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1、清华苏州环境创新研究院土壤与地下水修复中心韩建均典型工业园区地下水污染风险管控目 录一、单位介绍二、园区及已开展污染防治措施介绍三、管控目标建议与技术比选四、管控方案设计五、长期监测方案设计一、单位介绍1.1 研究院情况清华苏州环境创新研究院是清华大学的 独 立 法 人 事 业 单 位,于2017年4月在苏州高新区注册成立。定位:助力清华大学“建设国际一流环境学科”的发展,以生态文明建设为引领、体制机制创新为驱动,围绕应用环境科技研发、导向性科技成果转化,通过学科交叉、技术集成、产业引领的创新实践,打造具有国际影响力的综合性研发和科技服务机构。知识产权81项研发团队20支
2、研究中心6个产业化公司14家人员总数500+研发团队25支研究中心9个产业化公司35家知识产权550+项院士创新站1个规划设计咨询科学研究与开发科技成果转化技术推广服务环境科学工程管理1.2 土壤与地下水修复研究中心中心以构建土壤和地下水修复行业领先的集成技术与产业服务平台为目标,对行业痛点提供典型土壤修复技术包和综合解决方案,构建土壤修复技术集成体系,形成咨询方案工程评估认证土壤和地下水修复技术支持的全流程服务模式,提供系统、专业的产业服务和管理决策支持。大业务板块61.2 土壤与地下水修复研究中心大型退役场地详细调查与风险评估项目面积调查:约429亩工作内容:三期钻探、采样工作实验等,采样
3、点位共计345个,采集分析土壤样品3286个、地下水样品64个。项目意义:大型退役地块土壤污染状况调查项目,为类似项目提供技术参考和示范。河南心连心化学工业集团股份有限公司(一分厂)退役场地详细调查及风险评估项目面积调查:约561亩工作内容:两期钻探、采样工作实验等,布设了194个土壤点位、47个地下水点位、10个地表水和底泥点位,采集分析土壤样品864个、地下水样品10个。项目意义:为团队化肥厂退役场地积累了丰富的经验。江苏劲力化肥有限责任公司土壤污染状况调查及风险评估项目1.2 土壤与地下水修复研究中心-典型项目浙江省xx县生态工业园区地下水污染扩散管控方案编制技术服务项目园区地下水污染风
4、险管控项目项目范围:xx县生态工业园区工 作 内 容:结合地下水数值模拟技术,提出“可渗透反应墙+抽出处理”联用的应急管控技术组合,为 保 障 园区地下水出水断面符合国家相关要求提供技术支持。项目意义:为后期开展园区地下水污染防治工作做好了技术铺垫与储备。1.2 土壤与地下水修复研究中心-典型项目浙江省土壤环境管理平台建设(一期)土壤环境管理平台建设项目范围:浙江省工 作 内 容:构建土壤环境基础信息数据载体;建立退役工业地块全过程监管系统;搭建土壤环境管理业务系统。项目意义:为浙江省土壤污染地块管理提供了决策依据,并为后期搭建更丰富的数据联动平台提供了支持。1.2 土壤与地下水修复研究中心-
5、典型项目有机污染物生物强化高效降解技术高效降解功能菌属及修复效果高效降解功能菌属及修复效果由硝酸盐还原菌等多种功能微生物构建组成的高效厌氧降解菌剂,可降解多环芳烃、总石油烃、苯系物等多种有机物,适用于多层次污染,能够原位/异位高效降解土壤表层及深层污染中的多种有机污染物。重金属还原稳定化技术利用还原菌类包括硫酸盐还原菌(SRB)、铁还原菌、脱硫弧菌等菌种,通过微生物对 S2-和Fe3+还原变价的重金属离子,如Cr6+、Hg2+、Hb2+等,使其达到稳定化状态。设施构筑原理及现场图盐碱地修复技术利用城乡有机废弃物,经过好养/厌氧发酵、深度提取等工艺,产生植物氨基酸、植物微生激励素,提供作物营养物
6、质,提高土壤质量,改善土壤盐碱化,建立“有机循环农业”模式。盐碱地修复案例盐碱地修复案例1.2 土壤与地下水修复研究中心-微生物技术矿 山 含 重 金 属 酸性 废 水 一 体 化 集成处置技术1系统构建了多模块处理单元的效率提升机制、实现重金属去除效率的同步提升。系统可将不同的模块处理单元和核心处理构件根据实际的处理需求集成组建为不同的工艺流程,满足不同类型矿山酸性废水处理的需求。2矿区重金属面源污染解析与核算技术开展矿区重金属面源污染的精细刻画与污染核算方式。开展区域面源污染负荷模拟与工程实施效果预评估,有效地指导工程实施。1.2 土壤与地下水修复研究中心-矿山环境技术二、园区及已开展污染
