9 土壤阻隔填埋技术 9.1 技术名称
技术名称：土壤阻隔填埋，英文名称：Soil Barrier and Landfill 9.2 技术适用性
9.2.1 适用的介质：污染土壤。
9.2.2 可处理的污染物类型：适用于重金属、有机物及重金属有机物复合污染土壤。 9.2.3 应用限制条件：不宜用于污染物水溶性强或渗透率高的污染土壤，不适用于地质 活动频繁和地下水水位较高的地区。 9.3 技术介绍
9.3.1 原理：将污染土壤或经过治理后的土壤置于防渗阻隔填埋场内，或通过敷设阻隔 层阻断土壤中污染物迁移扩散的途径，使污染土壤与四周环境隔离，避免污染物与人体接触 和随降水或地下水迁移进而对人体和周围环境造成危害。按其实施方式，可以分为原位阻隔 覆盖和异位阻隔填埋。
原位阻隔覆盖是将污染区域通过在四周建设阻隔层，并在污染区域顶部覆盖隔离层，将 污染区域四周及顶部完全与周围隔离，避免污染物与人体接触和随地下水向四周迁移。也可 以根据场地实际情况结合风险评估结果，选择只在场地四周建设阻隔层或只在顶部建设覆盖 层。
异位阻隔填埋是将污染土壤或经过治理后的土壤阻隔填埋在由高密度聚乙烯膜 （HDPE）等防渗阻隔材料组成的防渗阻隔填埋场里，使污染土壤与四周环境隔离，防止污 染土壤中的污染物随降水或地下水迁移，污染周边环境，影响人体健康。该技术虽不能降低 土壤中污染物本身的毒性和体积，但可以降低污染物在地表的暴露及其迁移性。
9.3.2 系统构成和主要设备：原位土壤阻隔覆盖系统主要由土壤阻隔系统、土壤覆盖系 统、监测系统组成。土壤阻隔系统主要由 HDPE 膜、泥浆墙等防渗阻隔材料组成，通过在 污染区域四周建设阻隔层，将污染区域限制在某一特定区域；土壤覆盖系统通常由粘土层、 人工合成材料衬层、砂层、覆盖层等一层或多层组合而成；监测系统主要是由阻隔区域上下 游的监测井构成。异位土壤阻隔填埋系统主要由土壤预处理系统、填埋场防渗阻隔系统、渗 滤液收集系统、封场系统、排水系统、监测系统组成。其中：该填埋场防渗系统通常由 HDPE 膜、土工布、钠基膨润土、土工排水网、天然粘土等防渗阻隔材料构筑而成。根据项目所在 地地质及污染土壤情况需要，通常还可以设置地下水导排系统与气体抽排系统或者地面生态 覆盖系统。
主要设备包括：阻隔填埋技术施工阶段涉及大量的施工工程设备，土壤阻隔系统施工需 冲击钻、液压式抓斗、液压双轮铣槽机等设备，土壤覆盖系统施工需要挖掘机、推土机等设 备，填埋场防渗阻隔系统施工需要吊装设备、挖掘机、焊膜机等设备，异位土壤填埋施工需 要装载机、压实机、推土机等设备，填埋封场系统施工需要吊装设备、焊膜机、挖掘机等设 备。阻隔填埋技术在运行维护阶段需要的设备相对较少，仅异位阻隔填埋土壤预处理系统需 要破碎、筛分设备、土壤改良机等设备。
9.3.3 关键技术参数或指标 影响原位土壤阻隔覆盖技术修复效果的关键技术参数包括：阻隔材料的性能、阻隔系统 深度、土壤覆盖层厚度等。
（1）阻隔材料：阻隔材料渗透系数要小于 10-7 cm/s，阻隔材料要具有极高的抗腐蚀性、 抗老化性，具有强抵抗紫外线能力，使用寿命 100 年以上，无毒无害。阻隔材料应确保阻隔 系统连续、均匀、无渗漏。
（2）阻隔系统深度：通常阻隔系统要阻隔到不透水层或弱透水层，否则会消弱阻隔效 果。
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（3）土壤覆盖厚度：对于粘土层通常要求厚度大于 300 mm，且经机械压实后的饱和 渗透系数小于 10-7 cm/s；对于人工合成材料衬层，满足《垃圾填埋场用高密度聚乙烯土工膜》 （CJ/T 234）相关要求。 影响异位土壤阻隔填埋技术修复效果的关键技术参数包括：防渗阻
隔填埋场的防渗阻隔
