1、日本同和集团的土壤修复技术面向中国的开展苏州同和环保工程有限公司西山 徹刘美云江藤 宏树概 要日本同和集团是日本历史最悠久的矿业公司之一。同和根据所拥有的采矿技术和经验，在 20 世纪后期推出了一系列如危险废弃物处理、金属回收以及土壤修复等环境事业。 2010年 12 月成立了苏州同和环保工程有限公司并在中国开始开展土壤修复业务。同和集团所拥有的优秀技术中，最为人所知的是铁粉法和土壤清洗法。关键词：土壤污染、地下水污染、土壤修复、土壤调查、重金属、油、挥发性有机化合物、农药、有机氯化物、BHC、六六六、铁粉法、可渗透反应墙、土壤清洗、微生物降解、氧化分解、热处理。SummaryDOWA gro
2、up is one of the oldest Japanese mining companies. Applying the mining technologies and experiences, DOWA has launched environmental protection business such as hazardous waste treatment, metal recycling, and soil remediation in late 20th century. Since December 2010, DOWA Environmental Engineering
3、(Suzhou) has been established to promote the business in China. Outstanding technology of DOWA is introduces such as Zero-Valent-Iron method, and soil washing method. Key words: Soil contamination, Groundwater contamination, Soil remediation, Soil investigation, Heavy metal, Oil, VOCs, Pesticide, Ch
4、lorinated organic compounds, BHC, Zero-Valent-Iron, PRB, Soil washing, Bioremediation, Oxidation, Heat treatment.序言日本同和集团最初作为矿业公司创立于 1884 年，已拥有 127 年的悠久历史。从最初开采冶炼铜、铅、锌、金、银等非铁金属为开端，扩展至金属加工、电子材料、热处理等金属相关技术。并且利用为了防止矿山公害而积累的技术，使得环境保护技术得到提高，从而使公司的主要业务转变为环境事业。同和的环境事业，主要分为金属等回收再利用、危险废弃物处理、土壤修复事业等三个领域，以及作为辅
5、助的运输事业。本文将就其中的土壤修复事业展开介绍。同和的土壤修复事业，与其他同类公司相比，早在 1995 年就已开展。目前在日本已拥有最先进技术和最大的市场占有率。同和具备构成土壤修复事业的“调查修复计划修复检测”全阶段所需要的技术和设备。在土壤调查和土壤修复中，凭借矿山的勘探技术和选矿技术的有效利用，同和在此领域确立了自身的优势。2003 年同和在苏州建立了金属和家电再生事业，以此为始，之后相继在中国的天津、江西建立了金属和家电事业的据点。在迄今为止所取得的业绩基础上，在苏州市政府的大力支持下，于 2010 年 12 月成立了专门从事土壤修复事业的“ 苏州同和环保工程有限公司”。在不久的将来
6、，中国将会计划制定土壤污染相关的法律，预期土壤修复领域也会随之迅速成长。不仅仅在中国大陆，在台湾、菲律宾、泰国、新加坡、印度尼西亚等亚洲各国，同和都开展了土壤修复、危险废弃物处理、防止地球温室效应等各种环境事业。土壤修复事业概要同和的土壤修复事业对象主要为工厂等场所发生的污染土壤。一般而言，在制造、使用重金属类、油类、挥发性有机化合物、农药等工厂中，伴随这些物质的泄漏或废弃物的不当填埋而较多发生土壤污染。在工厂停业搬迁的旧址上，较常发现这类土壤污染。另外，由于土壤污染渗透至地下引起地下水污染、或向周边扩散而被察觉的情况也很多。在日本，使用特别指定有害物质的工厂在废弃时，负有土壤污染调查的义务。