7、防治措施介绍2.1园区及已开展污染防治措施介绍项目背景国家环保督查项目2020年11月2021年5月园区土壤和地下水污染状况初步调查显示,园区氟化物已向下游扩散并超标,氯仿、1,1,2,2-四氯乙烷等有机污染物有向园区下游扩散的趋势。管控面积 园区已开发部分,面积为469700平方米(约705亩)。常山县生态园区应急指挥中心 垃圾填埋场 园区周边环境 园 区 西 南 角,原某矿业 有限公司(2010-2018);原某化工有限责任公司(2006-2010);园区南侧,存在垃圾填埋场,现已封场;渗滤液收集池。2.1园区及已开展污染防治措施介绍园区土壤和地下水初步调查 土壤:园区内:GB36600
8、二类用地筛选值评价;园区外:GB36600 一类用地筛选值评价。区域土壤点位总数超标点位总数超标率超标污染物超标倍数10的污染物(所属区域及地块)园区及周边环境81个5个6.15%砷、氟化物、对硝基氯苯和3,3-二氯联苯胺对硝基氯苯(37.68,A区域恒迪羽绒)园区外下游周边环境2个2个100%砷、氟化物/2.1园区及已开展污染防治措施介绍园区土壤和地下水初步调查 水样:园区内:GB14848 IV类水质;园 区 外:地 下 水 GB 14848 IV 水 质,地 表 水GB3838 III类水质。园区内:超标污染物主要是有机物1,1,2,2-四氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、1,2-二氯乙烷、
9、1,2-二氯乙烯、二甲苯、氯苯、氯仿、氯乙烯、三氯乙烯、石油烃(C10-C40)污染,和其他指标pH、钡、苯、氟化物、砷、锌等。园区外:氟化物。2.1园区及已开展污染防治措施介绍园区林家溪水质补充调查 地表水:5个水样,按照地表水 GB3838 III类水质评价。超标污染物:氟化物。其他有机因子检出:例如苯系物、氯代烃、氯氟代烃、氯苯类、苯胺类(包括氯苯胺类和硝基苯胺类)、苯酚类、多环芳烃等;虽然各有机因子检出浓度均不高,但也充分显示,园区地下水污染已向林家溪扩散。2.1园区及已开展污染防治措施介绍三、管控目标建议与技术比选3.1 管控目标建议与技术比选管控目标建议管控目的:遏制园区污染地下水
10、进一步向外扩散,促使园区地下水出水断面符合国家相关标准要求;管控目标建议:园区扩散地下水出水主要污染因子CODMn、氟化物等满足地下水质量标准(GB14848-2017)中类标准要求,其他园区特征污染因子控制在现有水平浓度不增加,确保下游地下水水质不再继续恶化。管控技术筛选原则时间合理;管控技术成熟可靠;管控费用经济合理;尽量少的周边环境影响;管控质量达到要求。3.1 管控目标建议与技术比选技术比选结合园区地下水污染扩散管控的目的和需求,园区地质和水文地质条件、污染物情况,从项目场地特征、技术指标、环境、安全等筛选指标进行打分,对技术进行总体评价;原位生物和原位化学氧化技术,非短时管控技术;物
11、理阻隔技术无法单独使用,且对地下水水文地质条件影响较大,适应性差;可渗透反应墙技术可作为园区北侧地下水下游出口的管控技术,对园区北侧地下水出水水质进行治理;抽出处理技术,通过地下水数值模拟等合理布设抽提井,可选择。四、管控方案设计4.1 管控方案设计整体方案设计针对向周边扩散的污染地下水,设计采用“地下水抽出+PRB系统”进行风险防控:在北侧谷口下游设置PRB系统,由“PRB反应单元+阻隔导流单元+渗流调控单元”组成,PRB反应墙长约50m,建设深度至中风化岩层,两侧阻隔导流单元共长约343m;在林家溪沿线以及园区内部设计一系列抽提井形成水力捕获带,共设计26口抽提井,均设置为完整井。4.1
