氯盐对含汞土壤热脱附的影响

采用管式电阻炉对不同氯盐调理的含汞土壤进行热脱附实验,研究氯盐种类和炉温等对汞脱除效果的影响,分别从汞脱除率、热重测试和XRD汞形态分析3个方面进行评价。结果表明,不同温度下添加氯盐均对汞脱除率有明显提升。230℃时,添加氯化铁、氯化镁和氯化钙调理相比对照组(不添加氯盐),汞脱除率分别提升66.2%、49.3%和15.8%,即促进效果:FeCl3>MgCl2>CaCl2。在300℃下加热25 min时,添加氯化铁调理的汞脱除率为96.1~96.2%,与对照组相比,最高提升了68.3%。热重测试结果显示,载气对汞的挥发影响较小,湿法投加氯盐效果比干法投加更明显。炉尾晶体XRD分析结果表明,在低温条件下氯盐促进样品中汞向氯化汞转变从而提高了汞脱除率。添加氯盐调理提高了汞脱除率,同时缩短了汞热脱附达到稳定的时间。     

基于超声波-微波耦合效应的石油烃类污染土壤的热脱附规律与参数优化

以邻二甲苯为石油烃类污染物代表,以污染土壤质量的减少量以及冷凝液质量的增加量表征土壤污染物的平均脱附效率,研究了微波-超声波耦合热源处理石油烃类污染土壤的脱附规律。结果表明,在超声波功率恒定(800 W)情况下,增大微波功率 (从200 W增到400 W),能显著提升装置内反应温度(从128.3 ℃增到270.1 ℃),显示了微波较强的热效应;在微波功率恒定(350 W)情况下,增大超声波功率 (从600 W增到1 400 W),对装置升温效果影响不明显(从169.4 ℃增加到187.9 ℃),表明了超声波较弱的热效应。超声波/微波耦合热源修复壤土的最优工艺参数为土水比20∶1、超声波功率800 W、微波功率350 W、辐照10 min,相应的最高污染物平均脱附率为77.28%,处理效果优于单热源条件。对于不同的土壤粒径及有机质含量,不同类型土壤的平均脱附率排序为砂土(88.36%)>壤土(64.29%)>黏土(52.61%);综合考虑土壤介电损耗因子、土壤比热容、土壤通透性影响的结果,土水比最优值设为10∶1;综合考虑土壤颗粒单层吸附/多层吸附作用的结果,土壤污染物浓度最优值为8%(砂土)、4%(壤土、黏土)。     

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...     

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...     

土壤粒径及有机质对多溴二苯醚热脱附的影响

在实验室条件下,研究了土壤粒径与土壤有机质含量对多溴二苯醚(PBDEs)热脱附的影响,以期为PBDEs污染土壤热脱附修复提供理论依据。实验结果表明,300℃停留30 min条件下,粒径为<75、75～125、125～250、250～425和425～850μm的土壤中PBDEs去除率分别为49.53%、73.88%、79.39%、83.56%和87.09%,PBDEs总去除率随粒径的增大而增大,土壤BDE209较BDE206、BDE207和BDE208更易于脱除。此外,温度低于450℃时,H2O2氧化部分去除有机质后土壤中PBDEs的去除率较原土高;表明,土壤有机质可能抑制土壤中PBDEs的热脱附。     

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。     

4种碱基添加剂对1,2,4-三氯苯污染土壤热脱附效果的影响

含氯有机物是土壤中常见的污染物质,对人体危害大,采用热脱附修复技术去除。通过改变加热温度、加热时间及添加4种碱性物质 (NaHCO₃、NaOH、Ca(OH)₂、CaCO₃) 等条件获取TCB的去除效率及污染土壤理化性质变化情况。实验结果表明,热脱附能有效去除土壤中TCB,当温度为350 ℃加热30 min时,污染土壤中TCB去除率为83.27%;碱性物质的添加能有效强化热脱附过程,添加1%的NaHCO₃、NaOH、Ca(OH)₂和CaCO₃后,TCB去除率分别提高了28.28、26.13、20.28、18.19%。碱性物质的添加促进了TCB的脱氯和降解,相比于无碱性物质热脱附,添加1%NaHCO₃和NaOH后尾气中DCBz增加了5.4 ug·L⁻¹和3.65 ug·L⁻¹。热脱附后土壤有机碳、有效磷质量分数和阳离子交换量减少,电导率增大;碱基协同热脱附前后土壤的总有机碳质量分数变化不大,土壤中有效磷质量分数和阳离子交换量明显增大,脱附条件为250 ℃、30 min以及1%的Ca(OH)₂时,脱附前后有效磷由57.5 mg·kg⁻¹增大至80.2 mg·kg⁻¹,阳离子交换量由19.72 cmol⁺·kg⁻¹增大至24.4 cmol⁺·kg⁻¹。本研究结果可为热脱附技术修复三氯苯污染土壤提供技术参考。     

