我國(guó)污染場(chǎng)地土壤修復(fù)技術(shù)的工程應(yīng)用與商業(yè)模式分析
基于我國(guó)土壤污染形勢(shì)及污染場(chǎng)地的特點(diǎn)，介紹了幾種典型的污染場(chǎng)地土壤修復(fù)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的工程應(yīng)用現(xiàn)狀，包括工程技術(shù)適用范圍、系統(tǒng)構(gòu)成、主要工程裝備、工程案例、參考成本等。并結(jié)合當(dāng)前我國(guó)土壤修復(fù)行業(yè)的特點(diǎn)，系統(tǒng)分析了現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)污染場(chǎng)地土壤修復(fù)行業(yè)的商業(yè)模式及其未來(lái)的發(fā)展方向。
0引言
近年來(lái)，隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整及城市化進(jìn)程的加快，全國(guó)的大中城市都實(shí)施了“退二進(jìn)三”、“退城進(jìn)園”的政策，大批涉及化工、冶金、石油、交通運(yùn)輸、輕工等行業(yè)的污染企業(yè)先后搬遷或關(guān)閉。大量工業(yè)企業(yè)搬遷遺留場(chǎng)地的污染土壤在再開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，污染物會(huì)直接對(duì)該區(qū)域土地上從事生產(chǎn)、生活人員的健康構(gòu)成威脅。隨著我國(guó)土壤污染面積不斷擴(kuò)大，更是出現(xiàn)了復(fù)合型、混合型的高風(fēng)險(xiǎn)污染區(qū)，并呈現(xiàn)出城郊向農(nóng)村延伸、局部向區(qū)域蔓延的趨勢(shì)。2005年4月—2013年12月，國(guó)家環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部聯(lián)合對(duì)全國(guó)土壤污染狀況進(jìn)行了調(diào)查，調(diào)查點(diǎn)位覆蓋全部耕地，部分林地、草地、未利用地和建設(shè)用地。調(diào)查結(jié)果表明:全國(guó)土壤環(huán)境狀況總體不容樂(lè)觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂(yōu)，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問(wèn)題突出，工礦業(yè)、農(nóng)業(yè)等人為活動(dòng)以及土壤環(huán)境背景值高是造成土壤污染或超標(biāo)的主要原因。在有限的土地資源和脆弱的環(huán)境承載能力狀況下，積極開(kāi)展土壤污染修復(fù)治理工作可為我國(guó)實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展提供有力保障。
本文基于我國(guó)土壤污染形勢(shì)及污染場(chǎng)地的特點(diǎn)，介紹了幾種典型污染場(chǎng)地土壤修復(fù)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的工程應(yīng)用現(xiàn)狀，包括工程技術(shù)適用特點(diǎn)、系統(tǒng)構(gòu)成、工程裝備、工程案例、參考成本等。并結(jié)合當(dāng)前我國(guó)土壤修復(fù)行業(yè)特點(diǎn)，系統(tǒng)分析了現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)污染場(chǎng)地土壤修復(fù)行業(yè)的商業(yè)模式及未來(lái)的發(fā)展方向。
1我國(guó)污染土壤修復(fù)技術(shù)的工程應(yīng)用現(xiàn)狀
1.1解吸脫附技術(shù)
1.1.1工程應(yīng)用
