引言:石油作為重要的工業(yè)原料,在能源、材料、化工等領(lǐng)域有著至關(guān)重要的作用。然而石油在開(kāi)采、加工、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸及使用等環(huán)節(jié)的非正常泄漏會(huì)造成土壤及水污染。自20世紀(jì)70年代來(lái),國(guó)外在地下水污染修復(fù)和治理方面進(jìn)行了大量系統(tǒng)深入的研究,探索了很多實(shí)用的地下水修復(fù)技術(shù)和理論知識(shí),包括物理法、水動(dòng)力控制法、流線控制法、抽出處理法、原位處理法等。由于地下水系統(tǒng)自身的復(fù)雜性和修復(fù)操作的難度,地下水污染修復(fù)時(shí)間一般會(huì)很長(zhǎng)。相比之下,地表水的污染治理技術(shù)已相當(dāng)成熟。因此,很多國(guó)家和地區(qū)采取將地下受污染的水抽提到地面,用增上水處理系統(tǒng)加以?xún)艋瑫r(shí)補(bǔ)給等量的潔凈水回灌至修復(fù)區(qū),這樣既治理了污染區(qū)的水環(huán)境,也不影響當(dāng)?shù)氐叵滤到y(tǒng)的穩(wěn)定,是一種合理可行的辦法。我國(guó)學(xué)者也在借鑒國(guó)外治理經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的基礎(chǔ)上,對(duì)水力破裂法進(jìn)行了深入的研究,與地下水抽提技術(shù)、抽出處理技術(shù)等其他技術(shù)相結(jié)合后,使受污染地下水修復(fù)效果更加明顯有效。
石油污染土壤具有體系復(fù)雜、范圍廣、治理難、周期長(zhǎng)、危害大等特點(diǎn)。土壤受到石油污染后,土著微生物的生長(zhǎng)遭到破壞,影響地表農(nóng)作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的攝取,破壞了局部的生態(tài)環(huán)境。同時(shí),遷移性強(qiáng)的石油烴會(huì)隨土壤水分遷移,穿過(guò)土壤包氣帶到達(dá)地下含水層,污染地下水,再隨地下水的輸送與使用而危害人類(lèi)健康。土壤修復(fù)技術(shù)是1項(xiàng)涵蓋多個(gè)學(xué)科的綜合技術(shù),如化學(xué)、物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)和環(huán)境學(xué)等。近年來(lái),對(duì)石油污染土壤治理的研究越來(lái)越多,我國(guó)的土壤污染修復(fù)技術(shù)也取得顯著進(jìn)展。本文以珠海某電鍍行業(yè)企業(yè)柴油泄漏污染土壤及地下水的場(chǎng)地評(píng)估及污染治理為例,受污染地下水采取異位抽提處理技術(shù)進(jìn)行修復(fù),同時(shí)對(duì)石油類(lèi)超過(guò)土壤背景值上百倍的土壤進(jìn)行淋洗,確保受污染地下水中石油類(lèi)含量達(dá)到GB 5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中石油類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)限值(0.3 mg/L)。
01實(shí)施方案
1.1工程概況
2017年7月,珠海某電鍍行業(yè)企業(yè)由于工廠柴油儲(chǔ)油罐與生產(chǎn)車(chē)間之間的輸油管不均勻沉降造成管道折彎,產(chǎn)生裂隙后漏油造成土壤及地下水污染。事件發(fā)生后,該企業(yè)共清運(yùn)了330 t重污染土壤,參考國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄(2016年),受柴油污染土壤屬于 HW49其他廢物,交由第三方公司進(jìn)行無(wú)害化處置,重污染土壤在場(chǎng)地內(nèi)開(kāi)挖尺寸為L(zhǎng)×B×H=18 m×10 m×l.5 m。通過(guò)開(kāi)挖清運(yùn)的方式緊急處理重污染土壤后,由于繼續(xù)開(kāi)挖可能對(duì)廠房結(jié)構(gòu)安全造成影響,因此需根據(jù)場(chǎng)地土壤及地下水污染現(xiàn)狀,確定場(chǎng)地污染范圍,制定修復(fù)工藝,確定相關(guān)工藝參數(shù),并對(duì)工程的實(shí)際運(yùn)行效果進(jìn)行評(píng)估。
1.2場(chǎng)地污染評(píng)估結(jié)果
1)場(chǎng)地土壤及地下水污染現(xiàn)狀。