12、管控方案设计PRB系统设计PRB系统设计设计思路设计要求:(1)针对场区特征污染因子进行设计,确保污染地下水的有效治理;(2)不影响现场的水文条件;(3)灵活多变,可应对场区后期运营中出现的各类地下水污染风险;(4)长期安全运行,且不对当地生态环境造成不良影响;(5)稳定、可靠、经济及施工方便。目标污染物:氟化物+可能向外扩散的重金属、有机污染因子。PRB反应结构的选择和设计连续式PRB处理系统注入式PRB处理系统漏斗-导门式PRB处理系统4.1 管控方案设计PRB系统设计反应单元介质选择过滤介质筛选(如石英砂、碎石等)反应介质筛选化学沉淀反应类(如羟基磷酸盐、CaCO3等)吸附式反应类(如沸
13、石、颗粒活性炭、铁的氢氧化物、黏土矿物等)生物降解反应类(如氧源和电子受体)氧化还原反应类(如零价铁、Fe2+矿物及双金属等)4.1 管控方案设计PRB系统设计反应单元填料厚度设计实验室小试批实验:确定其对污染物的去除性能柱实验:优选反应容量大、反应速率高的活性炭和沸石进行配比试验和柱实验参数计算反应半衰期计算停留时间计算反应介质水力性质测试反应格栅厚度计算(石英砂层0.5m后,零价铁/砂石层0.5m厚,活性炭/沸石层2m厚)反应介质寿命评估(5年)4.1 管控方案设计PRB系统设计反应单元深度设计PRB深度至少至相对不透水层0.6m,约深至13.3m,PRB底标高为75.30 m;常山港最大
14、洪水位为84.35 m,PRB建设位置地下水含水层水位约在76.30 m84.00 m,考虑些余量,设计PRB顶标高为85.30 m,即PRB高度为10.00 m;PRB反应介质墙顶标高(85.30 m)以上至地面标高(88.60 m)采用原状素填土回填,高度为3.30 m。4.1 管控方案设计PRB系统设计阻隔导流单元(止水帷幕)设计墙体建设类型选择:地下连续墙、高压旋喷桩、三轴搅拌桩、帷幕灌浆三轴搅拌桩为主,道路区域选择帷幕灌浆技术止水帷幕设计:PRB西侧止水帷幕长度104m,东侧止水帷幕长约286m4.1 管控方案设计PRB系统设计渗流调控单元设计为应对雨量大的季节,地下水水力负荷过大造
15、成PRB损坏的情况;采用中心线轴布井方式沿PRB墙体布设抽提井,布井间距15 m,共布设3口抽提井。4.1 管控方案设计PRB系统设计园区地下水数值模拟地下水数值模拟软件(GMS)搭建园区地下水数值模型,并在模型基础上设计地下水截流井群;主要模拟步骤:建立概念模型建立数值模型并求解模型校正得到结果并验证。4.1 管控方案设计抽提系统设计水文地质概念模型建立确定模型的范围:侧向边界条件;垂向边界条件;风化泥岩层由表层素填土组成,中间局部夹粉粘和全风化泥岩,局部夹粉粘和全风化泥岩层歼灭情况较多。潜水含水层以下为半风化泥灰岩,作为潜水含水层的隔水层;潜水含水层补给主要来自大气降水的入渗补给,其次为地
16、表水入渗、灌溉入渗及侧向径流补给;地下水在多孔介质中的流动符合质量守恒定律和达西定律;本次模拟只考虑上层第四系松散岩类孔隙水含水层,忽略垂向水量交换,故将该区地下水运动概化为平面二维非均质、各向同性非稳定流地下水模型。4.1 管控方案设计抽提系统设计 数值模型的建立 网格剖分:平面:100100;垂直:5层,厚度为50m;大气降水入渗补给:不做分区,统一概化处理;降雨入渗系数取值为0.1;根据面积、降水量以及降水入渗系数计算大气降水入渗补给量,模拟过程考虑到年最多降水量,年最少降水量,月平均最多降雨量和月平均最少降雨量。大气降水入渗补给量降水量(mm)大气降水入渗补给量(m3/d)年平均降水量
17、1833467.0383562最多年降水量2464.5627.9410959最少年降水量1104.2281.3441096月平均最多降水量302.3937.13月平均最少降水量51.5159.654.1 管控方案设计抽提系统设计 模型识别和验证 模型识别:初始水位的校正分层分区赋予渗透系数边界条件参数参考每层渗透系数进行调整;模拟结果:据观测值与模拟值校核曲线可知,观测值与模拟值总体在中间斜线上下,二者里斜线越近说明模拟结果越好,本次模拟结果水位模拟较好。4.1 管控方案设计抽提系统设计水力控制方案设计抽提井群的布设:布设26个完整井抽水井;在不考虑极端降雨情况下根据地下水数值模拟计算抽水井抽
