土壤固化穩(wěn)定化技術(shù)路線分解

1、土壤重金屬污染固化/穩(wěn)定化治理技術(shù)一、基本概念固化/穩(wěn)定化土壤修復(fù)技術(shù)指運(yùn)用物理或化學(xué)的方法將土壤中的有害污染物固定起來，或者將污染物轉(zhuǎn)化成化學(xué)性質(zhì)不活潑的形態(tài)，阻止其在環(huán)境中遷移、擴(kuò)散等過程，從而降低污染物質(zhì)的毒害程度的修復(fù)技術(shù)。固化/穩(wěn)定化技術(shù)與其他修復(fù)技術(shù)相比，有費(fèi)用低、修復(fù)時(shí)間短、可處理多種復(fù)合重金屬污染、易操作、適用范圍較廣等優(yōu)勢(shì)，因此，美國環(huán)保署將固化/ /穩(wěn)定化技術(shù)稱為處理有害有毒廢物的最佳技術(shù)。二、常用的固化/穩(wěn)定化技術(shù)系統(tǒng)目前，常用的固化/ /穩(wěn)定化技術(shù)主要包括以下幾種類型：（1 1）水泥、石灰、粉煤灰等無機(jī)材料固化；（2 2）瀝青、聚乙烯等熱塑性有機(jī)材料和月尿甲醛、聚酯等熱

2、固性有機(jī)材料固化；（3 3）玻璃化技術(shù)；（4 4）硫酸亞鐵、磷酸鹽、氫氧化鈉、高分子有機(jī)物等藥劑穩(wěn)定化。由于技術(shù)和費(fèi)用等方面的原因，以水泥、石灰、粉煤灰等無機(jī)材料為添加劑的固化/ /穩(wěn)定化應(yīng)用最廣泛，占項(xiàng)目數(shù)的 94%,94%,在項(xiàng)目中使用無機(jī)-有機(jī)復(fù)合添加劑的占項(xiàng)目數(shù)的 3%3%。1 1、水泥固化水泥基粘結(jié)劑是固化技術(shù)普遍使用的材料。 在過去的 5050 年里水泥固定化處理重金屬技術(shù)被廣泛使用。水泥是一種無機(jī)膠結(jié)材料，經(jīng)過水化反應(yīng)后可以生成堅(jiān)硬的水泥固化體。水泥固化的機(jī)理主要是在水泥的水化過程中，重金屬可以通過吸附、化學(xué)吸收、沉降、離子交換、鈍化等多種方式與水泥發(fā)生反應(yīng)，最終以氫氧化物或絡(luò)合

3、物的形式停留在水泥水化形成的水化硅酸鹽膠體表面，同時(shí)水泥的加入也為重金屬提供了堿性環(huán)境，抑制了重金屬的滲濾。水泥的種類很多，包括普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、研土水泥、沸石水泥等都可以作為廢物固化處理的基材，其中最常用的是普通硅酸鹽水泥。影響水泥固化的因素很多，為達(dá)到滿意的固化效果，在固化操作過程中要嚴(yán)格控制水灰比、水泥與廢物比、凝固時(shí)間、添加劑和固化塊的成型條件等工藝參數(shù)。如果被處理廢物中含有妨礙水合作用的物質(zhì)，僅用普通水泥處理就存在強(qiáng)度不大、物理化學(xué)性能不穩(wěn)定等問題，需加入適當(dāng)?shù)奶砑觿?，以吸收有害物質(zhì)并促進(jìn)其凝固，并降低有害組分的溶出率?；钚匝趸X具有助凝作用，是常用的添加劑，將其加入普

4、通水泥，在高溫下可以促進(jìn)水泥迅速凝結(jié)生成針狀結(jié)晶，這種結(jié)晶能夠防止重金屬的溶出。對(duì)含有大量硫酸鹽的廢物，使用高爐礦渣水泥作固化劑，再添加人造砂作混合劑，可以防止由于硫酸鹽和水泥成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、生成結(jié)晶體時(shí)發(fā)生體積膨脹而導(dǎo)致的固體破裂。而采用蛭石作為添加劑，可以起到骨料作用和吸水作用。水泥固化也存在一些缺點(diǎn)，如絕大多數(shù)硫酸鹽對(duì)于硅酸鹽水泥的硬化漿體都有顯著的侵蝕作用，這主要是由于硫酸鈉、硫酸鉀等多種硫酸鹽都能與硅酸鹽水泥漿體所含的氫氧化鈣反應(yīng)生成硫酸鈣，或進(jìn)一步與水化鋁酸鈣反應(yīng)生成鈣鈾石，從而使固相體積大大增加，造成膨脹現(xiàn)象。另外，硅酸鹽水泥抗酸性較差，我國很多地區(qū)酸雨較嚴(yán)重，水泥的不抗酸性使

