不同采样温度下原位燃气热脱附土壤修复效果实例分析

以退役焦化厂地块苯并(a)芘为修复目标污染物,通过原位燃气热脱附技术修复污染土壤。在100℃和25℃两种温度条件下,对修复后的土壤分别进行采样分析。结果表明,不同采样温度条件下的苯并(a)芘含量达标率均为100%。对于目标污染物为苯并(a)芘的污染场地,建议在常温条件下下采样验收。在保证密封性并对土样进行有效降温的前提下,也可在100℃条件下采样。     

热脱附技术在修复石油烃污染土壤中的运用分析

热脱附技术在修复石油烃污染土壤中具有良好的应用效果,能够通过直接或间接加热,排除土壤中的石油烃污染物,并利用回收技术将其中的资源再利用,具有经济性、环保性的特点。加热温度、停留时间是影响热脱附技术修复效果的重要因素,在修复过程中调整热脱附装置的最佳反应时间与反应温度,可以在保证脱附效率最大化的同时,降低热脱附的能耗,减少热脱附过程中的结焦问题,保证污染土壤处理效率。文章主要分析了热脱附技术在石油烃污染土壤中的修复应用以及相关的土壤环保措施,以期提升石油烃污染土壤修复技术及环保整体水平。     

焦化类污染场地堆式燃气热脱附工程示范与效果评估

近年来,有机污染土壤堆式燃气热脱附技术因具有二次污染可控、污染物去除率高以及修复成本低等优势得到快速发展,然而目前国内外关于该技术的工程示范与效果评估仍有待研究. 针对我国北方某退役焦化厂污染土壤,开展了2 000 m3的堆式燃气热脱附工程试验,系统分析热脱附过程中土壤的温湿度变化规律、修复效果以及能源消耗等情况,并提出堆式燃气热脱附技术的应用条件和优化方法. 结果表明:当加热运行至35 d时,堆体测温点平均温度达175 ℃,抽检的12组土壤样品中污染物浓度均远低于GB 36600—2018《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》中第一类用地筛选值,修复达标率为100%;运行至39 d时,收集水量共计310.4 m3,土壤体积含水率从25.8%降至10.3%左右;同时,该试验采用的烟气余热再利用技术将排烟温度降至300 ℃以下,使修复能耗降低约11.5%,即每修复1 m3污染土壤消耗约49.5 Nm3天然气和16 kW?h电量;此外,采用COMSOL软件模拟堆体的温度和湿度结果与试验结果的平均相对误差分别小于7.36%和7.49%,具有较好的吻合性. 研究显示,热脱附修复过程中堆体的底层平均温度处于较低水平,需提高底层加热管温度,或铺设岩棉板进行隔热保温措施,以提高堆体底层土壤的修复效率,研究结果可为有机污染土壤堆式燃气热脱附技术应用提供技术支撑.      

氯代烃污染场地原位热脱附降温阶段土壤气相污染富集与分布特征

原位热脱附是近年来我国兴起和大规模应用的修复技术,为明确修复中不同介质污染物浓度水平,解决原位热脱附修复后全面效果评估问题,以某氯代烃污染场地原位热脱附修复工程为案例,采集修复加热周期结束进入降温阶段时土壤和土壤气体剖面样品进行检测分析,识别修复后期土壤和土壤气中目标污染物的浓度水平、空间分布特征以及影响因素,并提出对于原位热解吸修复后土壤修复效果评估和二次污染防控建议. 结果表明:①案例场地土壤中氯代挥发性有机污染物仅1%痕量检出,所有样品均达到修复目标值. ②土壤气中污染物有不同浓度检出,其中三氯乙烯最大浓度为2 310 μg/m3,有潜在健康风险. ③低渗透层对气相污染物迁移具有阻滞作用,地表的水泥层下积聚了不同浓度的污染物. ④三氯乙烯、四氯乙烯和顺式-1,2-二氯乙烯的沸点低,土壤有机碳分配系数(K_OC)低,垂向迁移效率高,它们在土壤气中的浓度最大值均出现在顶层;六氯丁二烯相对沸点高,K_OC高,其浓度最大值出现在深层粉质黏土低渗透地层处. 研究显示,原位热脱附技术对于土壤中高浓度氯代烃污染具有较好的去除效果,但是研究时段内土壤达到修复标准后土壤气中污染物仍有不同程度检出. 因此,建议原位热脱附修复后,应同时对土壤和土壤气两种介质进行采样评估,同时加强原位热脱附区域低渗透层识别,优化气相抽提方案.      

