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垃圾填埋场土壤修复治理方案研究——以宁波市某垃圾填埋场为例

北极星环境修复网  来源:《环境卫生工程》  作者:韩正平 张立伟 杨永健  2020/10/21 10:19:42  我要投稿  

北极星环境修复网讯:【摘要】 以宁波市某垃圾填埋场的污染土壤修复为例,结合该场地土壤污染的实际情况与后期用地的安排,给出了场地污染土壤修复的具体修复步骤与工艺流程。分析了该方案下场地土壤修复的经济效益,并结合垃圾填埋场污染情况的复杂性以及治理目标的严苛性,确定了一套完整的垃圾填埋场土壤修复治理方案。同时针对污染物的多样性,采用不同方法,经比较后得出治理方案。为同类型旧垃圾填埋场的土壤修复治理提供了理论依据,并具有极高的实用价值。

目前,对已封场的垃圾填埋场和旧垃圾场进行生态修复、改造工作是国家环境保护规划内容的一个重点,其中对于填埋场的土壤修复更是整治改造工作中的重中之重。本研究以宁波市某垃圾填埋场的修复为对象,对该填埋场的土壤修复进行了方案设计研究,在综合考虑场地实际条件与修复目标后,结合不同土壤修复方案,比较后给出了治理设计方案,为该填埋场地块修复治理工程的实施提供了科学的支持。此举不仅增加了土地的使用率,而且可以避免垃圾中有害物质进入地下水污染周围土壤造成损害,也为我国同类型垃圾填埋场提供了治理经验。

1 治理场地土壤情况现状

污染地土壤修复包括对场地土壤的调查研究和对土壤进行修复。首先要对目标区域进行土壤情况调研,然后根据目标情况给予相应的处理方案。宁波市在2013年对该地块进行了现场踏勘,并且在2015年对整个场址进行了初步的环境调查,随后又对场址进行了加密调查,结合这2 次的调查结果,总结了治理场地土壤的地形及污染情况。

1.1 目标区域地形与地貌

勘察场地为宁波市某垃圾填埋场,位于宁波市西南郊,距市区中心仅10km左右。场地地貌单元主要为滨海淤积平原,原为奉化江下游弯曲航道,经截弯取直,筑坝堵水后,将奉化江改道,利用废弃后的航道空间作为垃圾填埋场地。场地原标高为-10.63~3.04m,现在地面标高为3.16~15.38m,场地大面积回填有1.40~25.30m厚的填土(包括碎石填土、黏性土填土和生活垃圾杂填土)。

1.2 土壤污染现状调研

1.2.1 土壤污染情况。

场地土壤污染主要由重金属污染与有机物污染2部分组成,其中土壤重金属污染是土壤污染中的主要问题。根据现场调研,共有25个点位发现土壤超标现象,见表1。依据GB36600—2018土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行),土壤超标因子主要涉及砷、镍、铜、铅、汞、钹、苯并【a】芘、1,2,3-三氯丙烷等,见表2。项目无筛选值因子主要为1,1-二氯丙烯、顺-1,3-二氯丙烯、反-1,3-二氯丙烯、4-异丙基甲苯等。由表1可知本场地土壤超标或无筛选值因子主要涉及到上述因子中的砷、苯并【a芘及1,2,3-三氯丙烷。

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重金属污染深度最深达到地下14m左右,有机物污染深度最深达到地下12m左右。因此,污染土壤致癌风险超过可接受水平的监测点位共25 个,主要污染物为苯并【a】芘、1,2,3-三氯丙烷、砷,标准限值参考DB 3/T892—2013污染场地风险评估技术导则。综上可知土壤污染情况较严重,且对人体有害。

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1.2.2 土壤污染分布及特点

根据实地调查情况,总结土壤污染分布分区如图1所示,并根据土壤污染范围将本场区分为A、B、C、D区。分别为未污染区、重金属砷污染、苯并【a】芘污染区、1,2,3-三氯丙烷污染区。由图1 可知重金属砷污染区和苯并a芘污染区有重叠区域,重叠面积约为3.2x10m²。且场地污染土壤厚度大多小于2m。污染土壤分布面积及土方量见表3。

结合以上调查结果,可总结出宁波市该垃圾填埋场场地特点∶①各类污染严重,呈现多种复合污染,各区域差异明显;②有机污染以挥发性污染物苯为主,部分与重金属污染重叠;③污染深度不大,污染区域与厂界一致,成块状分布;④土壤黏粒含量高,地质条件复杂。

