電鍍企業(yè)重金屬污染場地土壤修復(fù)

2020-07-10

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期，我國很多城市郊區(qū)的工業(yè)園有很多的電鍍企業(yè)，其產(chǎn)生的重金屬直接污染了所在區(qū)域的土壤。隨著社會的不斷發(fā)展，人們對生活環(huán)境和身體健康的關(guān)注度越來越高，很多高污染、高能耗的企業(yè)都進(jìn)行了轉(zhuǎn)型升級或搬遷，雖然土地空出來了，但是這些被重金屬污染的土壤必須進(jìn)行處理，才能再次進(jìn)行流轉(zhuǎn)利用，不然就會對人類健康帶來重大的影響。要對重金屬污染土壤進(jìn)行處理，其處理方式主要有兩種，降低土壤中的重金屬濃度，從而符合相關(guān)毒性的標(biāo)準(zhǔn)要求，如采用淋洗法、植物修復(fù)技術(shù)、水泥窯共處置技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)等；通過固化、穩(wěn)定的方式實(shí)現(xiàn)重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)變，降低其遷移性，如原位或異位的固化、穩(wěn)定技術(shù)。固化/穩(wěn)定修復(fù)技術(shù)在國外獲得了廣泛的引用，其具有處理速度快、效率高和成本低等特點(diǎn)，目前在國內(nèi)也正在開展應(yīng)用。本文將分析成熟和試驗(yàn)階段的重重金屬土壤修復(fù)技術(shù)，并對成熟的化學(xué)淋洗法和固化穩(wěn)定技術(shù)在國內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 重金屬污染土壤的修復(fù)方案

目前在國內(nèi)外相對成熟高效的修復(fù)技術(shù)包括化學(xué)淋洗法、植物修復(fù)法、原位/異位固化穩(wěn)定技術(shù)、水泥窯共處置法和安全填埋。

化學(xué)淋洗法在國外具有成熟的處理經(jīng)驗(yàn)，主要是利用針對土壤中的重金屬配制的化學(xué)液體與土壤進(jìn)行充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)，達(dá)到污染物與土壤分離的目的，其具有可處理復(fù)合污染物、效率高、環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn)，但是其處理成本高、處理的土質(zhì)類型具有局限性。

植物修復(fù)技術(shù)主要是利用對重金屬具有吸收作用的植物進(jìn)行污染土壤的處理，該技術(shù)在美國有一定的市場占有率，約占到10%，但是在國內(nèi)處于試驗(yàn)起步階段。其具有可以大面積處理污染土壤和處理成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是其缺點(diǎn)也很明顯，如植物無法做到同時(shí)對土壤中的多種重金屬進(jìn)行處理、吸附重金屬的速度較慢、處理時(shí)間較長。

原位/異位固化穩(wěn)定技術(shù)包含固化技術(shù)和穩(wěn)定技術(shù)兩種處理方法。固化技術(shù)是指采用如水泥一類的物質(zhì)對土壤進(jìn)行硬化、包覆處理，使被污染的土壤形成大塊狀的物體，其處理工序包括三步，先采用固化劑與土壤；穩(wěn)定技術(shù)是指采用硫化物、磷酸鹽等化學(xué)物質(zhì)處理污染的土壤，使土壤中污染物的毒性降低，或不具有移動性。固化穩(wěn)定技術(shù)在美國獲得了廣泛的應(yīng)用，成功修復(fù)了很多汞、砷污染土壤，目前國內(nèi)也有相關(guān)成功案例。該技術(shù)具有修復(fù)效率高、處理成本相對較低、對環(huán)境影響較小的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是沒有除去土壤中的重金屬。

水泥窯共處置技術(shù)主要是利用水泥窯的高溫、單批次處理量大、成本低等優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行污染土壤的無害化處理，利用水泥窯處理危險(xiǎn)廢物、污泥、垃圾等已具有了一定的經(jīng)驗(yàn)，但是在處理重金屬污染土壤方面，目前還是處理嘗試階段。該技術(shù)具有處理成本低、環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn)，但是確點(diǎn)是處理受水泥生產(chǎn)與排放限值、修復(fù)效率低。

安全填埋技術(shù)是指將污染的土壤進(jìn)行挖掘，然后轉(zhuǎn)移至具有填埋條件的場地。該技術(shù)在處理效率、成本、技術(shù)成熟度方面均具有優(yōu)勢，但是其沒有去除土壤中的重金屬，對填埋場周圍存在著一定的污染風(fēng)險(xiǎn)，且處理量會受到填埋場處理能力的限制。

