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污染地块修复技术指南—固化_稳定化技术(试行)(征求意见稿).pdf

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污染地块修复技术指南—固化_稳定化技术(试行)(征求意见稿).pdf

44 附 件 2 污 染 地 块 修 复 技 术 指 南 固 化 /稳 定 化 技 术 ( 试 行 )( 征 求 意 见 稿 )二 〇 一 七 年 十 一 月 45 概 要固 化 /稳 定 化 技 术 是 一 种 通 过 添 加 固 化 剂 或 稳 定 剂 , 将 土 壤 中 的 有 毒 有 害 物质 固 定 起 来 , 或 者 将 污 染 物 转 化 成 化 学 性 质 不 活 泼 的 形 态 , 阻 止 其 在 环 境 中 迁 移和 扩 散 过 程 , 从 而 降 低 其 危 害 的 修 复 技 术 。 固 化 和 稳 定 化 技 术 在 工 作 原 理 和 作 用特 点 上 各 有 不 同 , 但 在 实 践 中 经 常 搭 配 使 用 , 是 两 个 密 切 关 联 的 过 程 。 固 化 处 理是 利 用 惰 性 材 料 ( 固 化 剂 ) 与 污 染 土 壤 完 全 混 合 , 使 其 生 成 结 构 完 整 、 具 有 一 定尺 寸 和 机 械 强 度 的 块 状 密 实 体 ( 固 化 体 ) 的 过 程 ; 稳 定 化 处 理 是 利 用 化 学 添 加 剂与 污 染 土 壤 混 合 , 改 变 污 染 土 壤 中 有 毒 有 害 组 分 的 赋 存 状 态 或 化 学 组 成 形 式 , 从而 降 低 其 毒 性 、 溶 解 性 和 迁 移 性 的 过 程 。 固 化 处 理 的 目 的 在 于 改 变 污 染 土 壤 的 工程 特 性 , 即 增 加 土 壤 的 机 械 强 度 , 减 少 土 壤 的 可 压 缩 性 和 渗 透 性 , 从 而 降 低 污 染土 壤 处 置 和 再 利 用 过 程 中 的 环 境 与 健 康 风 险 ; 稳 定 化 处 理 的 目 的 在 于 降 低 污 染 土壤 中 有 毒 有 害 组 分 的 毒 性 ( 危 害 性 ) 、 溶 解 性 和 迁 移 性 , 即 将 污 染 物 固 定 于 支 持介 质 或 添 加 剂 上 , 以 此 降 低 污 染 土 壤 处 置 和 再 利 用 过 程 中 的 环 境 与 健 康 风 险 。固 化 /稳 定 化 技 术 已 有 数 十 年 的 发 展 历 史 , 是 较 为 成 熟 的 土 壤 修 复 技 术 , 既可 用 于 修 复 污 染 土 壤 , 也 可 用 于 处 理 沉 积 物 、 污 泥 和 固 体 废 物 等 , 具 有 修 复 周 期短 , 达 标 能 力 强 , 作 用 对 象 广 泛 ( 可 处 理 多 种 性 质 稳 定 的 污 染 物 ) , 并 能 与 其 他修 复 技 术 配 合 使 用 的 特 点 , 是 国 内 外 普 遍 应 用 的 污 染 土 壤 修 复 技 术 。 然 而 , 固 化/稳 定 化 技 术 也 有 其 不 足 与 局 限 性 , 例 如 不 能 实 质 性 销 毁 或 去 除 污 染 物 , 修 复 后可 能 会 使 土 壤 产 生 增 容 效 应 , 污 染 物 的 长 期 环 境 行 为 难 以 预 测 , 需 要 对 固 化 /稳定 化 产 物 进 行 长 期 监 测 与 维 护 等 。根 据 修 复 模 式 要 求 或 实 际 操 作 条 件 需 要 , 固 化 /稳 定 化 修 复 可 在 异 位 也 可 在原 位 进 行 。 异 位 固 化 /稳 定 化 适 用 于 修 复 浅 层 污 染 土 壤 或 大 型 机 械 无 法 进 入 的 小 型污 染 地 块 , 且 由 于 其 能 较 好 控 制 粘 合 剂 的 添 加 和 混 合 质 量 , 修 复 效 果 往 往 较 为 理想 , 不 足 之 处 是 需 要 开 挖 污 染 土 壤 、 暂 存 土 壤 、 转 运 土 壤 和 对 污 染 土 壤 进 行 前 处理 ( 如 破 碎 和 筛 分 ) , 这 些 过 程 会 造 成 扬 尘 和 噪 音 , 甚 至 挥 发 物 释 放 等 环 境 影 响 ,且 修 复 完 成 后 还 需 回 填 或 处 置 土 壤 , 并 对 土 壤 进 行 压 实 与 覆 盖 等 操 作 , 修 复 成 本较 高 。 