2 场地土壤污染修复标准

垃圾填埋场的污染较为严重,且污染情况复杂,而根据当地规划部门需求,该场地后期将规划为绿地、教育设施及住宅用地等,因此该场地进行修复治理需要达到住宅及公共用地标准,消除污染场地对人体健康的危害,为后续用地规划的实现提供条件。在此基础上提出污染修复需要达到的目标,并且根据污染的主要类型将其分为重金属污染修复与有机物污染修复2部分。本场地按照HJ25.3—2014污染场地风险评估技术导则【6】和HJ25.4—2014污染场地土壤修复技术导则(71,并结合浙江省DB33/T892—201313确定土壤修复建议目标。具体从土壤重金属修复与土壤有机物修复两方面制定标准。

2.1 土壤重金属修复标准

由调查数据可知,场地重金属污染源主要为砷,所以将其作为土壤重金属修复的主要指标。砷作为一种类金属,广泛存在于大自然中,包括岩石、土壤、水环境、大气环境和动植物等各种生物体内,土壤中的砷超过相关标准的原因经常为岩石自然风化、自然沉积造成土壤背景值过高,因此若单以风险控制值来作为砷的修复目标值过于严格。本研究将土壤风险控制值与浙江省住宅及公共用地筛选值进行对照,制定合理的土壤修复目标值如表4所示。

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2.2 土壤有机物修复标准

土壤有机污染物为苯并【a芘,其属于持久性有机污染物,在环境中不易被分解。但本场地属垃圾填埋造成的土壤污染,而填埋层垃圾因填埋年代久远且生活垃圾组成复杂,无法判断其污染来源,国内外各标准中苯并【a】芘的土壤标准值范围为0.20~0.66mg/kg。而1,2,3-三氯丙烷污染也较为严重,其是一种无色有强刺激性液体,微溶于水,受热易分解,具有毒性,必须列入风险控制。因此在结合浙江省的文件与实际情况后,给出了土壤有机物修复目标,见表5。

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3 场地土壤污染修复体系设计

3.1 修复工程总体框架设计

首先需运用科学的方法,综合考虑该垃圾填埋场的污染情况、修复目标以及土壤修复技术,确保修复后场地的二次开发不受影响。并且要在场地土壤污染调查、标准制定等工作上,从实际出发,充分考虑修复工时、修复效益、修复工程的环境影响等因素,分析并筛选切实有效的修复方法,因地制宜,选取并制定合适的修复方案。最后要尽量减少修复完成后污染物对未来环境的不良影响。因此根据以上原则,污染场地土壤修复方案总体框架制定见图2。

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3.2 治理方案确定

污染土壤修复包括异位修复和原位修复技术。2014年环保部公布的《污染场地修复技术目录》中,土壤异位修复技术包括固化/稳定化技术与化学氧化/还原技术,而热脱附、土壤洗脱、水泥窑协同处置、土壤阻隔填埋与生物堆等技术也是常用的技术。土壤原位修复技术则主要由生物通风技术、固化/稳定化技术、原位化学氧化/还原技术、土壤植物修复技术等组成。结合各项技术特点,以及该场地的污染土壤主要目标污染物为砷、苯并【a】芘和1,2,3-三氯丙烷的实际情况,又因为原位修复技术时间较长,在不同技术对比试验下,优先选择异位修复技术。

其中,砷污染土壤可通过固化/稳定化技术、土壤洗脱技术、水泥窑协同处置技术、土壤阻隔填埋技术等进行修复治理。由于洗脱技术会产生大量污水,水泥窑协同处置技术需要污染场地周边有水泥窑场,土壤阻隔填埋技术需要污染场地周边有合适的填埋场,因此最终选择固化/稳定化技术对砷污染土壤进行修复治理。

苯并a芘和1,2,3-三氯丙烷污染土壤可借助化学氧化/还原技术、热脱附技术、水泥窑协同处置技术、土壤阻隔填埋技术、生物堆技术、多相抽提技术修复治理。由于化学氧化/还原技术需大量化学试剂且会产生污水,水泥窑协同处置技术需要污染场地周边有水泥窑场,土壤阻隔填埋技术需要污染场地周边有合适的填埋场,生物堆技术修复治理周期较长,多相抽提技术主要用于具有LNAPL相的土壤和地下水复合污染,因此最终选择热脱附技术对有机污染土壤进行修复治理。