解吸脫附技術(shù)可分為常溫解吸和熱解吸，熱解吸又稱(chēng)為熱脫附技術(shù)，可根據(jù)解吸溫度分為低溫?zé)崦摳?土壤加熱溫度低于315℃)及高溫?zé)崦摳?土壤加熱溫度高于315℃)。在國(guó)內(nèi)工程應(yīng)用時(shí)，常溫解吸技術(shù)通常將污染土壤堆置成條形土垛，通過(guò)翻拋設(shè)備對(duì)土垛進(jìn)行翻拋?zhàn)鳂I(yè)，使土壤中的揮發(fā)性污染物經(jīng)揮發(fā)去除。熱解吸技術(shù)用到的處理系統(tǒng)及設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，如滾筒式熱脫附系統(tǒng)、流化床式熱脫附系統(tǒng)、微波熱脫附系統(tǒng)及遠(yuǎn)紅外線(xiàn)熱脫附系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)工程中應(yīng)用的主要是滾筒式熱脫附系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由進(jìn)料系統(tǒng)、熱解吸系統(tǒng)和尾氣處理系統(tǒng)組成，加熱方式可以選擇直接加熱或間接加熱。一般情況下，直接加熱處理土壤的溫度為150～650℃，間接加熱處理土壤溫度為120～530℃。在國(guó)內(nèi)工程應(yīng)用中，為保證熱脫附的效率和能耗，土壤進(jìn)料前需進(jìn)行預(yù)處理使其含水率低于25%，最大土壤粒徑不超過(guò)50mm。
1.1.2工程案例
某化工廠退役后，經(jīng)場(chǎng)地調(diào)查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估發(fā)現(xiàn)，廠區(qū)內(nèi)土壤均受到以VOCs和SVOCs為主的復(fù)合有機(jī)物污染，主要污染物為BTEX、有機(jī)磷農(nóng)藥、多環(huán)芳烴等，工程規(guī)模約20萬(wàn)m3。輕度污染土壤采用常溫解吸技術(shù)，重度污染土壤采用滾筒式熱脫附技術(shù)將污染土壤均勻加熱到300～550℃，氧化焚燒室污染物去除率大于99.9%，修復(fù)后的土壤中污染物濃度達(dá)到修復(fù)目標(biāo)，項(xiàng)目實(shí)際工程費(fèi)用約為1000元/m3。
1.2化學(xué)氧化/還原技術(shù)
1.2.1工程應(yīng)用
目前國(guó)內(nèi)在化學(xué)氧化/還原技術(shù)的應(yīng)用中，常見(jiàn)的氧化還原劑包括芬頓試劑、錳酸鹽、過(guò)硫酸鹽、臭氧、硫化氫、亞硫酸氫鈉、硫酸亞鐵、多硫化鈣和零價(jià)鐵等，其中過(guò)硫酸鹽和零價(jià)鐵是目前國(guó)內(nèi)外較為推崇的氧化劑和還原劑。工程應(yīng)用技術(shù)可分為原位處理技術(shù)和異位處理技術(shù)。異位處理系統(tǒng)主要包括土壤預(yù)處理、藥劑混合及防滲系統(tǒng)等。預(yù)處理系統(tǒng)是對(duì)污染土壤進(jìn)行破碎、篩分或添加改良劑等，主要設(shè)備包括破碎篩分斗、挖掘機(jī)等。藥劑混合系統(tǒng)是將污染土壤與藥劑進(jìn)行混合攪拌，主要設(shè)備包括土壤改良機(jī)、淺層土壤攪拌機(jī)等。防滲系統(tǒng)是具有抗?jié)B能力的反應(yīng)池，并且能夠防止攪拌設(shè)備對(duì)其損壞，通常采用抗?jié)B混凝土或防滲膜加保護(hù)層。原位處理系統(tǒng)主要由藥劑制備/儲(chǔ)存系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等組成。藥劑通過(guò)注射井注入到污染區(qū)，注射井的數(shù)量和深度根據(jù)污染區(qū)的范圍及污染程度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在注射井的周邊及污染區(qū)域的外圍布署監(jiān)測(cè)井，以便在修復(fù)過(guò)程中及修復(fù)后對(duì)污染區(qū)的污染物，及藥劑的分布和遷移情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)于滲透性較低的土壤，可以采用土壤混合技術(shù)或液壓破裂技術(shù)幫助化學(xué)藥劑分散到污染區(qū)土壤中。
1.2.2工程案例
某農(nóng)藥生產(chǎn)廠地，經(jīng)場(chǎng)地調(diào)查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估發(fā)現(xiàn)其主要污染物為鄰甲苯胺、對(duì)氯甲苯、1，2-二氯乙烷等多有機(jī)污染物，其地下水污染面積約6000m2，污染深度達(dá)18m。綜合場(chǎng)地污染物特性、污染物濃度、土壤特征以及項(xiàng)目開(kāi)發(fā)需求，選用原位化學(xué)氧化技術(shù)進(jìn)行非挖掘區(qū)地下水污染治理，整個(gè)修復(fù)項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用為2000～2500/m2。
