T-SSSC 005-2024 污染場地原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)技術(shù)指南

T/SSSCTechnicalguidelineforin-situthermaltreatmewithchemicalremediationofcontaminatedsites中國土壤學(xué)會發(fā)布I 1 1 2 2 4 5 8 9 10 12 13 15 16 17本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)本文件由中國土壤學(xué)會團體標(biāo)準(zhǔn)工作管理委員會提本文件起草單位：北京建工環(huán)境修復(fù)股份有限公司、武漢大學(xué)、南京大學(xué)、生本文件主要起草人：劉鵬、高士祥、鐘華、朱長銀、萬金忠、韋云霄、王鏑翔、李1污染場地原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)技術(shù)指南本文件提供了污染場地原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)技術(shù)及工程的指導(dǎo)和建議，給藝設(shè)計、工藝設(shè)備與材料、監(jiān)測與過程控制、施工與調(diào)試、運行與維護、下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其GB3836.15爆炸性環(huán)境第1GB15603常用化學(xué)危險品貯存通則GB18218GB/T31962GB37822揮發(fā)性有機物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)GB/T38144.1GB/T45001職業(yè)GB50058爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范GB50187工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計規(guī)范GB50727工業(yè)設(shè)備及管道防腐蝕工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB/T51040HJ25.2建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控和修復(fù)監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則HJ25.5污染地塊風(fēng)險管控與土壤修復(fù)效果評估技術(shù)導(dǎo)則HJ25.6污染地塊地下水修復(fù)和風(fēng)險管控技術(shù)導(dǎo)則HJ1165HJ682建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控和修復(fù)術(shù)語DZ/T0270地下水監(jiān)測井建設(shè)GBZ/T297職業(yè)健康促進技術(shù)導(dǎo)則2原位熱脫附in-situthermalde污染物揮發(fā)或溶解，并通過土壤氣相抽提或多相抽提實現(xiàn)對目標(biāo)污染物去除的處理利用化學(xué)處理技術(shù)，通過化學(xué)物或制劑與污染物發(fā)生氧化、還原、吸附、沉淀、聚合、絡(luò)合等反應(yīng)，使污染物從土壤或地下水中分離、降解、轉(zhuǎn)化或穩(wěn)定成），根據(jù)土壤或地下水中污染物的類型和屬性選擇適當(dāng)?shù)难趸蜻€原劑，將制劑注壤或地下水中，利用氧化或還原劑與污染物之間的氧化-還原反應(yīng)將污染物轉(zhuǎn)化為無毒無害物質(zhì)或毒性低、穩(wěn)定性強、移動性弱的惰性化合物，從而達到對土壤凈化的目的。原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)in-situthermaltreatmentcoupledwithchemi通過原位熱處理將目標(biāo)區(qū)域升溫至目標(biāo)溫度（40~70℃),使有機污染物粘度降低、溶解性增強、更易進入液相和氣相，實現(xiàn)高效傳質(zhì)，同時通過熱場條件激活化學(xué)修反應(yīng)活性，達到高效降解污染物的目的。通常原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)過程無需進加熱區(qū)的邊界、加熱井幾何中心點等不利位置的平均4.2場地概念模型建立4.2.1調(diào)查場地的基本信息、污染特征、水文地質(zhì)、地球化學(xué)參數(shù)等。