T∕ACEF 079-2023 重金属一有机物复合污染土壤修复技术规范稳定化一堆体式热脱附.pdf

ICS 13.080.99CSS Z00团体标准团体标准T/ACEF 0792023重金属有机物复合污染土壤修复技术规范稳定化堆体式热脱附Technical specifications for remediation of heavy metal-organic co-contaminatedsitesCombined technology of stabilization and piled thermal desorption2023-5-22 发布2023-6-1 实施中华环保联合会发 布学兔兔 标准下载T/ACEF 0792023I目次前言.II1 范围.12 规范性引用文件.13 术语和定义.24 总体要求.25 工艺设计.36 检测与过程控制.77 施工与调试.88 运行与管理.9附录 A（资料性）工艺设计基础资料.10附录 B（资料性）堆体式热脱附系统结构.11全国团体标准信息平台学兔兔 标准下载T/ACEF 0792023II前言本文件按照 GB/T 1.1-2020标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由浙江卓锦环保科技股份有限公司提出。本文件由中华环保联合会归口。本文件起草单位：浙江卓锦环保科技股份有限公司、中国科学院南京土壤研究所、浙江大学、中节能大地（杭州）环境修复有限公司。本文件主要起草人：田平、杜耀、邵一如、邹传、黄燕、王宇峰、杨尚源、滕应、赵玲、马文亭、骆永明、汪海珍、沈超峰、唐先进、徐建明、徐华锺、肖愉、张飞、姜瑞雪、陈伟伟。全国团体标准信息平台学兔兔 标准下载T/ACEF 07920231重金属-有机物复合污染土壤修复技术规范稳定化-堆体式热脱附1 范围本文件规定了重金属-有机物复合污染地块土壤稳定化-堆体式热脱附组合修复的总体要求、工艺设计、检测与过程控制、施工与调试、运行与管理等。本文件适用于重金属与挥发性有机物、半挥发性有机物复合污染土壤的稳定化-堆体式热脱附组合修复。本文件不适用于含有放射性污染的土壤。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 8175设备及管道绝热设计导则GB 18599一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准GB/T 20801压力管道规范 工业管道GB 50028城镇燃气设计规范GB 50187工业企业总平面设计规范GB 50275风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范GB 50494城镇燃气技术规范GB 55010供热项目工程规范HJ 25.4建设用地土壤修复技术导则HJ 25.5污染地块风险管控与土壤修复效果评估技术导则（试行）HJ 1165污染土壤修复工程技术规范 原位热脱附HJ 1282污染土壤修复工程技术规范 固化/稳定化T/CAEPI 55污染土壤原位热传导修复工艺设计指南全国团体标准信息平台学兔兔 标准下载T/ACEF 079202323 术语和定义下列术语适用于本文件。3.1稳定化 stabilization将污染土壤与稳定化药剂混合，改变土壤中污染物的化学有效性，从而降低有害组分的移动性或浸出性的过程。3.2堆体式热脱附 piled thermal desorption将开挖后的污染土壤按照一定要求堆积于防渗区域并进行密闭隔热，通过间接加热的方式使目标污染物从土壤中挥发并抽提去除的处理过程，包括热传导加热及蒸汽强化抽提。4 总体要求4.1 一般规定4.1.1 稳定化-堆体式热脱附组合技术适用于修复受到重金属和挥发性有机物、半挥发性有机物复合污染的土壤。重金属主要包括：铅、铜、镉、镍、铬（六价）、汞、砷等；挥发性有机物主要包括：苯系物、短链石油烃、挥发性卤代烃等；半挥发性有机物主要包括：多环芳烃、多氯联苯、多溴联苯等。