10-6cm/s。
（8）浸出性特征：针对固化/稳定化后土壤的不同再利用和处置方式，采用合适的浸出 方法和评价标准，具体方法见表 6-1。
表 6-1 典型的固化/稳定化处理效果评价方法 评价方
法类型
主要评价方法 关键特征 优势 不足
?
美国：USEPA1311、
1312； 荷兰：
?
最大释 NEN 7371; 放水平 中国：HJ/T
299-2007； 的测试
? HJ/T
300-2007。
固化体破碎后达到 ? 主要模拟非规范填
? 方法简单，便
浸出平衡； 埋场渗滤液和酸雨
于操作；
对污染物的浸提； 参照固废的管理体
? 时 间 和经济
系，带有一定的强 ? 浸出方法仅考虑最
成本均较低；
制性； 不利情况， 过于保
? 有 较 多的科
守； 设定明确评价标准
学 性 验证结
限值，如 40 CFR ? 不能真实反映实际
论
261.24，MCL 等。 环境状况；
? 更 接 近于实
? 保持固化体本身物 际环境状况； 荷兰：NEN 7375;
?
理特性； 动态释 欧盟： ? 降 低 预处理
放能力 难度； CEN/TS1440 ? 基于动态 释放通
?
量； 的测试 5:2004。 ? 能 够 反应随
? 考虑风险累积。 时 间 变化的
趋势。
? 接 近 于实际 ?
针对再
环境状况； ? 基于土壤再利用情 利用情 美国：USEPA
以 根据实 ? 景，设置 4 种不同 ? 可 景的浸 1313~1316
际情况，选择 的浸出方法。 出方法
不 同 的浸出 ?
体系
测试方法。
操作相对复杂，所需 时间较长；
影响因素相对较多， 实验的重现性不高。
部分测试方法相对 复杂，耗时较长； 方法的稳定性和重 现性有待于改进； 还缺乏相应的评价 标准。
6.4 技术应用基础和前期准备 在利用该技术进行修复前，应进行相关测试评估污染场地应用原位
固化/稳定化技术的
可行性，并为下一步工程设计提供基础参数。具体测试参数包括：（1）固化/稳定化药剂选 择，需考虑药剂间的干扰以及化学不兼容性、金属化学因素、处理和再利用的兼容性、成本 等因素；（2）分析所选药剂对其他污染物的影响；（3）优化药剂添加量；（4）污染物浸出特 征测试；（5）评估污染介质的物理化学均一性；（6）确定药剂添加导致的体积增加量；（7） 确定性能评价指标；（8）确定施工参数。
6.5 主要实施过程 首先基于修复目标建立修复材料的性能参数，进行实验室可行性分析，
确定固化剂、添
加剂和水的最佳混合配料比。然后进行场地试验，进一步优化实施技术，建立运行性能参数。 最后，实施修复工程，并对修复过程实施后的材料性能进行长期监控与监测。
实施过程具体包括：（1）针对污染场地情况选择回转式混合机、挖掘机、螺旋钻等钻探 装置对深层污染介质进行深翻搅动，并在机械装置上方安装灌浆喷射装置；（2）通过液压驱 动、液压控制将药剂直接输送到喷射装置，运用搅拌头螺旋搅拌过程中形成的负压空间或液 压驱动将粉体或泥浆状药剂喷入污染介质中，或使用高压灌浆管来迫使药剂进入污染介质孔 隙中。通过安装在输料系统阀端的流量计检测固化剂的输入速度、掺入量，使其按照预定的 比例与污染介质以及污染物进行有效的混合；（3）对于固化/稳定化处理过程中释放的气体，
— 32 —
通过收集罩输送至处理系统进行无害化处理；（4）选择不同的采样工具，对不同深度和位置 的修复后样品进行取样分析；（5）布置长期稳定性监测网络，定期对系统的稳定性和浸出性 （地下水）进行监测。
6.6 运行维护和监测 修复实施过程质量控制的主要内容包括：（1）确保药剂添加比例与实验
室及中试阶段所 验证比例的一致性；（2）确保药剂与污染介质的充分混合；（3）对处理后的材料进行取样分 析以验证其是否符合固化/稳定化修复性能指标；（4）核实处理后的体积。
