污染土壤修复工程技术规范原位热脱附(HJ1165-2021).pdf
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1、中华人民共和国国家生态环境标准 HJ 11652021 污染土壤修复工程技术规范 原位热脱附 Technical specifications for contaminated soil remediation in-situ thermal desorption 本电子版为正式标准文本,由生态环境部环境标准研究所审校排版。2021-04-30 发布 2021-04-30 实施 生 态 环 境 部 发 布 HJ 11652021 i 目 次 前 言.ii 1 适用范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.2 4 污染物与污染负荷.3 5 总体要求.3 6 工艺设计.4 7 主要工艺设备
2、和材料.10 8 检测与过程控制.11 9 主要辅助工程.12 10 劳动安全与职业卫生.12 11 施工与调试.13 12 运行与维护.13 附录 A(资料性附录)不同加热方式的适用条件.16 HJ 11652021 ii 前 言 为贯彻中华人民共和国环境保护法 中华人民共和国土壤污染防治法 中华人民共和国大气污染防治法 中华人民共和国固体废物污染环境防治法等法律法规,防治环境污染,改善生态环境质量,规范污染土壤原位热脱附修复工程建设和运行,制定本标准。本标准规定了污染土壤原位热脱附修复工程的设计、施工、调试和运行维护的技术要求。本标准附录 A 为资料性附录。本标准为首次发布。本标准由生态环
3、境部科技与财务司、法规与标准司组织制订。本标准主要起草单位:生态环境部南京环境科学研究所、江苏大地益源环境修复有限公司、北京建工环境修复股份有限公司、北京高能时代环境技术股份有限公司。本标准生态环境部 2021 年 4 月 30 日批准。本标准自 2021 年 4 月 30 日起实施。本标准由生态环境部解释。HJ 11652021 1 污染土壤修复工程技术规范 原位热脱附 1 适用范围 本标准规定了污染土壤原位热脱附修复工程的污染物与污染负荷、总体要求、工艺设计、主要工艺设备和材料、检测与过程控制、主要辅助工程、劳动安全与职业卫生、施工与调试、运行与维护等。本标准适用于污染土壤原位热脱附修复工
4、程的建设与运行管理,可作为工程设计、施工、运行及维护的技术依据。2 规范性引用文件 本标准引用了下列文件或其中的条款。凡是注明日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本标准。凡是未注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本标准。GB 3096 声环境质量标准 GB 3836.1 爆炸性环境 第 1 部分:设备 通用要求 GB 3836.15 爆炸性环境 第 15 部分:电气装置的设计、选型和安装 GB 3838 地表水环境质量标准 GB 8978 污水综合排放标准 GB 9078 工业炉窑大气污染物排放标准 GB 12348 工业企业厂界环境噪声排放标准 GB/T 12917 油污水
5、分离装置 GB 13271 锅炉大气污染物排放标准 GB 14554 恶臭污染物排放标准 GB/T 14848 地下水质量标准 GB 16297 大气污染物综合排放标准 GB/T 20801 压力管道规范 工业管道 GB/T 31962 污水排入城镇下水道水质标准 GB 37822 挥发性有机物无组织排放控制标准 GB 50016 建筑设计防火规范 GB 50058 爆炸危险环境电力装置设计规范 GB 50087 工业企业噪声控制设计规范 GB 50140 建筑灭火器配置设计规范 GB 50187 工业企业总平面设计规范 GB 50268 给水排水管道工程施工及验收规范 GB 50273 锅炉
