场地修复之土壤阻隔填埋技术

日期: 2021-02-22    浏览数:     信息来源:

一、技术适用性

1) 适用的介质:污染土壤。

2) 可处理的污染物类型:适用于重金属、有机物及重金属有机物复合污染土壤。

3) 应用限制条件:不宜用于污染物水溶性强或渗透率高的污染土壤,不适用于地质活动频繁和地下水水位较高的地区。

 

二、技术介绍

1) 原理:将污染土壤或经过治理后的土壤置于防渗阻隔填埋场内,或通过敷设阻隔层阻断土壤中污染物迁移扩散的途径,使污染土壤与四周环境隔离,避免污染物与人体接触和随降水或地下水迁移进而对人体和周围环境造成危害。按其实施方式,可以分为原位阻隔覆盖和异位阻隔填埋。

2) 原位阻隔覆盖是将污染区域通过在四周建设阻隔层,并在污染区域顶部覆盖隔离层,将污染区域四周及顶部完全与周围隔离,避免污染物与人体接触和随地下水向四周迁移。也可以根据污染场地实际情况结合风险评估结果,选择只在场地四周建设阻隔层或只在顶部建设覆盖层。

3) 异位阻隔填埋是将污染土壤或经过治理后的土壤阻隔填埋在由高密度聚乙烯膜(HDPE)等防渗阻隔材料组成的防渗阻隔填埋场里,使污染土壤与四周环境隔离,防止污染土壤中的污染物随降水或地下水迁移,污染周边环境,影响人体健康。该技术虽不能降低土壤中污染物本身的毒性和体积,但可以降低污染物在地表的暴露及其迁移性。

4) 系统构成和主要设备:原位土壤阻隔覆盖系统主要由土壤阻隔系统、土壤覆盖系统、监测系统组成。土壤阻隔系统主要由HDPE膜、泥浆墙等防渗阻隔材料组成,通过在污染区域四周建设阻隔层,将污染区域限制在某一特定区域;土壤覆盖系统通常由粘土层、人工合成材料衬层、砂层、覆盖层等一层或多层组合而成;监测系统主要是由阻隔区域上下游的监测井构成。异位土壤阻隔填埋系统主要由土壤预处理系统、填埋场防渗阻隔系统、渗滤液收集系统、封场系统、排水系统、监测系统组成。其中:该填埋场防渗系统通常由HDPE膜、土工布、钠基膨润土、土工排水网、天然粘土等防渗阻隔材料构筑而成。根据项目所在地地质及污染土壤情况需要,通常还可以设置地下水导排系统与气体抽排系统或者地面生态覆盖系统。

5) 主要设备包括:阻隔填埋技术施工阶段涉及大量的施工工程设备,土壤阻隔系统施工需冲击钻、液压式抓斗、液压双轮铣槽机等设备,土壤覆盖系统施工需要挖掘机、推土机等设备,填埋场防渗阻隔系统施工需要吊装设备、挖掘机、焊膜机等设备,异位土壤填埋施工需要装载机、压实机、推土机等设备,填埋封场系统施工需要吊装设备、焊膜机、挖掘机等设备。阻隔填埋技术在运行维护阶段需要的设备相对较少,仅异位阻隔填埋土壤预处理系统需要破碎、筛分设备、土壤改良机等设备。

 

三、关键技术参数或指标

影响原位土壤阻隔覆盖技术修复效果的关键技术参数包括:阻隔材料的性能、阻隔系统深度、土壤覆盖层厚度等。

1) 阻隔材料:阻隔材料渗透系数要小于10-7/s,阻隔材料要具有极高的抗腐蚀性、抗老化性,具有强抵抗紫外线能力,使用寿命100年以上,无毒无害。阻隔材料应确保阻隔系统连续、均匀、无渗漏。

2) 阻隔系统深度:通常阻隔系统要阻隔到不透水层或弱透水层,否则会消弱阻隔效(3)土壤覆盖厚度:对于粘土层通常要求厚度大于300 mm,且经机械压实后的饱和渗透系数小于10-7 cm/s;对于人工合成材料衬层,满足《垃圾填埋场用高密度聚乙烯土工膜》(CJ/T 234)相关要求。

