崔 朋，劉驍勇，劉 敏，李 靜，李惠生，南香嶺

(山東碧泉環(huán)境工程技術(shù)有限公司，山東 濟南 250000)

2014年，環(huán)境保護部(現(xiàn)生態(tài)環(huán)境部)與國土資源部(現(xiàn)自然資源部)聯(lián)合發(fā)布了《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》，公報調(diào)查結(jié)果顯示，油田是重點污染場地類型，土壤超標點位達23.6%，超過全國土壤污染物的平均超標率16.1%，主要污染物為石油烴及多環(huán)芳烴。石油對土壤的污染大多集中在表層，石油物質(zhì)進入土壤會改變土壤的理化性質(zhì)，引起土壤微生物群落的變化，因此需要進行修復(fù)，對于石油污染土壤的修復(fù)，多采用物理、化學(xué)和生物方法[1]。物理修復(fù)主要有客土法、焚燒法、熱脫附法、氣相抽提法、電動力法等，化學(xué)修復(fù)主要有淋洗法、萃取法、化學(xué)氧化法等，但是物理法一般需要特定的場地和專業(yè)機械，化學(xué)法需要使用大量的化學(xué)藥劑，這兩類修復(fù)方法修復(fù)成本高，容易產(chǎn)生二次污染[2]。生物修復(fù)以其成本低，對環(huán)境的影響小，處理效果好，不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)勢，在石油污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用越來越多。

本案例對某石油污染場地的修復(fù)工程進行介紹，涉及強化生物堆技術(shù)參數(shù)設(shè)計、工程實施等過程，旨在為類似污染場地的修復(fù)工作提供依據(jù)。

1 場地基本狀況

該污染場地位于遼寧省盤錦市遼河油田主產(chǎn)區(qū)，污染場地所在縣是國內(nèi)著名的優(yōu)質(zhì)稻-蟹生產(chǎn)區(qū)，該區(qū)域擁有數(shù)量眾多的采油井，油井的建設(shè)、開采、集輸?shù)壬a(chǎn)活動造成了井場周邊土壤的石油污染，經(jīng)場地調(diào)查需要進行修復(fù)。

1.1 場地污染狀況

本污染場地位于生產(chǎn)及作業(yè)井場周邊，土壤中總石油烴濃度為2000～20000mg/kg，均值4213 mg/kg，修復(fù)目標值500 mg/kg。該污染場地的特點是局部濃度較高，但大部分污染程度中等，污染深度0.5m，污染面積9300m2，修復(fù)土方量約4650m3。

1.2 場地地質(zhì)條件

污染區(qū)域表層土壤以粉質(zhì)黏土和粉土為主，土壤含水率較高，該層厚度為3.5m左右，底板最大埋深3.5m。此類土質(zhì)對污染物的截留效果較好，污染物向土壤下層遷移程度不高。地下水埋深約0.8m，地下水類型屬第四系孔隙潛水，主要受大氣降水補給。調(diào)查結(jié)果顯示，該區(qū)域地下水目標污染物未超標。

2 修復(fù)工程設(shè)計

通過對本污染場地土壤的理化性質(zhì)、土壤微生物進行檢測分析，綜合考慮修復(fù)技術(shù)的可行性、治理周期、土地的規(guī)劃用途及處理的經(jīng)濟性等因素，最終確定采用強化生物堆修復(fù)工藝。

2.1 技術(shù)路線

強化生物堆修復(fù)施工工藝流程包括：

(1)施工準備，包括施工進場前準備、相應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、設(shè)備進場、場地平整、配套修復(fù)設(shè)施準備等。

(2)測量放線，現(xiàn)場定位污染區(qū)位置，根據(jù)業(yè)主提供的測量坐標控制點進行復(fù)核，布設(shè)坐標控制網(wǎng)，依據(jù)施工計劃的有關(guān)要求核定污染土壤修復(fù)范圍和邊界。

(3)污染范圍內(nèi)土壤開挖。基坑開挖采用挖掘機挖掘，按設(shè)計深度進行開挖。本工程因開挖深度較淺，開挖時應(yīng)控制開挖深度，防止過度挖掘。開挖完成后對基坑邊界和坑底布點采樣，若側(cè)壁樣品檢測不合格需繼續(xù)向外擴展挖掘，若坑底樣品檢測不合格則繼續(xù)深挖。