2 重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

目前，我國相關(guān)學(xué)者已開展了化學(xué)淋洗法、固化穩(wěn)定技術(shù)在處理重金屬污染土壤中的應(yīng)用。許石豪等人以常州某搬遷電鍍企業(yè)的原廠址為例，對污染土壤進(jìn)行了固化穩(wěn)定修復(fù)。其對電鍍企業(yè)廠址土壤進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)土壤污染的深度范圍為地表至地表下2.5米的，因此選擇在深度為0米至4米范圍內(nèi)進(jìn)行樣品采集，測試的結(jié)果表明鉻、銅、鉛、鋇及鎳五種重金屬的含量分別為21200mg?kg-1、1936mg?kg-1、1459mg?kg-1、1913mg?kg-1、34900mg?kg-1，而目標(biāo)修復(fù)值為154mg?kg-1、457mg?kg-1、300mg?kg-1、625mg?kg-1、97mg?kg-1。另外，對廠址的土質(zhì)進(jìn)行分析得出，地表至地表下20米深度的土層可以分為素填土、粘土、粉砂夾粉土、粉砂、粉質(zhì)粘土、粘土六種。因此，通過對化學(xué)淋洗法、固化穩(wěn)定技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)比較，選擇了采用異位固化穩(wěn)定技術(shù)進(jìn)行土壤修復(fù)，修復(fù)深度為3米，面積為500平方米。修復(fù)過程中使用的固化穩(wěn)定劑是有生石灰、硫化鈉、磷酸二氫鉀、鋁氧化物、水泥、鐵粉等復(fù)配制得，其中石灰主要是用來調(diào)節(jié)土壤的PH值，硫化物、磷酸鹽、氯氧化物等主要與重金屬進(jìn)行結(jié)合，水泥主要作為固化基料。其固化穩(wěn)定處理工藝包括土壤預(yù)處理和穩(wěn)定處理，預(yù)處理工序主要是完成土壤的破碎、篩分和含水率控制，土壤粒徑和含水率控制范圍分別為0.5cm~5cm和15%~30%；穩(wěn)定處理主要是開展穩(wěn)定劑添加、混合攪拌及土壤養(yǎng)護(hù)，其中穩(wěn)定劑的添加量控制在3%-4.5%，混合階段要保證土壤與穩(wěn)定劑的充分混合接觸，養(yǎng)護(hù)溫度控制在15℃~25℃，時(shí)間為4~5周。

陳銀合對無錫市某電鍍企業(yè)的重金屬污染土壤進(jìn)行了分析，土壤中鉻、銅、鎳、鉛、鋅含量分別為18100 mg?kg-1、9460 mg?kg-1、1130 mg?kg-1、1650 mg?kg-1、720 mg?kg-1，污染非常嚴(yán)重，通過采集的樣品對小麥、小白菜、蚯蚓的毒性研究表明，樣品對小麥和小白菜均具有毒害作用，對蚯蚓有較強(qiáng)的毒性，其中的5個(gè)樣品對蚯蚓表現(xiàn)出急性致死，2個(gè)樣品表現(xiàn)出亞急性毒性。其選擇《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)中的商業(yè)用地鉻、銅、鎳、鉛、鋅含量限制為修復(fù)目標(biāo)，采用化學(xué)淋洗法對重度污染土壤進(jìn)行處理。修復(fù)過程中采用化學(xué)淋洗法對重度污染土壤進(jìn)行處理，采用固化穩(wěn)定技術(shù)對中度和輕度污染土壤進(jìn)行處理。化學(xué)淋洗法采用一級、二級聯(lián)合的處理工藝，將重度污染的土壤進(jìn)行一級淋洗，處理后合格的土壤進(jìn)行自然干化，污水進(jìn)入回收處理系統(tǒng)，不合格的土壤進(jìn)入二級淋洗裝置；二級淋洗處理后的土壤進(jìn)行自然干化，污水也進(jìn)入回收處理系統(tǒng)；一級、二級處理工序的污水在污水處理系統(tǒng)中處理合格后，回用至一級、二級處理工序，減少淋洗工藝中的用水量，剩余的含重金屬污泥委托相關(guān)具有資質(zhì)的單位處理。中、輕度污染土壤直接采用將土壤與固化、穩(wěn)定藥劑進(jìn)行混合處理，合格的土壤用于回填或鋪路，不合格土壤重復(fù)固化穩(wěn)定處理，直至符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

隨著社會的不斷發(fā)展，人們對生活環(huán)境和身體健康的關(guān)注度越來越高，電鍍企業(yè)重金屬污染的土壤必須進(jìn)行處理，才能再次進(jìn)行流轉(zhuǎn)利用，不然就會對人類健康帶來重大的影響。本文詳細(xì)分析了目前五種土壤修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，其中化學(xué)淋洗法、固化穩(wěn)定技術(shù)、安全填埋技術(shù)是成熟的技術(shù)，植物修復(fù)技術(shù)和水泥窯共處置技術(shù)還處于試驗(yàn)階段。化學(xué)淋洗法可以處置復(fù)合污染土壤、修復(fù)效率高，但是成本較高，修復(fù)單價(jià)約2000~3000元/平米，并且不適用于粘土；固化穩(wěn)定技術(shù)處理成本較低，修復(fù)單價(jià)約500~800元/平米，修復(fù)效率高，但是其無法將重金屬從土壤中除掉；安全填埋技術(shù)修復(fù)效率高、處置成本相對較低，具體修復(fù)單價(jià)視工程而定，但是其要求填埋周邊無敏感目標(biāo)。同時(shí)本文對化學(xué)淋洗法和固化穩(wěn)定技術(shù)在常州、無錫兩個(gè)地方電鍍企業(yè)污染土壤處理情況進(jìn)行了詳細(xì)介紹，包括其處理采用的固化穩(wěn)定劑、處理工藝等，希望為以后的電鍍企業(yè)周圍的土壤重金屬污染修復(fù)提供借鑒意義。