燃气热脱附技术修复有机污染场地研究与应用进展

原位燃气热脱附是目前修复有机污染土壤最具潜力的技术之一。在查阅文献的基础上,结合国内外实际案例,系统梳理了有机污染土壤原位燃气热脱附修复技术的原理、适用范围、优缺点以及工艺施工流程,对国内外燃气热脱附技术的研究现状和工程应用情况进行了对比分析,并对该技术的发展趋势和应用前景进行了展望,以期为我国有机污染土壤原位热修复技术的推广和应用提供参考。     

异位热脱附技术与设备在我国污染场地修复工程中的应用

异位热脱附技术具有污染物去除率高、修复周期短、普适性强等显著优势,是目前修复有机污染土壤最有效的技术之一。通过资料、文献查阅及现场调研,梳理了异位热脱附技术及设备在国内外的研究现状及在我国的应用发展历程,结合工程案例,分析了典型直接热脱附设备、间接热脱附设备的工艺技术路线,进而提出开展实际污染场地修复时的设备选择建议,以及热脱附技术的理论研究和设备发展方向,为我国有机污染土壤异位热脱附修复技术的推广和应用提供参考。     

热脱附技术在修复石油烃污染土壤中的应用研究

采用热脱附技术处理实际石油烃污染土壤,考察影响热脱附效率的影响因素,并结合工程实际,初步确定热脱附技术的最优工艺参数.实验结果表明,热脱附技术可有效修复石油烃污染土壤,其中加热温度、停留时间是影响修复效果的关键因素.相同热脱附条件下,石油烃组分相对分子质量越大,饱和蒸气压越低,与土壤有机质结合能力越强,越不易脱附.当加...     

土壤修复的热脱附技术特征尾气模块化处理工艺研究进展

污染土壤热脱附修复后,尾气处理是不可忽视的重要环节。论述了热脱附技术特征尾气模块化处理工艺的总体概况,探讨了污染物、土壤性质和处理工艺等对尾气处理工艺的影响,总结了针对4类污染物的典型热脱附技术特征尾气模块化处理工艺,并对催化氧化、非热等离子体、高能电晕等新兴模块进行了简介。最后提出了热脱附技术特征尾气模块化处理工艺的问题和研究展望。     

有机污染场地原位热脱附工程尾水尾气的处理技术进展

污染场地原位热脱附过程不可避免地产生尾水尾气,其处理技术普遍存在工艺设计不成熟、污染物脱附规律认识不明晰、二次污染控制措施薄弱等问题,缺乏具有针对性的技术装备研发和应用指导。通过分析污染场地原位热脱附工程尾水尾气处理技术的应用现状、污染物脱附规律和现有专利情况,总结归纳实际工程应用中应注意的问题,进而提出原位热脱附工程尾水尾气处理工艺的设计和设备选型建议,并展望进一步的应用及研究,以期为我国有机污染土壤原位热脱附修复技术的推广和应用提供参考。     

有机污染土壤异位直接热脱附装置节能降耗方案

以异位直接热脱附技术的原理、适用范围、工艺流程、优缺点等为基础,建立了输入、输出能量平衡关系式并进行了热平衡计算;针对该工艺能耗过高的问题,分析了系统各部分能耗,提出了节能降耗方案。通过烟气热回用装置,将二燃室后高温烟气余热能量经循环管道输送给土壤预干燥装置,将有机污染土壤含水率降低,从而减少系统总能耗。结果表明：经过热力计算,土壤水分预干燥量越大,系统节能效果越好;烟气余热足够用于土壤预干燥减少17%左右土壤水分的要求。通过土壤预干燥装置将土壤水分从20%降低到15%,可使直接热脱附装置降低能耗20%以上。     

原位电阻热脱附修复氯代烃污染土壤

针对原位电阻热脱附(ISERH)技术基础性研究不足、缺乏小试设备研发等问题,利用自主研发ISERH设备,以1,2-二氯乙烷和氯苯为目标污染物,探究了ISERH过程中土壤温度变化及设定温度、加热时间、污染物种类、老化时间对污染物热脱附效果的影响.结果表明,在热脱附过程中氯代烃污染土壤的主要阴离子SO42-和Cl-含量分别...     