34.2.2針對性開展污染區(qū)的地質(zhì)勘察，刻畫詳細(xì)的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。根據(jù)場地的水文4.3技術(shù)工藝設(shè)計4.3.1根據(jù)場地概念模型的分析、實驗室小試和中試，收集設(shè)計參數(shù)，明確加熱方式、目4.3.2細(xì)化井群布設(shè)，明確滿足修復(fù)要求的加熱、溶配藥注入等設(shè)備規(guī)格，完善保溫阻隔等輔助設(shè)施設(shè)計，繪制施工圖紙，制定修復(fù)技術(shù)4.4修復(fù)系統(tǒng)建設(shè)4.4.2系統(tǒng)建設(shè)完成后，開展設(shè)備調(diào)試和校驗工作，使設(shè)備工作性能滿足修復(fù)設(shè)計要求。4.5運行與維護4.5.1開展場地降水，使監(jiān)測井中水位低于污染區(qū)最深深度，以降低加熱階段能耗。4.5.2加熱目標(biāo)區(qū)域土壤及地下水，達到目標(biāo)溫度（40~70℃)后降低加熱功率進行保4.5.3通過化學(xué)抽注井將氧化/還原藥劑注入污染區(qū)，并通過抽注循環(huán)輔助藥劑擴散和熱4.5.4各運行過程應(yīng)滿足節(jié)點控制要求，定期開展設(shè)備4.6修復(fù)效果評估4.6.1在完成化學(xué)注入、藥劑反應(yīng)完全后，暫停保溫和注入作業(yè)，并開展采樣檢測，若污染物濃度低于修復(fù)目標(biāo)值，進入效果評估階段。若地下水中污染物出現(xiàn)反彈45.1.1原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)宜遵循因地制宜的原則。技術(shù)工藝路線根據(jù)污染場地污染特征、修復(fù)目標(biāo)值、地層巖性、水文地質(zhì)條件、能源供給條件、場地布置、參數(shù)范圍等因素綜合論證后確定，以保證熱處理耦合化學(xué)修復(fù)達到最優(yōu)協(xié)同效果。原位熱地塊條件適用范圍地層滲透系數(shù)>10-7cm/s污染區(qū)域包氣帶、飽和帶污染物多環(huán)芳烴、鹵代烴、石油烴、苯系物等污染程度可處理苯系物、鹵代烴、多環(huán)芳烴濃度超《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)》GB36600中第一類用地篩選值50倍以上、石油烴超5倍以上的污染場地5.1.2原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)后的土壤和地下水目標(biāo)污染物濃度需達到修復(fù)目55.1.3原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)宜遵循節(jié)能降耗、綠色可持續(xù)修復(fù)理念，評估修經(jīng)濟效益和碳排放，判斷原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)技術(shù)的適用性，避免能源和資源的浪5.1.4對原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)工程施工和運行過程中所產(chǎn)生的廢氣、廢水、5.2.1原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)系統(tǒng)由原位熱處理工程、化學(xué)修復(fù)工程、輔助工5.2.3化學(xué)修復(fù)工程包括：化學(xué)藥劑溶解配制單元、化學(xué)抽注單元、地下水監(jiān)5.3.2注入宜結(jié)合耦合修復(fù)技術(shù)工藝特點和地塊現(xiàn)狀，對辦公區(qū)、地面設(shè)備區(qū)、6.1.1開展場地地質(zhì)和水文地質(zhì)調(diào)查，獲取相關(guān)參數(shù)，必要時開展小試中試，滿足6.1.2原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)工程針對污染土壤和地下水進行治理，總體設(shè)計應(yīng)滿足6.1.4工藝設(shè)計方案主要包括加熱單元、化學(xué)抽注單元、監(jiān)測單元等設(shè)計。