温度和停留时间对十溴联苯醚在污染土壤中热脱附的影响

采用自配十溴联苯醚污染土壤开展热脱附试验研究,试验温度分别为200、300、325、350、400和450 ℃,停留时间为10、20、30、40、50和90 min. 分析多溴联苯醚(PBDEs,包括BDE28、BDE47、BDE66、BDE99、BDE100、BDE138、BDE153、BDE154、BDE183、BDE190、BDE196、BDE197、BDE203、BDE205、BDE206、BDE207、BDE208和BDE209)热脱附前后污染物在土壤中的浓度及总脱附率. 试验用土样中w(PBDEs)为1 136.69 mg/kg. 低温段(200和300 ℃)污染物去除率较低,在300 ℃、停留时间90 min时,残留w(PBDEs)为263.57 mg/kg,去除率为76.81%;中温段(325和350 ℃)污染物大量减少,350 ℃、停留时间40 min时,残留w(PBDEs)为114.01 mg/kg,去除率达90%;高温段(400和450 ℃),温度为450 ℃、停留时间20 min时,残留w(PBDEs)为4.81 mg/kg,去除率达99%以上. 结果表明,PBDEs去除率随温度或停留时间的增加而增大,处置试验用土样比较合理的热脱附操作条件:温度为400 ℃、停留时间为20 min.      

污染物浓度与土壤粒径对热脱附修复DDTs污染土壤的影响

采集2种不同性质的土壤(黑土和棕壤)作为供试土壤,自配不同污染浓度(棕壤)和不同粒径(黑土)的DDT及其同系物(即DDTs,包括p,p′-DDT,o,p′-DDT,p,p′-DDD和p,p′-DDE)污染土壤,采用热脱附方法,分别对300 ℃,5个停留时间(10,20,30,40和50 min)下的DDTs总去除率及热处理前后各组分的脱附情况进行研究.结果表明,不同污染水平〔w(DDTs)分别为290.17,498.69和718.69 mg/kg〕的污染土壤中,DDTs的总去除率差异不显著.此外,在整个热处理过程中,污染水平对4种DDT及其同系物在土壤中的去除率也没有显著影响.而土壤粒径(0.25～0.85 mm,0.15～＜0.25 mm,＜0.15 mm)对DDTs的去除率影响显著,粒径越大的土壤越有利于DDTs脱附.单因素方差结果显示,粒径对土壤中p,p′-DDT和p,p′-DDE的脱附和转化有显著影响.      

污染土壤热脱附技术的应用与发展趋势

本文阐述了污染土壤热脱附技术的原理及特点,对十四个国内外热脱附典型案例进行总结和梳理,并依据原位热脱附技术和异位热脱附技术的优缺点以及在美国超级基金项目中的应用情况,分析了热脱附技术的应用趋势。     

氯盐协同作用下含汞土壤热脱附实验研究

采用自配硫酸汞和氧化汞污染土壤开展热脱附试验。研究了热脱附温度(200~500℃)、热脱附时间(25~120 min)、热脱附氯盐药剂(氯化铁、氯化镁和氯化钙)对土壤中汞热脱附率的影响。结果表明:氯盐对汞热脱附的促进作用明显,未添加氯盐的硫酸汞和氧化汞样品中汞的去除率分别为29.4%~52.8%和16.3%~69.2%,添加氯化铁、氯化镁和氯化钙后硫酸汞样品中汞的去除率分别为95.6%~97.9%、78.7%~94.6%和45.2%~94.9%。三种氯盐对汞热脱附的促进顺序为氯化铁>氯化镁>氯化钙;汞的去除率都随着温度和停留时间的增大而增大,温度越高停留时间的影响越小,添加氯盐可有效缩短样品中汞的去除率达到稳定所需的时间。对样品进行XRD分析得出:添加氯盐之后在加热过程中生成了挥发温度相对较低的氯化汞和氯化亚汞。     

