•适用于污染土壤，可处理石油烃等易生物降解的有机物。不适用于重金属、难降解有机污染物污染土壤的修复，粘土类污染土壤修复效果较差。多相抽提技术•通过真空提取手段，抽取地下污染区域的土壤气体、地下水和浮油等到地面进行相分离及处理。•适用于污染土壤和地下水，可处理易挥发、易流动的NAPL(非水相液体)(如汽油、柴油、有机溶剂等)。不宜用于渗透性差或者地下水水位变动较大的场地。原位生物通风技术•通过向土壤中供给空气或氧气，依靠微生物的好氧活动，促进污染物降解；同时利用土壤中的压力梯度促使挥发性有机物及降解产物流向抽气井，被抽提去除。可通过注入热空气、营养液、外源高效降解菌剂的方法对污染物去除效果进行强化。•适用于非饱和带污染土壤，可处理挥发性、半挥发性有机物。不适合于重金属、难降解有机物污染土壤的修复，不宜用于粘土等渗透系数较小的污染土壤修复。•目前在进行工业污染场地修复时，发达国家多采用固化/稳定化、热脱附、生物修复等原位/异位修复方法。而国内目前的污染土壤修复以异位土壤修复为主。谢谢大家！