载气含氧量及污染物浓度对土壤石油烃热脱附效率的影响

石油烃(TPHs)在土壤中难以降解,并具有生物毒性,异位热脱附(ESTD)在修复石油烃污染土壤方面极具应用潜力。采用实验室模拟异位热脱附装置,研究了热脱附载气含氧量及土壤石油烃污染浓度对可萃取石油烃(EPHs)中柴油段(DRO)和重油段(ORO)的5种组分去除率的影响。结果表明：在初始浓度为5 000~20 000 mg·kg⁻¹时,在20 min内的脱附率均不超过50%;当初始浓度增加到40 000 mg·kg⁻¹、脱附时间为20 min时脱附率可以达到68.2%。热脱附时间为50 min时,40 000 mg·kg⁻¹污染土壤的残余浓度为407.1 mg·kg⁻¹。DOR组分相同时间的脱附率随污染浓度的升高而升高,ORO组分在50 min之内不能完全脱附,脱附率随着污染物浓度上升会出现先增大后减小的趋势。在250 ℃时,DRO中3个组分的去除率均随着气氛含氧量的增加而呈现明显的增长趋势。在400 ℃条件下,ORO中2个组分分别在含氧量为12%和15%时达到最高的去除率。本研究结果可为ESTD技术修复不同浓度的石油烃污染土壤的工程设计参数提供参考。     

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。     

热解吸对污染土壤中不同形态汞的去除作用

选取贵州省万山矿区的汞污染土壤样品进行不同形态汞的热解吸去除行为研究。研究了热解吸过程中∑Hg的去除效果及动力学,以及温度和时间对污染土壤中不同形态汞的去除作用。结果表明,热解吸修复技术可有效去除土壤中的汞,土壤中∑Hg的热解吸过程符合二级动力学方程。固定热解吸时间在10 min时,随着热解吸温度的升高,土壤中水溶态汞、盐酸溶态汞和碱溶态汞含量呈现先下降后上升再下降的趋势,王水溶汞和盐酸溶态汞始终呈现下降趋势,说明不同形态的汞之间发生了转化。热解吸温度为250℃时,随着热解吸时间的增加,环境风险大的水溶态汞、盐酸溶态汞、碱溶态汞和硝酸溶态汞的去除率大幅增加,土壤的有机质损失较少,说明在低温下,延长热解吸时间,对生物毒性强的形态汞有良好的修复效果,且此温度下处理后的土壤更容易恢复农田耕作。     

有机污染黏壤土热脱附后热导率的变化特性

为探究有机污染土壤热脱附后热导率的变化特性,采集了苏州市某原位热脱附修复场地编号为G01、G06和G09的示范区域深度为0～3 m的土壤(系黏壤土),并利用实验室的小型热脱附装置在350℃的条件下对污染土壤试样进行了1h热脱附;对其热脱附前后的粒径分布以及热脱附后的化学组成(矿物质和有机质的质量分数)进行了表征,并用探...     

异位间接两级热脱附技术在有机污染土壤修复工程中的应用

以某有机污染土壤热脱附修复工程为例,考察了自研异位间接两级热脱附设备特点、工艺流程、温度监控以及尾气排放达标情况,以探究异位热脱附技术在有机污染土壤修复工程中的应用.应用结果表明,在一级加热炉膛温度300℃、二级加热炉膛温度500℃,停留时间为30 min的条件下,能实现污染土中石油烃、苯系物和多环芳烃类复合有机污染物...     