4.1.2 稳定化-堆体式热脱附修复工程实施前，应收集相关资料，主要包括：a）土壤污染特征，包括污染物类型、浓度、毒性以及污染物受热后可能产生的中间体的种类，重点关注易挥发、恶臭类污染物；b）土壤理化性质，包括土壤质地、土壤含水量、土壤渗透性、导热性、土壤密度、土壤比热容、土壤 pH 等；c）区域气候条件，包括气温、降水量、主导风向等；d）地块用途（现状及未来规划）；e）周边敏感点及分布，包括居民区、生态保护区、地表水源地、地下水源地等；f）能源供应条件，包括临水、临电、燃气、蒸汽供应等；g）土壤修复目标值（包括污染物总量和浸出浓度）、修复土方量和修复后土壤的去向。4.1.3 稳定化-堆体式热脱附的工艺运行参数宜开展小试和中试进行验证，确定修复工艺方案。4.1.4 修复工程宜选用质量可靠、高效节能、自动化程度高、便于运行维护的设备和修复效果好、环境风险低的药剂。4.1.5 修复工程应采取收集处理废水、废气和固体废物、抑制扬尘、控制噪声等二次污染防治措施，二次污染防治设施与主体工程应同时设计、同时施工、同时运行。4.1.6 修复工程中产生的废水和废气的排放应符合国家和地方污染物排放标准、排污许可、或环境影响评价文件及其审批意见的要求。修复工程中产生的固体废物应按照其环境管理属性分类收集并妥善处理。4.1.7 修复工程应配备相应的监测仪器设备。全国团体标准信息平台学兔兔 标准下载T/ACEF 079202334.1.8 处理后的土壤宜优先考虑资源化利用，可作为路基用土、建材用土、垃圾填埋覆土等。4.2 场地要求4.2.1 修复工程宜选在污染地块内或根据自然条件、地理位置条件、交通运输条件、周边敏感区域等要求进行选择。4.2.2 施工作业场地布置应符合 GB50187 的规定执行。4.2.3 地基承载力应满足稳定化-堆体式热脱附施工机械运行、土壤堆放的要求。4.2.4 堆体式热脱附作业场地应远离易燃易爆危险化学品存放地，安全距离应符合 GB50494、GB55010中相关规定。5 工艺设计5.1 一般规定5.1.1 修复工程设计、施工、运行除符合本标准外，还应符合国家现行的法律、法规、标准、项目修复设计与实施方案的相关规定。5.1.2 工艺设计应因地制宜、科学合理。宜充分考虑加热过程对稳定化药剂及污染物形态的影响，并考虑稳定化药剂添加对土壤含水量、导热性等热脱附技术关键因子的影响，优化修复工艺顺序。5.1.3 工艺设计方案宜包括组合工艺实施顺序，土壤预处理，稳定化药剂筛选与施用，热脱附堆体及其配套加热、抽提、废水废气系统建设与运行，过程二次污染防治等设计。5.2 工艺流程5.2.1 若热脱附条件能促进稳定化药剂（如生石灰、氧化镁、黏土矿物等）对重金属的稳定，宜先加入稳定化药剂，完成热脱附后再进行养护，工艺流程参见图 1。图 1 组合工艺流程 a5.2.2 若热脱附条件会导致稳定化药剂（如亚铁、硫化物等还原性物质）丧失其对重金属的稳定化作用，应先进行热脱附，再稳定化，工艺流程参见图 2。图 2 组合工艺流程 b5.2.3 若热脱附条件对重金属（如铬、锌、砷）产生浸出浓度升高等活化作用，可先进行热脱附，保证后续稳定化效果；或先进行稳定化修复，选择不受加热影响的稳定化药剂。5.2.4 若热脱附条件对重金属（如镉）产生固化作用，宜先进行热脱附，可减少稳定化药剂用量。5.2.5 当污染土壤存在异味或挥发性有机污染物时，宜先进行热脱附。全国团体标准信息平台学兔兔 标准下载T/ACEF 079202345.3 土壤预处理5.3.1 土壤进行稳定化或热脱附修复之前，宜进行预处理。土壤预处理包括筛分、调节土壤含水量等工序。5.3.2 土壤中含有大石块、建筑垃圾等非土壤物质，可通过筛分去除，并控制粒径小于 50mm。清理出的石块和建筑垃圾，清洗后可进行资源化利用。5.3.3 通过晾干、加入脱水剂（生石灰）等方式降低土壤含水量，或通过加水调节土壤含水量。5.3.4 稳定化处理土壤质量含水量宜保持在 25%35%。5.3.5 堆体式热脱附处理土壤应满足质量含水量低于 20%。5.4 稳定化5.4.1 稳定化药剂选择应根据污染物种类、污染程度、土壤理化性质、药剂热稳定性，污染土壤处理工艺顺序等因素确定。采用先稳定化后热脱附处理时，不宜使用有机类及还原性稳定剂。