范垂斌

（鞍山市生態(tài)環(huán)境事務(wù)服務(wù)中心，遼寧鞍山 114000）

1 引言

煤化工行業(yè)企業(yè)多與長鏈條鋼鐵聯(lián)合企業(yè)伴存，高爐煉鐵需要焦炭，而焦炭的生產(chǎn)過程中伴生副產(chǎn)品煤氣，對煤氣凈化則產(chǎn)出副產(chǎn)品煤焦油，再以煤焦油為原料，經(jīng)蒸餾和洗滌等生產(chǎn)過程，便生產(chǎn)出蒽油、輕油、洗油、瀝青、工業(yè)萘和粗酚等煤化工產(chǎn)品，是生產(chǎn)醫(yī)藥、染料、化肥等行業(yè)的基礎(chǔ)化工原料。同時，這些煤化工產(chǎn)品均屬于危險化學(xué)品，儲運(yùn)及生產(chǎn)過程中極易散失到環(huán)境中，如防控不當(dāng)，會使這些有害物質(zhì)轉(zhuǎn)移到土壤中，在土壤中積聚到一定的濃度后，將導(dǎo)致土壤退化和地下水污染，尤其是一旦出現(xiàn)突發(fā)環(huán)境事故，對土壤和地下水的污染后果非常嚴(yán)重，因此，對煤化工行業(yè)企業(yè)采取有針對性的土壤污染防控措施意義重大。

2 煤化工行業(yè)的主要生產(chǎn)工藝

煤化工是指以煤炭為原料，經(jīng)物理化學(xué)處理將煤炭轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)、液態(tài)和固態(tài)物質(zhì)，而后再對這些物質(zhì)進(jìn)一步凈化和提純，生產(chǎn)加工出相應(yīng)的化工原料和二次能源的生產(chǎn)活動。煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其主要是源于對煤炭的焦化和氣化，其中，對煤炭的焦化是生產(chǎn)鋼鐵冶煉用的焦炭，伴生的氣體粗煤氣經(jīng)凈化后作為燃料供生產(chǎn)和生活使用。凈化粗煤氣以及對凈化粗煤氣產(chǎn)生物質(zhì)的進(jìn)一步加工，即為目前占比最多的煤化工行業(yè)內(nèi)容，主要包括煉焦、粗煤氣凈化、煤焦油精制、物質(zhì)提純。

2.1 煉焦

煉焦是指煤炭經(jīng)高溫干餾后產(chǎn)生焦炭、荒煤氣和煤焦油的工業(yè)生產(chǎn)過程，具體生產(chǎn)工藝如圖1。

圖1 煉焦生產(chǎn)工藝流程

2.2 粗煤氣凈化

焦?fàn)t干餾煤炭產(chǎn)出焦炭的同時，將產(chǎn)出的荒煤氣引出，進(jìn)入初冷裝置和電捕焦裝置中，經(jīng)冷卻和電子捕獲得到焦油和氨水的混合物，再對焦油和氨水的混合物做進(jìn)一步的分離處理，分別得到氨水和煤焦油粗品。部分氨水送入焦?fàn)t脫硫得硫銨副產(chǎn)品，焦油回收外售或做進(jìn)一步凈化處理；脫硫后的煤氣經(jīng)貧油洗滌后，得粗苯產(chǎn)品，具體生產(chǎn)工藝如圖2。

圖2 粗煤氣凈化生產(chǎn)工藝流程

2.3 煤焦油精制

煤焦油精制就是以煤焦油粗品為原材料，再經(jīng)過蒸餾分離、洗滌凈化等工業(yè)生產(chǎn)步驟，制造出蒽油、輕油、洗油、瀝青材料、工業(yè)萘和粗酚等物質(zhì)，具體生產(chǎn)工藝如圖3。

圖3 煤焦油精制生產(chǎn)工藝流程

2.4 物質(zhì)提純

物質(zhì)提純是對煤焦油精制產(chǎn)品做進(jìn)一步的物質(zhì)提取和純化，如用工業(yè)萘提取精萘，用粗酚提取苯酚、二甲酚、鄰間對位甲酚，用蒽油提取精蒽、熒蒽、咔唑、芘、菲，從洗油中提取苊、芴、氧芴、甲基萘等物質(zhì)，基本生產(chǎn)工藝如圖4。