6、安装工程施工及验收规范 GB 50275 风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范 GB 50727 工业设备及管道防腐蚀工程施工质量验收规范 HJ 25.2 建设用地土壤污染风险管控和修复监测技术导则 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 HJ 25.6 污染地块地下水修复和风险管控技术导则 HJ/T 389 环境保护产品技术要求 工业有机废气催化净化装置 HJ 11652021 2 HJ 580 含油污水处理工程技术规范 HJ 1095 芬顿氧化法废水处理工程技术规范 HJ 2000 大气污染治理工程技术导则 HJ 2006 污
7、水混凝与絮凝处理工程技术规范 HJ 2007 污水气浮处理工程技术规范 HJ 2015 水污染治理工程技术导则 HJ 2026 吸附法工业有机废气治理工程技术规范 HJ 2027 催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范 CJJ 33 城镇燃气输配工程施工及验收规范 3 术语和定义 下列术语适用于本标准。3.1 原位热脱附 in-situ thermal desorption 向地下输入热能,加热土壤、地下水,改变目标污染物的饱和蒸气压及溶解度,促进污染物挥发或溶解,并通过土壤气相抽提或多相抽提实现对目标污染物去除的处理过程,包括热传导加热、电阻加热及蒸汽强化抽提等。3.2 热传导加热 ther
8、mal conductive heating 热量通过传导的方式由热源传递到污染区域从而加热土壤和地下水的处理过程。可以通过电能直接加热的方式对加热井进行加热,也可以通过燃气等能源产生的高温热烟气等介质对加热井进行加热。3.3 电阻加热 electrical resistance heating 将电流通过污染区域,通过电流的热效应加热土壤和地下水的处理过程。也称为电流加热。3.4 蒸汽强化抽提 steam enhanced extraction 通过将高温水蒸气注入污染区域,加热土壤、地下水,从而强化目标污染物抽提效果的处理过程。3.5 爆炸极限 explosive limit 又称爆炸浓度
9、极限。可燃气体或蒸汽与空气混合后能产生爆炸的浓度范围。3.6 爆炸极限下限 lower explosive limit 爆炸极限的最低浓度值。3.7 土壤气相抽提 soil vapor extraction 通过专门的地下抽提(井)系统,利用真空或注入空气产生的压力迫使非饱和区土壤中的气体发生流动,从而将其中的挥发性有机污染物和半挥发性有机污染物脱除,达到清洁土壤的目的。3.8 多相抽提 multiple phase extraction 通过真空提取手段,抽取地下污染区域的土壤气体、地下水和油层到地面进行相分离及处理,以控制土壤和地下水中有机污染的技术。HJ 11652021 3 4 污染物
10、与污染负荷 4.1 原位热脱附技术可用于污染土壤和地下水中苯系物、石油烃、卤代烃、多氯联苯、二噁恶英等挥发性有机污染物和半挥发性有机污染物的治理。4.2 原位热脱附工程实施前,应按照国家相关标准规范对目标污染地块进行全面深入的调查。根据工程设计需要,收集相关资料,主要包括:a)地块污染特征,包括污染物及浓度分布、污染深度、范围等,重点关注易挥发、恶臭类污染物;b)地块地质和水文地质条件,包括:地层结构、土壤渗透性、导热导电特性、地下水位、流向等;c)区域气象气候条件,包括气温、降水量、主导风向等;d)地下构筑物或埋藏物分布;e)地块用途(现状及规划);f)周边敏感点及分布,包括居民点、地表水源