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。     

热脱附法修复多环芳烃和汞复合污染土壤实验研究

针对华北地区某受多环芳烃和汞复合污染的污染土壤,在分析土壤多种类污染物组成基础上,开展了热脱附修复污染土壤实验,研究不同脱附温度及保温时间对污染土壤污染物修复的效果。结果表明:提高温度和保温时间对多环芳烃和汞的脱除效果有利,尤其对高环多环芳烃脱附的促进更为明显;土壤污染物的脱附效果和其沸点的关联性较大,且温度参数对污染物脱附的影响效果要显著高于时间参数。     

多环芳烃类污染土壤热脱附修复技术应用研究

针对传统热脱附工艺脱附时间长、处理成本高、尾气处理工艺不完善等问题,进行了电加热回转窑热脱附实验。研究发现:随着温度增高、时间增长,总PAHs去除率增加;10 min条件下350℃与500℃时总PAHs的去除率分别为98.83%和98.94%,土壤中PAHs可达到修复目标值;500℃时多环芳烃的去除率表现为低环PAHs>高环PAHs。在此基础上,通过集成形成1套集污染土壤预处理、热脱附、尾气净化、余热利用、自动化控制于一体的工艺技术,并建成年处理有机污染土壤18万t的热脱附生产线。在350和500℃条件下对1万余吨污染土壤进行热脱附处理后(≥10 min),总PAHs去除率分别为98.92%和99.95%,尾气排放指标均低于DB 11/501—2007《大气污染物综合排放标准》。     

低温等离子体降解污染土壤热脱附尾气中DDTs

为优化低温等离子体技术对污染土壤热脱附尾气的处理效果,采用脉冲电晕放电等离子体处理含DDTs（滴滴涕）的热脱附尾气,控制进气中的ρ（DDTs）为2.873 mg/m3,考察了载气φ（O₂）、等离子体温度、载气湿度和脉冲电压对DDTs降解效果的影响,分析了O₃在降解过程中的作用.结果表明:①当氮气/氧气混合载气中φ（O₂）分别为0、3%、6%、10%、21%和100%时,DDTs降解率分别为80.1%、76.5%、78.4%、81.1%、88.8%和94.6%,ρ（O₃）分别为0、0.20、0.25、0.40、0.99和1.93 mg/L.随着φ（O₂）的增加,ρ（O₃）逐渐增大,除氮气气氛外,DDTs降解率均逐渐增大,当φ（O₂）超过10%时,DDTs降解率较氮气气氛下更高.p,p'-DDD降解率均为100%,p,p'-DDE和o,p'-DDT的降解率随φ（O₂）的增加而增大.氮气气氛下p,p'-DDT降解率高于低浓度氧气气氛,除氮气气氛外,p,p'-DDT降解率随φ（O₂）的增加而增大.②当等离子体温度分别为80、100和150 ℃时,DDTs降解率分别为88.8%、83.2%和56.3%,ρ（O₃）分别为0.99、0.65和0.35 mg/L.当载气湿度为0、1.0、2.7和20.5 g/m3时,DDTs降解率分别为88.8%、81.6%、68.6%和30.0%,ρ（O₃）分别为0.99、0.73、0.56和0.32 mg/L.随着等离子体温度升高、载气湿度增大,反应器内ρ（O₃）逐渐减小,DDTs降解率也随之降低.③DDTs降解率随脉冲电压的升高而增大,当脉冲电压为24 kV、脉冲频率为50 Hz、等离子体温度为80 ℃、气体在反应器中的停留时间为10 s时,DDTs降解率达86.9%.研究显示,脉冲电晕放电等离子体能够快速、有效地去除热脱附尾气中的DDTs.      