原地异位建堆热脱附技术和设备在石油污染土壤修复中的应用

利用杰瑞环保科技有限公司自主研发生产的原地异位建堆热脱附设备对新疆某地区506 t石油污染土壤进行了修复处理实验,并在此基础上探讨了原地异位建堆热脱附技术在石油污染土壤修复领域应用的相关技术问题。通过温度场模拟,为设备投入及修复堆体的搭建提供了参考数据;通过项目现场温升曲线,分析了升温效率与物料属性的关系。结果表明,含水率越低的物料升温速率越快。此外,通过对设备投入、石油污染土壤修复效果、修复过程运行能耗等方面进行综合分析,评估了原地异位建堆热脱附技术在石油污染土壤修复领域的有效性和实用性。本研究可为原地异位建堆热脱附技术在石油污染土壤修复领域的工业化应用提供参考。     

添加剂强化热脱附修复菲污染土壤

针对多环芳烃污染土壤热脱附能耗较高的问题,采用K₂CO₃、CaCO₃和Fe₂O₃等添加剂强化热脱附过程,以降低能耗。通过室内模拟实验研究了热脱附温度、停留时间、添加剂种类与投加量等对菲(Phe)去除效果的影响,分析了热脱附去除过程、能耗以及热脱附后土壤理化性质的变化。结果表明：在100、200℃下停留30 min,投加5.0%(质量分数)的K₂CO₃、CaCO₃和Fe₂O₃均能显著提高Phe的去除率(p<0.05),效果最好的是K₂CO₃。添加剂投加后土壤导热系数的提高可能是促进热脱附的重要原因。200℃停留30 min时,Phe去除率随K₂CO₃投加量增加呈现先增加后下降趋势,最优投加量为5.0%,此时去除率为85.90%,较无添加剂组提高了11.82百分点。200℃时,投加...     

熟石灰强化热脱附修复重质石油污染土壤

针对热脱附技术修复石油污染土壤存在能耗高的问题,采用添加Ca(OH)₂实现在相对较低的温度下强化热脱附重质石油污染土壤,以降低能耗。通过室内模拟实验,研究了热脱附温度、停留时间和Ca(OH)₂添加量对重质石油污染土壤中总石油烃(total petroleum hydrocarbon, TPH)去除率的影响。结果表明,当热脱附温度为400 ℃、停留时间为30 min、加入1% Ca(OH)₂时,石油污染土壤中TPH的去除率相比无Ca(OH)₂热脱附的土壤提高了23.6%;土壤中饱和烃、芳香烃、胶质和沥青质的去除率分别增加了17.3%、29.3%、18.1%和46.7%,对沥青质的去除效果最佳。Ca(OH)₂能够降低热反应活化能且增加活性位点是其显著促进土壤中重质石油烃的热脱附去除的主要原因。Ca(OH)₂强化热脱附后土壤粘性降低,分散性增强,粒径变小,且在表面生成一层类焦炭的物质。该研究结果可为热脱附技术在石油污染土壤修复中的应用提供参考。     

我国华东地区污染土壤异位热脱附修复碳排放及减排策略

为探索我国污染土壤异位热脱附修复的碳减排路径,采用生命周期评价方法理论,确定污染土壤异位热脱附修复碳排放核算系统边界和清单。将异位热脱附修复划分为土壤开挖、运输、预处理、主处理、尾气处理、最终处置6个过程,基于华东区域5个典型工程的能源及物料调研数据,核算了异位热脱附修复过程碳排放水平,识别出碳排放的主要影响因素,提出针对性的减排策略。结果表明,异位热脱附修复1 m³污染土壤全过程碳排放为212.22 kgCO_2eq,碳排放集中在预处理、主处理和尾气处理3个过程,尾气处理过程最高,占比为54%。从碳排放源上看,主要为间接碳排放,占比达62%。生石灰、天然气、NaOH碱性溶液等物料投入量是碳排放的主要影响因素。同时,修复后土壤外运距离超过300 km后,将会对全过程碳排放产生较大影响,应提高物料使用率、控制土壤外运距离,以实现修复过程碳减排。本研究结果可为污染土壤异位热脱附修复技术的低碳应用提供参考。     

