1 技術(shù)名稱

土壤阻隔填埋，英文名稱：Soil Barrier and Landfill

2 技術(shù)適用性

1) 適用的介質(zhì)：污染土壤。

2) 可處理的污染物類型：適用于重金屬、有機(jī)物及重金屬有機(jī)物復(fù)合污染土壤。

3) 應(yīng)用限制條件：不宜用于污染物水溶性強(qiáng)或滲透率高的污染土壤，不適用于地質(zhì)活動(dòng)頻繁和地下水水位較高的地區(qū)。

3 技術(shù)介紹

1) 原理：將污染土壤或經(jīng)過治理后的土壤置于防滲阻隔填埋場內(nèi)，或通過敷設(shè)阻隔層阻斷土壤中污染物遷移擴(kuò)散的途徑，使污染土壤與四周環(huán)境隔離，避免污染物與人體接觸和隨降水或地下水遷移進(jìn)而對人體和周圍環(huán)境造成危害。按其實(shí)施方式，可以分為原位阻隔覆蓋和異位阻隔填埋。

2) 原位阻隔覆蓋是將污染區(qū)域通過在四周建設(shè)阻隔層，并在污染區(qū)域頂部覆蓋隔離層，將污染區(qū)域四周及頂部完全與周圍隔離，避免污染物與人體接觸和隨地下水向四周遷移。也可以根據(jù)污染場地實(shí)際情況結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果，選擇只在場地四周建設(shè)阻隔層或只在頂部建設(shè)覆蓋層。

3) 異位阻隔填埋是將污染土壤或經(jīng)過治理后的土壤阻隔填埋在由高密度聚乙烯膜(HDPE)等防滲阻隔材料組成的防滲阻隔填埋場里，使污染土壤與四周環(huán)境隔離，防止污染土壤中的污染物隨降水或地下水遷移，污染周邊環(huán)境，影響人體健康。該技術(shù)雖不能降低土壤中污染物本身的毒性和體積，但可以降低污染物在地表的暴露及其遷移性。

4) 系統(tǒng)構(gòu)成和主要設(shè)備：原位土壤阻隔覆蓋系統(tǒng)主要由土壤阻隔系統(tǒng)、土壤覆蓋系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)組成。土壤阻隔系統(tǒng)主要由HDPE膜、泥漿墻等防滲阻隔材料組成，通過在污染區(qū)域四周建設(shè)阻隔層，將污染區(qū)域限制在某一特定區(qū)域;土壤覆蓋系統(tǒng)通常由粘土層、人工合成材料襯層、砂層、覆蓋層等一層或多層組合而成;監(jiān)測系統(tǒng)主要是由阻隔區(qū)域上下游的監(jiān)測井構(gòu)成。異位土壤阻隔填埋系統(tǒng)主要由土壤預(yù)處理系統(tǒng)、填埋場防滲阻隔系統(tǒng)、滲濾液收集系統(tǒng)、封場系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)組成。其中：該填埋場防滲系統(tǒng)通常由HDPE膜、土工布、鈉基膨潤土、土工排水網(wǎng)、天然粘土等防滲阻隔材料構(gòu)筑而成。根據(jù)項(xiàng)目所在地地質(zhì)及污染土壤情況需要，通常還可以設(shè)置地下水導(dǎo)排系統(tǒng)與氣體抽排系統(tǒng)或者地面生態(tài)覆蓋系統(tǒng)。

5) 主要設(shè)備包括：阻隔填埋技術(shù)施工階段涉及大量的施工工程設(shè)備，土壤阻隔系統(tǒng)施工需沖擊鉆、液壓式抓斗、液壓雙輪銑槽機(jī)等設(shè)備，土壤覆蓋系統(tǒng)施工需要挖掘機(jī)、推土機(jī)等設(shè)備，填埋場防滲阻隔系統(tǒng)施工需要吊裝設(shè)備、挖掘機(jī)、焊膜機(jī)等設(shè)備，異位土壤填埋施工需要裝載機(jī)、壓實(shí)機(jī)、推土機(jī)等設(shè)備，填埋封場系統(tǒng)施工需要吊裝設(shè)備、焊膜機(jī)、挖掘機(jī)等設(shè)備。阻隔填埋技術(shù)在運(yùn)行維護(hù)階段需要的設(shè)備相對較少，僅異位阻隔填埋土壤預(yù)處理系統(tǒng)需要破碎、篩分設(shè)備、土壤改良機(jī)等設(shè)備。

