某有色金属冶炼厂场地土壤铅、砷污染修复技术及修复效果评估

陈 博，王凌燕

(江西领航检测有限公司，江西 南昌 330105)

1 引言

随着工业化发展，人们对有色金属的需求量越来越大，靠有色金属矿提炼有色金属已满足不了工业化活动的需求，因此催生出有色金属再生利用的行业。2000年初期大多数有色金属再生行业环保设施建设滞后，环保意识不强，导致大量有色金属再生行业的场地土壤受到重金属污染[1]。土壤重金属污染修复的技术途径包括两方面，一是削减土壤重金属总量，二是改变重金属的形态[2]。目前，土壤重金属污染修复技术主要包括土壤淋洗[3]、生物修复[4]、阻隔填埋[5]、水泥窑协同处置、固化稳定化[6]等。其中，固化稳定化由于修复速度快、费用较低、实施方便等特点，已成为我国重金属污染土壤修复的主要技术[5]。

现以某采用废旧金属进行有色金属冶炼厂为案例，对其场地进行污染土壤修复过程进行介绍，并研究修复效果是否满足要求。

2 项目概况

某有色金属冶炼厂主要以黄铜熔化废渣为原料，经破碎、酸化、除铁、锌粉置换净化、电解等工序生产阳极铜。工业园区建园初期污水处理厂未建设，部分重金属生产加工企业管理不规范，各类金属企业危险废物未能按照要求收集、储存和治理，该企业甚至将废液灌入深井中对区域内的土壤、地下水造成了一定的污染。后期对该地块开展了土壤污染状况调查以及风险评估发现，该地块土壤中铅、砷在第二类用地的情景下对人体健康风险不可接受，需要进行修复。修复面积约为16000m2，修复土方量约为32000m3。确定了修复面积及方量后，当地有关机构编制了修复实施方案，确定该污染地块采用原地异位固化/稳定化修复技术。本次将重点介绍本场地采用此修复技术案例以及修复效果，并根据此案例讨论出后期此类项目实施过程中可改进之处[6]。

3 修复技术方案

3.1 修复技术确认

综合考虑该场地的修复目标建议值、水文地质条件、土壤和地下水污染特征、未来地块用途规划、安全环保和修复技术成熟度等因素[7]，在修复技术比选过程中，从淋洗技术[8]、固化/稳定化技术[9]、玻璃化技术[10]、植物修复技术[11]等综合考虑了修复成本、实施难度以及修复周期，最终选用固化/稳定化技术修复该场地。

3.2 修复技术路线

固化/稳定化技术采用土壤修复专业设备和稳定化药剂[12]，其主要流程包括：①污染土壤分区、分层清挖，通过密闭式运输车运输至修复车间的暂存区；②待破碎筛分等预处理后，采用ALLU设备对污染土壤进行处理，可实现加药、混合、搅拌一体化功能，同时能有效防止二次污染；③对固化/稳定化处理后的土壤进行养护，并按批次取样进行浸出检测，检测合格后进行下一步处置(图1)。

3.3 工程小试及修复参数

根据本场地需修复的修复因子，固化/稳定化药剂选优有机硫+碳基+铁基材料[13]。修复前取部分污染土与各投放比例的药剂混合，通过分析土壤铅、砷的浸出浓度以及pH值，确定最佳投放比例。通过工程小试确定出本次修复采用最佳修复比例为2.0%。小试数据详见表1。

图1 固化/稳定化修复工艺流程

表1 工程小试数据 mg/L

3.4 工程实施

工程实施过程中根据实施方案确定的修复范围进行放线，放线全程采用全站仪碎步测量。确定修复范围后采用挖掘机挖掘至指定的深度，本场地修复深度达到4 m，故污染土挖出时每2 m需进行放坡，以防修复时出现滑坡现象。污染土通过密闭运输车运输至修复中心，通过ALLU设备完成破碎、筛分、药剂添加、搅拌等过程。修复完成后的土壤，通过推土机堆成500 m3的堆体进行为期2 d的养护，养护过程中保证土壤含水量在20%～40%。养护完成的土壤通过取样分析，浸出液达到修复目标值后可回填至基坑中。在修复土方回填前，基坑需铺设2 mm厚的HDPE膜，土壤全部回填完毕后，将膜包覆土壤，表层铺设30 cm厚未污染土壤，播撒草籽即可完成整个修复工程。

4 修复效果评估

4.1 基坑清挖修复效果评估

基坑效果评估需根据《建设用地土壤污染风险管控和修复监测技术导则》(HJ25.1-2019)的要求布点[13]，该场地基坑底部及侧壁共采集169个样品验证其清挖效果，样品检测结果统计详见表2。该场地通过取样分析，表明该场地清挖效果达到了修复目标值的要求。

4.2 修复土方效果评估

修复效果评估需根据《建设用地土壤污染风险管控和修复监测技术导则》(HJ25.1-2019)的要求布点，在500 m3堆体模式下，在堆体共采集了212个样品验证修复效果，样品浸出浓度检测结果统计表详见表3。该场地修复土壤通过取样分析，表明该场地修复效果达到修复目标值的要求。

表2 基坑清挖效果评估统计 mg/kg

表3 堆体修复效果评估统计 mg/L

5 结果与讨论

5.1 修复结论

(1)场地污染土壤清挖后基坑侧壁及底部砷最大值为74.2 mg/kg，铅最大值为1010 mg/kg，清挖效果达到修复目标值。

(2)本场地污染土方通过添加2%的有机硫+碳基+铁基修复药剂，控制修复土方含水率在20%～40%之间，养护2 d后的土壤中砷浸出浓度最大值为0.0485 mg/L，铅浸出浓度最大值为0.0296 mg/L，修复效果达到修复目标值。

5.2 案例讨论

本场地项目修复案例总体而言修复工程实施过程中是较为成功的，修复目标充分考虑了当地土壤元素背景值和后期规划的用地情景[14]。但项目实施过程中存在不足，主要为原位回填未考虑土地的经济效应，污染区域主要集中在本场地中部，原位回填后由于采用HDPE膜包覆，填埋区域的空间无法再规划建设项目，今后仅能作为道路或绿地使用，极大地浪费了该场地的土地价值。故后期对于此类土壤修复项目，在制定实施方案时应充分考虑土地利用价值，确定修复土壤回填方式[15，16]。