根據(jù)《場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》相關(guān)規(guī)定,對(duì)該企業(yè)漏油事件進(jìn)行污染場(chǎng)地調(diào)查,開(kāi)展場(chǎng)地污染損害評(píng)估。因本次污染事件是由于柴油泄漏造成,特征污染物較為明確,故選取地下水中的石油類(lèi)及土壤中的總石油烴作為特征因子,對(duì)可能受污染的區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)并開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。通過(guò)初探井及二次勘探井的方式確定疑似污染區(qū)域:以泄漏點(diǎn)為中心,向四周0~ 60 m分布設(shè)置勘探井,并采集距離泄漏點(diǎn)100~130 m的勘探井作為背景點(diǎn),采集表層(0~0.2 m)、中層(2.0 m)及底層(5.0 m)土壤樣品各1.0 kg;依據(jù)《地下水樣品采集技術(shù)指南》,采集500mL地下水樣品,獲取疑似污染區(qū)域內(nèi)的土壤和地下水樣品進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析。地下水選取石油類(lèi)監(jiān)測(cè)指標(biāo),監(jiān)測(cè)方法為紅外分光光度法;土壤選取石油烴(C10-C40)作為監(jiān)測(cè)指標(biāo),監(jiān)測(cè)方法為氣相色譜法。勘測(cè)井分布如圖1示,勘探井地下水、土壤監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2 圖3所示。
對(duì)重污染區(qū)域開(kāi)挖區(qū)內(nèi)泄漏點(diǎn)進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè)分析,可知開(kāi)挖區(qū)土壤石油烴類(lèi)指標(biāo)濃度為223 mg/kg,地下水石油類(lèi)指標(biāo)濃度為329 mg/L。且根據(jù)圖2可知,距離泄漏點(diǎn)越遠(yuǎn),地下水石油類(lèi)濃度越低,參考 GB 5749-2006中石油類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)限值(0.3 mg/L),泄漏點(diǎn)開(kāi)挖區(qū)地下水濃度超標(biāo)了1095倍,這主要是由于受污染土壤與地下水接觸后,石油類(lèi)物質(zhì)進(jìn)入地下水,導(dǎo)致石油類(lèi)超標(biāo)嚴(yán)重。2號(hào)、6號(hào)井石油類(lèi)濃度為0.45~0.48 mg/L,超標(biāo)0.5~0.6倍,受到輕微污染。其余井地下水石油類(lèi)濃度均為0.1~0.3 mg/L,屬達(dá)標(biāo)。其中背景點(diǎn)14號(hào)井地下水石油類(lèi)為0.09 mg/L。
污染場(chǎng)地調(diào)查的土壤污染特征參照 GB 36600-2018《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》中第二類(lèi)用地篩選值石油烴(C10-C40)限值(4500 mg/kg)。由圖3和表1可知:泄漏點(diǎn)開(kāi)挖區(qū),1-4號(hào)勘探井土壤石油烴類(lèi)均達(dá)標(biāo)。
2)場(chǎng)地污染范圍的確定。
根據(jù)土壤及地下水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)評(píng)估區(qū)域內(nèi)所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)土壤中石油烴濃度低于GB 36600-2018中第二類(lèi)用地篩選值石油烴(C10-C40)限值( 4500 mg/kg)時(shí),受污染土壤基本清運(yùn)完畢;地下水在開(kāi)挖區(qū)受到較為嚴(yán)重的污染,石油類(lèi)指標(biāo)濃度高達(dá)329 mg/L,而在周邊區(qū)域受到輕微污染;通過(guò)對(duì)比可判斷地下水污染范圍較土壤范圍大,這主要是由于特征污染物在地下水中遷移速度大于土壤中。
地下水污染范圍為東面25 m以?xún)?nèi),西面、北面40 m以?xún)?nèi),南面10 m以?xún)?nèi),污染面積約為1500m2,且均在廠界內(nèi)。污染范圍見(jiàn)圖1.