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。     

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。     

Chemical oxidation of cable insulating oil contaminated soil

Leaking cable insulating oil is a common source of soil contamination of high-voltage underground electricity cables in many European countries. In situ remediation of these contaminations is very difficult, due to the nature of the contamination and the high concentrations present. Chemical oxidation leads to partial removal of highly contaminated soil, therefore chemical oxidation was investigated and optimized aiming at a subsequent bioremediation treatment. Chemical oxidation of cable oil was studied with liquid H₂O₂ and solid CaO₂ as well as permanganate at pH 1.8, 3.0 and 7.5. Liquid H₂O₂ most effectively removed cable oil at pH 7.5 (24%). At pH 7.5 poor oil removal of below 5% was observed with solid CaO₂ and permanganate within 2 d contact time, whereas 18% and 29% was removed at pH 1.8, respectively. A prolonged contact time of 7 d showed an increased oil removal for permanganate to 19%, such improvement was not observed for CaO₂.Liquid H₂O₂ treatment at pH 7.5 was most effective with a low acid use and was best fit to a subsequent bioremediation treatment. To further optimize in situ chemical oxidation with subsequent bioremediation the effect of the addition of the iron catalyst and a stepwise liquid H₂O₂ addition was performed. Optimization led to a maximum of 46% cable oil removal with 1469 mM of H₂O₂, and 6.98 mM Fe(II) chelated with citric acid (H₂O₂:FeSO₄ = 210:1 (mol mol⁻¹). The optimum delivery method was a one step addition of the iron catalyst followed by step wise addition of H₂O₂.     

污染土壤直接热脱附燃烧器低氮优化设计及数值模拟

为解决直接热脱附设备二燃室燃烧器氮氧化物排放高的问题,利用热平衡计算方法建立其输入和输出能量平衡关系式,得到二燃室温度维持1 100 ℃时所需燃气量和助燃风量;同时,结合空气分级技术、燃料分级技术和部分预混燃烧技术对燃烧器进行优化设计,并对其燃烧情况进行了数值模拟计算。热平衡计算结果表明,维持二燃室燃烧温度1 100 ℃所需的燃气量和助燃风量分别为1 003和22 066 m³·h⁻¹。数值模拟结果表明,增加燃气预混喷口可显著强化燃气/空气混合,使燃烧更为迅速,可防止滞后的火焰冲刷壁面,也有助于分散火焰,避免局部高温。增加二级空气通道可降低空气的出口流速,防止出现脱火现象,且利于燃气径向扩散,避免火焰集中。以上2种方法均能有效降低氮氧化物排放量,且采用燃气部分预混后二燃室出口处一氧化碳浓度大幅降低。在同时采用燃气预混喷口和二级空气通道后,NO_x浓度稳定在45 mg·m⁻³左右,相比于现有燃烧器减少了85%。该研究结果可为直接热脱附设备二燃室燃烧器的低氮设计提供参考。     

基于碳数分段法的石油烃污染土壤异位热脱附工艺的优化

针对石油烃污染土壤成分复杂、污染严重、修复难度高的问题,采用适用性广、效率高且去除彻底的异位热脱附技术修复石油烃污染土壤。利用碳数分段法及室内模拟实验,探究在热脱附过程中的土壤粒径、含水率和有机质对石油烃及各组分热解吸效率的影响;另外,还采用响应面法对各影响因素进行了优化,以获得异位热脱附修复石油烃污染土壤的最优工艺参数。结果表明,当污染土壤粒径高于1 mm时,石油烃脱附效率均可达90%以上,且粒径越大土壤颗粒中石油烃去除率越高。其中,润滑油段(ORO, C28~C40)组分的脱附效率随粒径变化最为明显。当土壤含水率为15%、脱附时间为50 min时,石油烃脱附效率最大为52.63%。另外,土壤中有机质含量越低,越利于石油烃的脱除,且高温(400~500 ℃)条件下可基本消除土壤中高含量有机质(3.82%)对石油烃脱除的阻碍作用。响应面优化实验得到的最佳工艺参数条件为,粒径2 mm、有机质含量1.44%、含水率为17.68%,在此条件下的石油烃脱附去除效率可达65.32%。该研究结果可为热脱附技术在石油烃污染场地的实际应用提供参考。