4 關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)或指標(biāo)

影響原位土壤阻隔覆蓋技術(shù)修復(fù)效果的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)包括：阻隔材料的性能、阻隔系統(tǒng)深度、土壤覆蓋層厚度等。

1) 阻隔材料：阻隔材料滲透系數(shù)要小于10-7/s，阻隔材料要具有極高的抗腐蝕性、抗老化性，具有強(qiáng)抵抗紫外線能力，使用壽命100年以上，無毒無害。阻隔材料應(yīng)確保阻隔系統(tǒng)連續(xù)、均勻、無滲漏。

2) 阻隔系統(tǒng)深度：通常阻隔系統(tǒng)要阻隔到不透水層或弱透水層，否則會(huì)消弱阻隔效(3)土壤覆蓋厚度：對于粘土層通常要求厚度大于300 mm，且經(jīng)機(jī)械壓實(shí)后的飽和滲透系數(shù)小于10-7 cm/s;對于人工合成材料襯層，滿足《垃圾填埋場用高密度聚乙烯土工膜》(CJ/T 234)相關(guān)要求。

影響異位土壤阻隔填埋技術(shù)修復(fù)效果的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)包括：防滲阻隔填埋場的防滲阻隔效果及填埋的抗壓強(qiáng)度、污染土壤的浸出濃度、土壤含水率等。

1) 阻隔防滲效果：該阻隔防滲填埋場通常是由壓實(shí)粘土層、鈉基膨潤土墊層(GCL)和HDPE膜組成，該阻隔防滲填埋場的防滲阻隔系數(shù)要小于10—7cm/s。

2) 抗壓強(qiáng)度：對于高風(fēng)險(xiǎn)污染土壤，需經(jīng)固化穩(wěn)定化后處置。為了能安全貯存，固化體必須達(dá)到一定的抗壓強(qiáng)度，否則會(huì)出現(xiàn)破碎，增加暴露表面積和污染性，一般在0.1-0.5MPa即可。

3) 浸出濃度：高風(fēng)險(xiǎn)污染土壤經(jīng)固化穩(wěn)定化處置后浸出濃度要小于相應(yīng)《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》(GB5085.3)中濃度規(guī)定限制。

4) 土壤含水率：土壤含水率要低于20%。

5技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)和前期準(zhǔn)備

在利用土壤阻隔技術(shù)前，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的可行性測試，目的在于評估污染土壤是否適用該技術(shù)。原位土壤阻隔覆蓋技術(shù)測試參數(shù)包括：土壤污染類型及程度、場地水文地質(zhì)、土壤污染深度、土壤滲透系數(shù)等，可根據(jù)需要在現(xiàn)場進(jìn)行工程中試。異位土壤阻隔填埋技術(shù)測試參數(shù)包括：土壤含水率、土壤重金屬含量、土壤有機(jī)物含量、土壤重金屬浸出濃度、土壤滲透系數(shù)、場地水文地質(zhì)等，可以在實(shí)驗(yàn)室開展相應(yīng)的小試或中試實(shí)驗(yàn)。

6 主要實(shí)施過程

根據(jù)污染程度與污染土壤的不同情況，該技術(shù)可以與其他修復(fù)技術(shù)聯(lián)合使用。

對于高風(fēng)險(xiǎn)污染土壤可以聯(lián)合固化/穩(wěn)定化技術(shù)使用后，對污染土壤進(jìn)行填埋;對于低風(fēng)險(xiǎn)污染土壤可直接填埋在阻隔防滲的填埋場內(nèi)或原位阻隔覆蓋。該技術(shù)一方面可以隔絕土壤中污染物向周邊環(huán)境遷移，另一方面可使其污染物在阻隔區(qū)域內(nèi)自然降解。

原位土壤阻隔覆蓋技術(shù)主要實(shí)施過程：(1)確定污染阻隔區(qū)域邊界;(2)在污染阻隔區(qū)域四周設(shè)置由阻隔材料構(gòu)成的阻隔系統(tǒng);(3)在污染區(qū)域表層設(shè)置覆蓋系統(tǒng);(4)定期對污染阻隔區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測，防止?jié)B漏污染。