(4)生物堆堆制。按照設(shè)計要求(見2.2)的技術(shù)參數(shù)，對生物堆進行堆制。

(5)生物堆修復(fù)運行。

(6)取樣檢測及場地復(fù)原。對生物堆體進行取樣檢測，每個堆體作為一個檢測單元布設(shè)采樣點，每個點位取3～5處土壤進行混合檢測，當堆體土方量大于500m3時，按每500m3一個樣品取樣，若檢測合格將生物堆原位回填并整平，若不合格則繼續(xù)運行生物堆系統(tǒng)直至檢測合格。

技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 強化生物堆修復(fù)技術(shù)路線圖

2.2 生物堆設(shè)計

生物堆系統(tǒng)由以下幾部分組成：土壤堆體、通風(fēng)系統(tǒng)、營養(yǎng)液/水分分配系統(tǒng)、滲濾液收集處理系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)。

(1)根據(jù)工程經(jīng)驗，堆體高度不宜過高，本場地堆體土壤高度設(shè)計為1m，底部寬度設(shè)計為8～10m，堆體坡度設(shè)計為1∶0.5，考慮到施工的便捷性及避免交叉污染，本場地生物堆原地堆建，堆體的長度根據(jù)污染地塊地形進行調(diào)整。

(2)通風(fēng)系統(tǒng)主要由通風(fēng)干管、支管、調(diào)節(jié)閥、流量計、鼓風(fēng)機等組成，為便于控制通風(fēng)效果，每條支管均配備調(diào)節(jié)閥。通風(fēng)管路布設(shè)于堆體的中下部，距堆底約0.3～0.4m。通風(fēng)支管采用DN100規(guī)格的盲管，通風(fēng)干管采用UPVC管。盲管抗壓、耐壓性能高，且回復(fù)性好，通氣性優(yōu)越，表面平均開孔率達90%～95%，在土中、水中不易降解，抗老化、耐腐蝕。鋪設(shè)時首先在盲管上包裹一層土工布，起到防護、過濾的作用。為避免鼓氣過程造成短路，盲管距離土堆邊緣不小于0.2m，通風(fēng)盲管距生物堆堆體寬度方向兩側(cè)邊緣各0.5m，通過PVC管與通風(fēng)干管相連。連接通風(fēng)盲管的UPVC支管長度為1m，其中0.5m插入生物堆與通風(fēng)盲管相連，其余0.5m位于生物堆堆體外，通風(fēng)盲管間距為2m。通風(fēng)系統(tǒng)如圖2所示。

(3)營養(yǎng)液/水分分配采用農(nóng)業(yè)上較為成熟的噴灌技術(shù)，系統(tǒng)由水源、噴頭、管網(wǎng)、首部組成，噴頭間距為噴灑直徑的60%。噴灌的霧化效果好、水滴小，能夠避免補水過程中對于生物堆堆體的沖刷并且可以節(jié)約用水。

(4)堆體在運行過程中會產(chǎn)生滲濾液，為避免對環(huán)境污染，需設(shè)置滲濾液收集系統(tǒng)對滲濾液進行收集。首先在平整后的場地上修建坡度為1∶10的人字坡，而后鋪設(shè)基礎(chǔ)防滲層，見圖3。防滲層由一層土工布+一層HDPE膜+一層土工布構(gòu)成(兩布一膜)，在基礎(chǔ)防滲層鋪設(shè)完成后進行滲水板的鋪設(shè)，滲水板的尺寸應(yīng)大于堆體底部尺寸。滲水板鋪設(shè)完成后，在其上方鋪設(shè)一層土工布，防止污染土壤進入滲水板造成滲水板堵塞從而影響滲濾液的排出。導(dǎo)出的滲濾液通過排水溝收集到集水池，收集后再次噴灑到生物堆頂部，從而做到廢水零排放，集水系統(tǒng)見圖4。

圖2 通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

圖3 基礎(chǔ)防滲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 集水系統(tǒng)示意圖

(5)生物堆堆體內(nèi)設(shè)置監(jiān)測點，對堆體內(nèi)溫度、水分含量、氧氣含量等進行監(jiān)測。管理人員可根據(jù)土壤水分、溫度以及土壤氣等參數(shù)的監(jiān)測分析，對系統(tǒng)運行做適當調(diào)整及優(yōu)化，確保系統(tǒng)處于最優(yōu)運行工況。土壤氣監(jiān)測探頭、溫度與水分含量監(jiān)測探頭布設(shè)于距堆體底部0.7m處，土壤氣監(jiān)測探頭相鄰探頭的間距為3m，溫度與水分含量監(jiān)測探頭間隔為6m。生物堆示意圖如圖5所示。