11、地及地下水源地等;g)能源供应条件,包括燃气、电力、蒸汽供应等。4.3 热传导加热技术的加热温度通常在水的沸点以上。当地下水流速较大(大于 104 m/s),影响到修复区域加热时,应考虑地下水阻隔。具体技术适用性要求参见附录 A。4.4 电阻加热技术的加热温度通常在水的沸点以下。为保证加热区域良好的导电条件,土壤的含水率宜保持在 20%以上。具体技术适用性要求参见附录 A。4.5 蒸汽强化抽提技术的加热温度通常不超过 170。为保证蒸汽传输和加热效果,土壤的渗透系数宜在 104 cm/s 以上。具体技术适用性要求参见附录 A。4.6 修复过程中的二次污染主要包括:a)废气:包括原位热脱附的抽提
12、蒸汽、燃料燃烧产生的废气及无组织排放的废气等。废气污染物主要包括原位热脱附修复涉及的目标污染物、颗粒物、非甲烷总烃等。b)废水:包括蒸汽冷凝水、抽出的污染地下水、建井施工过程产生的废水、井点降水、清洗废水等。废水的污染物主要包括原位热脱附修复涉及的目标污染物及中间产物等。c)固体废物:包括生活垃圾、包装材料、安装废料、建井施工过程的泥浆,以及废水处理产生的污泥及冷凝废油/废液、废活性炭等。5 总体要求 5.1 一般规定 5.1.1 原位热脱附修复工程需遵循绿色修复的理念,避免能源和资源浪费。5.1.2 原位热脱附修复工程应符合环境影响评价文件及审批意见的要求,其防治污染设施应与主体工程同时设计
13、、同时施工、同时运行。5.1.3 原位热脱附处理后的土壤和地下水中目标污染物含量需满足修复目标值的要求。5.1.4 原位热脱附修复工程应因地制宜、科学合理,具备针对性和有效性。修复工艺设计应本着成熟可靠、技术先进、经济适用的原则,并考虑节能、安全、操作简便。修复工程应与修复工艺水平相适应。5.1.5 应对原位热脱附修复工程施工和运行过程中所产生的废气、废水、固体废物及其他污染物进行治理,并达到 GB 9078、GB 13271、GB 14554、GB 16297、GB 37822、GB 8978、GB 12348 等国家、地方和相关行业排放标准要求。HJ 11652021 4 5.2 工程构成
14、 5.2.1 原位热脱附修复工程由主体工程、辅助工程和配套设施组成。5.2.2 主体工程包括:加热单元、抽提单元、废水废气处理单元、监测单元及控制单元等。加热单元主要为地下加热井;抽提单元包括地下抽提和地面抽提单元;废水废气处理单元包括冷凝、气液分离、废水处理和废气处理等单元;监测单元包括温度、压力等运行参数的监测;控制单元包括温度、压力、流量、液位等运行参数的控制。5.2.3 辅助工程包括:供能单元、阻隔、给排水和消防等。5.2.4 配套设施包括:办公室、值班室、厂区围挡、道路等。5.3 总图布置 5.3.1 场址选择与总图布置应参照 GB 50187 的规定执行。5.3.2 宜结合工艺特点
15、和地块现状对办公区、加热区、设备控制区、能源供应区、材料加工区、废水废气处理区和危废暂存区等进行分区布置。5.3.3 施工平面布置应遵从降低环境影响、方便施工及运行维护等原则,并按照消防要求留出消防通道和安全保护距离。5.3.4 应综合考虑周边主要敏感点的分布,废气、废水处理设备宜布置在主要敏感点区域主导下风向处或远离主要敏感点区域,以减少有害气体等对人群或环境的影响。5.3.5 修复区域周边需设置围护和警示标志,禁止无关人员进入。6 工艺设计 6.1 一般规定 6.1.1 原位热脱附修复工程针对污染土壤和地下水进行治理,总体设计应满足 HJ 25.4、HJ 25.5、HJ 25.6的规定。6
16、.1.2 工程设计前,应对地下构筑物或埋藏物进行彻底排查,排除安全隐患。6.1.3 应根据地块污染特征、地质及水文地质条件、修复目标、修复周期、周边环境敏感点、能源供给条件等,并结合调研、小试、中试结果,确定原位热脱附系统的设计方案。6.1.4 工艺设计方案主要包括加热单元、抽提单元、监测单元、控制单元、阻隔单元、废水废气处理单元等设计。其中加热单元设计包括加热模式、能源供应、加热/抽提井的布设、地下加热单元的构造及安装。6.1.5 应开展原位热脱附中试试验确定加热/抽提井布设方案、系统运行参数等。6.2 工艺流程 6.2.1 根据加热方式的不同,原位热脱附可采用热传导加热、电阻加热以及蒸汽强