1.2修復(fù)工藝流程
1)治理目標(biāo)。
由于我國(guó)現(xiàn)行的GB/T 14848-2017《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中沒(méi)有石油類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)限值,本次漏油事件場(chǎng)地污染治理參照GB 5749-2006中石油類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)限值,將地下水中石油類(lèi)治理目標(biāo)值設(shè)定為0.3 mg/L。
2)污染治理技術(shù)篩選及確定。
污染地下水的修復(fù)技術(shù)根據(jù)技術(shù)原理可分為四大類(lèi),即物理法、化學(xué)法、生物法和復(fù)合修復(fù)技術(shù)。按修復(fù)方式可分為異位修復(fù)和原位修復(fù)技術(shù)。異位修復(fù)是將污染物先用收集系統(tǒng)或抽提系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到地上然后再進(jìn)行處理的技術(shù)。綜合考慮技術(shù)使用范圍、治理技術(shù)的應(yīng)用效果、治理時(shí)間、治理成本、治理工程的環(huán)境影響等因素,異位修復(fù)抽提處置技術(shù)適用于重金屬、有機(jī)污染物、石油烴等污染物的治理(表1)。
3)工程方案的制定。
本工程采用異位修復(fù)抽提處置技術(shù),抽取受污染地下水至廠區(qū)污水廠處理,通過(guò)不斷地抽取污染地下水,使污染羽的范圍和污染程度逐漸減小,并使含水層介質(zhì)中的污染物向水中轉(zhuǎn)化而得到清除。該方法對(duì)于污染范圍小且污染較輕的情況較為合適,同時(shí)廠區(qū)現(xiàn)有污水處理設(shè)施具備處理含油廢水的處理能力,極大限度地降低了處理成本。受污染區(qū)域內(nèi)土壤石油烴類(lèi)雖已低于GB 36600-2018中第二類(lèi)用地篩選值石油烴(C10-C40)限值(4500 mg/kg),但與背景點(diǎn)14號(hào)勘探井表層土壤濃度0. 56 mg/kg相比仍然較高,尤其是泄漏點(diǎn)附近土壤中石油類(lèi)濃度達(dá)到223 mg/kg,為確保地下水盡快達(dá)到GB 5749-2006中石油類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)限值(0.3 mg/L)標(biāo)準(zhǔn),工程確定對(duì)地下水受污染區(qū)域的上部土壤進(jìn)行淋洗,淋洗后的水進(jìn)入地下水后抽取至廠區(qū)污水廠處理。
漏油事件發(fā)生后,該企業(yè)及時(shí)將重污染土壤開(kāi)挖清運(yùn),現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖區(qū)(尺寸為長(zhǎng)18 m、寬10 m、深1.5 m)形成地勢(shì)較低的區(qū)域,同時(shí)通過(guò)監(jiān)測(cè),地下水水位為-1.5 m,故可在事故泄漏點(diǎn)下方開(kāi)挖污水收集坑,坑底標(biāo)高為-3 m,利用周邊地勢(shì)高、中間地勢(shì)低的原理,將周邊淋洗土壤的水匯集到污染收集坑內(nèi),抽取地下水至污水廠處理,持續(xù)處理至地下水石油類(lèi)濃度恢復(fù)到目標(biāo)值范圍,實(shí)現(xiàn)修復(fù)。具體處理原理見(jiàn)圖4所示。
1.3工藝參數(shù)
1)土壤表面淋洗工藝參數(shù)。