5、得經(jīng)水泥固化的重金屬在酸性環(huán)境中重新溶出。2 2、石灰/粉煤灰穩(wěn)定化石灰是一種堿性的非水硬性膠凝材料， 它對(duì)土壤中重金屬的影響主要是增加土壤的pH,pH,促進(jìn)重金屬生成碳酸鹽、硅酸鹽、氫氧化物沉淀。粉煤灰屬于硅酸鹽或鋁硅酸鹽體系，當(dāng)其活性被激發(fā)時(shí)，具有類似水泥的膠凝特性。石灰可以激活粉煤灰中的活性成分產(chǎn)生粘結(jié)性物質(zhì)，對(duì)污染物進(jìn)行物理化學(xué)穩(wěn)定，因此粉煤灰通常與石灰混用。3 3、塑性材料固化/ /穩(wěn)定化從使用材料的性能上可以把該技術(shù)分為熱固性塑料包容和熱塑性材料包容兩種。熱固性塑料指在加熱時(shí)會(huì)從液體變成固體并硬化的材料，即使以后再次加熱也不會(huì)重新液化或軟化，它實(shí)際上是一種從小分子變成大分子的交鏈聚

6、合過程。目前使用較多的材料是月尿醛樹脂、聚酯、聚丁二烯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等。采用不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂膠結(jié)材料、催化劑為助劑、廢棄固體物質(zhì)為集料拌合而成樹脂混凝土，具固化物不僅強(qiáng)度高，且耐腐蝕、高抗?jié)B、抗凍性好。在熱固性塑料中，月尿醛樹脂使用方便，固化速度快，與有害物質(zhì)形成的固化體有較好的耐水性、耐腐蝕性，價(jià)格也較便宜，使用較廣泛。熱塑性材料指那些在加熱/冷卻時(shí)能反復(fù)轉(zhuǎn)化和硬化的有機(jī)材料，如瀝青、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、石蠟等。這些材料在常溫下為堅(jiān)硬的固體，而在較高溫度下具有可塑性和流動(dòng)性，從而可以利用這種特性對(duì)固體廢物進(jìn)行固化處理。4 4、玻璃化玻璃化技術(shù)也稱熔融固化技術(shù)，是

7、利用熱能在高溫下把固態(tài)污染物熔化為玻璃狀或玻璃鄴陶瓷狀物質(zhì)，借助玻璃體的致密結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使固化體永久穩(wěn)定。污染物經(jīng)過玻璃化作用后，其中有機(jī)污染物將或因熱解而被摧毀，或轉(zhuǎn)化為氣體逸出，而其中的放射性物質(zhì)和重金屬則被牢固地束縛于己熔化的玻璃體內(nèi)。熔融固化技術(shù)是目前國內(nèi)外較先進(jìn)的重金屬廢渣無害化處理技術(shù)。5 5、藥劑穩(wěn)定化藥劑穩(wěn)定化是指向土壤中加入藥劑改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其轉(zhuǎn)變成低毒性、低溶解性和低遷移性的物質(zhì)，其主要技術(shù)包括氧化還原電勢(shì)技術(shù)、pHpH 控制技術(shù)、離子交換技術(shù)、沉淀技術(shù)、吸附技術(shù)等。目前，常用的穩(wěn)定化藥劑有氫氧化鈉、硫化鈉、磷酸鹽、硅酸鹽、硫酸亞鐵、氯化鐵和高分子有機(jī)穩(wěn)定劑

8、等。6 6、有機(jī)物料穩(wěn)定化有機(jī)物料不僅對(duì)改良土壤重金屬污染有重要作用，而且對(duì)提高土地生產(chǎn)力也有十分重要的意義，加之來源比較廣泛、成本低，因而在土壤重金屬固化/穩(wěn)定化處理中應(yīng)用比較廣泛。目前常用的有機(jī)添加劑主要有：有機(jī)堆肥、生物質(zhì)秸稈、禽畜糞便、城市污泥等。有機(jī)物料對(duì)土壤重金屬污染的凈化機(jī)制主要是通過腐殖酸與金屬離子發(fā)生的絡(luò)合（螯合）反應(yīng)來進(jìn)行的。一些研究表明，堆肥等有機(jī)物不但可以顯著降低污染土壤中 AsAs、CdCd、PbPb、ZnZn 等的生物有效態(tài)含量，降低植物吸收，并可顯著促進(jìn)植物生長(zhǎng)。7 7、礦物材料穩(wěn)定化環(huán)境礦物材料是指由礦物及其改性產(chǎn)物組成的，對(duì)生態(tài)環(huán)境友好或具有防治污染和修復(fù)環(huán)境