圖5 生物堆示意圖

2.3 生物堆堆建

(1)對污染土壤進行預(yù)處理，預(yù)處理主要包括土壤均質(zhì)處理、調(diào)整土壤中碳氮磷鉀的配比、調(diào)節(jié)土壤含水率等。本項目表層土質(zhì)以粉質(zhì)粘土和粉土為主，通氣效率低，首先添加10%左右的稻殼作為膨松劑，增加土壤的透氣效果，同時稻殼也是緩釋營養(yǎng)源。然后播撒適配好的強效微生物菌劑，摻加一定比例的復(fù)合肥，噴灑一定量的工業(yè)糖蜜，使用旋耕機進行充分攪拌。

(2)修復(fù)區(qū)域內(nèi)土壤攪拌均勻后，選取地面平整且相對地勢較高的區(qū)域作為生物堆強化處理區(qū)。根據(jù)需要處理的土方量設(shè)計的生物堆尺寸，測量放線畫定生物堆堆體區(qū)域，利用挖掘機將該區(qū)域土壤轉(zhuǎn)移到區(qū)域外暫存。對該區(qū)域進行整平并剔除石塊、樹枝等堅硬物，修建人字坡，然后在該區(qū)域鋪設(shè)防滲層和滲濾液導(dǎo)排層。

(3)利用小型挖掘設(shè)備，在不破壞防滲膜的情況下，將預(yù)處理后的土堆在防滲膜上鋪設(shè)0.3～0.4m厚的土層。

(4)在該土壤層表面按設(shè)計參數(shù)布設(shè)通風(fēng)管，固定完成后繼續(xù)堆高至0.7m左右。

(5)在該土壤層布設(shè)監(jiān)測探頭，包括：土壤氣監(jiān)測探頭、溫度與水分含量監(jiān)測探頭。

(6)繼續(xù)堆土至1m，并對堆體四周開展機械與人工修坡結(jié)合作業(yè)，修整完成后在堆體表面和側(cè)面種植黑麥草。種植黑麥草可以固定堆體表面土壤，防止形成揚塵并避免噴灌時造成水分沖刷土壤，破壞堆體結(jié)構(gòu)；黑麥草本身對石油烴污染土壤具有協(xié)同修復(fù)作用，其發(fā)達的根系也可改善土壤結(jié)構(gòu)，對微生物的生長具有促進作用；此外，種植黑麥草具有一定的景觀效果。

(7)安裝營養(yǎng)液/水分調(diào)配系統(tǒng)。

(8)生物堆調(diào)試運行。

2.4 生物堆維護

(1)使用土壤養(yǎng)分測定儀檢測土壤中的有效氮磷含量，土壤中碳∶氮∶磷的比例宜維持在100∶10∶1[3]，以滿足好氧微生物的生長繁殖以及污染物的降解條件。

(2)保持土壤一定的通氣量及微生物代謝活動所需水分，保持土壤含水率在30%～40%左右。

(3)運行過程中通過風(fēng)機和管路上閥門的控制確保堆體內(nèi)氧氣分布均勻且含量不低于7%。

(4)溫度控制在30～40℃范圍區(qū)間[4]，pH值控制在6.0～7.8，當污染土壤pH值過低時，加入適量的石灰進行調(diào)節(jié)；當pH值過高時，加入硫酸銨或亞硫酸鋁進行調(diào)節(jié)[5]。

3 修復(fù)效果

經(jīng)過6個月的運行修復(fù)后，按設(shè)計要求進行取樣檢測，所有點位檢測結(jié)果均達到低于修復(fù)目標值，檢測結(jié)果見表1。

表1 點位檢測結(jié)果 單位(mg/kg)

4 結(jié)論

(1)本修復(fù)項目采用強化生物堆修復(fù)石油污染土壤4650m3，修復(fù)工期6個月，修復(fù)后的土壤經(jīng)檢測全部達到驗收標準。修復(fù)完成后對生物堆修復(fù)區(qū)域進行復(fù)原，對修復(fù)過程中使用的材料、設(shè)備進行回收。

(2)修復(fù)過程在原地進行，不涉及污染土的轉(zhuǎn)運，修復(fù)過程無二次污染產(chǎn)生，未對環(huán)境產(chǎn)生擾動，修復(fù)徹底。

(3)強化生物堆修復(fù)工藝的重點是通過對生物堆的合理設(shè)計和運行，保證微生物的生長環(huán)境，從而實現(xiàn)對石油烴類污染物的消解去除。本工程的成功實施可為其他類似項目提供工程經(jīng)驗。