其中加6.1.5宜開展原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)中試試驗（不少于100m2確定加熱、化學(xué)注6.2.1原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)技術(shù)工藝設(shè)計應(yīng)收集污染特征、水文地質(zhì)條件、地參數(shù)、土壤熱物性參數(shù)、耦合特性參數(shù)、修復(fù)目標(biāo)等相關(guān)信息和資料，需要收集的設(shè)6.2.2污染特征、水文地質(zhì)條件應(yīng)通過在污染修復(fù)范圍內(nèi)開展高精度場地調(diào)查獲取6.2.3針對原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)技術(shù)的可持續(xù)性評估，應(yīng)在設(shè)計階段收集統(tǒng)計66.3.1應(yīng)根據(jù)地塊污染特征、修復(fù)時間和修復(fù)成本要求，確定原位熱處理耦合化學(xué)程的加熱模式和參數(shù)，具體包括：加熱方式，加熱目標(biāo)溫度，以及升溫、控溫、注入、降6.3.2原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)模式需要根據(jù)場地污染類型判斷，針對需要先還原氧化修復(fù)的鹵代烴類污染場地，推薦采用原位熱處理耦合化學(xué)還原-氧化修復(fù)技術(shù)，其他6.3.3耦合修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)滿足對溫度、地下水常規(guī)水質(zhì)、藥劑濃度的監(jiān)測。監(jiān)測6.4.1耦合修復(fù)工程加熱單元排布根據(jù)修復(fù)周期、污染特征和土質(zhì)性質(zhì)確定，化學(xué)排布根據(jù)地下水流場、目標(biāo)溫度和土壤性質(zhì)確定，可采用正三角形或正六邊形排布，等間距布置原則，滿足加熱、化學(xué)藥劑在污染區(qū)域水平方向上的全覆蓋和均勻分布。6.4.2加熱井和化學(xué)注入井應(yīng)交叉布置，注入井宜布置在加熱井形成的幾何中心冷點位），6.4.4.2垂直加熱井建議采取正三角形或正六邊形布置，間距建議為2~4m，具體的井間距需根據(jù)地塊實際進行調(diào)整。加熱井的最大深度以污染最深的介質(zhì)深度為準(zhǔn)，建議最深深度向下延伸1~3m。水平加熱井可采取井管平6.4.5.1化學(xué)注入井的影響半徑（ROI）受地層巖性、地下水流動、熱化學(xué)動力學(xué)綜合影6.4.5.2化學(xué)注入井的布設(shè)宜在平面上完全覆蓋目標(biāo)修復(fù)區(qū)塊，并宜適度擴展，以確保達到地下流場水力循環(huán)效果；垂直深度宜超過修復(fù)區(qū)底部0.5m，并避免穿透至下部非修復(fù)區(qū)的含水層。若修復(fù)區(qū)深度超過4m或包含多個含水層，則注6.4.6.1地下溫度監(jiān)測點宜布置在加熱區(qū)冷點位置，并避開藥劑注入井的影響。垂向上監(jiān)測點的設(shè)置間隔應(yīng)保證每個點位上有不少于6.4.6.2地下水監(jiān)測點應(yīng)設(shè)置于化學(xué)注入井幾何中心、調(diào)查階段發(fā)現(xiàn)的污染相對嚴(yán)重區(qū)域6.4.6.3地下溫度、地下水監(jiān)測點的安裝位置及設(shè)置數(shù)量由監(jiān)控目的、地塊特76.4.8.1原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)工程加熱模式的選取同時受地塊水文地質(zhì)條件、能源匹配條件等因素的影響；加熱模式推薦使用熱傳導(dǎo)方式，根據(jù)現(xiàn)場能源供應(yīng)條件可選擇6.4.9.2加熱井規(guī)格、建井深度根據(jù)安裝方法、地塊污染特6.4.9.3加熱單元在小于3m的淺層污染區(qū)域使用時，水平加熱井傾斜段與地平面成6.4.10.1應(yīng)根據(jù)地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、修復(fù)時間、修復(fù)成本和注入藥劑的理化性質(zhì)等條件，選擇適合的藥劑注入方式，一般藥劑注入方式包括：原位井注入、高壓旋噴和水裂注入等。耦合修復(fù)條件下，藥劑受熱停留時間縮短，應(yīng)采用少量多次藥劑注入的原6.4.10.2對于滲透性良好的區(qū)域可采用一般注入井注入，滲透條件中等的區(qū)域可采用抽6.4.10.3藥劑注入的主要工藝參數(shù)包括藥劑濃度、注入壓力、注入流量、注入時間、注入頻率等。注入壓力為藥劑擴散的主要驅(qū)動力，可調(diào)節(jié)注入流量和注入時間控制藥劑半徑。最適藥劑濃度可通過小試、中試確定。