17、化抽提等单一或几种技术联用。6.2.2 原位热脱附的工艺流程为:在污染区域范围内设置加热井或电极井,对目标污染区域的土壤及地下水进行加热,促进污染物挥发或溶解,利用真空抽提井对气相/液相的污染物进行抽提,通过冷凝分离,再对提取出的气体和液体分别进行无害化处理,最后达标排放。具体工艺流程见图 1。HJ 11652021 9 并选取合适的真空设备。蒸汽强化抽提系统中抽提速率一般应为注入速率的 13 倍,抽提真空负压系统应根据蒸汽注入速率来确定,一般为 2060 kPa(0.20.6 atm)。6.3.5.7 抽提泵及管道等的设计安装需满足 GB/T 20801。6.3.5.8 抽提单元应采取保温措
18、施,或提高流速、设置刮板、扰流片等,以防止污染物在管路中大量冷凝对抽提系统造成影响。6.3.5.9 抽提单元应保证污染气体不外泄至大气环境造成二次污染,应采取的措施包括但不限于:a)井口地面采取阻隔防渗措施;b)进行负压设计以保障抽提单元运行过程中处于负压状态;c)保证抽提单元的动力设备稳定运行;d)抽提管道全密封。6.3.6 地下水控制 6.3.6.1 当地下水入渗影响修复区域加热温度、修复效果时,应对修复区域进行地下水控制。6.3.6.2 地下水控制可采用阻隔、降水等方法。6.3.6.3 阻隔控制可在修复地块边界外布设止水帷幕等阻隔设施。降水方式可采用井点降水或井管降水等。两种方法可结合使
19、用。抽出的污染地下水输送至污水处理站进行处理。6.3.7 表面阻隔 6.3.7.1 水平表面阻隔层面积上应大于抽提处理区域,阻隔材料应具有良好的隔热及防渗性能。地表温度应不高于 60。一般从下至上依次为防渗层和混凝土层。混凝土层的厚度一般在 1060 cm。6.3.7.2 采用电阻加热时,应在防渗层和混凝土层之间设置等电位层。6.3.8 废气处理单元 6.3.8.1 原位热脱附工程的废气处理单元主要对热脱附抽提蒸汽、废水吹脱处理等环节产生的有组织工艺废气进行处理。6.3.8.2 废气处理工程设计及施工应符合 HJ 2000、HJ/T 389 等标准的相关规定。废气排放应符合GB 37822、G
20、B 16297、GB 9078、GB 14554 及相关行业和地方标准要求。6.3.8.3 废气处理单元的处理能力需同时满足预期的最大废气产生量、最高污染物负荷和尾气排放限值要求。6.3.8.4 通过抽提系统收集到地面的废气经过气体冷凝、气液分离等处理后,产生的尾气、冷凝水、非水相液体分别进行处置。6.3.8.5 尾气处理可采用吸附法、燃烧法等。吸附法参照 HJ 2026。催化燃烧法参照 HJ 2027。6.3.8.6 废气处理单元产生的非水相液体有回收利用价值时宜进行回收,或按照固体废物鉴别相关要求进行鉴别后处理。6.3.8.7 废水集输、储存、处理设施敞开液面挥发性有机物逸散排放控制应符合
21、 GB 37822 的规定。6.3.9 废水处理单元 6.3.9.1 原位热脱附工程废水处理单元主要对抽出的污染地下水和抽提废水等进行集中处理。6.3.9.2 废水处理设计施工按照 HJ 2015、GB 50268 等标准规范的规定执行。废水排放应符合 GB 8978、GB 3838、GB/T 14848、GB/T 31962 及相关行业和地方标准要求。6.3.9.3 废水处理的技术工艺通常包括:油水分离、混凝、吹脱、高级氧化、活性炭吸附等。油水分离技术参照 GB/T 12917、HJ 580。混凝法参照 HJ 2006。吹脱法参照 HJ 2007。高级氧化法参照 HJ 1095。6.3.9.
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