噴淋灑水區(qū)域選定為泄漏點(diǎn)開(kāi)挖區(qū)及周邊區(qū)域綠化帶,噴淋灑水區(qū)域內(nèi)布設(shè)自來(lái)水管道及噴淋頭,噴淋頭覆蓋面積直徑>2 m,灑水量>0.1 m3/h,輸水管安裝水表記錄灑水量。
2)含油廢水收集處理。
泄漏點(diǎn)開(kāi)挖區(qū)內(nèi)設(shè)置污水收集坑,收集坑L×B=1.0 m×l.0 m,坑底標(biāo)高為-3 m,經(jīng)周邊區(qū)域噴淋灑水處置后,受污染地下水向開(kāi)挖區(qū)遷移匯集至收集坑,含油污水經(jīng)水泵輸送至該公司污水處理站處理達(dá)標(biāo)后排放。
3)監(jiān)測(cè)采樣點(diǎn)位及頻次要求。
為觀察工程實(shí)施效果,需要設(shè)置監(jiān)測(cè)采樣點(diǎn)位以及采樣頻次要求,將受污染地下水開(kāi)挖區(qū)、2號(hào)和6號(hào)勘探井作為監(jiān)測(cè)對(duì)象,監(jiān)測(cè)頻率為每周1次,當(dāng)監(jiān)測(cè)結(jié)果有較大程度降低時(shí),對(duì)勘探井進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè),其他勘探井可作場(chǎng)地恢復(fù)處理。
02工程運(yùn)行效果
本工程自2018年1月25日開(kāi)始至2018年9月20日結(jié)束,歷時(shí)9個(gè)月,總耗水量為8065 m3,其間不間斷地對(duì)l號(hào)、8號(hào)監(jiān)測(cè)井以及開(kāi)挖區(qū)的地下水采樣監(jiān)測(cè),其結(jié)果如圖5和圖6所示。由圖5可知:當(dāng)治理至2018年5月15日時(shí),8號(hào)勘探井地下水開(kāi)始達(dá)標(biāo);6月25時(shí),l號(hào)勘探井地下水開(kāi)始達(dá)標(biāo);由圖7可知:當(dāng)治理時(shí)間至8月12日時(shí),開(kāi)挖區(qū)地下水開(kāi)始穩(wěn)定達(dá)標(biāo),繼續(xù)觀察1個(gè)月,仍然穩(wěn)定達(dá)標(biāo),因此可判斷地下水已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值,地下水工程修復(fù)已完成。
03結(jié)束語(yǔ)
本次柴油泄漏污染土壤及地下水事件發(fā)生后,該企業(yè)第一時(shí)間隔斷污染源并對(duì)重污染土壤進(jìn)行清運(yùn),以減少污染源的擴(kuò)散。通過(guò)對(duì)受柴油污染的場(chǎng)地進(jìn)行評(píng)估,確定受污染土壤已清理完畢,但開(kāi)挖區(qū)地下水受到較嚴(yán)重污染,泄漏點(diǎn)周邊區(qū)域地下水受到輕微污染,污染范圍約為1500m2。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定污染治理方案為異位處理,即通過(guò)周邊淋洗、中間抽水的方式,抽取后的地下水經(jīng)該廠區(qū)污水處理廠處理后排放。經(jīng)過(guò)9個(gè)月的污染治理后,成功使得地下水石油類(lèi)濃度穩(wěn)定達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值0.3 mg/L。
本案例受污染面積較小,若更大面積受污染,則修復(fù)之前需要對(duì)污染區(qū)域隔離,防止淋洗時(shí)污染物擴(kuò)散。本方法不添加任何化學(xué)藥劑,無(wú)二次污染產(chǎn)生,不改變土壤原有理化性質(zhì),對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境破壞較小,具有一定的應(yīng)用前景。