多环芳烃类污染场地应用原位电热脱附技术的能效分析

针对华东某多环芳烃类污染场地,通过应用原位电热脱附修复技术,系统分析了运行过程中加热温度、加热时间、气相抽提密度等关键参数的变化规律,并对修复效果、抽提气体浓度、能耗等运行参数进行分析。结果表明:原位电热脱附对多环芳烃类污染物具有良好的去除效果,加热运行250 d后,场地土壤温度均可达到300 ℃以上,污染物去除率达到99.99%以上,修复后土壤污染物浓度值低于修复目标值的要求。土壤加热温度、加热时间、气相抽提密度是影响原位电热脱附修复效果的关键因素,进而提出了降低修复成本的施工经验,为高温原位电热脱附的推广和工程化应用提供借鉴。     

基于修复效果的污染土壤修复工程环境足迹分析

为定量评估污染土壤修复工程的环境影响，基于北方某焦化厂有机污染场地原位热脱附和阻隔通风技术的实际修复效果，计算了该工程各阶段的环境足迹及相对贡献，阐明了其主要来源，并对这两种技术修复单位方量土壤的环境足迹和基于污染物含量变化与风险削减的环境足迹强度进行了分析. 结果表明:在达到修复目标的情况下，工程施工准备阶段环境足迹占比仅在1%左右，高风险区原位热脱附施工运行阶段温室气体排放量、能源消耗量、耗水量、空气污染物排放量占比分别为63.39%、93.02%、72.82%和71.08%，低风险区阻隔通风施工运行阶段温室气体排放量、能源消耗量、耗水量、空气污染物排放量占比分别为35.40%、6.77%、26.26%和27.74%；原位热脱附技术修复单位方量土壤的环境足迹高于阻隔通风技术，原位热脱附技术的能源消耗量约为阻隔通风技术的49.70倍，温室气体排放量、耗水量、空气污染物排放量为阻隔通风技术的6.32~10.30倍. 研究显示:天然气使用、电能消耗和现场机械设备使用是该工程环境足迹的主要来源，在高风险区原位热脱附修复工程中苯的环境足迹强度高于苯并[a]芘，原位热脱附技术的能源强度高于阻隔通风技术，基于污染物含量降低情况的环境足迹强度对量化原位热脱附技术的环境足迹适用性较好，而基于风险削减的环境足迹强度适用于阻隔通风技术.      

焦化污染土壤低温热解析实验研究

华北某焦化场地土壤受到苯及多环芳烃污染,在分析土壤多种污染物组成的基础上,开展低温技术修复污染土壤实验,并研究不同温度及处理时间参数对污染土壤污染物修复的效果。结果表明:提高温度和处置时间对苯及多环芳烃的脱除效果越好,土壤污染物的脱附效果和其沸点的关联性较大,温度参数对污染物脱附的影响效果要显著高于时间参数。     

焦化类污染场地原位热脱附修复效果试验

针对苯和多环芳烃污染的焦化类污染场地,开展原位燃气热脱附试验。创新性地将燃烧和抽提结合,通过加入小抽提管设计形式,将有机污染气体二次回燃的处置效果和能源消耗达到最佳状态,在尾气、尾水模块化设计中采用了"二次燃烧+活性炭吸附"和"油水分离+活性炭"的组合工艺,既强化了有机污染物去除效果,又降低了废气活性炭产生量。通过在100 m2的焦化类污染场地开展修复试验发现,热脱附过程4个升温阶段分界明显,修复周期约55 d,修复后检测苯并（a）芘和苯浓度小于GB 36600-2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》中第Ⅱ类用地筛选值标准,尾气排放符合北京市DB 11/501-2017《大气污染物综合排放标准》。     