效果及填埋的抗压强度、污染土壤的浸出浓度、土壤含水率等。
（1）阻隔防渗效果：该阻隔防渗填埋场通常是由压实粘土层、钠基膨润土垫层（GCL） 和 HDPE 膜组成，该阻隔防渗填埋场的防渗阻隔系数要小于 10-7cm/s。
（2）抗压强度：对于高风险污染土壤，需经固化稳定化后处置。为了能安全贮存，固 化体必须达到一定的抗压强度，否则会出现破碎，增加暴露表面积和污染性，一般在 0.1-0.5MPa 即可。
（3）浸出浓度：高风险污染土壤经固化稳定化处置后浸出浓度要小于相应《危险废物 鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3)中浓度规定限制。
（4）土壤含水率：土壤含水率要低于 20%。 9.4 技术应用基础和前期准备
在利用土壤阻隔技术前，应进行相应的可行性测试，目的在于评估污染土壤是否适用该 技术。原位土壤阻隔覆盖技术测试参数包括：土壤污染类型及程度、场地水文地质、土壤污 染深度、土壤渗透系数等，可根据需要在现场进行工程中试。异位土壤阻隔填埋技术测试参 数包括：土壤含水率、土壤重金属含量、土壤有机物含量、土壤重金属浸出浓度、土壤渗透 系数、场地水文地质等，可以在实验室开展相应的小试或中试实验。
9.5 主要实施过程 根据污染程度与污染土壤的不同情况，该技术可以与其他修复技术联合使
用。对于高风
险污染土壤可以联合固化/稳定化技术使用后，对污染土壤进行填埋；对于低风险污染土壤 可直接填埋在阻隔防渗的填埋场内或原位阻隔覆盖。该技术一方面可以隔绝土壤中污染物向 周边环境迁移，另一方面可使其污染物在阻隔区域内自然降解。
原位土壤阻隔覆盖技术主要实施过程：（1）确定污染阻隔区域边界；（2）在污染阻隔区 域四周设置由阻隔材料构成的阻隔系统；（3）在污染区域表层设置覆盖系统；（4）定期对污 染阻隔区域进行监测，防止渗漏污染。
异位土壤阻隔填埋技术主要实施过程：（1）对挖掘后的污染土壤进行适当的预处理；（2） 建设填埋场防渗系统，根据地下水位情况建设地下水导排系统；（3）将预处理后的污染土壤 填埋在阻隔填埋场；（4）填埋完毕后进行填埋场封场系统，并建设相应的排水系统，根据填 埋土壤性质建设导气收集系统；（5）填埋场监测系统，定期监测地下水水质，防止渗漏造成 污染。
9.6 运行维护和监测 原位土壤阻隔覆盖技术的运行维护主要是定期维护阻隔体的完整性，指
标包括：HDPE
膜有无破损、覆盖粘土层是否有大型植物生长、上下游地下水水质情况（监测污染土壤中特 征污染因子）等。
异位土壤阻隔填埋技术的运行维护主要是对阻隔防渗填埋场的运行维护。根据填埋土壤 的不同类型，设置必要的运行维护措施。若填埋的是有机物污染土壤，为防止有机污染物在 降解过程中产生气体，要设置相应的气体收集系统、渗滤液收集系统；如填埋的是重金属污 染土壤，则只需要设置渗滤液收集系统。同时为了防止降水进入填埋区域，在技术实施完毕 后应进行封场生态恢复，一方面可以防止雨水和积水进入该填埋区域，避免污染物浸泡；另 一方面封场生态恢复后可以重新恢复该填埋区域的利用价值，可以建设公园绿地等。 对该阻隔系统的监测主要是沿着阻隔区域地下水水流方向设置地下水监测井，监测井分 别设置在阻隔区域的上游、下游和阻隔区域内部。通过比较分析流经该阻隔区域内的地下水
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中目标污染物含量变化，及时了解阻隔区域对周围环境的影响，并适时作出响应，防止二次 污染。
9.7 修复周期及参考成本 该技术的处理周期与工程规模、污染物类别、污染程度密切相关，
相比其他修复技术，
该技术处理周期较短。 该技术的处理成本与工程规模等因素相关，通常原位土壤阻隔覆