圖4 物質(zhì)提純生產(chǎn)工藝流程

3 對土壤環(huán)境產(chǎn)生危害的物質(zhì)、污染源及其危害途徑

3.1 煉焦

煉焦用的主要原料為煤，產(chǎn)品主要為焦炭，而工業(yè)生產(chǎn)過程中的污染源主要是在煉焦過程和熄焦過程中產(chǎn)生的廢氣，廢氣的主要污染物質(zhì)是苯并芘、煙塵顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、氟化物、砷［1］，由此判斷煉焦中最可能產(chǎn)生土壤污染的有害物是苯并芘和砷，其主要危害的途徑是通過大氣的沉降。

3.2 粗煤氣凈化

粗煤氣凈化的主要原料是煉焦工藝中生成的煤氣、洗苯用的貧油，產(chǎn)品主要為經(jīng)脫苯凈化后的凈化煤氣，副產(chǎn)物為煤焦油、焦油渣、氨水、硫銨、粗苯等，而整個生產(chǎn)過程中的污染源則主要是煤氣洗滌過程中生成的廢氣和廢水，廢氣的主要污染物為CO、H2S、苯系物、硫銨顆粒物、NH3、VOCs 有機(jī)廢氣，廢水主要為蒸氨廢水和地坪沖洗水，污染物主要為CODCr、揮發(fā)酚、氰化物、氨氮、石油類［2］，據(jù)此判定粗煤氣凈化過程可能造成土壤污染的物質(zhì)為氰化物、總石油烴、苯酚、煤焦油、煤焦油中苯系物、萘、蒽、茚、咔唑、菲、苯并蒽、熒蒽、喹啉、吡啶等物質(zhì)，主要污染途徑為地面漫流和垂直入滲以及少部分的大氣沉降。

3.3 煤焦油精制

煤焦油精煉的主要原材料是煤焦油，產(chǎn)物有蒽油、輕油、改質(zhì)瀝青、粗酚、工業(yè)萘等，整個生產(chǎn)過程中的污染源主要是煤焦油精煉工藝中的廢氣和廢水，廢氣污染物主要是工業(yè)萘粉塵顆粒物、VOCs 等，而廢水主要是地面清洗所產(chǎn)生的工業(yè)廢水，污染物主要是CODCr、揮發(fā)酚、氰化物、氨氮、石油類，據(jù)此判定煤焦油精制過程可能造成土壤污染的物質(zhì)為氰化物、總石油烴、苯酚、煤焦油、煤焦油中苯系物、萘、蒽、茚、咔唑、菲、苯并蒽、熒蒽、喹啉、吡啶等物質(zhì)，主要污染途徑為地面漫流和垂直入滲以及少部分的大氣沉降。

4 土壤污染防治措施

4.1 開展土壤污染隱患排查

按照《工礦用地土壤環(huán)境管理辦法》，焦化、化工等行業(yè)企業(yè)屬土地環(huán)境污染的重點(diǎn)監(jiān)督管理單位，要進(jìn)行土地環(huán)境污染隱患排查工作，這項工作的主要目的是通過識別企業(yè)內(nèi)可能產(chǎn)生土壤污染的主要污染物、設(shè)施裝置以及企業(yè)生產(chǎn)活動，并通過調(diào)查和檢測等技術(shù)手段，對土壤環(huán)境污染的隱患及其風(fēng)險級別作出評估，并依據(jù)調(diào)查結(jié)果和檢測結(jié)果，實施相應(yīng)的土壤環(huán)境污染防治、風(fēng)險控制和土地恢復(fù)等保護(hù)措施，以防止或者減少企業(yè)生產(chǎn)活動中對土壤的環(huán)境污染。