燃气热脱附技术在某有机污染场地的中试应用

针对某化工厂原址的有机污染场地,我公司采用新型的燃气热脱附技术对有机污染土壤进行修复。中试结果表明:系统运行1个月后,主要污染物的去除率达到99%。该中试的实施证明了燃气热脱附技术是一项效果较好的修复技术,为今后类似有机污染场地的修复提供了工程和技术经验。     

多相抽提-原位化学氧化协同修复技术研究

针对单一原位化学氧化和多相抽提技术难以达到氯苯类污染场地的修复目标,文章采用两者协同修复技术同时实现复杂场地氯苯类污染土壤和地下水的修复。以上海市某氯苯类污染场地为研究对象,分别开展多相抽提、原位化学氧化和两者协同修复研究,对比不同修复方式对污染土壤和地下水的修复效果。结果表明,单一的多相抽提和原位化学氧化修复技术均无法修复达标,协同处置后根据为期1年的长期监测结果,CJ1、CJ2、CJ3地下水氯苯类污染物质量浓度分别降低93.89%、93.39%和94.15%,CT1、CT2、CT3土壤氯苯类污染物质量分数分别降低74.17%、76.86%和76.23%,均低于修复目标值,协同修复效果具有较好的长期稳定性。多相抽提对重质非水相液体（DNAPL）物质的去除和原位化学氧化对溶解态污染物以及残余的DNAPL相物质的强化处理是显著促进氯苯类污染物去除的主要原因。该研究结果可为类似氯苯类污染场地修复治理工程提供参考。     

某染料化工厂地块苯系物分布特征分析

为掌握长江中游某染料化工污染地块土壤中苯系物分布特征,对地块17个地下水样品和343个土壤样品进行了测定。结果表明:地下水和土壤苯系物分布区域一致,污染具有同源性;地块地势平坦,土壤水平渗透性差,污染物扩散范围有限。受土壤防污性能影响,苯,间、对-二甲苯及邻-二甲苯主要在7.2 m深度以上土壤中检出;3种物质在土壤中主要以轻质非水相液体（LNAPL）存在,在地下水水位附近出现聚集,在饱和带以溶解态继续向下迁移扩散。土壤中氯苯主要以重质非水相液体（DNAPL）存在,其浓度大,迁移深度深,与氯苯在土壤中存在形态、迁移时间以及地质条件有关。后续修复工程中,建议浅部污染土采用异位常温解吸和化学氧化联合修复技术,深部污染土和受污染地下水一同采用原位化学氧化修复技术。     

绝缘油污染土壤微波脱附试验

采用微波-热重反应装置,针对绝缘油污染土壤进行微波热脱附试验,考察不同温度下绝缘油脱附效率以及污染土壤失重规律,并在此基础上对土壤中残余绝缘油组分及分布进行分析。结果表明:当温度达到400℃以上时,土壤中绝缘油去除效果较好,绝缘油去除率可达到98.6%,能够满足土壤修复要求。含油土壤随着温度升高主要经历水分挥发、易挥发性有机物析出、难挥发性有机物析出等阶段,在100~200℃阶段,主要是土壤中水分和部分低挥发性有机物析出;在400~500℃阶段,主要是土壤中绝缘油析出。土壤中绝缘油的成分以C12—C21烷烃类化合物和5~6环芳香烃为主,当温度达到400℃以后,绝缘油中各组分逐步被完全脱附,综合考虑脱附效率和经济性原则,绝缘油污染土壤脱附温度以400~450℃为宜。     

