怎么给污染土地“消毒”?不妨听他谈谈日本经验

谷本祐一/日本清水建设株式会社高级研究员

2017-06-09 20:20 来源:澎湃新闻

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【编者按
如何评判一个区域的土壤生态是否健康?这片土壤上生长的作物是否安全无害?如何修复被污染的土地?
去年,国务院发布《土壤污染防治行动计划》,今年 1月环保部颁布《污染地块土壤环境管理办法(试行)》。在中央政策推动下,全国20多个省份相继发布了地方“土十条”,各地纷纷启动土壤污染状况详查和建设用地土壤环境调查评估。
6月6日在同济大学举办的、以“土壤生态环境评价与修复技术”为主题的第四届城市生态与节能论坛上,来自土壤生态领域的学界、业界代表200余人与会,以专家报告、专家讨论及提问互动等形式,共同探讨“土壤生态环境评价与修复技术”这一环保领域重要议题。
已经被污染的土地如何消毒?也不妨听听其他国家的经验,论坛上,日本清水建设株式会社高级研究员谷本祐一博士作了日本场地修复的案例分析,日本上世纪50、60年代经历了快速工业化,留下了很多污染的土地,每年有900亿日元修复的工程。
以下是谷本祐一博士分享的内容:
大家下午好,今天很开心可以和大家交流,我的名字是谷本祐一,是学习微生物学的,水处理是我研究的方向。我今天讲一下日本的场地修复的案例,因为其实日本很多规章制度和中国是不一样的,我会稍微给大家先介绍一下背景,然后再来说一下我们修复的科技。
首先我给大家介绍一下我们土壤修复的目的,因为现在人们希望能够拥有自己的土地,但是这个土地以及土壤是受到相关的法律法规的管制,不管是中央政府还是地方政府,第二点我们希望能够改变污染的情况,因为现在有的时候这个污染是会从土地之间传播,可能从一片土地传到更远的地方,所以我们希望能够避免污染造成的一些损失。所以在这种情况之下,我们修复的成本是比污染带来的损失要小的,所以我们要进行修复。
接下来给大家讲一下影响修复的因素,首先成分;第二是相关的规定,另外一点是污染物质的构成、浓度、污染的深度。另外想一下修复要用的时间。有一些工程是需要有时间要求的,我们要考虑到地下水的水位,还要考虑到土壤的属性。我们要看一下是不是土壤会影响到地下水的水质,我们同时也要考虑一下污染物处置场地相关的标准以及它周围的一些环境。
接下来给大家介绍一下现在日本对于土壤和地下水污染的一些历史,在20世纪50年代的时候,我们说到了在日本宫崎市出现了由铬、锌、砷污染出现的疾病,日本政府很重视进行水污染的控制。但是在20世纪60年代的时候我们又遇到了第二次爆发的水俣病,这个时候日本政府意识到了我们要关注环境污染的控制。
日本先天水俣病患者的手
水俣病就是汞中毒。
这个时候水俣病我们发现其实是由烷基汞(一类剧毒并且有强致癌作用的有机金属化合物)造成的,那个时候我们就发现了很多的公司和企业还有一些工厂可能都是在进行相关的一些排放,所以那个时候日本政府就开始注意到对环境污染的控制,对碳排放进行了一定的控制。
水俣病的污染源:企业排放的含汞污水。
让我们看一下当时被日本土壤污染法所管制的一些物质,是包括了氯乙烯、四氯化碳、二氯乙烷等等。接下来日本的法案也是对一些重金属的物质开始进行了防控,除了重金属之外对于农药还有其他的一些化肥也是进行了法律上面的控制。所以现在日本关于土壤的一些相关的法律法规,土壤修复主要用的是土壤淋洗的方法。也就是说我们通常是用很简单的仪器,我们这个测试是放进10克土壤加上100毫升的水充分的搅拌,搅拌6小时,然后进行固体和液体的分离。所以在搅拌之后以及分离之后我们开始进行水的一些分析,这就是我们进行土壤分析的方式。
接下来讲一下我们日本土壤修复的技术,现在我们看到首先是把地下水抽上来然后再进行水处理,然后处理掉地下水里面含有的所有有害物质,这个目前是在日本应用最广泛的,也就是属于原位地下水处理法。另外一点就是我们使用的是生物处理技术,也主要是应用于含油还有含氯的一些物质,这个物质含量是比较低的,我们采用的是原位和异位的方法,还采用化学氧化的方法,针对被油污染的还有被氯污染的一些物质。对于土壤淋洗我们也主要针对的是油污染和重金属污染,我们主要是土壤淋洗的是在现场的一个异位的处理,另外我们也用土壤混合的方式,这个主要针对的是被氯污染的土壤,我们进行的原位的现场处理。对于油污染我们还用了一种加热的方法。
接下来给大家介绍一下丰州的项目,因为是东京政府,原来是一个炼油厂,但是他是想把这个新的鱼市场从新的驻地迁到炼油厂的旧址上。20世纪末这里主要作为填埋区,总面积达到33万平方米,丰州炼油厂经营了20年。炼油厂为东京地区供气一直持续到了1988年,但是从1999年开始东京政府开始对这一地点进行了评估。在2007年东京燃气公司出台了一部土壤治理的方案。在2011年的时候这块土地被卖给了东京市政府。东京市政府希望利用三年时间进行土壤修复,因为他们希望能够把这一块土地用作新的鱼市。所以从2011年-2014年三年之间进行了土壤修复。新的鱼市场的建筑是从2014年开始一直建到2016年,但是我们在2016年的时候发现这块土地还是存在着污染的情况,东京政府决定要把鱼市搬迁推迟,因为这个土地还没有完全的处理好。