對于煤化工企業(yè)，煉焦生產(chǎn)重點(diǎn)關(guān)注煤炭、焦炭的儲存場地；焦?fàn)t、熄焦塔、除塵地面站等部位，識別土壤中苯并芘、砷等污染物質(zhì)是否超標(biāo)。粗煤氣凈化生產(chǎn)重點(diǎn)關(guān)注煤焦油、焦油渣、粗苯、硫銨等物料的儲存場地；電捕焦裝置、氨水分離槽、洗苯塔、終冷塔等生產(chǎn)場地，識別土壤中總石油烴、苯酚、煤焦油、苯系物、氰化物、苯并芘、萘、蒽等污染物質(zhì)是否超標(biāo)。煤焦油精制生產(chǎn)重點(diǎn)關(guān)注煤焦油、蒽油、洗油、粗酚、工業(yè)萘等物料的儲存場地；焦油蒸餾、洗滌分離、混合物蒸餾等生產(chǎn)場地，識別土壤中總石油烴、苯酚、煤焦油、苯系物、氰化物、萘、蒽等污染物質(zhì)是否超標(biāo)。物質(zhì)提純生產(chǎn)重點(diǎn)關(guān)注粗酚、蒽油、工業(yè)萘等煤焦油精制粗品的儲存場地；精蒽、熒蒽、咔唑、芘、菲，從洗油中提取苊、芴、氧芴、甲基萘等提純物質(zhì)的儲存場地；蒸餾釜、精餾塔、結(jié)晶釜、離心機(jī)等生產(chǎn)場地，識別土壤中總石油烴、苯酚、煤焦油、苯系物、氰化物、萘、蒽等污染物質(zhì)是否超標(biāo)。

4.2 采取土壤污染預(yù)防措施

本著預(yù)防為主的土壤污染防治第一原則，針對經(jīng)排查未產(chǎn)生土壤危害的煤化工生產(chǎn)企業(yè)，對其可能產(chǎn)生土壤危害風(fēng)險的原材料貯存區(qū)域、生產(chǎn)作業(yè)區(qū)、原材料運(yùn)輸管道等部位，采用多級防滲抗泄漏、管道架空、強(qiáng)化生產(chǎn)作業(yè)管理、減少材料跑冒滴漏等方法，一旦出現(xiàn)事故情況，可提前進(jìn)行防控，避免危害擴(kuò)大和加劇，從根源上最大程度減少土壤環(huán)境污染危害。

4.3 采取風(fēng)險管控措施

風(fēng)險控制是針對企業(yè)用土地和周圍土地生態(tài)環(huán)境進(jìn)行的防治土壤污染的一種方法，用以對土壤污染產(chǎn)生的公共安全問題、環(huán)境危害問題加以管理，控制其造成土壤環(huán)境污染后果的行為。

針對經(jīng)排查已產(chǎn)生一定土壤危害后果或潛在不利影響、經(jīng)采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧┖罂上龑ΡＷo(hù)目標(biāo)影響的煤化工生產(chǎn)企業(yè)地塊，通常采取風(fēng)險管控措施，避免土壤環(huán)境的進(jìn)一步污染和對保護(hù)目標(biāo)構(gòu)成危害。主要適用于最終用途仍為工業(yè)企業(yè)用地的地塊。風(fēng)險管控具體包括工程控制技術(shù)、風(fēng)險減緩技術(shù)、風(fēng)險削減技術(shù)、長期監(jiān)測與管控等。

4.3.1 工程控制技術(shù)

工程控制技術(shù)是指通過采用不同工程技術(shù)措施，控制污染物的轉(zhuǎn)化和移動，截斷污染源和受體間的暴露路徑，從而實現(xiàn)減少土壤環(huán)境污染并保障相關(guān)人群健康的阻斷污染物污染途徑的技術(shù)措施。工程控制技術(shù)的方法成熟，投入相對較少，工程周期短，對于各種形式的土壤環(huán)境污染都有著很好的風(fēng)險管控作用。

針對煤化工行業(yè)企業(yè)，工業(yè)場地污染遷移擴(kuò)散的路徑主要有地表轉(zhuǎn)移和地下水轉(zhuǎn)移，地表轉(zhuǎn)移主要涉及污染物質(zhì)的揮發(fā)、顆粒物的揚(yáng)散、地表徑流等；地下水轉(zhuǎn)移主要是隨著地下水流動而進(jìn)行的。所以，目前常見的工程控制措施主要有水平阻擋和垂直阻斷等方法。其中，水平阻擋是為了防止污染物的垂直入滲途徑，垂直阻斷則是為了防止污染物的水平擴(kuò)散。

4.3.2 風(fēng)險減緩技術(shù)

風(fēng)險減緩技術(shù)在近年來取得了快速的進(jìn)展，為土壤污染區(qū)域的風(fēng)險控制提出了多種修復(fù)控制的替代方法。主要的風(fēng)險減緩技術(shù)包括：