原 位 固 化 /稳 定 化 适 用 于 深 层 及 大 面 积 污 染 土 壤 的 治 理 与 修 复 , 其 通 过 利 用开 凿 或 钻 孔 机 械 将 粘 合 剂 与 受 污 染 土 壤 原 地 直 接 混 合 , 操 作 环 节 相 对 异 位 修 复 要少 , 对 环 境 造 成 二 次 污 染 的 风 险 也 较 小 , 并 可 显 著 降 低 污 染 土 壤 的 治 理 与 修 复 成 46 本 , 但 局 限 性 在 于 难 以 有 效 治 理 粘 稠 度 较 大 的 土 壤 , 容 易 受 到 地 下 障 碍 物 ( 如 碎石 瓦 砾 等 ) 和 地 层 结 构 变 化 的 影 响 , 常 因 混 合 搅 拌 不 够 均 匀 而 降 低 修 复 效 果 与 质量 , 修 复 单 元 间 对 接 不 充 分 会 形 成 污 染 土 壤 “夹 层 ”, 修 复 后 土 壤 体 积 增 容 改 变 地面 形 状 , 操 作 过 程 对 地 面 承 载 力 和 地 块 面 积 有 一 定 的 要 求 等 。固 化 /稳 定 化 技 术 的 一 般 工 作 程 序 包 括 技 术 适 用 性 评 价 、 方 案 设 计 、 施 工 建设 、 修 复 效 果 评 估 、 长 期 监 测 与 维 护 等 。 具 体 工 作 步 骤 为 首 先 根 据 地 块 污 染 特征 及 固 化 /稳 定 化 技 术 特 点 进 行 技 术 适 用 性 评 价 ; 若 技 术 适 用 , 则 可 进 行 方 案 设计 , 开 展 可 行 性 试 验 研 究 , 确 定 污 染 土 壤 的 前 处 理 要 求 、 粘 合 剂 的 种 类 和 用 量 需求 、 原 位 /异 位 修 复 设 备 与 条 件 的 需 求 等 , 并 对 修 复 成 本 、 时 间 和 效 益 等 进 行 分析 , 采 用 适 当 的 性 能 指 标 和 参 数 ( 主 要 包 括 固 化 /稳 定 化 产 物 的 抗 压 强 度 、 渗 透系 数 、 增 容 比 和 浸 出 特 性 等 ) 综 合 评 价 该 技 术 的 可 行 性 ; 若 可 行 性 试 验 研 究 证 明固 化 /稳 定 化 技 术 合 理 可 行 , 则 可 完 成 修 复 方 案 编 制 并 进 入 施 工 建 设 阶 段 ; 施 工前 要 做 好 现 场 布 局 安 排 和 工 作 进 度 安 排 , 施 工 期 间 则 要 做 好 施 工 质 量 控 制 、 二 次污 染 防 治 、 环 境 监 测 、 健 康 与 安 全 防 护 等 工 作 ; 修 复 完 成 后 需 对 固 化 /稳 定 化 产物 进 行 修 复 效 果 评 估 , 符 合 规 定 标 准 的 可 进 行 安 全 处 置 或 资 源 化 再 利 用 ; 随 后 ,对 固 化 /稳 定 化 产 物 进 行 长 期 监 测 与 维 护 , 保 证 修 复 效 果 持 久 有 效 。常 用 的 固 化 技 术 包 括 水 泥 固 化 、 石 灰 /火 山 灰 固 化 、 塑 性 材 料 固 化 、 有 机 聚合 物 固 化 、 自 胶 结 固 化 、 熔 融 固 化 ( 玻 璃 固 化 ) 和 陶 瓷 固 化 等 ; 常 用 的 稳 定 化 技术 包 括 pH 值 控 制 技 术 、 氧 化 /还 原 电 位 控 制 技 术 、 沉 淀 与 共 沉 淀 技 术 、 吸 附 技 术 、离 子 交 换 技 术 等 。 常 见 的 固 化 剂 ( 胶 凝 材 料 ) 包 括 无 机 粘 合 物 质 ( 如 水 泥 、 石 灰等 ) 、 有 机 粘 合 剂 ( 如 沥 青 等 热 塑 性 材 料 ) 、 热 硬 化 有 机 聚 合 物 ( 如 酚 醛 塑 料 和 环氧 化 物 等 ) 和 玻 璃 质 物 质 等 ; 常 见 的 稳 定 剂 ( 添 加 剂 ) 包 括 磷 酸 盐 、 硫 化 物 、 铁基 材 料 、 黏 土 矿 物 、 微 生 物 制 品 ( 剂 ) 或 上 述 材 料 的 复 合 混 配 制 品 ( 剂 ) 等 。 固化 /稳 定 化 施 工 建 设 过 程 使 用 的 重 型 机 械 和 装 备 一 般 包 括 挖 掘 机 、 推 土 机 、 搅 拌机 、 灌 浆 机 、 喷 浆 机 、 螺 旋 钻 机 以 及 其 他 辅 助 设 备 ( 如 防 尘 罩 ) 等 。