1.3化學(xué)淋洗技術(shù)
1.3.1工程應(yīng)用
在化學(xué)淋洗技術(shù)的應(yīng)用中，有機(jī)污染選擇的淋洗一般為表面活性劑和有機(jī)溶劑，重金屬污染選擇的淋洗劑一般為無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸、絡(luò)合劑等，對(duì)于有機(jī)物和重金屬?gòu)?fù)合污染，可考慮兩類(lèi)淋洗劑的復(fù)配。工程應(yīng)用技術(shù)也可分為原位處理技術(shù)和異位處理技術(shù)，但在國(guó)內(nèi)的工程應(yīng)用中，受場(chǎng)地條件等因素限制，很少使用原位處理技術(shù)，工程中更多地偏向于使用異位化學(xué)淋洗技術(shù)。異位處理系統(tǒng)主要包括土壤預(yù)處理、篩分、淋洗、水土分離、污水處理及揮發(fā)氣體控制系統(tǒng)等。主要設(shè)備包括土壤預(yù)處理設(shè)備(如破碎機(jī)、篩分機(jī)等)、輸送設(shè)備(如螺旋輸送機(jī)、帶輸送機(jī)等)、物理篩分設(shè)備(如濕法振動(dòng)篩、滾筒篩等)、增效淋洗設(shè)備(如淋洗攪拌罐、水平振蕩器、加藥配藥設(shè)備等)、水土分離及脫水設(shè)備(如脫水篩、壓濾機(jī)、離心分離機(jī)等)、污水處理系統(tǒng)(如沉淀池、物化處理系統(tǒng)等)、泥漿輸送系統(tǒng)(如泥漿泵、管道等)、自動(dòng)控制設(shè)備等。該技術(shù)對(duì)于污染物集中的大顆粒土壤(如砂礫、沙和細(xì)沙及相似土壤等)更為有效，對(duì)黏土的處理較為困難，土壤中細(xì)粒的百分含量是決定該技術(shù)修復(fù)效果和成本的關(guān)鍵因素，若土壤中含有25%以上的黏粒，則修復(fù)成本會(huì)大大提高，這種情況下通常不會(huì)考慮采用化學(xué)淋洗技術(shù)。
1.3.2工程案例
某有機(jī)氯農(nóng)藥廠經(jīng)場(chǎng)地調(diào)查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估發(fā)現(xiàn)，場(chǎng)地中部分區(qū)域土壤存在有機(jī)物污染，主要污染物為六六六和滴滴涕，最大濃度分別達(dá)46.4，33.2mg/kg，工程規(guī)模約為1000m3。污染土壤主要為雜填層，粗粒(2～10mm)含量在58%左右，砂粒(0.3～2mm)含量接近25%，細(xì)粒(小于0.3mm)在17%左右，綜合場(chǎng)地污染物特性、污染物濃度及土壤性質(zhì)，選用異位化學(xué)淋洗技術(shù)對(duì)該雜填土進(jìn)行污染治理，修復(fù)后土壤中污染物去除率高于85%，均達(dá)到修復(fù)目標(biāo)要求，項(xiàng)目系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行成本約為300元/m3，淋洗劑及污水處理藥劑的成本約為240元/m3。
1.4固化/穩(wěn)定化技術(shù)
1.4.1工程應(yīng)用
固化/穩(wěn)定化技術(shù)使用的修復(fù)材料主要分為3類(lèi):無(wú)機(jī)黏合劑(水泥、火山灰質(zhì)材料、石灰、磷灰石和礦渣等)、有機(jī)黏合劑(有機(jī)黏土、瀝青、環(huán)氧化物、聚脂和蠟類(lèi)等)、專(zhuān)用添加劑(活性碳、pH調(diào)節(jié)劑、中和劑和表面活性劑等)。工程應(yīng)用包括原位和異位兩種處理技術(shù)，在國(guó)內(nèi)的工程應(yīng)用中，更多地偏向于使用異位固化/穩(wěn)定化技術(shù)。異位處理系統(tǒng)主要包括土壤預(yù)處理、藥劑添加及混合攪拌系統(tǒng)等。主要設(shè)備包括土壤挖掘設(shè)備(如挖掘機(jī)等)、土壤水分調(diào)節(jié)設(shè)備(如輸送泵、噴霧器、脫水機(jī)等)、土壤破碎篩分設(shè)備(如破碎機(jī)、破碎斗、振動(dòng)篩、篩分破碎斗等)、土壤與藥劑混合攪拌設(shè)備(雙軸攪拌機(jī)、單軸螺旋攪拌機(jī)、切割錘擊混合式攪拌機(jī)等)。在修復(fù)實(shí)施過(guò)程中，土壤和藥劑的混合程度是該技術(shù)能否成功應(yīng)用的關(guān)鍵性指標(biāo)，混合越均勻則固化/穩(wěn)定化效果越好，而對(duì)土壤的預(yù)處理破碎有利于后續(xù)與藥劑的充分混合接觸，一般要求破碎后的土壤顆粒粒徑不宜大于50mm。