9、功能的一類礦物材料。目前，研究發(fā)現(xiàn)，一些礦物材料如高嶺土、蒙脫石、海泡石、膨潤土、沸石等具有吸附污染物質(zhì)的能力，而且對(duì)礦物材料進(jìn)行改性或幾種材料混合使用，可以顯著增強(qiáng)其凈化能力。礦物材料修復(fù)土壤重金屬污染具有成本低、操作簡(jiǎn)單、效果好、不易破壞生態(tài)環(huán)境以及能增強(qiáng)土壤自凈能力等優(yōu)點(diǎn)，它是一種比較理想的用于土壤重金屬污染固定/穩(wěn)定化修復(fù)的添加三、添加量的估算將依照土壤重金屬濃度的高低不同實(shí)際調(diào)整藥劑的添加量，使藥劑的化學(xué)當(dāng)量至少超過土壤中的有效態(tài)重金屬總量的 1010 倍以上，添加量與污染濃度的關(guān)系大致如下：其一低濃度（標(biāo)準(zhǔn) 1-1-1010 倍）：粉劑 1-1-2%2%、水劑 12%;12%;其二

10、中濃度（標(biāo)準(zhǔn) 10-2010-20 倍）：粉劑 510%510%、水劑 1015%;1015%;其三高濃度（超過標(biāo)準(zhǔn) 2020 倍以上）：粉劑 15%30%15%30%、水劑 15%25%15%25%四、影響固化/穩(wěn)定化的因素（一）污染土壤的理化性質(zhì)1 1、土壤 pHpH 特征水泥或石灰為基料的系統(tǒng)在凝結(jié)及硬化階段都需要堿性環(huán)境（pH10pH10）。另外，介質(zhì)的堿性特征有利于重金屬的沉淀反應(yīng)，對(duì)重金屬固化的長(zhǎng)期穩(wěn)定性起到了十分重要的作用。為了保證堿性環(huán)境，固化前需要添加相應(yīng)的堿性物質(zhì)（如石灰、粉煤灰等），而土壤 pHpH 特征將關(guān)系到堿性物質(zhì)的用量。2 2、土壤物質(zhì)組成與其它污染介質(zhì)相似，土壤

11、中的 MnMn、ZnZn、CuCu 和 PbPb 的可溶性鹽類會(huì)延長(zhǎng)水泥的凝固時(shí)間并大大降低其物理強(qiáng)度。6 6 價(jià) CrCr 能夠與水泥中的 CaCa 發(fā)生反應(yīng)形成 CaCrO4,CaCrO4,從而抑制水泥的水化過程。硫酸鹽可以與水泥反應(yīng)生成“水泥桿菌”，這種晶體較強(qiáng)的體積膨脹會(huì)使混凝土受到破壞；硝酸鹽、硫酸鹽也會(huì)強(qiáng)烈地影響水泥固化體的水化和硬化。有機(jī)污染物會(huì)抑制水泥的凝固和硬化，影響固化體中晶體結(jié)構(gòu)的形成；由于極性的差異，有機(jī)污染物不易與無機(jī)固化劑發(fā)生反應(yīng)，因此在無機(jī)材料固化體中的穩(wěn)定性不高，通常需要添加有機(jī)改性石灰和黏土等物質(zhì)來屏蔽這些影響。（二）固化/穩(wěn)定化工藝膠凝材料和添加劑品種與用量

12、、 水分含量、 混合工藝和養(yǎng)護(hù)條件等因素均對(duì)固化/穩(wěn)定化體的性能有很大的影響。1 1、固化/穩(wěn)定劑品種與用量不同的污染物需要選擇不同的固化/穩(wěn)定劑，如對(duì) AsAs 而言，石灰比水泥更加有效。添加劑是實(shí)現(xiàn)污染物穩(wěn)定化的重要保證，根據(jù)作用不同分為金屬穩(wěn)定劑、有機(jī)污染物吸附劑和過程輔助劑等 3 3 類。金屬穩(wěn)定劑可以通過物理吸附、控制介質(zhì)的 pHpH 和氧化還原電位、與污染物形成沉淀或絡(luò)合物等方式實(shí)現(xiàn)污染物穩(wěn)定化，常用的有可溶性碳酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、硫化物、氧化還原劑、絡(luò)合劑、黏土礦物以及火山灰類物質(zhì)；有機(jī)吸附劑主要通過物理吸附作用限制污染物的遷移，屏蔽它們對(duì)膠凝材料水化的不利影響，如活性碳、有機(jī)

13、改性石灰和黏土、表面活性劑；促凝劑、減水劑和膨松劑等過程輔助劑可以改善膠凝材料的水化和凝硬過程，優(yōu)化固化體的物理特性。氧化劑和還原劑多用于處理變價(jià)金屬。在 AsAs 污染土壤固化之前常先用H2O2H2O2 等進(jìn)行氧化處理，使其從 3 3 價(jià)轉(zhuǎn)化 5 5 價(jià)，水泥和石灰固化，產(chǎn)生 CaCa 或 FeFe 的種酸鹽及亞種酸鹽。而 CrCr 在固化前常加入還原物質(zhì)使其從 6 6 價(jià)轉(zhuǎn)化成 3 3 價(jià)。在氧化或還原條件下，非毒性有機(jī)物可能變?yōu)橛卸疚镔|(zhì)，因此要針對(duì)不同的污染物類型科學(xué)設(shè)置處理過程。固化劑用量對(duì)重金屬污染土壤的固化效果是十分重要的。 氫氧化物是固化體中重金屬的重要存在形式，它們的溶解度受到