固 化 /稳 定 化 技 术 既 适 用 于 处 理 无 机 污 染 物 , 也 适 用 于 处 理 部 分 有 机 污 染 物 。许 多 无 机 物 和 重 金 属 污 染 土 壤 , 如 无 机 氰 化 物 ( 氢 氰 酸 盐 ) 、 石 棉 、 腐 蚀 性 无 机物 以 及 砷 、 镉 、 铬 、 铜 、 铅 、 汞 、 镍 、 硒 、 锑 、 铀 和 锌 等 重 金 属 污 染 的 土 壤 , 均可 采 用 固 化 /稳 定 化 技 术 进 行 有 效 治 理 与 修 复 , 而 有 机 污 染 土 壤 中 适 用 或 可 能 适用 的 污 染 物 类 型 包 括 有 机 氰 化 物 ( 腈 类 ) 、 腐 蚀 性 有 机 化 合 物 、 农 药 、 石 油 烃 ( 重 47 油 ) 、 多 环 芳 烃 ( PAHs) 、 多 氯 联 苯 ( PCBs) 、 二 恶 英 或 呋 喃 等 , 但 对 卤 代 和非 卤 代 挥 发 性 化 合 物 一 般 不 适 用 ( 除 非 进 行 了 特 殊 的 前 处 理 ) 。 此 外 , 由 于 有 机污 染 物 往 往 对 水 硬 性 胶 凝 材 料 的 固 结 化 作 用 有 干 扰 效 应 , 因 此 , 在 实 践 上 固 化 /稳 定 化 技 术 更 多 用 于 无 机 污 染 土 壤 的 治 理 与 修 复 。影 响 固 化 /稳 定 化 技 术 应 用 的 关 键 因 素 包 括 土 壤 特 性 、 土 壤 颗 粒 大 小 、 密 度 、渗 透 性 、 自 由 压 缩 力 , 以 及 土 壤 含 水 量 、 重 金 属 污 染 浓 度 、 硫 酸 盐 含 量 、 有 机 物含 量 等 。 目 前 已 知 有 多 种 无 机 盐 和 有 机 化 合 物 可 对 固 化 /稳 定 化 作 用 产 生 干 扰 效应 , 一 些 内 部 因 素 ( 如 pH、 渗 透 系 数 、 孔 隙 度 等 ) 和 外 部 环 境 因 素 ( 如 干 -湿 交替 、 冻 -融 交 替 、 气 体 侵 蚀 等 ) 也 会 对 固 化 /稳 定 化 产 物 的 性 能 造 成 重 要 影 响 。固 化 /稳 定 化 施 工 过 程 质 量 控 制 是 保 证 修 复 效 果 达 标 的 重 要 保 证 , 也 是 决 定修 复 工 程 成 败 的 关 键 。 施 工 过 程 必 须 严 格 做 好 材 料 与 设 备 的 质 量 控 制 以 及 混 合 过程 的 质 量 控 制 , 以 免 造 成 修 复 效 果 不 达 标 的 不 良 后 果 。 固 化 /稳 定 化 修 复 效 果 不达 标 需 重 新 进 行 修 复 , 重 新 修 复 是 一 个 成 本 昂 贵 且 操 作 困 难 的 工 程 , 一 般 会 涉 及固 化 /稳 定 化 产 物 的 破 碎 和 前 处 理 , 且 相 比 于 原 来 的 污 染 土 壤 , 破 碎 后 的 固 化 /稳定 化 产 物 其 再 固 化 /稳 定 化 的 处 理 效 果 往 往 相 对 较 差 , 修 复 效 果 不 达 标 的 风 险 会升 高 。 因 此 , 必 须 严 格 做 好 固 化 /稳 定 化 施 工 过 程 的 质 量 控 制 , 保 证 修 复 效 果 稳定 达 标 。 此 外 , 施 工 过 程 还 需 做 好 二 次 污 染 防 治 、 环 境 监 测 、 健 康 与 安 全 防 护 等工 作 , 确 保 修 复 进 程 顺 利 。固 化 /稳 定 化 修 复 完 成 后 需 进 行 修 复 效 果 评 估 , 并 对 产 物 进 行 长 期 监 测 与 维护 。 修 复 效 果 评 估 以 固 化 /稳 定 化 产 物 能 够 有 效 控 制 污 染 物 释 放 , 从 而 实 现 对 地下 水 ( 或 地 表 水 ) 的 保 护 为 主 要 目 标 , 性 能 评 价 指 标 一 般 包 括 固 化 体 机 械 强 度 ( 通过 测 试 固 化 体 抗 压 强 度 进 行 评 价 ) 、 抗 渗 透 性 ( 用 试 验 结 果 进 行 评 价 ) 以 及 固 化 /稳 定 化 产 物 的 抗 浸 出 性 ( 用 浸 出 率 进 行 评 价 ) 等 , 特 定 条 件 下 还 应 评 估 抗 干 -湿性 ( 用 试 验 结 果 进 行 评 价 ) 、 抗 冻 -融 性 ( 用 试 验 结 果 进 行 评 价 ) 、 耐 腐 蚀 性 ( 用试 验 结 果 进 行 评 价 ) 和 耐 热 性 ( 导 热 与 不 可 燃 性 , 用 实 验 结 果 进 行 评 价 ) 等 。 