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三、技术选择
查明场地信息,确定修复目标后,即可制定场地应急修复技术方案,包括沉积物及污染土壤清除、包装运输、处理处置方案。由于属于重大事故条件下应急修复,修复过程中必须严格避免安全事故和二次污染的发生,因此需要提出可行、可靠的全过程安全保障和污染防控措施。技术方案制定框架如图2所示。
图2技术方案制定框架
沉积物及污染土壤清除:本场地涉及约3km长的地下排水涵管,其中沉积物的清除属于地下密闭空间作业,且其中尚有较多积水存在,是应急修复工程的难点。经反复比选论证,地下涵管段采用分段排水,人工为主、机械为辅清淤作业方式,其中残留的高浓度液态污染物采用原位芬顿氧化技术去除;明渠段采用围堰阻水,机械为主、人工为辅清淤作业方式。
包装运输贮存:特征污染物浸出浓度硝基苯>20mg/L或苯>1mg/L的沉积物和土壤,采用金属/塑料桶包装;其余清除出来的固态沉积物和土壤采用内衬塑料的编织袋包装;高含水沉积物直接抽吸至罐车。沉积物和污染土壤的运输与贮存执行危险化学品相关要求。
处理处置:鉴于应急修复“快速、安全、达标”的要求,清除出的沉积物和污染土壤处理处置技术选择的基本原则为:(1)充分利用企业或当地现有的符合标准的处理处置设施,缩短处理处置周期;(2)根据污染物含量高低及特性差异选择多种处理处置技术,降低单一技术风险;(3)在试验基础上确定控制参数及工艺条件,确保满足安全及环保要求。由于吉林石化公司拥有符合国家相关标准的安全填埋场、污泥回转窑焚烧炉和大型污水处理厂,沉积物和污染土壤的处理处置均优先考虑利用上述设施,处理处置技术方案如图3所示。
图3沉积物和污染土壤处理处置方案
考虑到焚烧炉处理能力有限,清除出的沉积物和污染土壤(污染物含量超过修复目标限值C1)优先采用安全填埋方式处置。特征污染物含量超过安全填埋准入限值C2的沉积物和污染土壤进行高温焚烧,安全填埋准入限值同样采用风险评估方法确定:硝基苯10000mg/kg干重,苯500mg/kg干重。高含水沉积物送污水处理厂处理。
由于清除出的沉积物和污染土壤中的特征污染物含量仍较高,处理处置过程的安全及环保隐患较大,必须经过适当预处理,达到入场(厂)要求,同时严格控制处理处置过程工艺条件,避免二次污染和事故的发生。在清华大学和吉林石化合作开展的室内和现场系列试验基础上,确定了处理工艺。
安全填埋:以水泥和石灰为固化剂,同时添加少量水玻璃和活性炭以促进凝固和抑制挥发(废物:水泥:石灰:添加剂=75:12:10:3),对沉积物和污染土壤进行固化稳定化,经检测硝基苯和苯的浸出浓度低于危险废物鉴别标准限值后,在安全填埋场设定独立单元进行填埋,填埋完成后该单元整体采用水泥封盖。该项工作开创了我国含毒性有机物危险废物或污染土壤固化稳定化处理的先河。
高温焚烧:由于硝基苯的爆炸界限为1.8-40%,且易挥发逸出,控制难度较大,只能掺加至回转窑焚烧炉正常处理的脱水污泥中,在安全可控范围内焚烧处理。根据沉积物和污染土壤中硝基苯等的含量,核定掺加比、投加周期及通入空气量,并通过试烧确定焚烧工艺条件为:沉积物和污染土壤掺加比10~20%;回转窑温度800~900℃,过剩空气量100~150%;二燃室温度1100~1200℃,二燃室过剩空气量80%,出口烟气氧气含量6~10%(干气)。
生化处理:高含水沉积物中的特征污染物浓度依然较高,采用芬顿氧化处理降低污染物浓度后,进入污水处理厂处理。通过实验确定了保证污水处理厂出水达标的硝基苯最高负荷为0.0047kg硝基苯/(kg污泥˙d),苯的最高负荷为0.0102kg苯/(kg污泥˙d);芬顿氧化最佳反应条件为:废水pH值3~4,硫酸亚铁(FeSO4˙7H2O)≥0.06kg/m3,混合均匀后再投加H2O2,H2O2(35%或27%)≥2kg/m3,反应时间≥30min。
四、工程实施
吉林石化11.13事故重污染场地应急修复由清华大学在科技部应急专项支持下负责制定工程技术方案,方案得到原国家环保总局批准后,由中国石油吉林石化公司完成工程实施。清华大学研究人员于2005年12月2日进入现场,与吉林石化技术人员密切配合开展场地调查工作,在此基础上完成应急修复工程技术方案,先后通过清华大学、吉林石化、中国石油、国家环保总局组织的专家论证。
2006年2月22日,原国家环保总局正式发文,明确同意应急修复工程技术方案,委托吉林省环保局负责该应急修复工程实施期间的环境保护监督检查工作并组织工程验收。2006年4月27日,应急修复工程全部实施完成,通过吉林省环境保护局组织的专家验收。2006年6月1日,国家环境保护总局批复同意吉林石化公司东10号线重新开通投入使用。工程实施过程见图4。
应急修复工程严格按照工程技术方案得以顺利实施,沉积物和污染土壤清除、安全填埋、高温焚烧、生化处理等环节全部达到拟定指标要求,全过程未造成二次污染与安全事故,实施后核定的污染土壤与沉积物清除量、特征污染物处理量均与技术方案中的估算值基本一致。
工程技术方案很好地指导了应急修复工程实践,接受了即刻投入实施的实际工程极为严苛的检验。该工程为我国首例事故条件下的重污染场地应急修复工程,在应急响应的基本流程、技术应用、工程实践、管理监督上均做出了有益探索,积累了宝贵经验。
图4应急修复工程实施过程
作者简介
刘建国:清华大学环境学院教授,博士生导师,党委副书记,固体废物处理与环境安全教育部重点实验室副主任。主要研究方向为生活垃圾可持续填埋及厌氧消化、固体废物建材化利用、重污染场地修复技术。
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北京市从2000年就成为原建设部8个垃圾分类试点城市之一。现在做垃圾分类和20多年前有很大的不同:过去做垃圾分类,主要靠政府大包大揽,部门单打独斗,消耗大量的社会成本、财政投入,但取得的成功仅限于少数试点;其中很重要的问题是各类相关方之间缺乏沟通,垃圾分类是一件复杂的事情,很多人却看得太简单,认为“只要按照我说的去做,这件事早就成功了”,但实际上是盲人摸象,不同的人往往只能看到事情的一个侧面。
我国开展垃圾分类,应充分吸取发达国家的经验教训,按照各地垃圾产生特点、经济发展水平和土地资源情况,制定具有地方特色的规章制度,选择合理的分类方式和处理方式,明晰各环节责任主体,充分发挥市场机制的优势,建立垃圾分类智能化监管平台,形成因地制宜的垃圾分类中国模式。
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