（1）滲透性反應(yīng)墻（Permeable Reactive Barrier，PRB）。通過在底層裝填可與污染物發(fā)生反應(yīng)的填充物，攔截污染羽流，并利用反應(yīng)的形式使污染物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿祟惸軌蚪佑|的形態(tài)，從而達(dá)到阻斷土壤和地下水環(huán)境污染的目的。滲透性反應(yīng)墻作為一項被動的技術(shù)手段，因為其具有環(huán)境干擾少以及運(yùn)行過程中基本無能源消耗的優(yōu)勢，被大量運(yùn)用在某些污染區(qū)域的風(fēng)險管控。

（2）監(jiān)測自然衰減方法。指在對現(xiàn)場進(jìn)行深度了解的基礎(chǔ)上，充分利用場地內(nèi)所具有的自然降解規(guī)律，從而實現(xiàn)減少場地內(nèi)污染物質(zhì)暴露危害的目的。

（3）增強(qiáng)型監(jiān)測自然衰減方法。利用人工干預(yù)的方法，提高物質(zhì)的自然分解效果。如采用水利控制的方法，減少污染羽流的水平流遷移；利用對大氣污染源的阻隔，減少天然降解的負(fù)載；利用氣壓泵增加自然衰減的能力效率。

4.3.3 風(fēng)險削減技術(shù)

通過土地深翻技術(shù)、土壤穩(wěn)定化技術(shù)和植被修復(fù)技術(shù)等科技措施的應(yīng)用，一些土地中的污染物質(zhì)得到降解、穩(wěn)定和被植物吸收，從而削減對保護(hù)目標(biāo)的風(fēng)險。

4.3.4 長期監(jiān)測與管控

長期監(jiān)測與管控是指企業(yè)在對污染場地實施了部分防治行為（如阻隔、阻斷等防控技術(shù)）后，用以評價這些技術(shù)手段能否實現(xiàn)預(yù)定要求的一些監(jiān)控行為。對采取了風(fēng)險管控措施的環(huán)境污染場所，污染物質(zhì)尚未被徹底去除或是清除水平?jīng)]有滿足預(yù)期利用目標(biāo)要求的，則必須進(jìn)行長期監(jiān)測，長期環(huán)境監(jiān)測除了對防治后的場地土壤環(huán)境監(jiān)測外，還涉及土壤數(shù)據(jù)回顧分析、再深入調(diào)查研究以及防治效果評價等許多工作。

4.4 采取土壤修復(fù)措施

土壤修復(fù)是指通過物理、化學(xué)或生物的手段，將土壤環(huán)境中的有害物質(zhì)固定、遷移、吸收、分解或轉(zhuǎn)移，使其濃度下降至可接受程度，并使有毒有害的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒化學(xué)物質(zhì)的活動［3］。按照對于污染介質(zhì)的擾動方式劃分，污染場地治理修復(fù)可分為原位治理和異位治理。前者不將土壤挖出或抽出，原位直接處理；后者將污染土壤挖出或抽出后異位處理。而異位治理根據(jù)地點(diǎn)不同，可分為原地治理和異地治理。前者指污染土壤不出場，在場地上進(jìn)行治理，而后者是將污染土壤挖出，送往有條件的地點(diǎn)進(jìn)行治理。土壤修復(fù)常見技術(shù)包括穩(wěn)定/固化等［4］。

對于煤化工企業(yè)，一旦發(fā)生土壤污染，需要修復(fù)的污染物主要為總石油烴、苯酚、煤焦油、苯系物、氰化物、苯并芘、萘、蒽等有機(jī)物質(zhì)，適合的修復(fù)技術(shù)包括化學(xué)淋洗、氣提、熱處理、氧化/還原、生物修復(fù)等，各種技術(shù)綜合分析如下：

（1）化學(xué)淋洗。指借助能促進(jìn)土壤環(huán)境中污染物溶解或遷移作用的溶劑，通過水力壓頭推動清洗液，將其注入被污染土層中，然后再將包含污染物的液體從土層中抽提出來，進(jìn)行分離和污水處理的技術(shù)。存在費(fèi)用較高和淋洗液處理的二次污染問題。

（2）氣提技術(shù)。指通過使用減少土層孔隙蒸汽壓的物理化學(xué)手段，將土層中的污染物質(zhì)轉(zhuǎn)為氣態(tài)形式逸出，從而加以去除的工藝技術(shù)。氣提技術(shù)應(yīng)用在地下含水層之上的包氣帶，多相浸提方法則主要應(yīng)用于土壤包氣帶和地下水含水層交匯處。