石油污染土壤热脱附修复实验研究

采用热脱附技术修复石油污染土壤,并分析热脱附主要影响因素、石油烃组分去除效果以及热解油组分.结果表明:(1)对于初始含油率8.86％、含水率3.5％ 的河南油田石油污染土壤,400℃恒温3.0 h或500℃恒温1.5 h、升温速率10℃/min为优化热脱附条件.(2)在低温阶段(100～300℃),饱和烃、芳烃去除率分...     

氯苯污染土壤低温原位热脱附修复

为了考察低温原位热脱附技术对土壤中氯苯的修复效果,以土壤中氯苯为目标污染物,控制热脱附设备设定温度、土壤粒径、土壤含水率,对不同条件下土壤中的氯苯进行测定分析,研究其对热脱附效果的影响。结果表明：原位热脱附过程中土壤温度变化以加热棒为中心,随着距离增加而呈现时间和空间上的滞后效应;原位热脱附设定温度越高,土壤修复效果越好,当土壤设定温度为100 ℃时,90%土壤样品氯苯去除率达99%以上,与设定温度130 ℃修复效果相当;土壤粒径越小,其比表面积大,对污染物吸附效率越高,所需热脱附时间越长;含水率影响氯苯在土壤中的挥发速率、有效孔隙率和透气率,含水率过高或过低都不利于氯苯污染土壤原位热脱附修复。热脱附设备设定温度、土壤粒径、土壤含水率对低温原位热脱附技术去除土壤中氯苯的效果具有较大的影响。     

烃类污染土壤热强化气相抽提技术的脱附动力学

为研究烃类污染土壤热脱附净化效率的影响机制,采用热强化气相抽提技术(soil vapor extraction,SVE)处理烃类污染土壤,探讨了通气速率、抽提气中水蒸气的浓度(gas water content,GWC)、土壤含水量(soil water content,SWC)对热强化SVE处理效率的影响,并采用LDF和Freundlich动力学方程对脱附处理过程进行了拟合。结果表明：在120 ℃的条件下,以通气速率80 mL·min⁻¹、GWC 15%和SWC 10%为最优处理工艺,气体在土壤空隙中间的传质速率加快,能明显缩短热强化SVE的处理时间;通气速率从40 mL·min⁻¹提高到80 mL·min⁻¹时,处理时间从425 min缩短至350 min;GWC从0%增加到15%时,处理时间从350 min缩短至105 min;GWC从15%增加到25%时,处理时间从105 min延长到240 min;当SWC为10%时,热强化处理时间缩短至290 min;当SWC从10%增加到15%时,处理时间从290 min延长至390 min。通过分析可知,LDF方程适合简单条件下(通气速率)的拟合,当通气速率为80 mL·min⁻¹时,偏差率为4%。Freundlich方程更适合复杂(土-水-气)体系下的拟合,GWC为15%时偏差率为3.8%,SWC为5%时偏差率为2.6%。以上结果可为开展热强化SVE处理烃类污染土壤研究提供参考。     

天津某复杂有机污染地块原位热脱附修复技术中试研究

针对受到挥发性有机物、农药污染形成的复杂有机污染地块,采用原位热脱附修复技术开展中试试验,研究该技术在低渗透区(以粉质黏土/黏土为主)、污染程度复杂、污染严重条件下的技术有效性,同时研究该技术使用过程中的升温规律及影响半径。结果表明,原位热脱附前期,位于加热井所构成正三角形的中心点的测温井以5℃/d的速率升温,当土壤温度到达95～100℃,进入潜热阶段,此时土壤中水分大量汽化,当升温达到100℃左右时,土壤中毛细水未完全去除,升温进入瓶颈期;综合考虑该地块原位热脱附的影响半径为1.5 m。     