热脱附修复石油烃污染土壤室内试验研究

现有关于石油烃污染土壤热脱附修复的室内试验研究存在忽视土体天然结构、温控效果欠佳、较少考虑加热井和抽提井设计等问题,无法为原位热脱附修复技术设计提供很好的支撑.为克服以上难题,开发了一套新型的室内热脱附修复小尺寸模型试验装置,用于石油烃污染土热脱附修复试验.结果表明:污染土壤热脱附修复效果受热脱附温度和加热持续时间影响显著;不同位置处土壤的污染物去除率表现出较大的差异,距离加热管、抽提管和土层顶面越近,污染土壤修复效果越好;污染土壤试样顶部有无覆盖系统对其修复效果影响不大.研究还发现,热脱附修复后污染土壤中的颗粒组分、pH值和氮磷钾含量变化不大,而有机质含量和含水率则显著降低.开发的室内热脱附修复装置能够较好地服务于石油烃污染土壤原位热脱附修复技术,研究结果可为当前污染场地原位热脱附修复技术设计和场地环境评估提供参数依据.     

热解吸修复污染土壤过程中DDTs的去除动力学

采用热解吸修复技术对北京某农药厂旧址的DDTs(滴滴涕)污染土壤进行修复试验,优化了土壤中DDTs的热解吸温度,对DDTs热解吸动力学过程以及土壤水分对热解吸修复效果的影响进行了研究. 结果表明,热解吸修复技术可有效去除土壤中DDTs,在340℃时土壤中∑DDTs的去除率达到99%,此时土壤中的w(∑DDTs)为0.598mg/kg,低于HJ 350—2007《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(1.0mg/kg),但继续升温∑DDTs去除率的变化不明显. 土壤中∑DDTs的热解吸动力学符合二级动力学方程(R2为0.9914),热解吸过程受土壤中w(∑DDTs)的影响较大,即随时间的增加,w(∑DDTs)下降,热解吸速率会迅速降低. 土壤含水率对热解吸效果有一定的影响,特别是当土壤含水率超过16%时p,p-DDE的去除率明显降低,而土壤含水率对其他组分的影响较小.      

处理温度和时间对六氯苯污染土壤热解吸修复的影响

以山东潮土作为供试土壤,模拟HCB(六氯苯)污染土壤的热解吸试验研究. 考察处理温度和时间2个主要影响因素对热解吸后土壤中HCB的去除率及其热解产物变化的影响. 结果表明:随处理温度的升高和处理时间的延长,HCB的去除率逐渐增大,在处理温度400 ℃、处理时间10 min时,HCB的去除率达到94.2%;在处理温度450 ℃、处理时间60 min时,HCB 的去除率达到99.4 %,去除效果明显,w(HCB)达到HJ 350—2007《展览会用地土壤环境质量评价标准》的A级标准限值(≤0.66 mg/kg);继续升高处理温度和延长处理时间对HCB的去除率改变不大. HCB的热解吸过程不仅是HCB的物理分离过程,也存在HCB的还原脱氯过程,HCB的热解产物主要为1,3,5-TCB(1,3,5-三氯苯)和1,2,4-TCB(1,2,4-三氯苯);处理温度450 ℃、处理时间60 min为该污染土壤较为合适的热解吸运行参数.      

汞污染土壤热解吸处理过程中不同形态汞的温度效应

选择贵州省具有代表性的汞污染土壤样品进行热解吸修复的试验研究,同时采用连续化学浸提法对土壤样品中5种形态的汞分别进行提取,探究了不同形态汞在热解吸修复过程中的浓度变化和转化规律. 结果表明,土壤样品中各形态汞所占比例为w(王水溶汞)(占76.52%)>w(酸溶汞)(占22.40%)>w(硝酸溶汞)(占0.87%)>w(水溶性汞)(占0.14%)>w(碱溶汞)(占0.06%). w(王水溶汞)与w(Σ汞)(各形态汞总量)的相关系数可达0.978 1. 升温过程中,w(酸溶汞)和w(王水溶汞)明显降低,而其余形态汞含量则呈先升后降的趋势. 采用热解吸技术可以有效处理汞污染土壤,在370 ℃条件下能够将土壤中w(Σ汞)降至1 mg/kg以下,处理率可达95.73%,处理后土壤中的汞以残渣态汞为主,环境风险较小.      