異位土壤阻隔填埋技術(shù)主要實(shí)施過程：(1)對挖掘后的污染土壤進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理;(2)建設(shè)填埋場防滲系統(tǒng)，根據(jù)地下水位情況建設(shè)地下水導(dǎo)排系統(tǒng);(3)將預(yù)處理后的污染土壤填埋在阻隔填埋場;(4)填埋完畢后進(jìn)行填埋場封場系統(tǒng)，并建設(shè)相應(yīng)的排水系統(tǒng)，根據(jù)填埋土壤性質(zhì)建設(shè)導(dǎo)氣收集系統(tǒng);(5)填埋場監(jiān)測系統(tǒng)，定期監(jiān)測地下水水質(zhì)，防止?jié)B漏造成污染。

7運(yùn)行維護(hù)和監(jiān)測

原位土壤阻隔覆蓋技術(shù)的運(yùn)行維護(hù)主要是定期維護(hù)阻隔體的完整性，指標(biāo)包括：HDPE膜有無破損、覆蓋粘土層是否有大型植物生長、上下游地下水水質(zhì)情況(監(jiān)測污染土壤中特征污染因子)等。

異位土壤阻隔填埋技術(shù)的運(yùn)行維護(hù)主要是對阻隔防滲填埋場的運(yùn)行維護(hù)。根據(jù)填埋土壤的不同類型，設(shè)置必要的運(yùn)行維護(hù)措施。若填埋的是有機(jī)物污染土壤，為防止有機(jī)污染物在降解過程中產(chǎn)生氣體，要設(shè)置相應(yīng)的氣體收集系統(tǒng)、滲濾液收集系統(tǒng);如填埋的是重金屬污染土壤，則只需要設(shè)置滲濾液收集系統(tǒng)。同時(shí)為了防止降水進(jìn)入填埋區(qū)域，在技術(shù)實(shí)施完畢后應(yīng)進(jìn)行封場生態(tài)恢復(fù)，一方面可以防止雨水和積水進(jìn)入該填埋區(qū)域，避免污染物浸泡;另一方面封場生態(tài)恢復(fù)后可以重新恢復(fù)該填埋區(qū)域的利用價(jià)值，可以建設(shè)公園綠地等。

對該阻隔系統(tǒng)的監(jiān)測主要是沿著阻隔區(qū)域地下水水流方向設(shè)置地下水監(jiān)測井，監(jiān)測井分別設(shè)置在阻隔區(qū)域的上游、下游和阻隔區(qū)域內(nèi)部。通過比較分析流經(jīng)該阻隔區(qū)域內(nèi)的地下水中目標(biāo)污染物含量變化，及時(shí)了解阻隔區(qū)域?qū)χ車h(huán)境的影響，并適時(shí)作出響應(yīng)，防止二次污染。

8修復(fù)周期及參考成本

該技術(shù)的處理周期與工程規(guī)模、污染物類別、污染程度密切相關(guān)，相比其他修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)處理周期較短。

該技術(shù)的處理成本與工程規(guī)模等因素相關(guān)，通常原位土壤阻隔覆蓋技術(shù)應(yīng)用成本為500~800元/m2;異位土壤阻隔填埋技術(shù)應(yīng)用成本為300~800元/m3。況

污染土壤阻隔填埋技術(shù)早在20世紀(jì)80年代初期就已經(jīng)開始應(yīng)用，該技術(shù)在國外已經(jīng)應(yīng)用30多年，已成功用于近千個(gè)工程，技術(shù)已經(jīng)相對比較成熟，國外部分案例信息表如下。

表1土壤阻隔填埋技術(shù)應(yīng)用案例

10國內(nèi)應(yīng)用分析

10.1國內(nèi)應(yīng)用情況

我國對該技術(shù)的最早應(yīng)用是在2007年，以阻隔填埋方式處置重金屬污染土壤;2010年，某工程采用HDPE膜作為主要阻隔材料，阻擋污染物隨地下水的水平遷移，將污染物以及污染土壤與外界環(huán)境隔絕，杜絕污染擴(kuò)散，保護(hù)周圍土壤和地下水。

