退役化工地块有机污染土壤化学氧化修复实例*

曾跃春，郭宝蔓，范昌月

(江苏大地益源环境修复有限公司，江苏 南京 210012)

随着我国社会经济的不断发展，产业布局调整、城市化进程持续推进，以生产化工材料、医药产品、有机农药及石油煤气等为主的污染企业“退城进园”，出现了大量的化工企业退役地块，地块遗留的有机污染问题使周边生态环境及居民健康受到威胁[1-2]。根据土壤污染防治行动计划及土壤污染防治法等政策文件，此类地块被再次开发利用前，应开展修复治理工作，以消除污染土壤对人体健康和生态环境造成的风险。

本文介绍了长三角地区某退役化工地块的有机污染土壤修复工程案例，针对浅层污染土壤采用异位化学氧化技术修复，深层污染土壤采用原位化学氧化高压旋喷技术修复，实现了修复达标。该工程的成功实施可为其它类似退役化工厂污染土壤的修复提供一定的借鉴与参考作用。

1 项目概况

修复地块位于长三角地区某退役化工厂内。20世纪90年代建厂，主要生产酸、胺类产品及酯类农药，2010年左右停产。地块规划为第二类用地。地块勘探深度范围内土层可以分为5层，自上而下分别为：(1)素填土；(2)粉质黏土；(3)粉土；(4)淤泥质粉质黏土及(5)黏土。各层的平均层厚分别约为1.0 m、4.5 m、7.3 m、5.7 m及未钻穿。地下水类型主要为潜水，水位埋深为2.2～3.2 m。

根据地块风险评估结果，土壤修复目标如表1所示。土壤中超标倍数最大的污染物为苯，超标倍数为29.7；其次是氯仿，超标倍数为5.8；1，2-二氯乙烷的最大超标倍数为3.9；间二甲苯+对二甲苯的最大超标倍数为0.1；总石油烃的最大超标倍数为0.1。超标倍数大于5的污染土壤多分布在浅层，深层土壤污染程度较轻。污染土壤总方量8 450 m3，最深6 m。

表1 土壤修复目标值

2 技术路线

根据地块污染分布并结合地块利用规划，采用异位修复与原位修复相结合的模式：0～1.5 m范围内污染土壤采用异位修复模式，修复方量4 500 m3。同时考虑到周边敏感点、经济及工期等因素，1.5～6 m污染土壤采用原位修复模式，修复方量3 950 m3。

地块污染物为有机污染物，0～1.5 m的污染土壤经开挖后，转运至地块内密闭大棚中进行筛分破碎预处理，采用化学氧化技术修复，该过程产生的废气经处理后达标排放。1.5～6 m的污染土壤污染区域采用原位化学氧化高压旋喷修复。地块修复技术路线如图1所示。高压旋喷来源于地质工程领域的地基加固与桩机技术，与化学氧化工艺结合使用，具有修复深度可控、注射压力可调、施工效率高的等优点，且能够保证修复药剂与污染土壤的充分反应，提高低渗透地层的原位修复效果[3]。

图1 地块修复技术路线

图2 三角形布点法

3 修复设计

3.1 化学氧化药剂设计

3.2 高压旋喷设计

为确保高压旋喷影响范围全面覆盖污染区域，采用三角形布点法进行布点。杨乐巍[7]采用该方法时，影响半径为0.9 m；冯亚松[8]采用同样方法，钻孔间距为2.5 m。根据地块水文地质条件、污染物特点，设计药剂的有效扩散半径为1 m，钻孔间距为1.73 m，如图1所示。本项目高压旋喷采用二重管高压旋喷注射工艺，关键设备包括旋喷钻机、空压机、高压注浆泵及药剂配置系统等。

4 修复实施

4.1 异位化学氧化施工

异位化学氧化施工流程如图3所示。

图3 异位化学氧化施工流程

根据放样测绘结果，对污染土壤区域进行挖掘，用装载车转运至密闭大棚内采用ALLU筛分修复设备进行筛分破碎处理。本项目污染土壤总体超标倍数较小，且大部分污染物均为挥发性有机物。在筛分破碎预处理过程中，挥发性有机污染物经收集至废气处理系统。对于难以挥发出来的有机物添加氧化药剂，芬顿药剂添加比例为3%～5%。芬顿试剂使用时将双氧水配置为浓度5%的溶液，硫酸亚铁采用粉末的形式，过氧化氢与硫酸亚铁质量比为2.8∶1。采用ALLU筛分修复设备将污染土壤与药剂混合搅拌均匀。密闭大棚内实施过程产生的废气经布袋除尘及活性炭吸附处理后达标排放。

将修复后的污染土壤统一运至暂存区进行堆置养护，以确保药剂与污染物有充分的反应时间，保证修复效果。养护期间，需对土壤堆体进行妥善覆盖，起到保温防雨作用，养护7天后进行采样检测。每个样品代表的土壤体积为500 m3，检测指标与修复目标污染物一致。基坑开挖完成后，对基坑进行检测。

4.2 原位化学氧化施工

原位化学氧化高压旋喷施工流程如图4所示。

图4 原位化学氧化高压旋喷施工流程

清理原位修复区域的施工障碍物。将过硫酸钠配置为浓度20%的溶液，将氢氧化钠配置为浓度30%的溶液，在使用前将两者按照1∶1的比例进行混合，将药剂导管与喷注系统连接。

设置基准线及水准点，按照图2设计布置施工成孔点位。将钻机安装在设计的点位上并保持垂直，旋喷管的倾斜度小于1.5%。旋喷钻机钻进至污染深度，最深为6 m，钻孔位置与设计位置的偏差小于50 mm。当喷管插入设计深度后，自下而上进行喷射作业。空气压缩机的空气压力0.6～0.8 MPa，高压注浆泵的注射压力26～30 MPa，注浆流量40～100 L/min，提升速度7～20 cm/min，氧化药剂添加比例1%～1.5%。药剂在高压旋喷注入时会发生返浆现象，需随时将返浆液进行收集处理。喷射施工完毕后，冲洗注浆管等机械设备，移动至下一点位继续作业。

5 修复效果

基坑开挖完成后对基坑侧壁按照均匀布点及判断布点的原则采样，共采集土壤样品16个。对异位修复后的土壤按照每500 m3/个样品进行采样，共采集9个样品。对原位修复后的土壤进行水平及垂直采样，垂直采样时每1～3 m分一层，共采集15个样品。

检测结果显示，土壤样品中苯、间二甲苯+对二甲苯、氯仿及1，2-二氯乙烷均未检出，仅总石油烃有检出，检出段为石油烃(C10～C14)及石油烃(C15～C28)，总石油烃检测值范围为12～343 mg/kg，达到修复目标。

6 结 论

本工程为长三角地区某退役化工地块的有机污染土壤修复项目，污染物包括苯、间二甲苯+对二甲苯、氯仿、1，2-二氯乙烷及总石油烃，污染土壤总方量8 450 m3。0～1.5 m范围内污染土壤采用异位化学氧化技术修复，修复方量4 500 m3，修复药剂为芬顿，添加量为3%～5%；1.5～6 m污染土壤采用原位化学氧化高压旋喷技术修复，修复方量3 950 m3，修复药剂为碱活化的过硫酸钠，添加量为1%～1.5%。修复后对基坑土壤、异位修复及原位修复后的土壤分别进行采样检测，地块达到修复目标。