热强化气相抽提对不同质地土壤中苯去除的影响

研究应用电阻加热强化气相抽提技术对砂土、壤土和黏土中苯去除效果的影响及作用机制.与常规抽提结果相比,在热强化处理作用下气相抽提对砂土和壤土中苯的去除效率提高了13.1%和12.3%,处理时间分别降低75%和14%.热强化处理使得黏土含水率下降,土壤渗透率升高,黏土颗粒表面羧基和乙基的吸收峰消失,有机质含量减少,苯的去除效率与对照相比提高了34%.对于砂土和壤土,热强化主要是通过促进苯在土体中扩散来提高去除效率,从而实现在较短时间内污染物质的大量去除;而对于黏土则是通过降低土壤颗粒表面有机基团的含量,从而降低污染物和土壤颗粒的吸附能力,并通过降低含水率和升高渗透率从而提高土壤中气体的扩散性能,以达到增强气相抽提效果的目的.     

苯系物污染土壤热强化气相抽提技术研究

文章以实际污染场地的土壤为对象,通过小试实验研究了典型苯系物污染土壤气相抽提技术的最佳操作条件,并运用于中试实验进一步研究了抽提井和加热井的影响半径.结果表明,抽提速率为30m3/h时,抽提井的影响半径为6 m,而加热井的影响半径为4 m.利用最佳操作条件对加热井半径6 m污染土壤进行28 d处理后,污染土壤中苯和二甲...     

原位电阻热脱附土壤升温机制及影响因素

探究了原位电阻热脱附技术加热土壤升温机制及影响因素.利用原位电阻热脱附小试设备,研究了电流、加热方式、补水及负压对土壤升温和能耗的影响.结果表明,土壤升温主要通过两种机制:一是电能转化成热能,通电对土壤直接加热使土壤温度升高,该升温机制主要存在于两电极之间的土壤;二是热传导,电极之间土壤温度最高,热量逐渐由高温土壤传导至低温土壤,使电极连线周边土壤温度逐渐升高.加热电流大小,影响土壤升温速度,电流越大,土壤升温越快,单位能耗越低;间歇加热方式与连续加热方式相比,土壤升温速度慢,达到相同温度所需时间长,但单位能耗低,仅是连续加热方式能耗的45.2%;加热过程中需不断向电极附近补充水分,以维持较高电流的持续加热;抽提负压大,土壤热损失多,单位能耗高,抽提负压对抽提管附近土壤温度影响最明显.在实际工程中,宜根据时间、成本和效果等选择合适的工艺条件,以期提高原位电阻热脱附修复污染土壤的效率,降低能耗,缩短工期.     

基于TMVOC的有机污染场地热强化气相抽提修复效果模拟

热强化气相抽提技术因其修复周期短、二次污染可控以及对土壤质地和污染物性质适应性较强等优势,被广泛应用于有机污染场地修复,但目前国内外关于该技术的数值模拟研究较少. TMVOC模型可模拟多孔介质的热量传递及污染物的运移、去除过程.为建立系统化、精准化的有机污染场地热强化气相抽提修复模型,探究有机污染场地热强化气相抽提修复过程,提高热强化气相抽提技术的治理精度,以天津某试剂厂中试场地为研究对象,采用TMVOC模型模拟原位热传导(TCH)强化气相抽提过程中场地的温度变化及目标污染物氯苯的去除效果,结合中试数据进一步阐明场地升温过程及氯苯的去除规律,并验证TMVOC模型的可信度.结果表明：(1)模拟加热7周后,TCH-A区的平均温度为99.4℃,维持该温度1周后平均温度降为95.0℃,升温过程温度监测数据模拟值与试验值的拟合优度R为0.995.(2)模拟加热7周后,TCH-B区的平均温度为84.8℃,维持该温度1周后平均温度升至88.0℃,升温过程温度监测数据模拟值与试验值的拟合优度R为0.989.(3)模拟热强化气相抽提修复8周后,氯苯的去除率达97.3%,第1周的去除速率最慢,第4周最快,...     

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。     

土壤气相抽提技术在修复污染场地中的工程应用

针对某化工厂污染场地的修复问题,采用土壤气相抽提原位修复技术将包气带中的挥发性和某些半挥发性污染物抽出,使污染场地得以修复。根据场地条件及污染特性,确定修复系统的组成、运行。样品检测结果表明:修复8个月后,对主要污染物苯,在土壤中的去除率达95.2%~99.9%,在土壤有机废气中的去除率达80.7%。从实际工程应用说明土壤气相抽提技术是一种效果较好的修复技术,为类似污染场地原位修复问题提供工程技术参考。     

苯系物污染土壤热解析实验研究

采用静态实验研究了苯系物(BTEX)污染土壤热解析的影响因素,确定了最优的热解析条件,然后通过动态实验,考察了热解析技术修复苯系物污染土壤的效果。结果表明:在加热温度为120℃、粒径水平≤2.0 mm以及加热时间为45min的条件下,污染土壤中总BTEX去除率达到97.3%,其中苯和甲苯的去除率在99%以上,乙苯、间对二甲苯和邻二甲苯的去除率在95.6%~97.2%,修复效果非常理想。     