对固 化 /稳 定 化 产 物 处 置 或 再 利 用 有 体 量 限 制 要 求 的 , 还 应 评 估 其 增 容 比 ( 用 测 量结 果 进 行 评 价 ) ; 增 容 比 应 越 低 越 好 , 尽 量 少 增 容 或 不 增 容 , 减 少 土 壤 修 复 的 综合 成 本 。长 期 监 测 通 过 在 固 化 /稳 定 化 产 物 处 置 或 再 利 用 区 域 周 边 建 立 地 下 水 监 测 井( 或 地 表 水 监 测 点 ) 进 行 , 重 点 监 测 和 评 估 固 化 /稳 定 化 产 物 对 地 下 水 ( 或 地 表 48 水 ) 的 影 响 , 一 般 修 复 完 成 后 前 五 年 的 监 测 频 率 为 每 半 年 一 次 , 第 五 年 后 视 具 体情 况 进 行 调 整 。 长 期 监 测 期 间 发 现 固 化 /稳 定 化 产 物 中 污 染 物 的 溶 出 浓 度 超 过 预先 规 定 的 地 下 水 ( 或 地 表 水 ) 标 准 的 , 应 采 取 补 救 措 施 , 防 止 固 化 /稳 定 化 产 物对 环 境 的 污 染 。 长 期 监 测 持 续 时 间 原 则 上 不 少 于 5 年 , 第 五 年 后 根 据 固 化 /稳 定化 产 物 的 长 期 稳 定 性 和 运 行 效 果 决 定 是 否 需 要 继 续 监 测 , 当 固 化 /稳 定 化 产 物 中污 染 物 的 溶 出 浓 度 能 持 续 满 足 地 下 水 ( 或 地 表 水 ) 的 相 关 标 准 要 求 时 , 可 终 止 监测 ; 反 之 , 则 需 继 续 进 行 监 测 。 49 目 录前 言 501 适 用 范 围 502 术 语 和 定 义 503 规 范 性 引 用 文 件 514 固 化 /稳 定 化 技 术 概 况 .524 .1 固 化 /稳 定 化 技 术 原 理 与 特 点 5 24 .2 影 响 固 化 /稳 定 化 作 用 的 主 要 因 素 5 44 .3 固 化 /稳 定 化 技 术 工 作 流 程 5 75 固 化 /稳 定 化 技 术 适 用 性 评 价 .606 固 化 /稳 定 化 方 案 设 计 要 求 .626 .1 可 行 性 试 验 研 究 技 术 要 求 6 26 .2 粘 合 剂 使 用 要 求 6 46 .3 设 备 及 现 场 条 件 要 求 6 66 .4 方 案 确 定 6 87 固 化 /稳 定 化 施 工 建 设 要 求 .687 .1 现 场 工 作 安 排 6 87 .2 施 工 过 程 操 作 技 术 要 求 6 97 .3 施 工 过 程 质 量 控 制 要 求 7 07 .4 二 次 污 染 防 治 要 求 7 57 .5 环 境 监 测 要 求 7 67 .6 健 康 与 安 全 防 护 要 求 7 88 固 化 /稳 定 化 修 复 效 果 评 估 要 求 808 .1 修 复 效 果 评 估 内 容 与 技 术 要 求 8 08 .2 修 复 效 果 评 估 指 标 与 方 法 8 19 固 化 /稳 定 化 产 物 长 期 监 测 与 维 护 要 求 .849 .1 长 期 监 测 8 49 .2 长 期 维 护 8 510 附 录 .87附 录 1 固 化 /稳 定 化 技 术 适 用 条 件 分 析 8 7附 录 2 常 见 粘 合 剂 举 例 .8 9附 录 3 常 用 固 化 /稳 定 化 技 术 装 备 举 例 9 2附 录 4 案 例 评 估 .94 50 前 言为 贯 彻 落 实 土 壤 污 染 防 治 行 动 计 划 和 污 染 地 块 土 壤 环 境 管 理 办 法 ( 试行 ) ( 环 境 保 护 部 令 第 42 号 ) , 指 导 和 规 范 固 化 /稳 定 化 技 术 在 污 染 地 块 治 理 与修 复 中 的 应 用 , 制 定 本 指 南 。1 适 用 范 围本 指 南 适 用 于 污 染 土 壤 的 固 化 /稳 定 化 治 理 与 修 复 。 河 流 沉 积 物 、 污 泥 及 其他 固 体 废 物 的 治 理 与 修 复 可 参 照 执 行 。