1.4.2工程案例
某電子電鍍車(chē)間，經(jīng)場(chǎng)地調(diào)查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估發(fā)現(xiàn)，場(chǎng)地中大部分區(qū)域土壤存在重金屬污染，主要污染物為銅、鋅和銀，最大濃度分別達(dá)1560，385，3306mg/kg，工程規(guī)模約為2000m3。污染土壤主要為黏性土和粉質(zhì)黏土，污染深度1～4m。綜合場(chǎng)地污染物特性、污染物濃度及土壤性質(zhì)，選用異位固化/穩(wěn)定化技術(shù)對(duì)污染土壤進(jìn)行污染治理，修復(fù)后土壤均滿(mǎn)足修復(fù)目標(biāo)要求，項(xiàng)目綜合成本約為600元/m3。
1.5聯(lián)合修復(fù)
我國(guó)部分土壤污染區(qū)域呈現(xiàn)出復(fù)合污染的特點(diǎn)，使用單一修復(fù)方法很難達(dá)到理想效果，因此需要發(fā)展多技術(shù)聯(lián)合的修復(fù)技術(shù)。對(duì)于復(fù)合污染土壤的修復(fù)，可將解吸脫附、化學(xué)氧化/還原、化學(xué)淋洗及固化/穩(wěn)定化等技術(shù)結(jié)合使用。例如，化學(xué)淋洗技術(shù)在固化/穩(wěn)定化修復(fù)的預(yù)處理階段使用，可有效除去污染物中的一些揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)污染物，使固化效果更佳;在化學(xué)氧化修復(fù)之前，使用常溫解吸技術(shù)可有效除去污染物中的一部分揮發(fā)性有機(jī)污染物，減少氧化藥劑的使用，從而降低修復(fù)成本。
2我國(guó)污染土壤修復(fù)行業(yè)商業(yè)模式分析
“十二五”期間，用于全國(guó)污染土壤修復(fù)的中央財(cái)政資金約有300億元，根據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，在這300億元表率作用的帶動(dòng)下，最終可能吸引到地方政府和社會(huì)資本，土壤修復(fù)市場(chǎng)有望達(dá)到千億乃至萬(wàn)億元。然而，雖然我國(guó)土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模潛力巨大，但由于沒(méi)有完善的商業(yè)模式，使得資金匱乏問(wèn)題一直困擾著土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，我國(guó)土壤修復(fù)行業(yè)的資金來(lái)源主要有3個(gè)類(lèi)型，“誰(shuí)污染，誰(shuí)治理”、“誰(shuí)受益，誰(shuí)治理”以及“政府出資”。
1)“誰(shuí)污染，誰(shuí)治理”模式，適用于污染責(zé)任主體明確的污染場(chǎng)地，該模式屬于“污染者付費(fèi)模式”。針對(duì)污染場(chǎng)地，明確法律意義上的有關(guān)責(zé)任主體，由污染責(zé)任主體籌措資金用于污染場(chǎng)地的修復(fù)治理。
2)“誰(shuí)受益，誰(shuí)治理”，該模式屬于“受益者付費(fèi)模式”，該模式充分利用市場(chǎng)機(jī)制，由污染場(chǎng)地的開(kāi)發(fā)商或使用者籌措污染場(chǎng)地的修復(fù)資金，將對(duì)污染土地開(kāi)發(fā)再利用所帶來(lái)的預(yù)期增值，作為土壤污染修復(fù)治理的商業(yè)回報(bào)。
3)“政府出資”模式，對(duì)于污染責(zé)任主體不明確、缺乏良好收益機(jī)制的污染場(chǎng)地，由國(guó)家或地方政府負(fù)責(zé)籌措資金用于這類(lèi)污染場(chǎng)地的修復(fù)工程費(fèi)用。