石油烃污染土壤间接热脱附设备数值模拟与评估

针对土壤中石油烃热脱附机制不清的问题,创建了土壤侧与烟气侧耦合传热仿真模型,并将土壤侧的传质过程简化为变比热条件下的传热过程,耦合扩散火焰燃烧模型、灰气体加权和模型与离散坐标辐射模型,对国内工业化应用的热脱附设备进行了数值模拟。结果表明:标准工况下的设备运行参数与实测结果基本符合,验证了数值模拟的准确性;对于不同的热源形式与设备结构,传热效率主要受辐射传热与结构空间几何特性影响,基本符合以下规律:直燃式设备内辐射传热强度较高、所需的物料停留时间较短,而恒温烟气式设备由于热源温度低、辐射传热强度降低,热脱附效果对物料停留时间的依赖性较强;直燃式回转窑受料层运动形式与烟气侧流动传热影响,综合传热系数最高。     

脉冲电晕放电等离子体去除污染土壤热脱附尾气中的DDTs

为探索新型产业化应用热脱附尾气处理技术,采用脉冲电晕放电等离子体技术对含DDTs的热脱附尾气进行处理,考察了工艺参数如脉冲电压、脉冲频率、ρ（DDTs）和停留时间对DDTs处理效果的影响,分析了DDTs经低温等离子体处理后的分解产物.结果表明,DDTs的去除率随脉冲电压的升高、脉冲频率的增大和停留时间的延长而增加,随进气中ρ（DDTs）的升高而降低,但去除量随进气中ρ（DDTs）的升高而增大.进气中的ρ（DDTs）为30.0 mg/m3,停留时间为10 s,脉冲电压为30.0 kV,脉冲频率为50 Hz时,DDTs的去除率为82.5%.低温等离子体处理后,尾气中的ρ（p,p'-DDT）、ρ（o,p'-DDT）和ρ（p,p'-DDD）降低,ρ（p,p'-DDE）反而升高,另有微量的二苯甲烷、二苯甲醇、4,4'-二氯二苯甲烷、2,4'-二氯苯甲酮和1,1-双（对氯苯）-2-氯乙烯等分解产物被检出.研究显示,脉冲放电等离子体技术具有去除效率高等特点,可有效去除含DDTs的热脱附尾气.      

挥发性有机污染场地土壤修复小试

以典型农药生产场地污染土壤为研究对象,选取常温解吸、化学氧化和热解吸修复技术,对高污染(>120 mg/kg)和低污染(<25 mg/kg)土壤中苯、1,4-二氯苯和1,2-二氯苯进行修复试验。结果表明:常温解吸技术(生石灰+机械翻动)、化学氧化技术(碱活化过硫酸钠)和热解吸技术(200~400 ℃)对污染土壤中苯、1,4-二氯苯、1,2-二氯苯均有显著的去除作用,但不同修复技术的修复效果存在显著差异。常温解吸技术、碱活化过硫酸钠氧化技术在实验条件下尚不能完全满足修复要求,而热解吸(最优条件:温度为400 ℃、停留时间为20 min)技术对低污染和高污染土壤中3种目标污染物均能修复达标。     

热处理修复方式对污染土壤性质及生态功能的影响

因为具有良好的处理效果和较短的施工周期,热处理是目前污染场地修复领域应用的热点技术之一,厘清热处理对土壤性质及功能的综合影响对于评价土壤价值具有重要意义。在分析了大量相关研究与应用案例的基础上,总结了热处理修复技术对土壤有机质、pH、营养组分等理化性质的影响,阐述了热处理对土壤微生物、动物以及植物的生态影响,分析了热处理过程对土壤污染物的衍生物产生以及复合污染修复效果的影响,探讨了热处理对土壤的综合影响及其对实际修复工程的指导意义,并对未来热处理在污染场地修复应用中的研究重点和方向提出了展望。