本 指 南 不 适 用 于 挥 发 性 有 机 污 染 土 壤 和 液 体 废 物 的 固 化 /稳 定 化 治 理 与 修复 。2 术 语 和 定 义2.1 固 化 /稳 定 化 solidification/stabilization通 过 添 加 固 化 剂 或 稳 定 剂 , 将 土 壤 中 的 有 毒 有 害 物 质 固 定 起 来 , 或 者 将 污 染物 转 化 成 化 学 性 质 不 活 泼 的 形 态 , 阻 止 其 在 环 境 中 的 迁 移 、 扩 散 等 过 程 , 从 而 降低 污 染 物 毒 害 程 度 的 修 复 技 术 。2.2 固 化 /稳 定 化 产 物 treatedmaterial污 染 土 壤 完 成 固 化 /稳 定 化 处 理 后 形 成 的 产 物 。2.3 粘 合 剂 binder能 够 固 化 /稳 定 化 土 壤 污 染 物 的 反 应 剂 , 可 以 是 一 种 , 也 可 以 是 多 种 反 应 剂的 混 合 物 , 按 反 应 特 点 和 作 用 原 理 可 分 为 固 化 剂 和 稳 定 剂 。2.4 原 位 修 复 in-situremediation不 经 挖 掘 , 直 接 在 原 地 对 污 染 土 壤 进 行 固 化 /稳 定 化 处 理 。2.5 异 位 修 复 ex-situremediation将 污 染 土 壤 挖 出 后 再 进 行 固 化 /稳 定 化 处 理 。2.6 可 行 性 试 验 treatabilitytest以 特 定 地 块 污 染 土 壤 为 试 验 材 料 , 通 过 实 验 室 小 试 和 现 场 中 试 , 研 究 和 确 定该 地 块 土 壤 的 污 染 特 性 和 使 用 固 化 /稳 定 化 技 术 修 复 的 前 处 理 要 求 、 粘 合 剂 配 比与 用 量 、 现 场 操 作 条 件 与 要 求 、 修 复 成 本 、 时 间 和 效 益 , 以 及 其 他 性 能 指 标 和 参数 的 过 程 。 51 2.7 性 能 指 标 perancespecification又 称 性 能 规 范 , 是 指 在 开 展 固 化 /稳 定 化 技 术 适 用 性 评 价 、 方 案 设 计 、 施 工建 设 、 修 复 效 果 评 估 和 长 期 监 测 与 维 护 等 活 动 过 程 中 , 用 于 评 价 固 化 /稳 定 化 产物 性 能 与 效 果 的 各 类 参 数 以 及 相 关 的 检 测 方 法 和 评 估 标 准 的 集 合 。2.8 无 侧 限 抗 压 强 度 unconfinedcompressivestrength简 称 无 侧 限 强 度 , 是 指 固 化 /稳 定 化 产 物 在 无 侧 限 条 件 下 , 抵 抗 轴 向 压 力 的极 限 强 度 。2.9 水 力 传 导 系 数 hydraulicconductivity又 称 渗 透 系 数 , 是 表 征 固 化 体 透 水 能 力 的 参 数 。 其 物 理 意 义 为 水 力 坡 度 为 1时 地 下 水 在 固 化 体 中 的 渗 透 速 度 , 量 纲 为 L/T。2.10 浸 出 特 性 leachability浸 出 是 指 可 溶 性 污 染 物 通 过 浸 透 或 扩 散 等 方 式 从 固 化 /稳 定 化 产 物 中 溶 解 到浸 出 液 的 过 程 , 浸 出 特 性 是 固 化 /稳 定 化 产 物 通 过 各 种 理 化 机 理 固 定 和 稳 定 污 染物 的 性 能 描 述 , 可 用 浸 出 率 进 行 评 价 。2.11增 容 比 enlargementratio污 染 土 壤 固 化 后 固 化 体 体 积 与 污 染 土 壤 原 体 积 比 。3 规 范 性 引 用 文 件本 指 南 内 容 引 用 了 下 列 文 件 中 的 条 款 。 凡 是 不 注 日 期 的 引 用 文 件 , 其 最 新 版本 ( 包 括 所 有 的 修 改 单 ) 适 用 于 本 指 南 。