实施监测的主要内容包括：（1）地下水是否渗透进入固化材料中；（2）所有样品是否超 过土壤修复标准；（3）固化体是否发生物理或化学退化；（4）通过地下水监测判断是否发生 污染物浸出；（5）利用监测模型评估未来浸出的可能性。 6.7 修复周期及参考成本
处理周期一般为 3-6 个月。具体应视修复目标值、工程大小、待处理土壤体积、污染物 化学性质及其浓度分布情况及地下土壤特性等因素而定。根据美国 EPA 数据显示，应用于 浅层污染介质修复成本约为 50-80 美元/m3，对于深层修复成本约为 195-330 美元/m3。 6.8 国外应用情况 原位固化/稳定化是比较成熟的废物处置技术，经过几十年的研究，已成
功应用于污染
土壤、放射性废物、底泥和工业污泥的无害化和资源化。与其他技术相比，该技术对于大多 数的无机污染物以及一些有机污染物都具有显著的修复效果，此技术在顽固性及混合型污染 场地的修复中具有明显的优势，处理时间短、适用范围广，装置及材料简单易得。 美英等国家率先开展了污染土壤的固化/稳定化研究，并制订了相应的技术导则。据美 国环保署统计，2005-2008 年应用该技术的案例占修复工程案例的 7%。原位技术不需要对 污染土壤进行搬运，节省了运输费用，减小了有机污染物挥发的可能性。此外，原位固化/ 稳定化也成功应用到了棕地污染修复中。
表 6-2 原位固化/稳定化技术应用案例
序号 1 2
场地名称
美国阿肯色州西孟菲斯填埋场 美国哥伦布天然气厂场地
目标污染物 规模
PAH（s 多环芳烃），PCBs 121405.6 m2
（多氯联苯）, Pb（铅） PAHs，BTEX（苯、甲 无数据 苯、乙苯、二甲苯），氰
化物
7436.1 m2 72843.4 m2
3 4
美国卡罗莱纳州南部科伯斯公司 PAHs，DNAPL（高密度 阿什利河超级基金场地 非水相液体） 美国新泽西州港市前木材处理棕地 砷，木材防腐剂
（Creosote）
6.9 国内应用分析
6.9.1 国内应用情况 该技术在国内处于中试阶段。 6.9.2 国内案例介绍
（1）工程背景
某焦化厂占地面积约 147.3 万 m2，以煤炭为原料，生产煤气和焦炭，并主要从粗焦油 中提取各类煤化工产品。主要污染物类型为 PAHs，污染物最高浓度达到 666.43 mg/kg，其 含量从地表到深层递减。该场地修复后将规划为遗址公园、综合开发区（居住与商业）、工 业用地（车辆段开发）三类用地。本案例为中试试验。
（2）工程规模
— 33 —
237.5 m3。
（3）主要污染物及污染程度 主要污染物为 PAHs，其含量为 1.11-666.43 mg/kg。 （4）污染物及土壤理化特性 场地调查结果表明，污染物主要以 4 环以上难挥发的 PAHs 为主，2-3 环易挥发的 PAHs 浓度较低。表层土壤较为酥松，深层粘土（~9.5 m）对 PAHs 的吸附能力强，在固化剂添加 量达到 10%时满足修复目标的要求。
（5）技术选择 由于表层土壤较为酥松，深层土壤对污染物的粘滞力较强，污染物难挥发等特点，在污 染深度较浅（小于 10m）的情况下，适合于采用原位固化稳定化处理，使得污染物被固定在 一个完整的固化体内，不易进行二次扩散。
（6）工艺流程
图 6-1 中试工艺流程
（7）主要工艺及设备参数
固化区域深度 0-9.5 m，固化剂添加量 10%，单套中试装置处理效率为 12.57 立方米/小时。 该过程采用的钻杆扭矩为 48 kN，钻头直径为 1.5 m。
（8）成本分析
原位固化/稳定化技术单位土方修复费用为 309.9 元/m3，包含设备折旧、人员工资、水 电消耗、技术服务、管理费、检修、保险、税金等费用。