我们看一下这样的炼油厂主要的污染物是煤焦油,而这个煤焦油其实是芳香族烃类化合物,包括苯系物、臭樟脑、苯酚、甲酚,煤中的重金属也是富集了。其实主要的污染物有一点点这样的重金属。其实炼油厂的修复是非常困难的一个工作,因为煤焦油,因为这个炼油厂主要是有煤焦油的产生还有焦炭,在这个之后还会产生一些酒精,酒精和煤焦油,其实煤焦油是可以被回收然后被用于一些化工厂的,但是有一些煤焦油却进入了地下。所以这个炼油厂的这个场地其实是高度污染的,是受到了煤焦油的高度污染。所以我们对丰州这片场地进行了一系列的修复工作,我们修复的预算是达到了5.33亿美金相当于586亿日元。由于这里面的污染物,包括苯、氢化物、砷、铅还有汞等等都超了政府规定的标准。所以整个场地的面积达到了38万平方米,所以我们进行了一系列的修复工作,这是我们丰州修复工作的计划表。
因为丰州主要的污染物是有七种,那这包括苯、氢化物、砷、铅、汞、六价铬还有铬,首先我们对现场的一些油的情况进行监督,如果我们发现了有油,那当然我们就要用加热的方式,如果没有油的话或者是没有重金属只有苯我们会在现场运用生物的修复手段。所以我们进行了观察,然后对现场情况进行了判断,那这时我们通过土壤淋洗来进行修复。我们一共有三种土壤淋洗的设备运用到丰州的项目中。
接下来看一下污染物浓度和颗粒尺寸大小的变化,首先这个瘀泥其实是里面含有大量的污染物的,但是另外一点沙粒的这部分污染的程度并不严重,所以瘀泥这方面是我们的工作重点,但是瘀泥提取出来的一些污染物还能够进行再利用。看一下土壤清洗一般的原则,对于这个实例,直径是40毫米的我们只是用一般的清洗机,但土壤清洗沙粒直径限于63微米到2毫米之间的。对于更小的微粒我们用的是一个过滤脱水的流程。这是按照颗粒大小进行分离,1代表是一个进口,大一点的颗粒会顺着水流到下面,这个像一个过滤器一样的,它的工作原理也是跟过滤器差不多的。
举个例子,这是污染过的土全部放进去,把它们按照大小在其中进行分离这里是2毫米到40毫米,这是按照大小不同分离后的结果,这是最大的沙粒。这是对于沙粒进行再次的分离,处理完后的成品。这个就是土壤淋洗的过程了,这是水泥悬留器,上面有不同的进行大小的分离,这是一个处理的过程。把表面上的一些化学分子都重新分离了。这是把小粒子的收集,这个时候会吹入空气,这些空气和污染物一起浮到了上层。下层又可以把这些小的粉粒全部和沙粒一起集合起来,所以这就是我们非常常见的一个流程,就好像我之前说的其实它一共有三个部分,我们先是一个分离的过程,分离之后会有振动筛分离,再进入分流器。先是混合、沉淀然后压力机处理之后进行收集。在这里我们通常会用选粒器进行处理,这个是对于沙粒,尤其是关于洗涤机是把化学物质和沙粒进行一些混合,然后就好像我刚刚说的空气进入漂流的过程,往上,上流式的助器可以把这些分离开来。最后这就是我们处理完的沙粒。我觉得整个系统是完全闭合的系统,因为我们最后集合的里面差不多含了50%的水,其实水不仅仅是在这里有的,所以可以看到50%的水是完全闭合的过程中产生的水,并且有着同样的原因,可以看到富集物通常都是有50%的水,因为是闭合型的系统。我们在倾斜和压缩的部门这里一定是要去把50%的水比例降低,可以看到如果这个瘀泥的含水量是50%以上的话,可以看到这两点是差不多的。可以看到瘀泥的阶段含水量是比50%要低得多,一般最高是30%的含水量。
下面我想再给大家说一下微生物的治理方法,这是一个原位的处理,这是对原位微生物处理的小的视频,首先我们还是混合把我们这些水和营养物和土进行一些混合。混合之后会把这些全部都堆积在一起,其中会有一个空气的流入,这里会有一些微生物的活动。
稍微说一下我们的原位加热处理方法,这个是加热系统,大家可以看到首先我们还是把处理土给投入进去,先是有个预加热的焚烧炉,差不多加热到100度,很多的化合物和水就已经通过这个加热首先被去除了。然后在下面烧窑加热到400-600度左右的样子,这样油就会被气化和土壤进行分离,最后我们会用高温再加热一下油气然后再进行冷却。从高温冷却到低温。
总结一下,我们对日本土壤质量主要是用一些各种各样的方法,日本的法律规定里有29个污染物但不包括苯锡五类烃环芳烃,土壤污染治理要去提前计划,结合各种各样的恰当方式。比方说丰州的场地修复就是非常困难的,因为这里当时炼焦炉的一些焦油和其他酒精含量非常高,并且是富集,比较难处理的,土壤淋洗的技术是非常有利的工具,尤其是对于油和一些土壤重金属的去除。
非常感谢大家认真的聆听。谢谢!
(本文根据主办方提供的同传录音整理,未经主讲人审定)
责任编辑:洪燕华澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 土地,土地,日本,清水

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