有机污染场地土壤热解吸技术研究进展

文章在总结国内外研究的基础上,介绍热解吸技术原理、分类及典型旋转干燥热解吸系统,重点梳理热解吸技术运行参数(加热温度、停留时间和载气)、土壤性质(质地、粒径、含水率和有机质)和污染物性质(种类、浓度和形态)对热解吸效率影响的研究现状,评述热解吸技术强化措施(添加剂、联合其他技术)、动力学研究(常用模型、研究现状)、热解吸后土壤性质变化及生态性评价,提出热解吸技术未来重点研究方向。     

克拉玛依城市土壤的环境磁学特征研究

对克拉玛依市土壤环境磁学特征进行研究,并探讨土壤磁性增强的机制。结果表明:低频质量磁化率(χLF)在不同用地上依次表现为:交通运输用地>商业用地>林地>公共设施用地>未建设用地>居住用地。交通运输用地、公共设施用地较居住用地、非建设用地的土壤以低矫顽力的亚铁磁性矿物含量较高和少量不完全反铁磁性矿物,且磁性颗粒以多畴(MD)颗粒为主,含少量的单畴(SP)颗粒和稳定单畴(SSD)颗粒,与交通运输用地、公共设施用地受到汽车尾气和其他人为活动产生的污染物中含有大量的粗颗粒亚铁磁性矿物密切相关。     

VOCs相间非平衡态迁移对土壤修复效果的影响

挥发性有机物（volatile organic compounds,VOCs）普遍存在于工业污染场地,因其易迁移和难降解的特性而受到广泛关注.修复VOCs污染场地时通常存在拖尾、反弹和二次污染物释放的现象,限制了对VOCs的修复效率,这些现象均与修复过程中VOCs在相间的非平衡态迁移有关,但目前仍缺乏定量化的研究.基于此,选择四氯化碳为典型的VOCs,采用沙箱试验,探究了VOCs的相间非平衡态迁移在表面通风、土壤挖掘以及热脱附和气相抽提联用技术应用过程中对土壤修复的影响.结果表明:在表面通风和土壤挖掘过程中能产生较为显著的二次污染物释放现象;在热脱附和气相抽提联用技术的修复过程中能产生拖尾现象,而在修复结束后则会产生反弹现象,这些现象均为相间非平衡态迁移的表现形式.其中,在表面通风、土壤挖掘以及热脱附和气相抽提联用技术修复过程中,四氯化碳释放通量的最大反弹幅度分别为0.69、2.80和64.00倍,表明相间非平衡态迁移对热脱附和气相抽提联用技术产生的影响最大.研究显示,相间非平衡态迁移在不同的土壤修复工艺中均有体现,严重限制了土壤修复的效率,需要引起土壤修复工作者的高度重视.      

采用清洗-热脱附工艺修复石蜡基与环烷基原油污染土壤

石油污染土壤修复工艺的选择及其应用效果受原油属性影响明显。选取石蜡基和环烷基2类原油污染土壤,采用清洗预处理-热脱附方法,研究耦合工艺的修复效能,重点比较清洗对土壤粒级的分离效果,表面活性剂对石油污染物的脱附效率,药剂清洗前后的土壤热脱附修复效果等。结果表明:清洗后2种土壤的砂质组分吸附的石油类脱附率约为59.83%和36.42%,远高于黏质组分。阴离子型α-十六烯基磺酸钠脱附能力更强,石蜡基和环烷基2类油源污染土壤的石油类脱附率为46.5%和39.8%。以环烷基土壤为例,将药剂清洗后分离出的黏粒土进行热脱附,与未清洗的原污染土壤相比,前者脱附所用时间更短。400℃下热脱附3 h,石油类含量降至0.26%。采取清洗-热脱附工艺开展现场试验,清洗后粗粒级砂质土壤的石油类含量为1.56%,黏粒土脱水后热脱附,石油类含量可达到0.57%,清洗-热脱附修复污染土壤能耗低于单纯热脱附工艺。