5.4.2 宜通过小试、中试确定药剂用量、水土比、混合搅拌方式、混合时间、养护时间等参数。5.4.3 热脱附处理后土壤应重新测定土壤的理化性质和污染物特征，根据新的结果确定稳定化实施相关参数。5.4.4 加入稳定化药剂后进行热脱附的土壤，药剂配比和水土比应根据热脱附条件进行调整。5.4.5 搅拌完成或热脱附完成后宜将土壤堆成条垛状，调节土壤含水量，保持水分养护。5.5 堆体式热脱附5.5.1 堆体式热脱附工艺流程堆体式热脱附具体工艺流程见图 3。图 3 堆体式热脱附工艺流程图5.5.2 堆体建设5.5.2.1 堆体建设区域宜铺设垫土层，满足地面承重要求。5.5.2.2 垫土层上方应铺设防渗层或隔污层，防止污染物迁移扩散。5.5.2.3 堆体底部应铺设隔热地坪，堆体四壁与顶部应覆盖隔热层，减少热量散失。5.5.2.4 堆体四周建设排水沟，将降雨等地表径流集中收集处理。5.5.2.5 单个堆体尺寸与建设规模应根据污染土方量、项目施工周期、处置场地面积和能源供给等因素确定。通常单个堆体宽度不宜超过 10m，高度不宜超过 6m，多采用 23m。堆体侧面坡度宜控制在全国团体标准信息平台学兔兔 标准下载T/ACEF 079202351:11:1.5，以保证堆体的稳定性。示意图见附录 B 图 B.1。5.5.3 能耗计算5.5.3.1 堆体式热脱附能耗、土壤加热所需能量、土壤水加热所需能量、土壤水蒸发带走热量、堆体表面热量损失的计算分别见公式(1)-(5)：a）堆体式热脱附能耗：=(+)/.(1)式中：总能量，kJ；土壤加热所需能量，kJ；土壤水加热所需能量，kJ；土壤水相变所需能量，kJ；堆体表面热量损失，kJ；热传导效率，其中，电热传导管热传导效率为 80%-95%，燃气热传导管热传导效率为 30%-60%。b）土壤加热所需能量：=1 0.(2)式中：土方量，m3；土壤密度，kg/m3；土壤含水量，kg/kg；土壤加热目标温度，K；0土壤初始温度，K；土壤比热容，kJ/(kgK)。c）土壤水加热所需能量：=100 0+100 .(3)式中：水密度，kg/m3；水比热容，kJ/(kgK)；水蒸气比热容，kJ/(kgK)。d）土壤水蒸发带走热量：=.(4)式中：全国团体标准信息平台学兔兔 标准下载T/ACEF 07920236水潜热，kJ/kg。e）堆体表面热量损失：=+1 3.6.(5)式中：堆体表面温度，K；环境温度，K；隔热层厚度,m；隔热材料导热系数，W/(mK)；隔热层外表面放热系数，热损失计算中，一般取 11.63 W/(m2K)；堆体隔热层面积，m2；堆体式热脱附运行时间，h。5.5.3.2 热量由燃料提供，所需燃料总量可由公式(6)计算：=.(6)式中：所需燃料量，m3或 kg；燃料热值，kJ/m3或 kJ/kg。5.5.4 燃气管道设计及安装应符合 GB 50028、GB 50494 的要求；蒸汽注入管道、输送泵的设计安装应满足 GB/T 20801。加热设备和管道应设置保温绝热层，地面管道、装置外表面温度宜不高于 60，同时在现场高温区域设置警示标志。5.5.5 加热系统5.5.5.1 供热方式的选取应根据污染物种类、土质特征、场地能源供应条件、修复时间要求等条件确定。供热方式的适用条件分析可参照 HJ 1165 附录 A。5.5.5.2 采用热传导加热方式，宜选择天然气等清洁燃料产生热烟气或电加热棒。5.5.5.3 热传导加热系统主要由供热单元和加热管组成，蒸汽强化抽提供热系统由蒸汽生成单元和蒸汽注入管组成。5.5.5.4 加热管数量可根据计算出的能量需求、单根加热管的功率、堆体的体积、修复目标等因素确定。5.5.5.5 加热管排布方式可采用正三角形或正六边形（附录 B 图 B.2），加热管间距可根据堆体形状、体积以及加热管数量进行调整，宜为 1.54m。5.5.5.6 蒸汽注入管宜水平铺设在堆体底部，可采用管壁开筛的不锈钢管，堆体示意图见附录 B 图 B.3。5.5.5.7 加热系统相关工艺设备和材料选择参照 HJ 1165。5.5.5.8 加热管连接处宜采用膨胀节连接，满足热脱附运行过程中的加热管伸缩。5.5.6 抽提系统全国团体标准信息平台学兔兔 标准下载T/ACEF 079202375.5.6.1 抽提系统主要由抽提管和真空泵构成。