7、另外，3000m2 以上的土地发生改变时，如果在过去曾有对此土地必须进行调查的机构，也负有调查义务。在中国，由于尚未形成类似法律，还处于各案件在各地方环保局的指导下进行的现状。经由上述途径被发现的土壤污染，在进行调查后，实施适合实际状况的修复方法。土壤修复方法根据实施场所主要分为下面的 3 大类。 挖掘切削去除挖掘切削并搬运出土壤，在场外的处理机构进行处理。 现场处理挖掘切削土壤，利用现场设置的设备处理后回填。 原位置处理不挖掘切削土壤，利用向土中注入药剂等方法进行处理。需要根据污染种类、土地面积、污染土壤数量、工期要求、费用等方面综合进行判断，从而决定采用上述何种方法。另外，为了修复工作的切
8、实进行，前期详细调查不可或缺。土壤调查一般按照以下步骤来实施。 第一阶段：初步评价通过过去的土地使用履历等，评估是否存在土壤污染的可能性。首先，根据过去的地图等，确认该土地曾存在的工厂等设施。对于现存或者废弃的工厂，取得配置图、生产内容、使用物质等资料，详细讨论可能发生污染的地点。 第二阶段：取样调查对土壤和地下水进行实地采样，调查是否存在污染。并且，在存在污染时，进行详细调查或污染范围确定调查等多重阶段的调查。 第三阶段：修复根据调查结果确定修复范围、方法并实施。目前存在现场分解或者去除污染物质的方法和采用封存等方法防止污染扩散的管理方法。为了修复完成的确认以及防止扩散的管理，需要进行检测。
9、土壤修复技术3.1 概论下面将就土壤修复各阶段的技术进行说明。在进行挖掘切削、去除场外处理方面，同和在日本拥有规模最大的土壤净化设备、危险废弃物焚烧处理设备。土壤净化设备拥有 5 万 t/月的处理能力，除重金属类之外，对于油类、VOCs（Volatile Organic Hydrocarbons：挥发性有机化合物）、农药等也有相应技术。危险废弃物的焚烧设备，分布在日本国内的 4 处地点，拥有 8 万 t/月的处理能力。这些设备能够对包括 PCB（Poly Chlorinated Biphenyl：多氯联苯）、二恶英、POPs（Persistent Organic Pollutants：难降解有
10、机污染物）系列农药在内的大部分危险废弃物进行适当的焚烧处理。焚烧炉产生的焚烧灰和飞灰，除填埋在同样为日本最大规模的管理型最终处理场外，也拥有熔融固化后作为再生碎石进行再利用的设备。另外无论在中国还是在日本，一般而言将污染土壤利用为水泥原材料对有害物质进行分解或固化的方法也较多被采用。污染土壤不搬出至场外的情况下，会在现场通过分离降解进行净化或者采用利用封存等手段防止扩散的管理方法。当然，也存在采用将污染完全修复的理想方法，花费巨大费用进行完全净化的情况，也可以根据情况，在不妨碍土地利用的范围内实施恰当的风险评估，选择将污染留在现场进行管理的方法。这类方法会使用钢板桩墙、表层铺修和通过覆土防止飞
11、散、地下水抽水、通过水泥固化等。下面介绍在现场分离、降解有害物质的技术。现场处理中，分为挖掘切削出土壤进行处理后再回填的现场处理和不挖掘切削土壤而采用将药剂注入土中等方法进行原位置处理。下面介绍的方法中包括同时采用两种方法和只采取某一种方法的情况。同和希望将这些技术导入中国并开展土壤修复事业。现场原位置修复方法土壤 地下水VOCs 铁粉混合热处理气相抽提铁粉可渗透反应墙（PRB）抽水厌氧微生物降解氧化分解重金属 土壤清洗 吸附可渗透反应墙（PRB）抽水油苯 热处理 氧化分解需氧微生物降解氧化分解需氧微生物降解抽水农药 铁粉混合土壤清洗需氧厌氧微生物降解氧化分解热处理铁粉可渗透反应墙（PRB）需
12、氧厌氧微生物降解氧化分解抽水3.2 铁粉法（1）原理与施工方法一般而言，零价铁通过还原反应使有机氯化物产生脱氯反应已众所周知。1970 年代日本发生公害问题时，同和开发了利用铁粉去除排水中的污染物质的 LIP 法。进入 1990 年代，土壤污染问题引起轰动，同和于 1996 年开发了污染土壤净化用铁粉。同和独自开发出的铁粉具有反应效率高、并且中间体不经由有机氯化合物的特点，被应用于土壤、地下水的净化。C2HCl3 + Fe C 2H2 + Fe 3+ + 3Cl - C 2H4(三氯乙烯) (乙炔) (乙烯)以三氯乙烯为例，同和以外的一般铁粉的反应，是通过脱氯反应阶段性的脱离出氯。该反应中，由
13、于中间体经由有机氯化合物，在分解反应迟缓的情况时，有机氯化合物存在发生残留的可能性。C2HCl3 + Fe C 2H2Cl2 + 1/2Fe 2+ + Cl - (三氯乙烯) ( 二氯乙烯) C 2H3Cl + 1/2Fe 2+ Cl - C 2H4 + 1/2Fe 2+ + Cl -(氯乙烯) (乙烯)将铁粉与土壤混合的方法有挖掘土壤后在地面上利用土壤改良机进行混合的 OSP（On Site Pile）施工方法和利用钻孔机直接向土地中混合的 DIM 施工方法。相对于土壤添加重量比 1wt%的铁粉进行均匀混合，经过数月左右可以分解有机氯化合物。在日本国内的实际成果为 37 万 m3。DIM 的