（9）修复效果 当固化剂用量达到 10%时，污染物浸出浓度大幅度下降，表层浸出浓度由 583.84 mg/kg 降至 131.29 mg/kg，下降 77.5%。
（案例提供单位：北京建工环境修复股份有限公司）
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7 原位化学氧化/还原技术 7.1 技术名称
技术名称：原位化学氧化/还原，英文名称：In Situ Chemical Oxidation&Reduction 7.2 技术适用性
7.2.1 适用的介质：污染土壤和地下水
7.2.2 可处理的污染物类型：化学氧化可以处理石油烃、BTEX（苯、甲苯、乙苯、二甲 苯）、酚类、MTBE（甲基叔丁基醚）、含氯有机溶剂、多环芳烃、农药等大部分有机物；化 学还原可以处理重金属类（如六价铬）和氯代有机物等。
7.2.3 应用限制条件：土壤中存在腐殖酸、还原性金属等物质，会消耗大量氧化剂；在 渗透性较差的区域（如粘土），药剂传输速率可能较慢；化学氧化/还原过程可能会发生产热、 产气等不利影响。同时，化学氧化/还原反应受 pH 值影响较大。 7.3 技术介绍
7.3.1 原理：通过向土壤或地下水的污染区域注入氧化剂或还原剂，通过氧化或还原作 用，使土壤或地下水中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。常见的氧化剂包括高锰 酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧。常见的还原剂包括硫化氢、连二亚硫酸钠、 亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、多硫化钙、二价铁、零价铁等。
7.3.2 系统构成和主要设备：由药剂制备/储存系统、药剂注入井（孔）、药剂注入系统（注 入和搅拌）、监测系统等组成。
其中，药剂注入系统包括药剂储存罐、药剂注入泵、药剂混合设备、药剂流量计、压力 表等组成；药剂通过注入井注入到污染区，注入井的数量和深度根据污染区的大小和污染程 度进行设计；在注入井的周边及污染区的外围还应设计监测井，对污染区的污染物及药剂的 分布和运移进行修复过程中及修复后的效果监测。
可以通过设置抽水井，促进地下水循环以增强混合，有助于快速处理污染范围较大的区 域。
7.3.3 关键技术参数或指标 影响原位化学氧化/还原技术修复效果的关键技术参数包括：药剂投加量、污染物类型
和质量、土壤均一性、土壤渗透性、地下水位、pH 和缓冲容量、地下基础设施等。
（1）药剂投加量：药剂的用量由污染物药剂消耗量、土壤药剂消耗量、还原性金属的 药剂消耗量等因素决定。由于原位化学氧化/还原技术可能会在地下产生热量，导致土壤和 地下水中的污染物挥发到地表，因此需要控制药剂注入的速率，避免发生过热现象。
（2）污染物类型和质量：不同药剂适用的污染物类型不同。如果存在非水相液体 （NAPL），由于溶液中的氧化剂只能和溶解相中的污染物反应，因此反应会限制在氧化剂 溶液/非水相液体（NAPL）界面处。如果 LNAPL（轻质非水相液体）层过厚，建议利用其 它技术进行清除。
（3）土壤均一性：非均质土壤中易形成快速通道，使注入的药剂难以接触到全部处理 区域，因此均质土壤更有利于药剂的均匀分布。
（4）土壤渗透性：高渗透性土壤有利于药剂的均匀分布，更适合使用原位化学氧化/ 还原技术。由于药剂难以穿透低渗透性土壤，在处理完成后可能会释放污染物，导致污染物 浓度反弹，因此可采用长效药剂（如高锰酸盐、过硫酸盐）来减轻这种反弹。