有机质对污染土壤中DDTs热脱附行为的影响

采用2种不同性质土壤(黑土和棕壤)作为供试土壤,利用DDT农药自配滴滴涕类(DDTs,包括p,p'-DDT、o,p'-DDT、p,p'-DDD、p,p'-DDE)污染土壤.采用热脱附方法,研究了原土及去有机质后土壤中DDTs在300℃,6个停留时间(5、10、20、30、40和50 min)下的去除率以及脱附后土壤中D...     

土壤电阻加热技术原位修复有机污染土壤的关键问题与展望

为解决我国近年来重污染企业搬迁遗留的有机污染土壤问题,土壤电阻加热修复技术(electrical resistance heating,ERH)等热处置技术日益受到重视。ERH是目前修复挥发性、半挥发性有机污染土壤最具有潜力的原位热修复技术之一,其污染物去除率及土壤性质变化是用以评估该土壤修复技术的核心指标。在查阅文献的基础上,系统分析了热处置及电阻加热技术相关原理与适用范围,并对ERH处置过程中土壤性质可能发生的变化进行了深入讨论,以期为我国有机污染土壤原位热修复技术的推广和应用提供参考。     

改性剂协同热脱附多环芳烃污染土壤效率提升研究

通过对多环芳烃(PAHs)污染土壤的异位热脱附实验,探究了碱基类(Ca(OH)₂、CaO、NaOH)、氧化类(过硫酸钠、过氧化苯甲酰、过碳酸钠)和其他类(FeCl₃、CuCl₂、颗粒活性炭)改性剂对PAHs热脱附效率的提升作用,优选最佳改性剂及配比。3类改性剂的优选结果为2.0%(质量分数,下同)Ca(OH)₂、5.0%过氧化苯甲酰和5.0%FeCl₃。添加2.0%Ca(OH)₂在300℃下脱附10 min、添加5.0%过氧化苯甲酰在200℃下脱附60 min或添加5.0%的FeCl₃在150℃下脱附60 min均可使各PAHs组分残留量达到《场地土壤环境风险评价筛选值》(DB11/T 811—2011)的修复标准。添加2.0%Ca(OH)₂对土壤PAHs热脱附去除效果最好,300℃下PAHs热脱附去除率最高,可达96.31%,而5.0%过氧化苯甲酰对PAHs热脱附去除率提升更明显。     

原位电热脱附技术在某有机污染场地修复中的应用效果

以某退役化学试剂厂土壤及地下水中氯乙烯、顺-1,2-二氯乙烯、苯、氯苯为目标污染物,基于电热脱附技术开展了中试规模的修复研究。结果表明：经电热脱附处理后,土壤中氯乙烯、氯苯的平均去除率分别达到100%、99%,均低于北京市《场地土壤环境风险评价筛选值》中污染场地(住宅用地)中土壤筛选值;地下水中氯乙烯、顺-1,2-二氯乙烯、苯、氯苯的平均去除率分别为90.5%、93.5%、96.4%、99.3%。此外,加热井设计间距对土壤温度变化有明显影响,间距为3.0 m的加热井布设方案下的升温时间短且升温效果好,优于间距为4.0 m的加热井布设方案,但两者均可达到去除污染物的目标;加热边界有效热传递范围可达2.0 m;止水帷幕与加热边界的最佳间距至少为3.0 m;目标温度越高,热脱附时间越长,热脱附效率则越高。同时,还讨论了土壤含水率及渗透性等因素对脱附效果的影响。电热脱附技术对修复氯代烃类有机物污染场地具有良好的效果,可进行大规模的工程应用。