14、介質(zhì) pHpH 的影響，即在堿性的某個(gè) pHpH 值具有最小的溶解度，當(dāng) pHpH 升高或降低時(shí)其溶解度就增大。固化劑常具有較強(qiáng)堿性，會(huì)強(qiáng)烈影響固化體的 pH,pH,因此加入量太大會(huì)對(duì)重金屬的穩(wěn)定效果產(chǎn)生負(fù)面影響。2 2、水分含量水是水化反應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，但過量的水會(huì)阻礙固化/穩(wěn)定化過程。另外，水化反應(yīng)后剩余水分會(huì)逐漸蒸發(fā)造成固化/穩(wěn)定化體毛細(xì)孔道增多，增加固化穩(wěn)定化體的滲透性以及污染物的移動(dòng)性，不利于污染物的穩(wěn)定，且固化/穩(wěn)定化體密度和強(qiáng)度會(huì)有所降低。為保證水泥進(jìn)行正常的水化反應(yīng)，水與水泥的比值一般維持在 0.250.25。3 3、混合均勻程度混勻是固化/穩(wěn)定化過程中至關(guān)重要的步驟，目的是保證

15、固化/穩(wěn)定化劑和污染物之間的緊密接觸，有時(shí)要借助相應(yīng)的儀器設(shè)備。在大多數(shù)情況下，混合程度是用肉眼判斷的，因此試驗(yàn)結(jié)果在一定程度上受到主觀經(jīng)驗(yàn)的影響。4 4、養(yǎng)護(hù)條件混合處理后的兩周時(shí)間是硬化和結(jié)構(gòu)形成的重要階段，該階段的養(yǎng)護(hù)條件直接關(guān)系到固化/穩(wěn)定化體的結(jié)構(gòu)孔隙和密實(shí)程度，影響到污染物的浸出效應(yīng)，因此對(duì)固化/穩(wěn)定化效果至關(guān)重要。隨著溫度升高水泥的水化反應(yīng)加速。水化反應(yīng)也具有動(dòng)力學(xué)特征，甚至能夠持續(xù)很多年。隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，固化體強(qiáng)度和其它性能也呈現(xiàn)時(shí)間依賴性，因此較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)時(shí)間是十分必要的。為了保證固化體的結(jié)構(gòu)完整性增加污染物固定的程度，一般應(yīng)該采取 2828 天以上的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。五、固化/穩(wěn)

16、定化效果評(píng)價(jià)方法目前，對(duì)于固化/穩(wěn)定化處理效果的評(píng)價(jià)，主要可以從固化體的物理性質(zhì)、污染物的浸出毒性和浸出率、形態(tài)分析與微觀檢測(cè)、小型試驗(yàn)等方面予以評(píng)價(jià)。1 1、物理性質(zhì)經(jīng)過固化/穩(wěn)定化處理后的固化體可以進(jìn)行資源化利用， 通?？梢园阉鼈冏鳛槁坊蛘咭恍┙ㄖ牧?，因此處理后的固化體應(yīng)具有良好的抗浸出性、抗?jié)B透性及足夠的機(jī)械強(qiáng)度等，同時(shí)，為了節(jié)約成本，固化過程中材料消耗要低，增容比也要低。抗壓強(qiáng)度和增容比是評(píng)價(jià)固化體作為路基、建筑材料或者填埋處理的主要指標(biāo)。2 2、浸出毒性目前，通常通過污染物的浸出效應(yīng)來評(píng)價(jià)添加劑對(duì)污染物的固定/穩(wěn)定化效果。 固體廢物遇水浸瀝，浸出的有害物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化，污染環(huán)境，這種

17、危害特性稱為浸出毒性。判別一種廢物是否有害的重要依據(jù)是浸出毒性，為了評(píng)價(jià)固體廢物遇水浸溶浸出的有害物質(zhì)的危害性，我國頒布了固體廢物浸出毒性浸出方法水平振蕩法、固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法和固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖溶液法，浸出液中任一種污染物的濃度超過危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別規(guī)定的濃度限值，則判定該固體廢物是具有浸出毒性特征的危險(xiǎn)廢物。在美國最常用的浸出毒性評(píng)價(jià)方法是 TCLPTCLP 法，用來檢測(cè)在批處理試驗(yàn)中土壤和不同廢棄物中重金屬元素遷移性和溶出性。3 3、形態(tài)分析與微觀檢測(cè)形態(tài)分析是表征重金屬生物有效性的一種間接方法，利用萃取劑提取重金屬可以明確重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)

