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一、城市工業污染場地土壤修復及案例 對城市工業遺留的污染場地，因其特殊位置和土地再開發利用的需求，需要快速、高效的物化修復技術和設備。土壤修復技術的應用在很大程度上依賴于修復設備和檢測設備的支撐，設備化的修復技術是土壤修復走向市場化和產業化的基礎。開發與應用基于設備化的場地污染土壤的快速修復技術是發展趨勢。 1.1美國超級基金法 土壤中有機污染物的來源包括工業泄露和溢出，石油庫和化學品庫泄露，農藥濫用，清潔劑、油、防凍液隨意處置，生活垃圾不當處置，垃圾填埋場和垃圾堆場等。美國有機污染土壤修復工作開展較早，目前已有大量成功的修復案例。 美國自20世紀80年代起建立了土壤修復超級基金制度，截止2010年，已累計清理有害土壤、廢棄物和沉淀物 1億多m 3 ，涉及有機污染物的場地超過總場地的 60%。今介紹美國超級基金污染場地修復的四個典型案例，以期為有機污染土壤修復工作提供借鑒。 2 土壤氣相抽提項目——落基山兵工廠 18 單元污染修復工程 落基山兵工廠是美國的一個化學武器制造中心，位于科羅拉多州的科默斯市。這一兵工廠由美國陸軍于 20 世紀末設立，生產常規兵器和化學兵器。1984 年，美國陸軍對落基山兵工廠的污染情況進行了詳細調查，發現場地內存在多種污染物，包括有機氯農藥、有機磷農藥、氨基甲酸酯類殺蟲劑、有機溶劑、氯化苯、重金屬等。 1991 年，在落基山兵工廠超級基金污染場地的18 號單元進行了土壤氣相抽提處理。這一區域在過去主要用以清洗維修設備和車輛，并儲存柴油、汽油和各種石油產品。在這一區域的土壤和地下水中發現了大量的 VOCs，其中大多為三氯乙烯，其在土壤蒸汽中的體積濃度高達 65 × 10－6 。這些 VOCs 主要來自于清洗過程中使用的含氯溶劑。SVE 系統安裝在了土壤蒸汽中三氯乙烯濃度最高的區域。
圖1SVE 系統的工藝流程 該 SVE 系統包括一個較淺的氣相抽提井和一個較深的氣相抽提井。淺井位于黏土層以上，地下13 ～28 尺;深井位于黏土層以下，地下 43 ～ 58 尺。設立兩個抽提井是為了研究黏土層對 VOCs 移除的影響。在氣相抽提井周邊圍繞著 4 個蒸汽監測井，用于評估SVE 系統的性能。蒸汽從氣相抽提井中抽提出之后，進入氣液分離罐中分離掉其中的凝結水，隨后進入沉淀過濾器和再生鼓風機。鼓風機排出的煙氣通過兩組串聯的顆�；钚蕴肯到y進行處理，每組活性炭處理單元中有三個裝有顆�；钚蕴康娜萜�。一級活性炭處理單元可以去除掉氣體中 90% 的三氯乙烯，二級活性炭處理單位則用于處理殘余的三氯乙烯。圖 1為該 SVE 系統的工藝流程。 該系統的運營過程從 1991 年 7 月持續到 12 月，總共處理了約 70 磅的三氯乙烯，總處理土方量約為26000 m 3 。SVE 系統處理后的三氯乙烯的體積濃度小于 1 ×10－6 。整個 SVE 系統的籌備、建立和運行費用為 182 800 美元。 1.3 熱解吸修復項目——沃林頓乳膠廠環境修復工程 沃林頓乳膠廠位于美國新澤西州卑爾根縣的居�。I混合區，面積為 9. 67 英畝。從 1951 年至 1983 年，該廠生產天然和合成橡膠產品以及化學粘合劑。生產過程中使用了大量的有機溶劑，包括揮發性有機物(VOCs)，如丙酮、庚烷、正己烷、甲乙酮、二氯甲烷，以及多氯聯苯(PCBs)。 1989 年3 月，沃林頓乳膠廠場址被添加到超級基金優先修復場地名單中，1988 年9 月至1992 年 6 月這一場地進行了修復調查。調查結果顯示:場地中的污染土方量為24 500 m 3 ，排水渠中的污染土和污泥量為1 2 9 2 060 m 3 。PCBs 最高含量為4 000 mg/kg，半揮發有機物為雙黃原酸乙基酯鄰苯二甲酸鹽(BEHP)、3，3’-二氯聯苯胺和 PAHs，重金屬污染物為銻和砷。
圖2 熱解吸系統的工藝流程 1999年3月，該場地開始使用熱解吸法清除土壤中的有機污染物。系統熱解吸單元是一個三重殼回轉窯，圖 2 為這一系統的工藝流程。該系統每天大約處理 225 噸土壤，土壤出口溫度為482℃。在污染土壤進入到回轉窯之前，首先要對其進行篩濾，將直徑大于兩英寸的雜質篩除。處理后的土壤進行壓實之后回填到挖掘區域。 煙氣使用洗滌器、文丘里管、噴霧塔依次進行處理，隨后進入到顆�；钚蕴窟^濾單元和高效空氣微粒過濾器中進行清潔。處理后的煙氣再次回收進入爐膛。洗滌用水通過澄清池和壓濾機分離掉油和固體殘渣，隨后使用活性炭吸附掉污染物，清潔水用于進行清潔土壤的調理。壓濾器中的濾餅在場外的危險廢物填埋場地進行填埋。 這一項目一直實施到2000年6月，共修復41045 m 3 有機污染土壤，修復費用總計15700 000美元，平均每立方米土壤花費382美元，其中有機污染物的處理效果見表 2。
