1 技術名稱

　　技術名稱：異位固化/穩定化

　　英文名稱：Ex-Situ Solidification/Stabilization

　　2 技術適用性

　　2.1 適用的介質

　　污染土壤

　　2.2 可處理的污染物類型

　　金屬類、石棉、放射性物質、腐蝕性無機物、氰化物、砷化合物等無機物以及農藥/除草劑、石油或多環芳烴類、多氯聯苯類以及二噁英等有機化合物。

　　2.3 應用限制條件

　　不適用于揮發性有機化合物和以污染物總量為驗收目標的項目。當需要添加較多的固化/穩定劑時，對土壤的增容效應較大，會顯著增加后續土壤處置費用。

　　3 技術介紹

　　3.1 原理

　　向污染土壤中添加固化劑/穩定化劑，經充分混合，使其與污染介質、污染物發生物理、化學作用，將污染土壤固封為結構完整的具有低滲透性的固化體，或將污染物轉化成化學性質不活潑形態，降低污染物在環境中的遷移和擴散。

　　3.2 系統構成和主要設備

　　主要由土壤預處理系統、固化/穩定劑添加系統、土壤與固化/穩定劑混合攪拌系統組成。其中，土壤修復預處理系統具體包括土壤水分調節系統、土壤雜質篩分系統、土壤破碎系統。主要設備包括土壤挖掘系統(如挖掘機等)、土壤水分調節系統(如輸送泵、噴霧器、脫水機等)、土壤篩分破碎設備(如振動篩、篩分破碎斗、破碎機、土壤破碎斗、旋耕機等)、土壤與固化/穩定劑混合攪拌設備(雙軸攪拌機、單軸螺旋攪拌機、鏈錘式攪拌機、切割錘擊混合式攪拌機等)。

　　3.3 關鍵技術參數或指標

　　(1)固化/穩定劑的種類及添加量

　　固化/穩定劑的成分及添加量將顯著影響土壤污染物的穩定效果，應通過試驗確定固化/穩定劑的配方和添加量，并考慮一定的安全系數。目前國外應用的固化/穩定化技術藥劑添加量大都低于20%。

　　(2)土壤破碎程度

　　土壤破碎程度大有利于后續與固化/穩定劑的充分混合接觸，一般要求土壤顆粒最大的尺寸不宜大于5cm。

　　(3)土壤與固化/穩定劑的混勻程度

　　混合程度是該技術一個關鍵性瓶頸指標，混合越均勻固化/穩定化效果越好。土壤與固化/穩定劑的混勻程度往往依靠現場工程師的經驗判斷，國內外還缺乏相關標準。

　　(4)土壤固化/穩定化處理效果評價

　　土壤固化/穩定化修復效果通常需要物理和化學兩類評價指標：物理指標包括無側限抗壓強度、滲透系數;化學指標為浸出液濃度。

　　(a)物理學評價指標

　　經固化/穩定化處理后的固化體，其無側限抗壓強度要求大于50psi(0.35MPa)，而固化后用于建筑材料的無側限抗壓強度至少要求達到4000 psi(27.58MPa)。滲透系數表征土壤對水分流動的傳導能力，經固化處理后的滲透系數一般要求不大于1×10-6 cm/s。

　　(b)化學評價指標

　　針對固化/穩定化后土壤的不同再利用和處置方式，采用合適的浸出方法和評價標準。

　　典型固化/穩定化處理效果評價方法詳見表1。

　　4 技術應用基礎和前期準備

　　土壤物理性質(機械組成、含水率等)、化學特性(有機質含量、pH 值等)、污染特性(污染物種類、污染程度等)均會影響到異位固化/穩定修復技術的適用性及其修復效果。

　　應針對不同類型的污染物，特別是砷、鉻等毒性和活性較大的污染物，選擇不同的固化/穩定劑;應基于土壤類型研究固化/穩定劑的添加量與污染物浸出毒性的相互關系，確定不同污染物濃度時的最佳固化/穩定劑添加量。

　　5 主要實施過程

　　(1)根據場地污染空間分布信息進行測量放線之后開始土壤挖掘;

　　(2)挖掘出的土壤根據情況進行土壤預處理(水分調節、土壤雜質篩分、土壤破碎等);

　　(3)固化/穩定劑添加;

　　(4)土壤與固化/穩定劑混合攪拌、養護;