18、水量如下:考虑枯水期月平均最少降雨量为51.5mm,抽水量为5 m3/d;考虑丰水期月平均最多降雨量为302.3mm,抽水量为40 m3/d;考虑年平均降雨量为1833mm,抽水量为25 m3/d。4.1 管控方案设计抽提系统设计绿色流线为捕获区,抽提井群开始抽水后,井周围地下水疏干,园区地下水基本受到抽水井群控制,同时该布井方案基本能够捕获厂区内的污染羽。水力控制方案设计4.1 管控方案设计抽提系统设计 抽提井结构 26口抽提井,每口井配备一个潜水泵,采用HDPE管道连接;潜水泵设计参数 抽提井设计参数(成井直径、井管直径,土工布、井口封堵);抽提井运行 抽提系统建设完成并试抽完成后,将抽提
19、系统移交园区,由其进行后续地下水抽提-处理运行维护工作;抽提工作根据丰/枯水季地下水埋深及回水量安排间接性抽水/连续性抽水。抽提井设计与运行4.1 管控方案设计抽提系统设计五、长期监测方案设计5.1 长期监测方案设计 园区可用监测井以及初步调查时设置的监测井,共计约54口;点位布设原则:依据地下水环境监测技术规范(HJ 164-2020)、浙江省重点工业园区地下水 污 染 专 项 调 查 和 污 染 扩 散 排 查 工 作 方 案(2021年);点位布设计划:针对园区下游、两侧和上游区域;针对园区内重点区域的布点;针对园区内部非企业范围污染扩散监测。点位布设图监测因子长期监测因子以初步调查超标
20、因子为主,包括常规因子(CODMn、pH、氨氮、钡、氟化物、铝、氯化物、锰、镍、铅、砷、铁、锌、总硬度)以及苯系物(苯、二甲苯等)、氯代烃(1,1,2,2-四氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、1,2-二氯乙烷、1,2-二氯乙烯、氯仿、氯乙烯、三氯乙烯、四氯化碳、四氯乙烯等)、氯苯和石油烃(C10-C40);考虑到地下水的流动性,并结合挥发性有机物和半挥发性有机物的检测方法,建议选择合适的实验室,在不增加检测成本的情况下,检测初步调查超标因子的同时,兼顾可能还存在的其他有机因子;具体监测因子可根据不同时期的监测目的进行调整优化,也可根据后期园区详细调查和风险评估明确的污染因子进行调整优化。监测频次根
21、据长期监测的目的,并结合园区拟开展的地下水污染防治管控工作,建议在开始监测的前三年,每个季度一次,了解管控措施对园区地下水水质的影响情况;待水质相对稳定后,可每隔半年进行一次;具体的监测频次可根据不同时期不同的监测目的进行调整优化。5.1 长期监测方案设计水质评价方法园区地下水水质按照类水质进行评价。因此各监测因子参照执行地下水质量标准(GB/T14848-2017)中表1“地下水质量常规指标及限值”和表 2“地下水质量非常规指标及限值”的类标准,其他没有的因子可以参考上海市建设用地地下水污染风险管控筛选值补充指标中第二类用地筛选值;若对于上述标准中均没有的因子进行了监测,可绘制该因子浓度随时
22、间变化曲线,了解园区水质的变化情况;若园区地下水经过详细调查和风险评估,明确了污染因子以及修复目标值,则水质标价还可参考建议的修复目标值。5.1 长期监测方案设计监测井标识地下水环境监测井图形标识监测井铭牌(包含井编号、经纬度、井深、建井日期、滤水管长度及深度、井顶高程、地下水水位、建井单位及联系电话、管理单位及联系电话等内容);警示标志和警示柱宣传牌(如“保护地下水环境监测井,人人有责”等)。5.1 长期监测方案设计苏 州 高 新 区 光 启 路 1 0 0 号N o.1 0 0 G u a n g q i R o a d,S u z h o u N e w D i s t r i c tw w w.t s i n g h u a-r i e t.c o m欢迎大家交流指正!