抽提管连接真空泵，将挥发出的气体抽出，进入气液分离装置。5.5.6.2 抽提管宜排布在加热管形成的正三角或正六边形中心，或与加热管分层交替排布（附录 B 图B.2）。5.5.6.3 抽提管与加热管数量比宜在 1:52:3 之间，有效抽提范围应覆盖整个堆体，污染物浓度较高的土壤，抽提管数量可适当增加。5.5.6.4 蒸汽强化抽提系统的抽提管可水平铺设在距离堆体顶部 0.5m 内。5.5.6.5 抽提管应采用耐高温、耐腐蚀的材质，如碳钢或 304 不锈钢。抽提管与污染土壤间应填充滤料，并用滤网包裹。抽提管的设计安装应满足 GB/T 20801。5.5.6.6 抽提系统应提供足够的负压，负压应根据污染物浓度、堆体体积、污染土壤性质确定。真空泵的设计安装应满足 GB 50275 要求。5.5.7 废水废气处理系统5.5.7.1 废水、废气处理单元工艺选择及设计要求参照 HJ 1165。5.5.7.2 加热系统天然气燃烧烟气可回收余热，用于工艺内部。5.5.7.3 蒸汽加热堆体底部应增加集水管，收集蒸汽冷凝后产生的废水输送至废水处理系统。5.5.7.4 抽提系统收集的气体经过冷凝后气液分离，产生的废水、废气分别进行处理。5.6 二次污染防治措施5.6.1 土壤预处理和稳定化施工宜在修复车间中进行，设置机械通风系统和挥发性有机物监测系统，并配备废气收集处理装置，施工产生的扬尘应采取洒水等抑尘措施。5.6.2 堆体式热脱附修复后土壤可采用水喷淋方式使土壤质量含水量增至 10%25%，实现抑尘。5.6.3 药剂、干粉材料等应放置在仓库。5.6.4 应对施工和运行过程产生的废水进行收集、处理和回用，废水处理系统宜采用密闭结构，避免水体中的挥发性物质无组织逸散。5.6.5 堆体式热脱附施工和运行过程中产生的固体废弃物，如隔热地坪、保温层、活性炭等，按照固体废物管理属性进行分类收集处理。5.6.6 尽量选用低噪声或备有消声降噪设备的施工机械，加强机械设备的维修保养，降低施工噪声对周边环境的影响。6 检测与过程控制6.1 检测6.1.1 修复过程中和项目验收前，应对修复土壤进行取样检测。6.1.2 土壤检测分为重金属稳定化效果检测和有机物去除效果检测，重金属检测宜在稳定化养护结束后采样，有机物检测可在堆体式热脱附结束后，堆体拆除前进行采样。6.1.3 重金属稳定化效果检测应每批采样，布点数量和位置遵循 HJ 25.5，原则上每个采样单元（每个样品代表的土方量）不应超过 500m3。全国团体标准信息平台学兔兔 标准下载T/ACEF 079202386.1.4 重金属稳定化效果采用浸出测试进行评估，测试方法和标准限制参照 HJ 1282，重金属浸出浓度应达到土壤修复目标并满足土壤后续利用相关要求。6.1.5 稳定化修复后的土壤，可根据稳定化药剂基质材料，增加相应的检测指标，如检测矿物材料引入的重金属等。6.1.6 有机物去除效果检测取样点应设置在堆体顶部、边界、底部以及相邻加热管距离中心等修复薄弱区域，推荐采样数量参见表 1。6.1.7 达标后的土壤，如选择资源化利用，还应根据具体利用方式测试再利用性能指标。表 1 堆体式热脱附修复推荐采样数量堆体体积/m3采样单元数量/个10011003002300500350010004每增加 500增加 1 个6.2 过程监测与控制6.2.1 若采用专用设备混合污染土壤和稳定化药剂，宜监测的指标包括：污染土壤的给料速率、药剂入料速率、土壤在搅拌机中的停留时间、加水速率、搅拌速度等。若采用普通搅拌设备，宜对单位土壤加药量、加水量、搅拌时间等进行记录。6.2.2 稳定化养护过程中，应对土壤含水量进行监测，保持水分。对六价铬稳定化土壤，还应监测土壤pH 和氧化还原电位，保持还原环境。6.2.3 堆体式热脱附运行时，应对堆体内压力、温度等指标进行监控。土壤堆体监测点的布设根据加热管排布方式确定，宜在加热管所围成形状的中心位置布置一个监测点。在加热温度相对较低、距离加热管较远等修复薄弱区域，可增加监测点数量。6.2.4 蒸汽强化抽提堆体应对蒸汽注入量、注入压力、注入温度进行监测。通常情况下，注入速率为抽提速率的 20%80%，堆体内温度宜保持在 70以上。