　　(5)固化/穩定體的監測與處置、驗收。

　　其中(2)、(3)、(4)也可以在一體式混合攪拌設備中同時完成。

　　6 運行維護和監測

　　(1)土壤挖掘安全：圍欄封閉作業，設立警示標志，規避地下隱蔽設施。

　　(2)安全防護：工人應注意勞動防護。

　　(3)防止二次擴散：采取措施防止雨水進入土壤，防止降雨沖洗土壤攜帶污染物進入周邊環境，防止刮風塵土飛揚，造成二次擴散。

　　(4)長期監測：根據國外經驗，對于固化/穩定化后采用回填處理的土壤，需要在地下水的下游設置至少1口監測井，每季度監測一次，持續2年，確保沒有泄漏。

　　7 修復周期及參考成本

　　污染土壤方量、修復工藝、土壤養護時間、施工設備、修復現場平面布局等均顯著影響處理周期。一般而言，水泥基固化修復需要較長的養護時間，穩定化修復需要的養護時間較短。根據施工機械臺班等設置情況，異位土壤固化/穩定化修復的每日處理量從100 至1200m3不等。

　　根據污染物不同類型及其污染程度需要添加不同劑量、不同種類的固化/穩定劑;土壤污染深度、挖掘難易程度、短駁距離長短等都會影響修復成本。據美國EPA 數據顯示，對于小型場地(1000 立方碼〔cy〕，約合765 m3)處理成本約為160-245 美元/ m3，對于大型場地(50000cy，約合38228 m3)處理成本約為90-190 美元/ m3;國內一般為500-1500 元/m3。

　　應用案例

　　8 國外應用情況

　　固化/穩定化是比較成熟的固體廢物處置技術，上世紀八九十年代，美國環境保護署率先將固化/穩定化技術用于污染土壤的修復研究。據美國超級基金項目統計，1982-2008 年污染源處理項目中，有203 項應用該技術，占污染源異位修復項目的21.4%，是使用最多的污染源修復技術。2004 年，英國環保署組織編寫了《污染土壤穩定/固化處理技術導則》。

　　9 國內典型案例

　　某地塊原為某發電廠，將開發為文化創意街區。對場地進行網格化劃分后進行土壤質量監測，確定污染單元后進行加密監測。由于該地塊要求盡量削減修復時間，以緩解地塊再開發面臨的施工進度壓力，同時該地塊對現場遺留土壤質量的要求較高，綜合考慮以上因素，確定采用污染土壤清挖、現場處理、異地處置的方式對地塊進行修復，以《展覽會用地土壤環境質量評價標準(暫行)》(HJ350-2007)的A級標準作場地清理的判斷標準。

　　場地面積為5400m2，土壤污染深度約為1-4m，需修復的總土方量約為1.24萬m3。場地大部分地塊土壤污染物為重金屬銅、鉛、鋅，其中一個地塊為多環芳烴。污染物的最大監測濃度為：銅7220mg/kg、鉛4150mg/kg、鋅3340mg/kg、苯并(a)蒽4.6mg/kg、苯并(b)熒蒽5.78mg/kg、苯并(a)芘4.07mg/kg。土壤為粘性土，呈微堿性。銅、鉛、鋅在土壤中主要以二價陽離子形式存在，較易轉化為氫氧化物或被吸附。

　　該修復項目要求時間短，同時污染物以重金屬和低濃度的多環芳烴為主，基于現場土壤開展了異位固化/穩定修復技術可行性評價研究，該技術能滿足制定的修復目標;從場地特征、資源需求、成本、環境、安全、健康、時間等方面進行詳細評估，最終選定處理時間短、技術成熟操作靈活、且對場地水文地質特性要求較為寬松的固化/穩定化技術進行處理。

　　修復工程技術路線和施工流程主要過程包括污染土壤挖掘、土壤含水量控制、粉狀穩定劑布料添加、混勻攪拌處理、養護反應、外運資源化利用、現場驗收監測等環節。采用挖掘機進行土壤挖掘，挖掘深度深于1m時，土壤含水量較高，采用晾曬風干方式降低土壤含水量;使用篩分破碎鏟斗進行土壤與粉狀穩定劑的混勻攪拌，同時實現土壤的破碎。驗收監測包括挖掘后基坑采樣及污染物全量分析、穩定化處理后土壤采樣及浸出毒性測試。關鍵設備主要有土壤挖掘設備、土壤短駁運輸設備、土壤/穩定劑混合攪拌設備等組成。

　　該項目包含建設施工投資、穩定劑費用、設備投資、運行管理費用，處理成本約480萬元，其運行過程中的主要能耗為挖掘機及篩分破碎鏟斗的油耗、普通照明、生活用水用電，約為60萬元。

　　經過挖掘后所采集土壤樣品中污染物含量均低于制定的修復目標值。穩定處理后的土壤，參照《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)提取浸出液，浸出液中污染物的濃度均低于制定的土壤浸出液污染物濃度目標值，滿足修復要求并通過業主獨立委托的某地環境監測中心驗收監測。