注入頻率可根據(jù)藥劑停留時間、污染物6.4.10.4耦合修復(fù)藥劑注入宜在土壤溫度40~70℃間進行，溫度高于80℃時藥劑劇烈反6.4.10.5藥劑注入應(yīng)與修復(fù)進程的動態(tài)監(jiān)測相結(jié)合，實時動6.4.11.1化學(xué)注入單元包括化學(xué)注入井、6.4.11.2化學(xué)注入井由井頭、井管、濾網(wǎng)和填充濾料層構(gòu)成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。井管可外包尼龍濾網(wǎng)，再填充濾料。應(yīng)根據(jù)污染深度設(shè)置井管篩孔的位置，確保篩管全覆蓋縱向污染范圍并有所擴展；污染地層厚度較大的區(qū)域應(yīng)分層設(shè)置注入篩管，每8度不超過4m；在縱向上，對于滲透系數(shù)相差大于兩個數(shù)量級的地層，應(yīng)分6.4.12.1對于水力傳導(dǎo)系數(shù)大于1*10-5cm/s的地層推薦使用地下水阻隔措施，參照HJ6.4.12.2原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)技術(shù)可通過控制目標(biāo)修復(fù)區(qū)域的含水率，使加熱階段6.5.2保溫層材料可選擇加氣保溫磚或泡沫混6.6.2噪聲控制要求參考HJ1165，設(shè)備控制機房內(nèi)、外的噪聲分別符合GB30967.1.3爆炸性氣體環(huán)境使用的加熱設(shè)備，使用單位根據(jù)危險場所分類正確選擇防爆電97.2.1工藝設(shè)備包括藥劑溶配注入模塊和加熱控制模塊。藥劑溶配注入模塊通過藥劑7.2.2藥劑溶配注入模塊可實現(xiàn)藥劑的稀釋、混勻和精準(zhǔn)定量配比、藥劑溶液混合注單獨注入，設(shè)備主要構(gòu)成包括：溶配箱、稀釋罐、管路混合器、管道與泵、各儀表管件、7.2.3加熱控制模塊可實現(xiàn)對加熱元器件的供電、斷電、電壓穩(wěn)定、過流/過載保護、信號采集、溫度控制、無線通訊等功能。設(shè)備主要構(gòu)成包括：加熱棒、熱電偶、測溫通塊、可編程序控制器（PLC）、人機界面（HMI）、電控柜、數(shù)據(jù)采集與通訊7.2.4設(shè)備和材料主要性能應(yīng)滿足以下a)溶配藥罐應(yīng)根據(jù)單批注入量要求，確定罐體尺寸及設(shè)備套數(shù)，以滿足修復(fù)工程的b)注藥泵的選型應(yīng)根據(jù)其所輸送藥液的理化性質(zhì)、注入壓力和注入流量來選定，并d）藥劑注入系統(tǒng)管材、管路連接構(gòu)件、閥門、儀表等宜采用具有良好耐腐蝕性的金7.2.5還原藥劑可選用零價鐵或稀釋液堿（可降低土壤和地下水），8.1.1施工前確保設(shè)備、材料、器件等具備產(chǎn)品合格證書、產(chǎn)品性8.2.1工程安裝、施工完成后應(yīng)首先對相關(guān)儀器儀表進行校驗，后根據(jù)工8.2.2分項調(diào)試即對各設(shè)備單元分別上電測試，使設(shè)備工況處于穩(wěn)定的范a）所有操作人員就位，佩戴必要的安全防護用品；8.2.4調(diào)試期間應(yīng)對工程運行進行性能試驗，主要包b）藥劑溶液配制濃度與頻次；9.1.2應(yīng)向在場施工運維人員培訓(xùn)耦合修復(fù)工藝各設(shè)備運行邏輯順序、藥劑、土壤9.2.1原位熱處理耦合修復(fù)工程運行應(yīng)在系統(tǒng)通過整體調(diào)試、各環(huán)節(jié)運轉(zhuǎn)正常、技9.2.2原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)系統(tǒng)的啟動順序為監(jiān)測單元-供能單元-加熱單元-注入單9.3.2原位化學(xué)注入過程分為先還原后氧化和直接氧化注入兩類，先還原后氧化針9.3.3原位化學(xué)注入過程運行時保證每口井注入流量、注入時間、注入頻率可達到求。著重分析地下水位、EC、pH、ORP、溫度、以及藥劑濃度變化情況和分布范圍，記錄飽和井位置。藥劑分布薄弱區(qū)域加強注入，地下水溫度低于目標(biāo)加熱溫度時增加9.3.5控制節(jié)點一：原位加熱過程運行時，分析土壤升溫和溫度分布情況。達到目溫度的區(qū)域降低或停止能源輸入，保持土壤溫度。主體加熱區(qū)域冷點溫度和加熱9.3.6控制節(jié)點二：原位化學(xué)注入的劑維持還原狀態(tài)，保持ORP<-150mV在連續(xù)監(jiān)測下不發(fā)生反彈后停止還原劑注入，利用土壤緩沖能力自然恢復(fù)氧化還原電位和pH，直至接近注入還原劑前的狀態(tài)。當(dāng)pH值、ORP恢復(fù)至接近還原前數(shù)值，被還原污染物和還原產(chǎn)物濃度趨于穩(wěn)定時，耦合還原階段結(jié)束，可進入耦合氧化階段。