原位土壤阻隔覆蓋技術(shù)未對污染物進(jìn)行降解和去除，由于“以風(fēng)險(xiǎn)控制為目標(biāo)”的修復(fù)理念尚未被國內(nèi)環(huán)境管理部門認(rèn)可，該技術(shù)在國內(nèi)尚未大規(guī)模推廣。土壤異位阻隔填埋技術(shù)通常與固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)聯(lián)用，在國內(nèi)發(fā)展已比較成熟，已廣泛用于重金屬污染土壤的處置，相關(guān)技術(shù)設(shè)備已能夠完全本土化。該聯(lián)用技術(shù)具有處置速度快、效果好、可操作性強(qiáng)、成本低、對土壤質(zhì)地限制要求少，可適用不同類型污染土壤的優(yōu)點(diǎn)。

10.2國內(nèi)案例介紹

1) 工程背景：某水源地對重金屬污染土壤進(jìn)行綜合治理，以異位土壤阻隔填埋方法治理土壤中重金屬污染，該區(qū)域原為企業(yè)用地后變更為水源地，由于該工期較短為5個(gè)月，修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，清挖參照《展覽會(huì)用地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》A級標(biāo)準(zhǔn)，阻隔填埋標(biāo)準(zhǔn)參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》IV類水體標(biāo)準(zhǔn)值，為此對高風(fēng)險(xiǎn)污染土壤經(jīng)清挖處置后，采取土壤阻隔填埋技術(shù)。

2) 工程規(guī)模：17萬m3污染土壤。

3) 主要污染物及污染程度：Cr(鉻)、Pb(鉛)、Cd(鎘)、As(砷)、Cu(銅)、Zn(鋅)、Hg(汞)、Ni(鎳)。Cr最高污染濃度28500mg/kg;Pb最高污染濃度7514mg/kg;Cd最高污染濃度0.97mg/kg;As最高污染濃度30.41mg/kg;Cu最高污染濃度3560 mg/kg;Zn最高污染濃度3926mg/kg;Hg最高污染濃度6.05mg/kg;Ni最高污染濃度106mg/kg。

4) 土壤理化特性：該項(xiàng)目污染土壤主要為粉粘和粘土，滲透系數(shù)較低，達(dá)到10-7?10-8cm/s。

5) 技術(shù)選擇：綜合以上污染物特性、污染物濃度、土壤特征、以及項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)需求，最終選定技術(shù)成熟、成本較低、運(yùn)行管理簡單的污染土壤阻隔填埋技術(shù)。

6) 工藝流程和關(guān)鍵設(shè)備：

圖1工藝流程圖

具體為：

a. 污染土壤清挖預(yù)處理包括土壤破碎篩分、固化穩(wěn)定化;

b. 土壤阻隔填埋場建設(shè);

c. 土壤分層填埋壓實(shí);

d. 土壤填埋完畢封場。

7) 關(guān)鍵設(shè)備：本處置過程用到的關(guān)鍵處置設(shè)備為土壤改良機(jī)、土壤壓實(shí)機(jī)、挖掘機(jī)等。

8) 主要工藝及設(shè)備參數(shù)：

考慮到本項(xiàng)目重金屬污染較為嚴(yán)重，采取固化/穩(wěn)定化處置后，再進(jìn)入填埋場阻隔填埋。污染土壤固化穩(wěn)定化采用土壤改良機(jī)，該設(shè)備由進(jìn)料設(shè)備、加藥設(shè)備和攪拌出料設(shè)備構(gòu)成，履帶移動(dòng)式，可方便到達(dá)任何修復(fù)現(xiàn)場，最大處理能力50?80立方米/小時(shí)。填埋場阻隔防滲主要選用1.5mm HDPE膜和600g/m2土工布，采用熱熔擠壓式手持焊接機(jī)、溫控自行式熱合機(jī)、土工布縫紉機(jī)等設(shè)備進(jìn)行焊接。

9) 成本分析：該項(xiàng)目包含建設(shè)施工投資、設(shè)備投資、運(yùn)行管理費(fèi)用等的處理成本約500元/m3。

10) 修復(fù)效果：項(xiàng)目實(shí)施后滿足修復(fù)要求并通過環(huán)保局的修復(fù)驗(yàn)收，保護(hù)了水源地水質(zhì)安全。