18、分布以及可被溶出的能力。TessierTessier 等于19791979 年提出的五步連續(xù)提取法，簡(jiǎn)稱 TessierTessier 法，該法是目前應(yīng)用最廣泛的方法。通過形態(tài)分析可以，可以了解土壤中重金屬的轉(zhuǎn)化和遷移，還可以預(yù)測(cè)其生物有效性，間接地評(píng)價(jià)重金屬的環(huán)境效應(yīng)。通過分析土壤中重金屬在固定前后微觀結(jié)構(gòu)上的變化，可以推測(cè)固化/穩(wěn)定劑與重金屬之間的相互作用以及結(jié)合機(jī)制。X X 射線衍射（XRDXRD）可以分析固化體礦物組成，掃描電子顯微鏡（SEMSEM）可以測(cè)定固化體的形貌、組成、晶體結(jié)構(gòu)等；XRDXRD 和 SEMSEM 已被眾多研究者用于測(cè)定新物質(zhì)的形態(tài)和研究不同添加劑對(duì)重金屬離子的固

19、化機(jī)理，結(jié)合形態(tài)分析的結(jié)果，還可以發(fā)現(xiàn)固定后各種形態(tài)分布比例的變化。4 4、小型試驗(yàn)盆栽試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)是評(píng)估原位修復(fù)效果的最常用的方法，通過觀察植物生長(zhǎng)狀況以及測(cè)定植物生物量和植物組織中重金屬濃度，可以確定經(jīng)過固化/穩(wěn)定化修復(fù)后土壤中重金屬毒性的變化。止匕外，由于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的環(huán)境因素與室內(nèi)試驗(yàn)有一定差別，因此，在污染現(xiàn)場(chǎng)開展大型處置工程之前，可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)，并與實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，并在一定階段對(duì)固化體進(jìn)行代表采樣分析，可評(píng)估其固化/穩(wěn)定化效果。六、固化/穩(wěn)定化處理流程（一）實(shí)驗(yàn)室研究實(shí)驗(yàn)室研究是在恒定的溫度和濕度環(huán)境條件下進(jìn)行前處理和固化劑選擇的小批量試驗(yàn)，用以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和處置工

20、程的實(shí)施。實(shí)驗(yàn)室研究流程圖如下：固化/穩(wěn)定化機(jī)理研究圖 6.16.1 實(shí)驗(yàn)室研究流程圖1 1、污染樣品采集為了全面了解研究區(qū)的土壤污染狀況和機(jī)械特性等性質(zhì)，需要采集足夠數(shù)量的土壤樣本。場(chǎng)地歷年的使用狀況資料對(duì)掌握其污染類型和范圍是十分重要的。值得注意的是，當(dāng)采集揮發(fā)性有機(jī)物污染土壤樣品時(shí)，要盡量減少這些物質(zhì)的損失或變化。也有研究者根據(jù)污染土壤的特征，利用模擬土壤進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室固化試驗(yàn)，這種方法可能會(huì)導(dǎo)致模擬土壤與現(xiàn)場(chǎng)土壤的差異，給污染場(chǎng)地土壤修復(fù)工程帶來困難。2 2、土壤物理化學(xué)性質(zhì)的分析一般而言，土壤酸堿度、含水量、機(jī)械組成、污染物質(zhì)種類和含量是主要指標(biāo)。在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上確定主要關(guān)注的土壤污染

21、物種類，為后續(xù)處理確立目標(biāo)污染物。3 3、修復(fù)工藝根據(jù)目標(biāo)污染物性質(zhì)，確定樣品前處理過程。設(shè)置多種膠凝材料和添加劑的批量試驗(yàn)，根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)來確定最佳組合。由于影響因素太多，為了抓住最主要因素簡(jiǎn)化試驗(yàn)過程，目前的大多數(shù)實(shí)驗(yàn)研究通常采用恒定的水分添加量，固定的混合手段、養(yǎng)護(hù)溫度和養(yǎng)護(hù)時(shí)間。4 4、固化/穩(wěn)定化效果的評(píng)價(jià)判斷一種固化/穩(wěn)定化方法對(duì)污染土壤是否有效，主要可以從固化體的物理性質(zhì)和對(duì)污染物質(zhì)浸出的阻力兩個(gè)方面加以評(píng)價(jià)。為了進(jìn)行資源化利用，通常把固化體作為路基或要求不高的建筑材料，因此要關(guān)注固化體的抗壓強(qiáng)度、抗沖擊性、抗浸泡性和抗凍融性等物理性質(zhì)。研究人員發(fā)現(xiàn)固化體抗壓強(qiáng)度與其它指標(biāo)具有良好