盖技术应用成本为 500~800 元/m2；异位土壤阻隔填埋技术应用成本为 300~800 元/m3。 9.8 国外应用情况
污染土壤阻隔填埋技术早在 20 世纪 80 年代初期就已经开始应用，该技术在国外已经应 用 30 多年，已成功用于近千个工程，技术已经相对比较成熟，国外部分案例信息表如下。
表 9-1 土壤阻隔填埋技术应用案例
序号 1 2 3 4
场地名称
佛罗里达 Pepper 钢铁合金厂场地修复 Kassauf-Kimerling 电池处理项目 美国 Lawrence Livermore
National Laboratory Site 300（填埋场） 美国 Kerramerican Mine site（金属矿）
目标污染物 PCBs、铅、砷
铬、铅 重金属、有机物 锌等重金属
规模 65000m3 34000m3 9700m2 77000 m2
9.9 国内应用分析 9.9.1 国内应用情况
我国对该技术的最早应用是在 2007 年，以阻隔填埋方式处置重金属污染土壤；2010 年， 某工程采用 HDPE 膜作为主要阻隔材料，阻挡污染物随地下水的水平迁移，将污染物以及 污染土壤与外界环境隔绝，杜绝污染扩散，保护周围土壤和地下水。
原位土壤阻隔覆盖技术未对污染物进行降解和去除，由于“以风险控制为目标”的修复 理念尚未被国内环境管理部门认可，该技术在国内尚未大规模推广。土壤异位阻隔填埋技术 通常与固化/稳定化修复技术联用，在国内发展已比较成熟，已广泛用于重金属污染土壤的 处置，相关技术设备已能够完全本土化。该联用技术具有处置速度快、效果好、可操作性强、 成本低、对土壤质地限制要求少，可适用不同类型污染土壤的优点。
9.9.2 国内案例介绍
（1）工程背景：某水源地对重金属污染土壤进行综合治理，以异位土壤阻隔填埋方法 治理土壤中重金属污染，该区域原为企业用地后变更为水源地，由于该工期较短为 5 个月， 修复标准严格，清挖参照《展览会用地土壤环境质量标准》A 级标准，阻隔填埋标准参照《地 表水环境质量标准》IV 类水体标准值，为此对高风险污染土壤经清挖处置后，采取土壤阻 隔填埋技术。
（2）工程规模：17 万 m3 污染土壤。 （3）主要污染物及污染程度：Cr（铬）、Pb（铅）、Cd（镉）、As（砷）、Cu（铜）、Zn （锌）、Hg（汞）、Ni（镍）。Cr 最高污染浓度 28500mg/kg；Pb 最高污染浓度 7514mg/kg； Cd 最高污染浓度 0.97mg/kg；AS 最高污染浓度 30.41mg/kg；Cu 最高污染浓度 3560 mg/kg； Zn 最高污染浓度 3926mg/kg；Hg 最高污染浓度 6.05mg/kg；Ni 最高污染浓度 106mg/kg。
（4）土壤理化特性：该项目污染土壤主要为粉粘和粘土，渗透系数较低，达到 10-7~10-8
cm/s。
（5）技术选择：综合以上污染物特性、污染物浓度、土壤特征、以及项目开发建设需 求，最终选定技术成熟、成本较低、运行管理简单的污染土壤阻隔填埋技术。
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（6）工艺流程和关键设备：
图 9-1 工艺流程图 具体为：1）污染土壤清挖预处理包
括土壤破碎筛分、固化稳定化；2）土壤阻隔填埋场
建设；3）土壤分层填埋压实；4）土壤填埋完毕封场。 关键设备：本处置过程用到的关
键处置设备为土壤改良机、土壤压实机、挖掘机等。
（7）主要工艺及设备参数： 考虑到本项目重金属污染较为严重，采取固化/稳定化处置后，再进入填埋场阻隔填埋。污 染土壤固化稳定化采用土壤改良机，该设备由进料设备、加药设备和搅拌出料设备构成，履 带移动式，可方便到达任何修复现场，最大处理能力 50~80 立方米/小时。填埋场阻隔防渗 主要选用 1.5mm HDPE 膜和 600g/m2 土工布，采用热熔挤压式手持焊接机、温控自行式热合 机、土工布缝纫机等设备进行焊接。
