電鍍企業重金屬污染場地土壤修復

2020-07-10

在經濟快速發展時期，我國很多城市郊區的工業園有很多的電鍍企業，其產生的重金屬直接污染了所在區域的土壤。隨著社會的不斷發展，人們對生活環境和身體健康的關注度越來越高，很多高污染、高能耗的企業都進行了轉型升級或搬遷，雖然土地空出來了，但是這些被重金屬污染的土壤必須進行處理，才能再次進行流轉利用，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，從而符合相關毒性的標準要求，如采用淋洗法、植物修復技術、水泥窯共處置技術、微生物修復技術等；通過固化、穩定的方式實現重金屬形態轉變，降低其遷移性，如原位或異位的固化、穩定技術。固化/穩定修復技術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，目前在國內也正在開展應用。本文將分析成熟和試驗階段的重重金屬土壤修復技術，并對成熟的化學淋洗法和固化穩定技術在國內的實際應用進行詳細介紹。

1 重金屬污染土壤的修復方案

目前在國內外相對成熟高效的修復技術包括化學淋洗法、植物修復法、原位/異位固化穩定技術、水泥窯共處置法和安全填埋。

化學淋洗法在國外具有成熟的處理經驗，主要是利用針對土壤中的重金屬配制的化學液體與土壤進行充分攪拌反應，達到污染物與土壤分離的目的，其具有可處理復合污染物、效率高、環境影響小的優點，但是其處理成本高、處理的土質類型具有局限性。

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

原位/異位固化穩定技術包含固化技術和穩定技術兩種處理方法。固化技術是指采用如水泥一類的物質對土壤進行硬化、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；穩定技術是指采用硫化物、磷酸鹽等化學物質處理污染的土壤，使土壤中污染物的毒性降低，或不具有移動性。固化穩定技術在美國獲得了廣泛的應用，成功修復了很多汞、砷污染土壤，目前國內也有相關成功案例。該技術具有修復效率高、處理成本相對較低、對環境影響較小的優點，缺點是沒有除去土壤中的重金屬。

水泥窯共處置技術主要是利用水泥窯的高溫、單批次處理量大、成本低等優點進行污染土壤的無害化處理，利用水泥窯處理危險廢物、污泥、垃圾等已具有了一定的經驗，但是在處理重金屬污染土壤方面，目前還是處理嘗試階段。該技術具有處理成本低、環境影響小的優點，但是確點是處理受水泥生產與排放限值、修復效率低。

安全填埋技術是指將污染的土壤進行挖掘，然后轉移至具有填埋條件的場地。該技術在處理效率、成本、技術成熟度方面均具有優勢，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險，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技術的應用

目前，我國相關學者已開展了化學淋洗法、固化穩定技術在處理重金屬污染土壤中的應用。許石豪等人以常州某搬遷電鍍企業的原廠址為例，對污染土壤進行了固化穩定修復。其對電鍍企業廠址土壤進行了分析，發現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米范圍內進行樣品采集，測試的結果表明鉻、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，而目標修復值為154mg?kg-1、457mg?kg-1、300mg?kg-1、625mg?kg-1、97mg?kg-1。另外，對廠址的土質進行分析得出，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、粉質粘土、粘土六種。因此，通過對化學淋洗法、固化穩定技術、微生物修復技術比較，選擇了采用異位固化穩定技術進行土壤修復，修復深度為3米，面積為500平方米。修復過程中使用的固化穩定劑是有生石灰、硫化鈉、磷酸二氫鉀、鋁氧化物、水泥、鐵粉等復配制得，其中石灰主要是用來調節土壤的PH值，硫化物、磷酸鹽、氯氧化物等主要與重金屬進行結合，水泥主要作為固化基料。其固化穩定處理工藝包括土壤預處理和穩定處理，預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%；穩定處理主要是開展穩定劑添加、混合攪拌及土壤養護，其中穩定劑的添加量控制在3%-4.5%，混合階段要保證土壤與穩定劑的充分混合接觸，養護溫度控制在15℃~25℃，時間為4~5周。

陳銀合對無錫市某電鍍企業的重金屬污染土壤進行了分析，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，對蚯蚓有較強的毒性，其中的5個樣品對蚯蚓表現出急性致死，2個樣品表現出亞急性毒性。其選擇《土壤環境質量標準》二級標準中的商業用地鉻、銅、鎳、鉛、鋅含量限制為修復目標，采用化學淋洗法對重度污染土壤進行處理。修復過程中采用化學淋洗法對重度污染土壤進行處理，采用固化穩定技術對中度和輕度污染土壤進行處理。化學淋洗法采用一級、二級聯合的處理工藝，將重度污染的土壤進行一級淋洗，處理后合格的土壤進行自然干化，污水進入回收處理系統，不合格的土壤進入二級淋洗裝置；二級淋洗處理后的土壤進行自然干化，污水也進入回收處理系統；一級、二級處理工序的污水在污水處理系統中處理合格后，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具有資質的單位處理。中、輕度污染土壤直接采用將土壤與固化、穩定藥劑進行混合處理，合格的土壤用于回填或鋪路，不合格土壤重復固化穩定處理，直至符合相關標準。

3 結論

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