22、的相關(guān)性，可以作為污染物固化程度的主要指標(biāo)。為了評(píng)價(jià)固化體對(duì)污染物的固定/穩(wěn)定效果，通常要考察污染物釋放的能力，即污染物的浸出效應(yīng)、形態(tài)分析等。5 5、固化/穩(wěn)定化機(jī)理研究固化體重金屬的形態(tài)分級(jí)可以與化學(xué)鍵理論相結(jié)合用以推斷固化/穩(wěn)定劑與重金屬污染物之間的結(jié)合機(jī)制；掃描電鏡（SEMSEM 可以對(duì)固化體進(jìn)行形貌觀察，配以能譜就可以對(duì)元素種類加以鑒定；X X 射線衍射（XRDXRD 可以分析固化體礦物組成。以上幾種技術(shù)可以互相補(bǔ)充，用于固化/穩(wěn)定化機(jī)理的研究。（二）污染現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)污染現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)的流程與實(shí)驗(yàn)室研究?jī)?nèi)容大致相同。 但現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的土壤混合技術(shù)更加復(fù)雜，需要借助大型機(jī)械，因此要求具有較大

23、的空間，且要保證電力設(shè)施的正常運(yùn)行。現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)也容易受到周圍環(huán)境變化的影響，需要進(jìn)行保溫保濕處理，防止干濕交替和凍融現(xiàn)象的發(fā)生。（三）工程操作現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果加以修正后，就可以在污染現(xiàn)場(chǎng)開展大型處置工程。這個(gè)過程中污染土壤與固化劑的充分混合是至關(guān)重要的步驟。按處置位置的不同，可以將固化/穩(wěn)定化技術(shù)分為原位和異位處置。異位固化/穩(wěn)定化技術(shù)是將土壤從最初污染位置挖掘出來，運(yùn)輸至一個(gè)處理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)與固化劑的混合和后續(xù)養(yǎng)護(hù)。挖掘污染土壤增加了運(yùn)輸成本，并且增大了污染物向周圍擴(kuò)散的可能性，但是異位處置能夠很好控制試劑加入量，能夠保證污染土壤與固化劑的充分混合，比較適合于污染深度較淺的場(chǎng)地。原位

24、固化/穩(wěn)定化技術(shù)不需要對(duì)污染土壤進(jìn)行搬運(yùn)，節(jié)省了運(yùn)輸費(fèi)用，減小了有機(jī)污染物揮發(fā)的可能性。異位固化/穩(wěn)定化技術(shù)流程圖如下：圖 6.26.2 異位固化/穩(wěn)定化技術(shù)流程圖流程描述：將土壤從污染地挖掘裝車運(yùn)輸至固化/穩(wěn)定化處理中心的堆場(chǎng)等待處理，堆場(chǎng)底部須做防滲；土壤預(yù)處理步驟為：將轉(zhuǎn)運(yùn)的土壤進(jìn)行初步篩分，將土壤中粒徑大于 5050mmmm 的石塊和雜質(zhì)分揀出來，若土壤存在粘土塊，應(yīng)破碎后再過篩。充分混合土壤，取樣分析混合土壤的重金屬含量，浸出液中重金屬含量及土壤理化性質(zhì)等。將預(yù)處理后的土壤送入攪拌機(jī)，加入調(diào)節(jié)水將土壤含水量在控制在606065%65% 圍內(nèi)，同時(shí)加入固化/穩(wěn)定劑進(jìn)行連續(xù)性攪拌；經(jīng)強(qiáng)制

25、攪拌混合后的土壤由攪拌機(jī)排出；攪拌均勻的固化/穩(wěn)定化土壤再轉(zhuǎn)移至土堆暫存區(qū)，再由鏟車送至堆場(chǎng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，固化/穩(wěn)定化反應(yīng)徹底完成，養(yǎng)護(hù)完成后土壤水分可降至 3030 犯下；穩(wěn)定堆場(chǎng)要求通風(fēng)、防滲；穩(wěn)定堆須經(jīng)采樣進(jìn)行檢測(cè)分析，確定達(dá)標(biāo)后進(jìn)行填埋處理。(四)修復(fù)治理實(shí)施方案1 1、實(shí)施流程實(shí)施流程如下圖 6.46.4 所示，主要包括清挖與運(yùn)輸、篩分、藥劑混合、驗(yàn)收與最終處置的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。清挖篩分藥劑混合最終處置圖 6.36.3 修復(fù)流程圖2 2、清挖與運(yùn)輸治理區(qū)域的清挖與運(yùn)輸包括兩個(gè)階段：施工準(zhǔn)備階段與實(shí)施階段。(1)(1)施工準(zhǔn)備施工圍擋搭設(shè)在各施工區(qū)域周邊采取柵欄封閉式維護(hù)，在行車方面上流出專用的