（8）成本分析： 该项目包含建设施工投资、设备投资、运行管理费用等的处理成本约 500 元/m3。
（9）修复效果：项目实施后满足修复要求并通过环保局的修复验收，保护了水源地水 质安全。
（案例提供单位：北京高能时代环境技术股份有限公司）
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10 生物堆技术 10.1 技术名称
技术名称：生物堆，英文名称：Biopile 10.2 技术适用性
10.2.1 适用的介质：污染土壤、油泥
10.2.2 可处理的污染物类型：石油烃等易生物降解的有机物。
10.2.3 应用限制条件：不适用于重金属、难降解有机污染物污染土壤的修复，粘土类污 染土壤修复效果较差。 10.3 技术介绍
10.3.1 原理：对污染土壤堆体采取人工强化措施，促进土壤中具备污染物降解能力的土 著微生物或外源微生物的生长，降解土壤中的污染物。
10.3.2 系统构成和主要设备 生物堆主要由土壤堆体、抽气系统、营养水分调配系统、渗滤液收集处理系统以及在线
监测系统组成。其中，土壤堆体系统具体包括污染土壤堆、堆体基础防渗系统、渗滤液收集 系统、堆体底部抽气管网系统、堆内土壤气监测系统、营养水分添加管网、顶部进气系统、 防雨覆盖系统。抽气系统包括抽气风机及其进气口管路上游的气水分离和过滤系统、风机变 频调节系统、尾气处理系统、电控系统、故障报警系统。营养水分调配系统主要包括固体营 养盐溶解搅拌系统、流量控制系统、营养水分投加泵及设置在堆体顶部的营养水分添加管网。 渗滤液收集系统包括收集管网及处理装置。在线监测系统主要包括土壤含水率、温度、二氧 化碳和氧气在线监测系统。
主要设备包括抽气风机、控制系统、活性炭吸附罐、营养水分添加泵、土壤气监测探头、 氧气、二氧化碳、水分、温度在线监测仪器等。
10.3.3 关键技术参数或指标 影响生物堆技术修复效果的关键技术参数包括：污染物的生物可降解性、污染物的初始
浓度、土壤通气性、土壤营养物质含量、土著微生物数量、土壤含水率、土壤温度和 pH、 运行过程中堆体内氧气含量以及土壤中重金属含量。
（1）污染物的生物可降解性：对于易于生物降解的有机物（如石油烃、低分子烷烃等）， 生物堆技术的降解效果较好；对于 POPs（持久性有机污染物）、高环的 PAHs（多环芳烃） 等难以生物降解的有机污染物污染土壤的处理效果有限。
（2）污染物初始浓度：土壤中污染物的初始浓度过高时影响微生物生长和处理效果， 需要采用清洁土或低浓度污染土对其进行稀释。如土壤中石油烃浓度高于 50000 mg/kg 时， 应对其进行稀释；
（3）土壤通气性：污染土壤本征渗透系数应不低于 10-8 cm2，否则应采用添加木屑、树 叶等膨松剂增大土壤的渗透系数；
（4）土壤营养物质比例：土壤中碳:氮:磷的比例宜维持在 100:10:1,以满足好氧微生物 的生长繁殖以及污染物的降解；
（5）微生物含量：一般认为土壤微生物的数量应不低于 105 数量级； （6）土壤含水率：宜控制在 90%的土壤田间持水量； （7）土壤温度和 pH: 温度宜控制在 30~40℃范围，pH 宜控制在 6.0-7.8； （8）堆体内氧气含量：运行过程中应确保堆体内氧气分布均匀且含量不低于 7%。 （9）土壤中重金属含量：土壤中重金属含量不应超过 2500 mg/L。 10.4 技术应用基础和前期准备
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