（5）地下水水位：该技术通常需要一定的压力以进行药剂注入，若地下水位过低，则 系统很难达到所需的压力。但当地面有封盖时，即使地下水位较低也可以进行药剂投加。
（6）pH 和缓冲容量：pH 和缓冲容量会影响药剂的活性，药剂在适宜的 pH 条件下才 能发挥最佳的化学反应效果。有时需投加酸以改变 pH 条件，但可能会导致土壤中原有的重 金属溶出。
— 35 —
（7）地下基础设施：若存在地下基础设施（如电缆、管道等），则需谨慎使用该技术。 7.4 技术应用基础和前期准备 原位化学氧化/还原技术的应用需要充分了解原位化学氧化/还
原反应和传质过程。 应用该技术之前，需通过实验室研究确定药剂处理效果和投加量，并进行中试试验进一
步确定和优化设计参数，确定注入点的水平和垂向有效影响半径、土壤结构分布、污染去除 率、反应产物等。还可以通过建立场地概念模型、反应传质模型等方式指导系统设计和运行。 进行原位化学氧化/还原修复系统设计时，需重点考虑注入井布设的间距和深度、药剂 注入量、监测井布设的间距和深度等。还要注意工人的培训、化学药剂的安全操作以及修复 产生废物的管理。 7.5 主要实施过程
（1）处理系统建设：依据和现场中试试验确定的注入井位置和数量，建立原位化学氧 化或还原处理系统。（2）药剂注入过程：依据前期实验确定的药剂对污染物的降解效果，选 择适用的药剂。再结合中试试验，确定注入浓度、注入量和注入速率，实时监测药剂注入过 程中的温度和压力变化。药剂注入前需要通过药剂搅拌系统进行充分混合。（3）进行污染土 壤和地下水原位化学氧化/还原的修复过程监测以及修复后的监测。主要包括对污染物浓度、 pH、氧化还原电位等参数进行监测，如果污染物浓度出现反弹，可能需要进行补充注入。 7.6 运行维护和监测
原位化学氧化/还原修复技术的运行维护相对简单，运行过程中需对药剂注入系统以及 注入井和监测井进行相应的运行维护。
监测包括修复过程监测和效果监测。修复过程监测通常在药剂注射前、注射中和注射后 很短时间内进行，监测参数包括药剂浓度、温度和压力等。若修复过程中产生大量气体或场 地正在使用，则可能还需要对挥发性有机污染物、爆炸下限（LEL）等参数进行监控。效果 监测的主要目的是依据修复前的背景条件，确认污染物的去除、释放和迁移情况，监测参数 为污染物浓度、副产物浓度、金属浓度、pH、氧化还原电位和溶解氧。若监测结果显示污 染物浓度上升，则说明场地中存在未处理的污染物，需要进行补充注入。 7.7 修复周期及参考成本 该技术处理周期与污染物特性，污染土壤及地下水的埋深和分布
范围极为相关。使用该
技术清理污染源区的速度相对较快，通常需要 3-24 月的时间。修复地下水污染羽流区域通 常需要更长的时间。
其处理成本与特征污染物、渗透系数、药剂注入影响半径、修复目标和工程规模等因素 相关，主要包括注入井/监测井的建造费用、药剂费用、样品检测费用以及其他配套费用。 美国使用该技术修复地下水处理成本约为 123 美元 /m3。
7.8 国外应用情况 该技术在国外已经形成了较完善的技术体系，应用广泛。据美国环保署统
计，2005-2008
年应用该技术的案例占修复工程案例总数的 4%。应用案例如表 7-1 所示。
表 7-1 原位化学氧化/还原技术应用案例
序号 场地名称 目标污染物 规模 污染介质 氧化剂/还原剂
1
2
Peterson/Puritan,
Inc. Superfund
Arsenic（砷） Site, Cumberland,
RI 美国超级基金
项目
Washington State
Cr6+（六价铬）
美国华盛顿州某
/
地下水
溶氧
16000m3
土壤
硫基专利还原剂
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