9.3.7控制節(jié)點三：原位化學(xué)注入的氧化階段運行時，根據(jù)工藝設(shè)計方案間歇性注入劑，應(yīng)定期采集土壤和地下水樣品，測試地下水氧化藥劑濃度，應(yīng)保持地下水樣品劑濃度在注入濃度的20%以上，分析氧化藥劑擴散情況和地下水氧化還原環(huán)境變化情9.3.8控制節(jié)點四：當(dāng)氧化藥劑擴散和注入量達到設(shè)計要求，地下水ORP>200mV、EC>50mS/cm、且土壤和地下水污染物濃度持續(xù)降低并低于修復(fù)目標(biāo)值時，達到修復(fù)完成9.3.9整個系統(tǒng)設(shè)專人管理和運行，對管理和運行人員進行定期培訓(xùn)，確保管理和9.3.10運行操作人員上崗前進行專業(yè)培訓(xùn)和運行9.4.2維護人員宜根據(jù)技術(shù)要求與規(guī)范對工程設(shè)備開展定期檢查、維護和更換必要和材料。重點維護對象包括加熱設(shè)備元器件、監(jiān)測設(shè)備、注入設(shè)備及管區(qū)域、初始濃度高的區(qū)域和修復(fù)區(qū)周邊土壤增設(shè)采樣點，于修復(fù)區(qū)域上下游增設(shè)地下9.5.2根據(jù)運行過程控制節(jié)點及定期檢測結(jié)果分析，若判斷修復(fù)達到目標(biāo)值，可開9.5.3若自檢和效果評估階段發(fā)現(xiàn)土壤和地下水污染物濃度反彈，可返回原位化學(xué)程，在保持目標(biāo)溫度條件下繼續(xù)開展化學(xué)修復(fù)，直至修復(fù)效果評估通9.6.1運行和維護人員可根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)、運行記錄和污染物變化情況，判斷加熱系統(tǒng)9.6.2系統(tǒng)停機順序：加熱系統(tǒng)保溫—化學(xué)注入系統(tǒng)暫停—自檢和效果評估通過—加9.6.3系統(tǒng)停機后進行設(shè)備和地表敷設(shè)的拆除，拆除順序為—地面管線—硬化地面及保溫層—加熱井、注入井。根據(jù)效果評估建議，可保留監(jiān)測系9.7.1應(yīng)預(yù)先制定原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)工程事故應(yīng)急預(yù)案故經(jīng)過及手段措施，對事故原因進行分析，避免同類事9.7.2原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)工程事故應(yīng)急措施內(nèi)容包括但不限于：事故停機應(yīng)措施、重要設(shè)備/系統(tǒng)故障應(yīng)急處理措施、注入藥劑泄漏/漫灌/井噴應(yīng)急處理措施、火災(zāi)事故應(yīng)急處理措施、觸電事故應(yīng)急處理措施、誤接觸藥劑應(yīng)急處理措施、突發(fā)停水/停電應(yīng)急處理措施、人員傷亡應(yīng)急救援措施、環(huán)境污染和破壞應(yīng)急處理措10.1.1在原位熱處理耦合化學(xué)修復(fù)實施過程中，需對運行系統(tǒng)各項指標(biāo)、土壤和地下水及修復(fù)區(qū)域環(huán)境進行實時和定期監(jiān)測。監(jiān)測10.1.2地下溫度、大氣無組織排放、周邊土壤與地下水采樣監(jiān)測等參照HJ1165、HJ10.1.3在耦合修復(fù)工程實施過程中，應(yīng)對加熱區(qū)內(nèi)及周邊、廠區(qū)邊界開展無組織大氣污10.1.4根據(jù)原位熱脫附現(xiàn)場運行狀況，可對修復(fù)區(qū)域及周邊的土壤、地下水進行取樣監(jiān)測。采樣、制樣及送檢過程中應(yīng)采取措施防止污染物在高溫作用下逸散，并防止人員燙傷。取樣后應(yīng)對表面的阻隔層進行恢復(fù)。監(jiān)測指標(biāo)包括目標(biāo)污染物及可能產(chǎn)生的中間產(chǎn)物。取樣檢測應(yīng)參考HJ25.2。對修復(fù)區(qū)域的土壤進行熱采樣時，宜采用鉆孔方式進行，可根據(jù)土層特征和鉆探作業(yè)條件選擇合適的鉆探設(shè)備。鉆探過程宜使用耐高溫的鋼制套管。取土管應(yīng)立即置于預(yù)先準(zhǔn)備好的冰浴槽中急冷降溫，再10.1.5地下水進行熱采樣時，受熱部分采樣管應(yīng)與置于冰浴槽內(nèi)的不銹鋼換熱盤管連接，不銹鋼換熱盤管出口與出水管連接，從出水管出口直接采集水樣。不銹鋼換熱盤流量、注入總流量、固體藥劑添加速率、單井注入時間、單井注入流量為穩(wěn)定運行時的10.1.7在原位加熱和注入實施期間中，應(yīng)對作業(yè)區(qū)內(nèi)地下水質(zhì)進行日常