14、示意图国际专利：ZL99813348.5 、 ZL200680009727.X（2）农药用铁粉法同和在 2007 年针对 BHC（六六六）等 POPs 农药开发了使之进行脱氯反应的特殊铁粉。分解结构如下所示。C6H6Cl6 3Fe C 6H6 3Fe 2+ 6Cl -BHC 在脱氯后会产生苯。在下面图表所示的实验结果里，产生了相当于 BHC 的减少量的苯，可以确认基本是 100%的物料平衡，并且最终未检测出 BHC。在此产生的苯需要通过其他途径进行处理。多采用前述的 OSP 施工方法。0.000000.002000.004000.006000.008000.010000.012000.0140
15、00.016000 500 1000 1500 2000浓度 (mmol/L)反应时间 (min)BHC的铁粉分解反应BenzeneBHC（3）可渗透反应墙（PRB ）这是为了防止污染地下水流出场地外的对策。对象污染物质为有机氯化合物时，在地下设置铁粉区域（可渗透反应墙），将通过的污染地下水的污染物质经由上述反应进行分解。该施工方法在设置铁粉区域后，只需要使地下水通过即可，不需要水泵等机器或废水处理设备，是一种免维护的施工方法。对象污染物质为重金属时，在地下设置吸附区域，使通过的污染地下水的污染物质附着在吸附区域。该施工方法由于会发生吸附穿透，需要定期更换吸附材料。PRB 的示意图3.3 土壤
16、清洗法这是将挖掘切削出的重金属污染土壤通过水进行清洗，将污染物质从土壤粒子中分离出来，回收清洁土的方法。分离出的重金属，会分为吸附在黏土等微粒的部分和转移至水中的部分。吸附在微粒上的部分连同粒子通过分级操作筛选回收后，进行填埋等场外处理。同和自 1884 年开始，作为矿业公司时一直进行非铁金属的开采、选矿、冶炼。在对作为难处理矿石而闻名的“黑矿”进行处理时，需要高度的选矿技术。历时多年，在 1990 年代土壤污染问题倍受瞩目之际，作为分离、去除污染土壤中的重金属等污染物质的方法，同和开始开展运用在矿山中培养出的选矿技术的事业。同和根据选矿技术（清洗、分级、磁选法、重选法、提炼、浮选法等），对于
17、仅用分级清洗无法适用的污染土壤进行更高度的分类组合，作为日本最大的土壤修复公司一直引导着土壤修复事业的前行。通过根据对象污染物质和土质进行最佳组合来分离，可以减少填埋等场外处理量，作为无害土壤进行再利用。例如，对象土壤的粒径分布中，对细微粒所占比例为 80%的污染土壤，如果仅用分级清洗，只有 20%能成为无害再利用土壤，80% 作为污染土壤进行场外处理。在此基础上结合泡沫浮选（使特定的金属与净化剂结合，将之吸附在泡沫上进行分离、回收的技术），就能够从细微粒上去除污染物质从而增加能够再利用的土壤。对于重金属以外的疏水性物质，如油、VOCs、农药也可通过分级清洗、提炼、泡沫浮选来将污染土壤浓缩分离
18、。在日本国内的实际成果为 240 万 t。现场土壤清洗设备示意图3.4 微生物降解法这是通过活化在地中生活的微生物来降解污染物质的方法。能够降解有机氯化合物的厌氧型微生物将有机氯化合物中的氯置换为氢，降解为无害的碳氢化合物和氯化物离子。通过能够降解苯等石油系碳氢化合物的需氧型微生物供应氧和营养源，降解为低级的碳氢化合物。POPs 等农药根据种类的不同，能够进行降解的微生物也不同。通过适当活化需氧型或者厌氧型微生物，降解为低级碳氢化合物。上述方法是使地中生活的微生物活化的刺激行为，此外也有将培养出的可降解污染物质的微生物供应至地中、并且供应营养源的添加行为。3.5 氧化分解这是通过氧化剂的氧化能
19、力，将有机化合物进行氧化分解的方法。以臭氧为首，有各种各样的氧化剂可供应用。不论使用哪个，都需要考虑到氧化能力、反应时间等并结合实地情况进行选择。3.6 热处理在现场设置的热处理设备中将挖掘切削的污染土壤进行热处理分解或解吸附后无害化。根据对象污染物质的不同，热处理设备的处理温度、二次气体处理等条件也有所差异。要结合实地情况设置热处理设备进行修复。 3.7 气相抽提法这是利用挥发性化合物的挥发性的对策方法。设置抽取井，对不饱和区进行强制抽提、减压，将气化的挥发性气体抽提至地上。利用活性炭吸附等方法回收挥发性气体，防止二次污染。3.8 抽水法这是抽出饱和区的污染地下水，在地面去除、回收污染地下水的方法。这种施工方法和注水相结合，可以提高饱和区的污染物质的去除率，缩短修复工期。公司信息：公司名：苏州同和环保工程有限公司地址：江苏省苏州市高新区三联街 28 号邮政编码：215129电话：0512-85187700