由于歷史原因，我國(guó)土壤污染主體大多是各類(lèi)國(guó)有工廠，經(jīng)過(guò)多輪的改制重組，很多工廠產(chǎn)權(quán)歸屬關(guān)系已經(jīng)滅失，無(wú)法明確造成污染的責(zé)任主體，單純由“政府出資模式”籌措資金用于污染場(chǎng)地的修復(fù)，給政府帶來(lái)了巨大的財(cái)政壓力，如何解決資金不足的問(wèn)題，提高污染治理的效率，成為了阻礙土壤修復(fù)行業(yè)發(fā)展的瓶頸。針對(duì)這種情況，近年來(lái)出現(xiàn)的PPP模式被證明是符合中國(guó)國(guó)情的，有望成為土壤修復(fù)行業(yè)新型商業(yè)模式。PPP模式全稱(chēng)Public-Private-Partnership，即公私合營(yíng)。從廣義上來(lái)說(shuō)，但凡政府與私人機(jī)構(gòu)之間進(jìn)行合作(如常見(jiàn)的BOT、BT、EPC模式)，均可以認(rèn)為是PPP模式。但從狹義上來(lái)說(shuō)，PPP模式是指政府與私人機(jī)構(gòu)通過(guò)合作共擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，政府授權(quán)私人機(jī)構(gòu)特許經(jīng)營(yíng)權(quán)運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目，最終共同分享收益。例如，國(guó)內(nèi)某環(huán)境修復(fù)公司在2014年與湘潭市岳塘區(qū)開(kāi)展合作，政企雙方成立合資公司對(duì)岳塘區(qū)工業(yè)園重金屬污染土壤進(jìn)行綜合治理，修復(fù)完成后，這片工業(yè)區(qū)將整體開(kāi)發(fā)為生態(tài)新城，該環(huán)境修復(fù)公司從后期土地交易中獲取治理收益。“岳塘模式”即是PPP模式的一種應(yīng)用，采用的土壤修復(fù)開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)讓獲取增值收益的模式，打破了行業(yè)發(fā)展的資金瓶頸，引入了第三方資金，完善了從土地修復(fù)到收益實(shí)現(xiàn)的機(jī)制。
3結(jié)語(yǔ)
我國(guó)土地資源緊缺，土壤污染形式嚴(yán)峻，隨著近年來(lái)在各大城市進(jìn)行場(chǎng)地的調(diào)查評(píng)估和修復(fù)工作的開(kāi)展，通過(guò)不斷引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，我國(guó)的污染土壤修復(fù)技術(shù)已基本實(shí)現(xiàn)了工程化應(yīng)用。但成套引進(jìn)現(xiàn)成的技術(shù)裝備，受到國(guó)外知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，費(fèi)用昂貴，同時(shí)也存在著水土不服的問(wèn)題，需要根據(jù)我國(guó)土壤污染特點(diǎn)進(jìn)行適應(yīng)性分析，消化吸收國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)修復(fù)材料和設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)，早日形成我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工程技術(shù)、修復(fù)材料和工程裝備。隨著我國(guó)對(duì)土壤環(huán)境污染問(wèn)題的日益重視，土壤修復(fù)行業(yè)的前景非常廣闊，但當(dāng)前大多數(shù)項(xiàng)目仍面臨著環(huán)境治理資金不足的困境，PPP模式下的環(huán)保治理服務(wù)商業(yè)模式是化解環(huán)保治理服務(wù)困境的一劑良藥，未來(lái)隨著我國(guó)環(huán)境稅的開(kāi)征以及《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》的頒布，地方政府財(cái)政補(bǔ)貼的來(lái)源將更加廣泛，將會(huì)有更多的污染土壤修復(fù)項(xiàng)目采用PPP模式，這將大大推進(jìn)我國(guó)土壤修復(fù)工作的進(jìn)程。
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