GB175 通 用 硅 酸 盐 水 泥GB16297 大 气 污 染 物 综 合 排 放 标 准GB18596 危 险 废 物 贮 存 污 染 控 制 标 准GB18598 危 险 废 物 填 埋 污 染 控 制 标 准GB50869 生 活 垃 圾 卫 生 填 埋 处 理 技 术 规 范GB/T749 水 泥 抗 硫 酸 盐 浸 蚀 试 验 方 法GB/T17671 水 泥 胶 砂 强 度 检 验 方 法 ISO 法 GB/T50082 普 通 混 凝 土 长 期 性 能 和 耐 久 性 能 试 验 方 法 标 准HJ25.1 场 地 环 境 调 查 技 术 导 则HJ25.2 场 地 环 境 监 测 技 术 导 则 52 HJ25.4 污 染 场 地 土 壤 修 复 技 术 导 则HJ557 固 体 废 物 浸 出 毒 性 浸 出 方 法 水 平 振 荡 法HJ/T299 固 体 废 物 浸 出 毒 性 浸 出 方 法 硫 酸 硝 酸 法CECS10499 高 强 混 凝 土 结 构 技 术 规 程JGJ/T208 后 锚 固 法 检 测 混 凝 土 抗 压 强 度 技 术 规 程CJJ01 城 镇 道 路 工 程 施 工 与 质 量 验 收 规 范JTGE51 公 路 工 程 无 机 结 合 料 稳 定 材 料 试 验 规 程JTGF80/1 公 路 工 程 质 量 检 验 评 定 标 准4 固 化 /稳 定 化 技 术 概 况4.1 固 化 /稳 定 化 技 术 原 理 与 特 点固 化 /稳 定 化 技 术 是 一 种 用 于 处 理 污 染 土 壤 及 其 他 污 染 介 质 的 技 术 , 其 主 要工 作 原 理 是 通 过 在 污 染 土 壤 中 添 加 和 混 合 粘 合 剂 ( 如 胶 凝 剂 或 凝 硬 剂 ) , 使 之与 污 染 土 壤 发 生 反 应 , 改 变 土 壤 的 理 化 性 质 , 使 土 壤 成 形 为 结 构 密 实 、 抗 压 性 强 、渗 透 性 低 的 固 化 /稳 定 化 产 物 , 从 而 降 低 土 壤 中 污 染 物 的 迁 移 性 , 使 得 污 染 物 的溶 出 ( 浸 出 ) 浓 度 达 到 特 定 地 块 修 复 目 标 中 规 定 的 可 接 受 水 平 , 最 终 实 现 对 地 下水 和 ( 或 ) 地 表 水 的 保 护 目 的 。根 据 反 应 原 理 与 特 点 , 固 化 技 术 和 稳 定 化 技 术 的 主 要 区 别 在 于  固 化 技 术 添 加 固 化 剂 使 污 染 土 壤 形 成 高 度 密 实 、 结 构 完 整 的 固 化 体 , 降低 土 壤 中 污 染 物 的 浸 出 率 ; 或 使 用 低 渗 透 惰 性 材 料 将 污 染 土 壤 包 裹 和 包埋 , 阻 止 污 染 物 释 放 和 流 出 。 固 化 过 程 是 将 污 染 土 壤 包 埋 或 包 裹 形 成 颗 粒状 或 团 块 状 固 化 体 ( 固 化 /稳 定 化 产 物 ) 以 降 低 污 染 物 迁 移 和 减 少 外 露 面积 的 一 个 物 理 过 程 , 固 化 剂 通 常 不 与 污 染 物 发 生 化 学 反 应 。 稳 定 化 技 术 添 加 稳 定 剂 与 土 壤 中 污 染 物 产 生 化 学 反 应 , 通 过 吸 附 、 离 子交 换 、 共 沉 淀 等 原 理 提 升 污 染 物 在 空 间 上 的 稳 定 性 , 降 低 外 部 环 境 对 其 产生 的 影 响 。 稳 定 化 过 程 是 通 过 粘 合 剂 与 污 染 土 壤 发 生 化 学 反 应 使 其 中 的 污染 物 成 为 难 溶 解 状 态 从 而 降 低 污 染 物 迁 移 的 化 学 过 程 , 修 复 后 土 壤 的 物 理性 质 一 般 不 会 发 生 明 显 改 变 。虽 然 固 化 和 稳 定 化 在 定 义 上 是 两 个 独 立 的 过 程 , 但 在 实 践 中 往 往 是 搭 配 使用 , 同 时 实 施 和 同 时 发 生 的 。 固 化 /稳 定 化 技 术 的 原 理 性 概 念 模 型 如 图 4-1 所 示 ( 以 53 原 位 灌 注 固 化 /稳 定 化 为 例 ) 。图 4-1 固 化 /稳 定 化 技 术 概 念 模 型 图 ( 原 位 灌 注 法 )固 化 /稳 定 化 技 术 既 适 用 于 处 理 无 机 污 染 物 , 也 适 用 于 处 理 某 些 性 质 稳 定 的有 机 污 染 物 。 