6.2.5 堆体式热脱附运行时，应对真空泵的工作情况、抽提管管口压力和温度进行监控。6.2.6 堆体式热脱附废水废气排放口应设有采样点和在线监测装置，对处理过的废水废气进行检测，达标后排放。6.2.7 根据监测结果及时调整优化工况，保证修复工艺稳定运行。堆体式热脱附装置应配有安全联动装置，在发生突发情况时，可以关闭热脱附加热系统。6.2.8 可采用数字化管理平台，对施工整体进展、关键工段运行情况、施工现场环境、废水废气处理排放等在线监测与分析，实现全过程管理。7 施工与调试7.1 施工全国团体标准信息平台学兔兔 标准下载T/ACEF 079202397.1.1 修复工程实施前，应制定详细的施工方案，包括工作计划、人员组成、工艺设计、设备运行维护、安全措施、应急预案等内容，并通过专家论证。7.1.2 应按施工设计文件要求进行修复车间等的基础施工，满足建设安装要求，土壤预处理、稳定化-堆体式热脱附、药剂储存和配制等区域的地面防渗、隔热、承重等应满足设计要求。7.1.3 土壤堆体应满足设计要求，根据实际情况对堆体进行整形和边坡处理，保证堆体稳定。7.1.4 若需要在堆体上钻孔，钻孔位置应避开水平铺设的管道，选择堆体承载压力范围内的钻探设备，避免对堆体产生破坏。7.2 调试7.2.1 设备仪表安装、调试要求参照国家相关技术规范执行。7.2.2 调试期间应进行性能试验，主要包括以下内容：a）土壤稳定化药剂混合效果；b）加热系统对土堆加热效果；c）抽提系统最大抽提量；d）废水系统处理效率；e）废气系统处理效率；f）运行稳定性。8 运行与管理8.1 一般规定8.1.1 稳定化-堆体式热脱附修复工程的运行、维护、人员和安全管理除执行本标准外，还应符合国家现行标准的有关规定。8.1.2 应建立污染土壤修复工程相关的各项规章制度。8.2 系统启动、运行与停止8.2.1 各修复单元应在系统通过整体调试、各环节运转正常、技术指标达到设计要求后启动。8.2.2 系统运行参数或效果未达到设计要求时，应及时排查问题并采取相应措施，保证系统在设计工况的条件下运行。8.2.3 应定期对设备、电气、仪器仪表进行检查维护，确保系统稳定可靠运行。8.2.4 热脱附系统启动顺序为废气处理单元-抽提单元-废水处理单元-供热单元-加热单元；停机顺序为加热单元-供热单元-抽提单元-废气处理单元-废水处理单元。8.2.5 应根据土壤修复情况，包括土壤样品自检结果、废水废气的污染物含量等，确定系统的停止时间。8.2.6 稳定化修复停止后，如修复后土壤不能马上回填或资源化利用，应做好防扬尘、防雨等措施。全国团体标准信息平台学兔兔 标准下载T/ACEF 079202310附录A（资料性）工艺设计基础资料表 A 给出了工艺设计所需要的基础资料表 A 工艺设计资料表基础资料稳定化堆体式热脱附场地和土壤特征污染地块特征场地布置与堆体建设待修复土方量/堆体大小与处理批次土壤质地组成确定预处理工艺、混合搅拌方式等土壤含水量确定预处理工艺、水分控制和药剂配方确定预处理工艺、供热方式和堆体水分控制土壤渗透性工艺设计供热方式土壤密度/热脱附能耗估算土壤比热容/热脱附能耗估算土壤 pH 值判断药剂反应环境及其对浸出特性的影响判断土壤对管道、机械的潜在腐蚀性能源供给/供热方式修复目标值修复目标确定与土壤最终处置污染物特征污染物种类用于药剂比选与配方确定确定热脱附温度与时长，组合工艺顺序污染程度判断药剂用量确定热脱附温度与时长污染物浸出判断污染并提供基础数据/稳定化药剂药剂种类判断组合工艺顺序全国团体标准信息平台学兔兔 标准下载T/ACEF 079202311附录B（资料性）堆体式热脱附系统结构图 B.1 给出了堆体式热脱附系统结构示意图（热传导加热）图 B.1 堆体式热脱附系统示意图全国团体标准信息平台学兔兔 标准下载T/ACEF 079202312图 B.2 给出了加热管/抽提管/监测点布设示例（热传导加热）正三角布设示例正六边形布设示例图 B.2 加热管/抽提管/监测点布设示例（热传导加热）图 B.3 给出了蒸汽强化抽提堆体立面横向示意图图 B.3 蒸汽强化抽提堆体立面横向示意图全国团体标准信息平台学兔兔 标准下载