基于电磁场模拟微波对土壤苯系污染物的脱附研究

微波热脱附土壤中的有机污染物凭借高效、清洁等优点受到广泛关注。近年来,多数微波土壤热脱附研究装置均由家用微波炉改造而来,无法满足微波热脱附实际应用所需的高功率、高精度温度控制等条件。因此,选用苯系物中的邻二甲苯作为目标污染物,以自配污染土壤为样品,采用自制微波热脱附装置为平台进行实验,针对微波功率、微波加热时长、土壤含水率等工艺条件进行单因素影响实验。同时,构建微波加热土壤模型,设置相同条件,并得到相符的结果。并利用该模型推测其他单因素影响实验的假设。实验与模拟结果表明：微波对土壤热脱附的最佳功率为1600 W,热脱附时间为27 min,含水率为17%,推测样品放置于临近加热腔中心位置时对邻二甲苯去除率最佳。     

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.      

土壤质地和湿度对SVE技术修复苯污染土壤的影响

土壤蒸汽抽提技术(soil vapor extraction,SVE)是一种安全、经济、高效的土壤治理技术,广泛应用于包气带土壤中挥发性有机污染物的去除.本研究选取有机污染物苯为对象,通过一维土柱通风模拟,分析了土壤质地(壤砂土、粉壤土和黏土)和湿度(0%、10%和20%)对SVE技术修复苯污染土壤的影响.结果表明,由于受到粉壤土有机质和黏土的通透性影响,这两组实验的SVE修复效率(68.3%和43.4%)小于壤砂土实验组(98.5%);此外,20%和10%湿度条件下的壤砂土土柱模拟实验会出现拖尾现象,而且湿度越大,SVE的修复效率越低.     

有机污染土壤堆式热脱附过程中热湿迁移试验及数值模拟

堆式燃气热脱附技术因具有二次污染小、污染物去除率高和处理周期短等优势而得到快速发展. 土壤中的水分是影响堆体热修复过程中土壤升温的关键因素,然而其热湿迁移机理尚不明晰,工程设计主要依赖于实践经验. 该研究以山东省某污染场地的砂质壤土开展堆体热湿迁移试验,结合COMSOL仿真模拟,系统分析加热过程中土壤温度和湿度在竖直及水平方向上的变化规律. 结果表明:热源附近土壤水分呈逐渐升高并出现短暂峰值(高于初始值10.9%)后再下降的趋势,水分峰值随温度提高而升高;热源温度越高,土壤中水汽的对流和扩散作用愈加明显,当热源温度由50.0 ℃升至100 ℃时,监测点体积含水量下降率由4.50%升至27.2%,且水汽的浓度扩散机制在水分迁移过程中占主导作用;对于相同热源作用下,初始体积含水量较高的土壤具有相对较高的温度变化,温升过程中对流传热以及热传导的作用更显著,当初始体积含水量由0.0700 m3/m3升至0.160 m3/m3时,监测点的温度由37.1 ℃升至40.0 ℃,其中多孔基体间的热传导作用占主导. 研究显示,堆体热脱附过程中土壤水分迁移规律与土壤体积含水量、距热源的距离、热源温度有关,且多孔基体间的热传导是引起土壤升温的主要机制.      

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。     

基于原位热脱附技术修复污染土壤的加热井数值优化

原位热脱附技术(ISTD)作为一种物理修复土壤技术,具有污染土壤原位处置、二次污染少、工艺原理简单、高效灵活等优点。针对实际修复土壤过程中不合理的排布方式和对保温措施的忽略造成的脱除率低、能源浪费等问题,利用COMSOL Multiphysics软件模拟污染土壤1000 h的加热过程,在模型验证的基础上探讨了不同排布方式、不同加热井间距和保温措施对土壤升温过程的影响。结果表明：在处理200℃以上沸点的污染物时,选用1.5 m间距下的三角形排布方式能够达到最优的修复效果,并且耗能相对较低。土壤表面施加保温措施,不仅可以防止污染气体泄漏,还可以有效提高加热土壤过程的热效率,采用2.0 m间距下的三角形排布方式施加保温措施后,热效率可相对提高11.667%。     

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.      

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.      

用于场地土壤修复的电阻加热技术研究进展

我国目前存在大量地质条件复杂,常规抽提技术难以快速有效地修复污染场地。电阻加热(electrical resistance heating,ERH)技术受土壤异质性影响小,处理深度大,加热速度快,能快速有效地去除地质条件复杂的土壤渗流区和饱和区中的挥发性有机物。但该技术在国内应用较晚,相关研究较少。简述了ERH技术的修复机制,包括促进污染物的迁移和提高污染物的降解速率;土壤电导率、电场强度、地下水流动和土壤异质性等因素如何影响ERH的修复效率。介绍了ERH技术与原位化学氧化、原位生物修复及其他原位热处理技术的耦合,ERH场地实施的建井方法、设备布署和部分国外的场地实施案例等。最后,针对ERH技术在实际应用中存在的问题,指出了ERH技术研究的发展方向。