影响异位土壤阻隔填埋技术修复效果的关键技术参数包括:防渗阻隔填埋场的防渗阻隔效果及填埋的抗压强度、污染土壤的浸出浓度、土壤含水率等。

 

1) 阻隔防渗效果:该阻隔防渗填埋场通常是由压实粘土层、钠基膨润土垫层(GCL)和HDPE膜组成,该阻隔防渗填埋场的防渗阻隔系数要小于10—7cm/s。

2) 抗压强度:对于高风险污染土壤,需经固化稳定化后处置。为了能安全贮存,固化体必须达到一定的抗压强度,否则会出现破碎,增加暴露表面积和污染性,一般在0.1-0.5MPa即可。

3) 浸出浓度:高风险污染土壤经固化稳定化处置后浸出浓度要小于相应《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3)中浓度规定限制。

4) 土壤含水率:土壤含水率要低于20%。

 

四、技术应用基础和前期准备

在利用土壤阻隔技术前,应进行相应的可行性测试,目的在于评估污染土壤是否适用该技术。原位土壤阻隔覆盖技术测试参数包括:土壤污染类型及程度、场地水文地质、土壤污染深度、土壤渗透系数等,可根据需要在现场进行工程中试。异位土壤阻隔填埋技术测试参数包括:土壤含水率、土壤重金属含量、土壤有机物含量、土壤重金属浸出浓度、土壤渗透系数、场地水文地质等,可以在实验室开展相应的小试或中试实验。

 

五、 主要实施过程

根据污染程度与污染土壤的不同情况,该技术可以与其他修复技术联合使用。

对于高风险污染土壤可以联合固化/稳定化技术使用后,对污染土壤进行填埋;对于低风险污染土壤可直接填埋在阻隔防渗的填埋场内或原位阻隔覆盖。该技术一方面可以隔绝土壤中污染物向周边环境迁移,另一方面可使其污染物在阻隔区域内自然降解。

原位土壤阻隔覆盖技术主要实施过程:(1)确定污染阻隔区域边界;(2)在污染阻隔区域四周设置由阻隔材料构成的阻隔系统;(3)在污染区域表层设置覆盖系统;(4)定期对污染阻隔区域进行监测,防止渗漏污染。

异位土壤阻隔填埋技术主要实施过程:(1)对挖掘后的污染土壤进行适当的预处理;(2)建设填埋场防渗系统,根据地下水位情况建设地下水导排系统;(3)将预处理后的污染土壤填埋在阻隔填埋场;(4)填埋完毕后进行填埋场封场系统,并建设相应的排水系统,根据填埋土壤性质建设导气收集系统;(5)填埋场监测系统,定期监测地下水水质,防止渗漏造成污染。

 

六、运行维护和监测

原位土壤阻隔覆盖技术的运行维护主要是定期维护阻隔体的完整性,指标包括:HDPE膜有无破损、覆盖粘土层是否有大型植物生长、上下游地下水水质情况(监测污染土壤中特征污染因子)等。

异位土壤阻隔填埋技术的运行维护主要是对阻隔防渗填埋场的运行维护。根据填埋土壤的不同类型,设置必要的运行维护措施。若填埋的是有机物污染土壤,为防止有机污染物在降解过程中产生气体,要设置相应的气体收集系统、渗滤液收集系统;如填埋的是重金属污染土壤,则只需要设置渗滤液收集系统。同时为了防止降水进入填埋区域,在技术实施完毕后应进行封场生态恢复,一方面可以防止雨水和积水进入该填埋区域,避免污染物浸泡;另一方面封场生态恢复后可以重新恢复该填埋区域的利用价值,可以建设公园绿地等。

对该阻隔系统的监测主要是沿着阻隔区域地下水水流方向设置地下水监测井,监测井分别设置在阻隔区域的上游、下游和阻隔区域内部。通过比较分析流经该阻隔区域内的地下水中目标污染物含量变化,及时了解阻隔区域对周围环境的影响,并适时作出响应,防止二次污染。