26、出入口，作為施工人員、設(shè)備的專用通道。并在門口設(shè)置專業(yè)保安人員進(jìn)行看護(hù)，懸掛宣傳標(biāo)識(shí)，保證人員的安全。為防止施工期間無關(guān)人員擅自進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)人員的出入進(jìn)行嚴(yán)格的管理。污染區(qū)域根據(jù)場(chǎng)地調(diào)查的數(shù)據(jù)，采用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行定位測(cè)量放線，做好廠區(qū)內(nèi)污染區(qū)域的標(biāo)識(shí)。(2)(2)測(cè)量放線依據(jù)污染土壤清挖范圍圖，污染區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)測(cè)放出基槽開挖線，并用白石灰撒出。在開挖線范圍一側(cè)設(shè)置警示牌，分別設(shè)置醒目的顏色進(jìn)行區(qū)分，警示牌上標(biāo)明土壤類別及開挖深度、處理方式等詳細(xì)內(nèi)容，避免挖錯(cuò)。(3)(3)清挖及運(yùn)輸根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估確定的修復(fù)范圍和修復(fù)深度，對(duì)廢渣及受污染土壤進(jìn)行開挖。當(dāng)處置現(xiàn)場(chǎng)具備接收、處置污染土壤的能力后，可以開始從清

27、挖現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸污染土壤至處置場(chǎng)。對(duì)篩分出來的污染土壤進(jìn)行分類處理，并對(duì)入場(chǎng)進(jìn)行嚴(yán)格管理，對(duì)兩種不同類型的污染介質(zhì)在作業(yè)區(qū)進(jìn)行分區(qū)卸車。3 3、土壤篩分(1)(1)臨時(shí)儲(chǔ)存為保證修復(fù)治理的連續(xù)，清挖出的土壤宜在場(chǎng)地內(nèi)設(shè)立儲(chǔ)存區(qū)。儲(chǔ)存區(qū)應(yīng)具有防雨、防塵和防滲漏的功能，并且能夠有效地防止二次污染。儲(chǔ)存區(qū)可設(shè)防滲膜，將清挖出的土壤置于膜上，之后再將膜的邊緣拉起，翻蓋在土壤表層，使得膜對(duì)土壤表層形成全部包裹狀，避免雨水沖刷和風(fēng)力吹散。(2)(2)篩分流程先將污染土壤中顆粒在粒徑在 30-50mmfe30-50mmfe 小的塊狀顆粒通過前篩和破碎設(shè)備進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理土壤通過傳送帶或挖掘機(jī)傳輸至進(jìn)料斗，進(jìn)料斗

28、物料按一定速度進(jìn)入篩分系統(tǒng)，篩上產(chǎn)品進(jìn)入由配料傳送帶系統(tǒng)運(yùn)至粘土/石塊清洗器，在清洗機(jī)中加入工藝用水后形成泥漿混合物，在泥漿混合過程中，溢出的水中含有懸浮的粘土顆粒，以底流的形式離開清洗器，經(jīng)沉淀固液分離、添加藥劑處理后達(dá)標(biāo)；篩下產(chǎn)品由傳送帶或挖掘機(jī)轉(zhuǎn)移至藥劑混合設(shè)備進(jìn)行固化/穩(wěn)定化處理。4 4、藥劑混合處理土壤與藥劑的混合味固化/穩(wěn)定化的核心工作，其工作安排必須與現(xiàn)場(chǎng)清挖、運(yùn)輸工作相配合，確保清挖與處置同步進(jìn)行，不影響現(xiàn)場(chǎng)清挖的速度。由于現(xiàn)場(chǎng)每天的處置量受污染土壤清挖工程的進(jìn)度限制，因此處置工程的進(jìn)度依照清挖工程進(jìn)度設(shè)計(jì)。污染土壤與藥劑的混合主要包括污染運(yùn)輸車輛卸土，土堆整形，藥劑鋪灑，污染

29、土壤藥劑混合，按照小試確定的藥劑質(zhì)量/污染土壤質(zhì)量比投加修復(fù)藥劑。首先將藥劑投加至污染土壤表面，再對(duì)藥劑和土壤進(jìn)行攪拌混合，混合時(shí)間盡量長(zhǎng)，以保證藥劑和土壤的均勻性，使得藥劑和污染土壤充分接觸。混合設(shè)備對(duì)污染土壤與藥劑的混合效率是決定固化/穩(wěn)定化處置工藝的成功率及處置效率的重要因素。考慮到施工效率，建議采用配有篩分斗的挖掘機(jī)進(jìn)行污染土壤與藥劑混合作業(yè)。為了進(jìn)一步提高混合效率，待混合設(shè)備進(jìn)場(chǎng)、安裝完畢后，需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)試、試生產(chǎn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)污染介質(zhì)情況確定最為合適的工況，在保證設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的前提下，最大限度地發(fā)揮設(shè)備的處置效率。5 5、檢測(cè)與最終處置堆置在待測(cè)區(qū)中的土壤，首先由企業(yè)進(jìn)行自檢，即自