4 场地土壤修复治理方案工艺流程及效益分析

4.1 砷污染土壤修复治理工艺流程

以固化/稳定化技术对砷污染土壤进行修复治理为对象,阐述其工艺流程。主要分为土壤预处理、土壤搅拌稳定化、土壤稳定化验收。

土壤预处理包括土壤的挖掘、运输、粗筛、破碎。挖掘机现场挖掘土壤直接抓至泥斗车,由泥斗车运至处理场暂存。暂存土壤由抓斗机上料至转筒筛进行粗筛。粗大块土壤转输至破碎设备,无法破碎石块将输出。细小颗粒由皮带输送至双轴搅拌器。土壤搅拌稳定化即向双轴搅拌器内添加确定量的水、药剂,搅拌足够长时间后由皮带输出至洁净土壤暂存地,在暂存地进行覆盖养护。土壤稳定化验收就是抽查土壤暂存地稳定化产物,按照HJ/T299—2007固体废物 浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法【进行检测,重金属浸出浓度低于地下水Ⅲ类水质指标限值即为合格,合格的土壤将作为路基材料,应用于路基建设。若不合格,则根据含量高低掺合到筛分污染土壤进行再次稳定化,工艺流程见图3。按此步骤可将土壤重金属污染去除。

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4.2 有机物污染土壤修复治理工艺流程

有机污染物(主要为苯并Ja芘和1,2,3-三氯丙烷)污染土壤挖掘后,经过破碎和筛分,分选出的大于5cm污染土重新破碎,小于5cm的污染土进入暂存区暂存,在其中与处理后的土壤混合,调节含水率小于25%后进入合金回转干燥器。处理完毕的土壤经加湿器降温后回填或作为土壤水分调理剂与污染土壤混合。回转干燥器产生的有机废气,经旋风除尘器后,通过焚烧器,将有机废气转化为CO2、H0和 HCl。再依次经过冷却塔、中和反应器和布袋除尘器,最终达标排放。技术路线如图4所示。经此处理有机物污染可被有效治理。


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4.3 场地土壤修复效益评估

通过风险评估法,以DB33/T892—2013浙江省污染场地风险评估技术导则中居住用地标准的土壤风险评估筛选值为标准,与治理土壤结果进行比对,可认为按照本设计的土壤修复体系进行治理,可使土壤中重金属污染(主要为砷)及有机物污染(主要为苯并【a】间芘和1,2,3-三氯丙烷)的问题得到解决,其中砷污染降至 20mg/kg 以下,苯并【a】芘和1,2,3-三氯丙烷污染对应的修复值分别可降到0.2mgkg和0.05 mg/kg,实施修复方案后,对多监测点进行检测评估,超标项目预估检测结果见表6,取10点位作为评估对象,对比修复目标可知修复结果符合文件规定。

污染土壤修复效益由直接效益和间接效益2 部分构成,土壤修复后的场地可用作居住用地与商业用地,由于该地位于市区,经济效益相当可观。同时,工程竣工后将处理处置3.0×10t生活垃圾及污染土、1.5×10°t建筑垃圾渣土,可彻底解决污染土壤对当地河流水质的威胁,对河流下游的水源地及场地周围地下水起到一定的保护作用,并可逐步恢复已被破坏的堆放地周边的生态环境。本工程的土壤修复效益是显著的。

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5 结论

本研究以宁波某填埋场的土壤修复为例,从实际情况入手,结合场地土壤的污染特点,根据规划要求,提出了相应的修复指标与修复方案,并对其具体流程与手段进行了探讨,在此基础上给出了关于重金属污染和有机物污染土壤的工艺流程,并分析了潜在的经济效益,为解决旧垃圾填埋场的土壤污染问题提供了理论与实践支撑,具有重要的实用价值。

本研究的创新点主要有∶①在土壤修复方案的制定中,研究对象为垃圾填埋场,本研究给出了此类场地土壤修复的详尽方案,对同类型场地土壤修复工作具有参考价值。②在土壤修复过程中采用重金属、有机物污染双治理,针对不同污染物采取不同的解决方案,并进行方法间的横向比较,得出了一套有效且节约资源的修复方案。

原标题:垃圾填埋场土壤修复治理方案研究——以宁波市某垃圾填埋场为例

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