（3）熱處理。是利用熱交換（包括直接或間接）方法，把土壤污染介質(zhì)及其中所含的有機(jī)污染物質(zhì)加熱，升溫至適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟龋?50～540 ℃），使其中所含的有機(jī)污染物質(zhì)揮發(fā)或分離出來的工藝技術(shù)。按升溫溫度可分為低溫?zé)崽幚恚ㄍ寥罍囟葹?50～315 ℃）和高溫?zé)崽幚恚ㄍ寥罍囟葹?15～540 ℃）兩種工藝技術(shù)。熱處理的工藝應(yīng)用于揮發(fā)性有機(jī)質(zhì)、半揮發(fā)性有機(jī)物、殺蟲劑、高沸點(diǎn)的氯代化合物等污染土壤的修復(fù)。熱處理工藝效率較高，但相對成本也較高。

（4）化學(xué)氧化/修復(fù)工藝。是在污染土壤中加入氧化物質(zhì)或還原物質(zhì)，通過所加入物質(zhì)的氧化還原作用，將土壤中的污染物質(zhì)氧化或還原成無毒副作用或相對危害性較小的化學(xué)物質(zhì)。該技術(shù)應(yīng)用范圍相對狹窄，處理費(fèi)用高，且所使用的氧化還原物質(zhì)有可能帶來其他土壤危害。

（5）生物修復(fù)。是指通過細(xì)菌、植物和動物的吸收降解能力，將土壤、地下水中的危險物質(zhì)分解、吸收或富集的生物工程工藝技術(shù)。根據(jù)污染土壤處置的地點(diǎn)不同，分原位和異位修復(fù)兩大修復(fù)方式。生物修復(fù)技術(shù)適用于烴類及其衍生物，如汽油、柴油、乙醇、酮、乙醚等可生物降解有機(jī)物，但不適于解決持久性有機(jī)物質(zhì)的土壤污染問題。生物修復(fù)技術(shù)具有成本低、操作簡單、無二次污染、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，但要求的條件比較嚴(yán)格。

5 煤化工行業(yè)企業(yè)土壤污染防治對策

上述分析表明，煤化工行業(yè)企業(yè)可能污染土壤的污染物以有機(jī)物為主，污染物產(chǎn)生環(huán)節(jié)包括物料存儲與輸送、生產(chǎn)工藝過程、污染物產(chǎn)排與治理設(shè)施等，污染途徑有地面漫流、垂直入滲以及大氣沉降。建議土壤污染防治對策如下：

（1）堅持以預(yù)防為主的工作原則，把防止土壤污染的內(nèi)容融入企業(yè)每個崗位操作規(guī)程和管理體系中，并認(rèn)真貫徹執(zhí)行；同時按照《工礦用地土壤環(huán)境管理辦法（試行）》等有關(guān)規(guī)定，開展土地隱患排查與監(jiān)控管理等工作，對發(fā)現(xiàn)的問題及時處理。

（2）對于生產(chǎn)作業(yè)區(qū)等人員較密集區(qū)，采取地面硬化等水平阻隔措施，防止土壤中揮發(fā)性有機(jī)物污染對生產(chǎn)人員的傷害。

（3）對于物料貯存、輸送、裝卸、反應(yīng)釜和蒸餾塔等作業(yè)區(qū)下部，設(shè)置接收池或溝槽，同時做好地面硬化和防滲漏處理，防止污染物滲入地下。

（4）對于地塊地下水比較豐富或已經(jīng)造成地下水環(huán)境污染的，可以在地下水上游的工業(yè)廠界附近建立阻隔墻，以防止土壤中的有害物質(zhì)隨地下水流淌遷移。

（5）對于土壤用途發(fā)生改變的煤化工企業(yè)原廠址，經(jīng)調(diào)查檢測已經(jīng)造成污染的，采取熱處理或生物修復(fù)等土壤修復(fù)措施，具體以技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證為準(zhǔn)。

6 結(jié)語

本文介紹了煤化工行業(yè)生產(chǎn)工藝、原輔材料和產(chǎn)排污節(jié)點(diǎn)，分析了該行業(yè)可能污染土壤的污染物和污染途徑，提出了相應(yīng)的污染防治措施與對策，為煤化工行業(yè)企業(yè)防治土壤污染提供了科學(xué)依據(jù)。