表2 熱解吸系統處理效果 4 土壤淋洗項目——勒瓊營88號地塊土壤含水層修復項目 海軍陸戰隊勒瓊營位于美國北卡羅來納州，是美國海軍陸戰隊一所規模龐大的訓練和調度基地。這一基地建于1942年，面積為640km2 。1989 年，美國環保署將這一場地添加到國家優先修復場地名單中。勒瓊營場地中的土壤、污泥、地下水和地表水中都含有大量污染物，威脅著該區域居民的健康。場地中的污染物包括 VOCs、重金屬、農藥、PAHs 和 PCBs。從 1994 年起，美國海軍開始對勒瓊營地塊進行修復，直到現在修復工程仍在繼續。 1999年4－8月，在勒瓊營的88號地塊設立了表面活性劑加強的原位土壤淋洗系統，進行土壤含水層修復示范項目。88 號地塊受到四氯乙烯和烴類溶劑的污染。四氯乙烯屬于重質非水相液體，主要位于88 號地塊深度大約為16～20英尺的土壤淺層含水層中，其中大部分的重質非水相液體污染物位于淺層含水層底部低透水性的淤泥層中。烴類溶劑屬于輕質非水相液體，位于淺層含水層的上部。在本項目中，目標污染物為四氯乙烯，但也有少部分的烴類溶劑在處理過程中被附帶脫除。 在勒瓊營88號地塊示范工程中，設立了原位土壤淋洗系統(圖 3)進行重質非水相液體污染物的去除，同時設立表面活性劑回收系統進行表面活性劑的回收利用。土壤淋洗系統包括 3 個注射井、6 個提取井和 2 個液壓控制井。系統中使用的表面活性劑(Alfoterra 145-4PO sulfate TM )是專門為勒瓊營 88 號地塊示范工程設計的。這一表面活性劑滿足兩個要求:首先能夠盡可能溶解重質非水相液體，其次可以保證表面活性劑回收過程的性能。攜帶污染物的表面活性劑液流在地上部分進行處理，處理單元包括一個滲透蒸發系統和一個超濾單元。滲透蒸發系統用于移除液流中的污染物，膠束強化超濾單元用于去除過量的水分。經過回收凈化的表面活性劑液流再次投入到注射井。
圖3 土壤淋洗系統的工藝流程 88 號地塊的面積大約為 11 m × 29 m，在 4 個月的處理周期中，該示范工程總共處理了 288 L 四氯乙烯，總花費3074500美元。 5 微生物修復項目———法國有限公司污染場地修復工程 法國有限公司污染場地位于美國德克薩斯州的克羅斯比，面積為22. 5 英畝。這一場地在1966 －1971 年是一個工業廢物處置中心，每年大約有7×107加侖(265 000 m 3 )的石油化學廢棄物傾倒在一個7. 3 英畝，沒有防滲層的鹽水湖中。傾倒的垃圾包括 罐底、酸洗用酸、精煉廠和石油化工廠的不合格產品。1983年成立法國有限公司任務團隊，來領導進行這一場地的修復，主要修復目標為湖底的焦油狀污泥和底層土。場地中的主要污染物有苯并［a］芘、氯乙烯和苯、此外還有砷和 PCBs。污染物濃度高達400～5 000 mg/kg。 該項目選用了原位懸浮床生物修復技術，系統中主要包括一個MixFlo曝氣系統，一個液態氧供應系統，一個化學物料供料系統，挖泥和混合設備。該系統中包括兩個周圍安裝了板樁墻的處理單元，每個處理單元可以處理1. 7×107加侖(64 000 m 3 )的污染土壤。其中Mixflo曝氣系統通過使用純氧和一系列的噴射器來氧化混合料液，因此可以減少處理過程中空氣的排量，并將系統中溶解氧的濃度維持在 2 mg/L。圖4為這一系統的工藝流程。
圖4 懸浮床生物修復系統的工藝流程 該系統在清理完土壤和污泥后，使用反滲透系統來處理鹽水湖中的表層水。這一工程大約處理了150 000 m 3 的表層水，處理后的表層水排入辛拓河中。當鹽水湖完成脫水后，回填入清潔的土壤。殘余固體與卵石石灰以 5∶ 1的比例混合進行穩定化處理。隨后，在場地上種植草坪和原生植被。這項工程從1992 年1月進行到 1993 年 11 月，修復了大約30 萬噸的污染土壤和污泥，修復后污染物的濃度為7～43 mg/kg。工程總共花費為 49 000 000 美元，其中處理相關的費用為26900000 美元。
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