许 多 无 机 物 和 重 金 属 污 染 土 壤 , 如 无 机 氰 化 物 ( 氢 氰 酸 盐 ) 、 石 棉 、腐 蚀 性 无 机 物 以 及 砷 、 镉 、 铬 、 铜 、 铅 、 汞 、 镍 、 硒 、 锑 、 铀 和 锌 等 重 金 属 污 染的 土 壤 , 均 可 采 用 固 化 /稳 定 化 技 术 进 行 有 效 的 治 理 和 修 复 , 而 有 机 污 染 土 壤 中适 用 或 可 能 适 用 的 污 染 物 类 型 包 括 有 机 氰 化 物 ( 腈 ) 、 腐 蚀 性 有 机 化 合 物 、 农 药 、石 油 烃 ( 重 油 ) 、 多 环 芳 烃 ( PAHs) 、 多 氯 联 苯 ( PCBs) 、 二 恶 英 或 呋 喃 等 ( 表4-1) , 但 对 于 卤 代 和 非 卤 代 挥 发 性 有 机 化 合 物 一 般 不 适 用 ( 除 非 进 行 了 特 殊 的前 处 理 ) 。 此 外 , 考 虑 到 部 分 有 机 污 染 物 对 固 化 /稳 定 化 处 理 后 水 泥 类 水 硬 性 胶凝 材 料 的 固 结 化 作 用 有 干 扰 效 应 , 因 此 , 固 化 /稳 定 化 技 术 更 多 的 用 作 为 无 机 污染 物 的 源 处 理 技 术 。表4-1固化/稳定化技术目前可有效处理的污染物类型 重 金 属 、 类 金 属 石 棉 放 射 性 核 素 无 机 类 腐 蚀 性 物 质 , 包 括 盐 酸 、 硫 酸 、 氢 氧 化 钠 、 氢 氧 化 钾 无 机 类 氰 化 物 , 包 括 各 种 氰 化 物 盐 固 态 有 机 物 ( 塑 料 、 树 脂 、 焦 油 等 ) 半 挥 发 性 有 机 污 染 物 , 包 括 多 氯 苯 、 多 氯 联 苯 ( PCBs) 、 多 环 芳 烃 ( PAHs) 、 含 氯 苯 酚 二 噁 英 、 呋 喃 等用 于 进 行 固 化 /稳 定 化 处 理 的 材 料 一 般 为 水 泥 类 或 石 灰 类 粘 合 剂 , 常 见 的 有硅 酸 盐 水 泥 、 粉 煤 灰 、 粒 化 高 炉 矿 渣 细 粉 、 硅 灰 、 水 泥 窑 灰 、 各 类 石 灰 和 石 灰 窑灰 等 , 但 最 常 用 的 还 是 水 泥 。 由 于 上 述 粘 合 剂 ( 固 化 剂 ) 一 般 不 与 有 机 污 染 物 直接 产 生 粘 合 作 用 , 因 此 在 处 理 有 机 污 染 土 壤 时 一 般 还 会 添 加 一 些 可 增 进 与 有 机 污染 物 产 生 吸 附 和 稳 定 作 用 的 添 加 剂 , 常 见 的 添 加 剂 包 括 有 机 黏 土 、 膨 润 土 、 活 性 54 炭 、 磷 酸 盐 、 橡 胶 颗 粒 、 化 学 胶 等 。固 化 /稳 定 化 技 术 可 以 单 独 用 于 处 理 污 染 土 壤 , 也 可 联 合 其 他 风 险 管 控 技 术处 理 复 合 污 染 的 土 壤 。 固 化 /稳 定 化 技 术 的 特 点 是 通 过 土 壤 基 质 与 粘 合 剂 反 应 来降 低 污 染 物 的 迁 移 性 , 原 理 包 括 促 进 污 染 物 吸 附 、 共 沉 淀 或 将 其 固 定 在 矿 物 晶 格结 构 中 或 直 接 进 行 物 理 封 隔 。 从 固 化 /稳 定 化 技 术 的 应 用 实 践 来 看 , 使 用 水 硬 性胶 凝 材 料 与 水 反 应 形 成 固 化 体 的 方 法 应 用 最 为 广 泛 , 尤 其 是 设 计 用 于 同 时 提 高 污染 土 壤 抗 浸 出 性 及 物 理 性 能 的 修 复 方 法 使 用 最 多 。固 化 /稳 定 化 修 复 完 成 后 需 要 对 固 化 /稳 定 化 产 物 进 行 长 期 监 测 与 维 护 , 保 证其 完 整 性 、 酸 中 和 能 力 并 明 确 污 染 物 扩 散 的 时 空 变 化 规 律 。 因 此 , 其 修 复 成 本 除取 决 于 污 染 物 属 性 与 浓 度 、 污 染 土 壤 类 型 、 粘 合 剂 用 量 、 实 施 和 运 行 费 用 等 外 ,还 包 括 长 期 监 测 与 维 护 费 用 等 。固 化 /稳 定 化 技 术 虽 然 有 许 多 技 术 上 的 优 点 , 但 也 有 一 些 明 显 的 缺 点 或 局 限性 , 主 要 优 、 缺 点 见 表 4-2。表4-2固化/稳定化技术优、缺点对比优 点 缺 点 实 施 周 期 短 、 达 标 能 力 强 适 用 于 多 种 性 质 稳 定 的 污 染 物 ( 如 NAPL、重 金 属 、 多 氯 联 苯 、 二 噁 英 等 ) 根 据 规 划 要 求 或 实 际 操 作 条 件 , 可 在 原位 , 也 可 在 异 位 进 行 。 