30、行采樣并委托具有相關(guān)檢測(cè)資質(zhì)的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)送檢樣品中污染物濃度及浸出毒性進(jìn)行檢測(cè)，鑒別標(biāo)準(zhǔn)參照一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)要求。在確認(rèn)檢測(cè)結(jié)果符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)后，再向相當(dāng)?shù)丨h(huán)保局提出驗(yàn)收申請(qǐng)，由環(huán)保局委托的檢測(cè)機(jī)構(gòu)到現(xiàn)場(chǎng)采樣即驗(yàn)收，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果出具驗(yàn)收文件或再處置批復(fù)。驗(yàn)收合格后集中進(jìn)行安全填埋。6 6、填埋場(chǎng)建設(shè)填埋場(chǎng)建設(shè)區(qū)域應(yīng)盡量選擇天然優(yōu)質(zhì)粘土層較厚的位置；施工中，先將填埋區(qū)域挖至 1515 左右米深，并平整場(chǎng)地。完成填埋場(chǎng)底部平整后，使用粘土進(jìn)行回填，回填厚度1 1 米，并使用機(jī)械壓實(shí)，壓實(shí)系數(shù) 0.960.96。然后在回填粘土層上鋪設(shè)厚度為 2 2 毫米的 HD

31、PEBHDPEB 滲膜。鋪設(shè)時(shí)應(yīng)注意：a a、必須保證防滲膜平坦，無皺折；b b、在保證質(zhì)量的前提下，焊縫盡量少；c c、在坡面上鋪設(shè)襯層，不得出現(xiàn)水平焊縫；d d、底部襯層應(yīng)避免埋設(shè)垂直穿孔的管道或其它構(gòu)筑物；e e、邊坡必須錨固，錨固形式必須滿足材料的受力要求；f f、邊坡與底面交界處不得設(shè)角焊縫。防滲膜鋪設(shè)完成后進(jìn)行氣密性檢測(cè)，保證防滲達(dá)到要求。底部防滲膜鋪設(shè)完成并經(jīng)過氣密性檢測(cè)后，在防滲膜上方開始逐層回填、壓實(shí)污染土壤，每層厚度不超過 40cm,40cm,以確保壓實(shí)系數(shù)達(dá)到 0.960.96。污染土全部回填、壓實(shí)完畢后，在污染土的四周、頂部全部鋪設(shè)防滲膜，頂部距地面 4 4 米。最后，

32、在頂部回填、壓實(shí) 4 4 米厚優(yōu)質(zhì)粘土，確保污染土壤得到安全填埋。填埋場(chǎng)剖面示意圖見下圖。圖 6.46.4 填埋場(chǎng)結(jié)構(gòu)示意圖項(xiàng)目實(shí)施所需設(shè)備及材料（參考）序號(hào)設(shè)備名稱技術(shù)性能單位數(shù)量1破碎機(jī)規(guī)格：。1250X100060-80m3/h；進(jìn)料W200mntH 料臺(tái)2振動(dòng)篩最大進(jìn)料粒度 300mmm孔尺寸 10mm3攪拌機(jī)處理能力：50rf/h;處理粒徑80mm套4水泥儲(chǔ)罐100m35單斗提升機(jī)套6螺旋輸送機(jī)直徑：250mm,長(zhǎng) 10m7配料機(jī)含單斗、軌道及卷揚(yáng)機(jī)等裝置8皮帶輸送機(jī)9化學(xué)試劑貯槽10m310清水箱30m311清水泵/化學(xué)泵楊程 10m12裝載機(jī)13粘土m314HDPE 膜m215固

33、化/穩(wěn)定劑Kg七、固化穩(wěn)定化的工程案例（一）重慶長(zhǎng)安工業(yè)（集團(tuán)）有限公司五里店廠區(qū)原址污染場(chǎng)地治理修復(fù)項(xiàng)目1 1、項(xiàng)目名稱：重慶長(zhǎng)安工業(yè)（集團(tuán)）有限公司五里店廠區(qū)原址場(chǎng)地環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（第二階段）與污染場(chǎng)地治理修復(fù)項(xiàng)目2 2、工程地址：污染場(chǎng)地地址：重慶市江北區(qū)建新東路 7777 號(hào)；異位修復(fù)場(chǎng)所：重慶長(zhǎng)生橋生活垃圾填埋場(chǎng)。3 3、污染程度：4242 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位共計(jì) 7575 個(gè)土壤樣品出現(xiàn)不同程度的重金屬及總石油爛的超標(biāo)現(xiàn)象，參照展鑒會(huì)用地土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（暫行）（HJ350-2007HJ350-2007）A A 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)采用單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，超標(biāo)點(diǎn)位的單因子污染指數(shù)均大于 1 1。4 4、主要的重金屬污染區(qū)域：原廠 222222 車間表處理生產(chǎn)線、226226 車間電泳涂漆生產(chǎn)線；重金屬污染范圍為 7027025 5平方米，污染土壤總量 68756875 方；實(shí)際開挖重金屬污染土壤 79357935 方。5 5、場(chǎng)地修復(fù)方法：異位修復(fù)為主體，將污染土壤先清理出場(chǎng)地，使污染場(chǎng)地盡早滿足使用要求。污染土壤則運(yùn)送貯存場(chǎng)進(jìn)行處置。6 6、污染土壤修復(fù)方法：（1 1）采用穩(wěn)定固化后安全填埋的方式對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行