修 复 后 可 就 地 管 理 , 无 需 外 运 修 复 成 本 低 、 修 复 材 料 与 设 备 占 用 空 间 相对 较 小 处 理 后 土 壤 的 结 构 和 性 能 ( 如 机 械 强 度 、均 一 性 、 渗 透 性 等 ) 得 到 改 善  一 般 不 能 销 毁 或 去 除 污 染 物 难 以 预 见 污 染 物 的 长 期 行 为 可 行 性 试 验 研 究 确 定 的 参 数 具 有 时 间 /空间 不 确 定 性 可 能 会 增 加 污 染 土 壤 的 体 积 ( 增 容 ) 消 耗 天 然 资 源 ( 如 地 下 水 等 ) 需 要 长 期 监 测 与 维 护4.2 影 响 固 化 /稳 定 化 作 用 的 主 要 因 素目 前 , 已 知 有 多 种 化 学 物 质 可 对 固 化 作 用 的 过 程 和 结 果 产 生 直 接 或 间 接 的 影响 , 具 体 见 表 4-3。 此 外 , 对 于 固 化 /稳 定 化 产 物 , 也 有 许 多 内 部 因 素 和 外 部 环 境因 素 可 能 对 其 性 能 产 生 影 响 。 内 部 因 素 包 括 固 化 /稳 定 化 产 物 自 身 固 有 的 物 理 与化 学 因 素 , 也 包 括 放 置 固 化 /稳 定 化 产 物 的 地 下 环 境 中 特 有 的 一 些 因 素 , 这 些 因 55 素 应 在 可 行 性 试 验 研 究 阶 段 进 行 识 别 和 确 定 ; 影 响 固 化 /稳 定 化 产 物 性 能 的 外 部因 素 主 要 为 一 些 外 部 环 境 因 素 。 具 体 影 响 因 素 以 图 4-2 所 示 的 水 泥 类 固 化 /稳 定 化产 物 为 例 说 明 。表4-3可能影响固化作用的因素影 响 因 素 可 能 的 影 响 方 式重 金 属 ( 铅 、 铬 、 镉 、 砷 、 汞 ) 如 果 重 金 属 浓 度 过 高 , 将 延 长 硬 化 所 需 时 间硝 酸 盐 、 氰 化 物 将 延 长 硬 化 时 间 , 降 低 以 水 泥 为 基 础 的 固 化 产 物 的 耐 久 性镁 、 锡 、 锌 、 铜 、 铅 等 可 溶 性 盐 类 使 无 机 物 的 最 终 固 化 产 物 膨 胀 或 破 裂 , 使 固 化 体 暴 露 更 多 表面 积 , 增 加 重 金 属 浸 出 ( 溶 出 ) 可 能 性降 低 整 体 pH 值 的 环 境 及 土 壤 特 性 导 致 最 终 固 化 体 退 化凝 结 剂 ( 例 如 氯 化 铁 ) 影 响 水 泥 及 水 泥 类 固 化 体 的 硬 化土 壤 中 超 过 0.01或 水 中 超 过150mg/L 的 可 溶 性 硫 酸 盐 硫 会 对 水 泥 固 化 体 产 生 破 坏 作 用土 壤 中 超 过 0.5 或 水 中 超 过2000mg/L 的 可 溶 性 硫 酸 盐 硫 会 对 水 泥 固 化 体 产 生 严 重 的 破 坏 作 用脂 肪 烃 和 芳 香 烃 化 合 物 延 长 水 泥 硬 化 所 需 时 间含 氯 有 机 物 如 果 浓 度 过 高 , 将 延 长 水 泥 硬 化 时 间 , 并 降 低 耐 久 性金 属 盐 类 及 复 合 物 延 长 水 泥 或 黏 土 /水 泥 的 硬 化 时 间 , 并 降 低 耐 久 性无 机 酸 降 低 水 泥 硅 酸 盐 水 泥 或 黏 土 /水 泥 的 耐 久 性无 机 碱 ( 如 氢 氧 化 钾 和 氢 氧 化 钠 ) 降 低 黏 土 /水 泥 的 耐 久 性有 机 化 合 物 有 机 物 可 能 会 干 扰 土 壤 和 无 机 固 化 剂 的 结 合半 挥 发 性 有 机 化 合 物 或 多 环 芳 烃 化合 物 有 机 物 可 能 会 干 扰 土 壤 与 粘 合 剂 的 结 合油 脂 油 脂 会 包 覆 土 壤 颗 粒 , 降 低 土 壤 和 粘 合 剂 的 结 合细 颗 粒 物 质 由 于 细 颗 粒 物 质 通 过 200 筛 网 的 不 可 溶 颗 粒 会 包 覆 较 大的 颗 粒 物 质 , 降 低 土 壤 颗 粒 和 固 化 剂 或 其 他 添 加 剂 的 结 合卤 素 阻 碍 固 化 体 形

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