有机物污染土壤热脱附技术研究与应用

介绍了热脱附技术原理、特点和适用范围,对传统热脱附技术滚筒式热脱附和流化床式热脱附、微波热脱附、远红外线热脱附等新兴热脱附技术的发展现状进行了总结和评价,还探讨了热脱附技术存在的问题和发展方向。     

吸附浓缩/热脱附--空气中挥发性有机物分析前处理技术

论述了吸附浓缩／热脱附技术的特点、吸附剂的种类及其选择、热脱附仪以及吸附浓缩／热脱附技术的应用等方面。     

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。     

某退役溶剂厂有机物污染场地燃气热脱附原位修复效果试验

热脱附技术一般用于土壤中有机物的异位修复,然而对于受有机物污染较深土壤的原位修复却鲜有报道.本文以某退役溶剂厂土壤中苯、氯苯和石油类为目标污染物,运用燃气热脱附技术进行原位修复.本文介绍了燃气热脱附技术的工艺设计流程,针对场地目标污染物进行燃气热脱附的工程化试验,结果显示热脱附处理后土壤中苯、氯苯和石油类最高去除率接近100%.本文还探讨了温度、停留时间、土壤含水率和土壤质地对热脱附效率的影响,发现在温度和停留时间相同情况下,含水率较小、孔隙率较大的粉砂土热脱附效果更好.试验表明,燃气热脱附原位修复技术处理场地挥发性有机污染物效果良好,可以进行大规模的实际运用.     

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.      

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。     

活性炭热氮气循环脱附甲苯性能实验研究

以GAC-1和GAC-2两种商业活性炭颗粒为吸附剂,甲苯为吸附质,考察活性炭孔道结构、脱附温度对热氮气脱附效率的影响,分析了活性炭再生性能。结果表明:两种活性炭对甲苯均表现出良好的吸附性能,GAC-1具有更大的比表面积、孔容和孔径,更有利于甲苯有机废气的吸附;热氮气循环脱附实验中,相比于90℃和120℃,150℃的脱附温度可以达到更高的脱附率(67.3%);经过5次循环吸附-脱附,GAC-1仍保持原有的吸附容量,脱附率仅下降2.1%。     

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。     

飞灰中二英热脱附行为的研究

研究了垃圾焚烧产生的飞灰中二噁英在隔绝空气受热条件下的热脱附行为及规律.通过气相和固体残留中二噁英的含量分析,推测了二噁英在不同温度条件下可能发生的几种化学反应和物理变化,同时研究了17种有毒二噁英的热脱附效率和飞灰的最佳热脱附条件.PCDD/Fs在200℃和300℃下平均脱附率分别为96.2%和95.5%,而400℃下的平均脱附率高达99.7%.结果表明,在300℃加热条件下,飞灰中的PCDD/Fs主要发生脱氯降解反应.在400℃下,飞灰中发生大量的前体合成反应,使PCDD/Fs含量显著增加.     

低环多环芳烃异位热脱附行为分析

随着我国工业和城镇的快速发展,化石能源的大量使用使得环境中多环芳烃(PAHs)残留量不断增加,给环境和人体健康带来严重危害.以2～4环PAHs为研究对象,探讨了热脱附温度、时间以及PAHs自身结构对热脱附效果的影响,简要分析了热脱附处理对土壤性质的影响,评估了管式炉热脱附的能耗.结果表明:低环PAHs的脱附率随着脱附温...     

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。     

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。     

热脱附与机械研磨联合作用的污染土壤修复系统

针对现有污染土壤热脱附修复存在效率低、成本高的问题,文章提出了一种热脱附与机械研磨联合作用的改进型污染土壤修复系统。该系统设计了具有独特螺旋结构的双层滚筒作为热脱附器,采用钢质载热球作为辅助载热体和土壤破碎研磨工具,并在滚筒内层与土壤混合,外层为热烟气通道,使土壤受到内外双层介质热作用,从而强化污染物的脱附过程。同时,热烟气与物料在滚筒内逆流,提高了能量利用率且防止了脱附气二次冷凝。此外,系统采用低温、高温两段式热脱附工艺,充分利用余热的同时增加了系统运行的灵活性。对六六六污染土壤的中试试验结果表明,系统运行的最佳球土质量比值为1.5,相较无载热球的热脱附情况,采用本系统天然气消耗量可减少30%,综合运行成本减少15%以上,验证了系统的节能性。     

优化热脱附技术对十溴联苯醚污染土壤的适用性及修复效果

为了探索绿色、高效、环保的修复PBDEs污染土壤的技术,在热脱附技术基础上将木炭同时作为尾气吸附剂和燃烧热源,处理不同十溴联苯醚污染水平的PBDEs(多溴联苯醚)污染土壤,通过14种不同溴代PBDEs同系物分析十溴联苯醚的降解产物组分并计算其去除率. 结果表明:在热脱附技术处理后,十溴联苯醚初始污染水平分别为500、800和1 000 μg/kg,污染土壤中PBDEs的去除率分别为63%、81%、94%. 14种不同溴代PBDEs同系物在热脱附反应后的残留产物中均有检出,其中热脱附处理后的土壤中以三溴和四溴PBDEs产物占优势,而尾气中则以四溴和五溴PBDEs产物为主. 根据热脱附试验前后土壤中PBDEs的结构组成对比及分析可知,降解和脱溴反应在整个热脱附反应过程中发挥了重要作用. 另外,XAD树脂吸附柱中虽有少量的氯代和溴代二英类物质(PCDD/Fs和PBDD/Fs)被检出,但其毒性当量浓度均小于0.1 ng/m3,符合欧盟、日本及我国所规定的二英物质排放标准. 研究显示,在利用优化的热脱附技术修复十溴联苯醚污染土壤过程中,PBDEs的去除率与污染土壤中其污染水平相关,并且热脱附过程以降解及逐级脱溴反应为主.      

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》。     

某废弃焦化场地原位燃气热脱附污染排放及控制

原位热脱附在国内场地修复的应用尚处于发展阶段,目前研究多针对影响修复效果的各项工艺参数,而对修复过程中产生的"二次污染"排放及防治措施研究较少。以某焦化场地规模化燃气热脱附修复工程为例,系统分析了修复全过程的产污环节、处理工艺、排放浓度及达标情况。结果表明:热脱附废气采用"尾气回烧+活性炭吸附"工艺,废水采用"芬顿氧化+混凝+活性炭吸附"工艺,能够实现污染物达标排放,固体废物处置率为100%。该工程的污染物的管控措施能够满足环境管理要求。     

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。     

热脱附对多环芳烃和重金属复合污染土壤的影响

热脱附技术被广泛用于污染场地修复,但其对多环芳烃（PAHs）与重金属复合污染土壤的综合影响仍不清楚。选用PAHs和重金属复合污染模拟土壤,探究热脱附温度（220～400℃）和停留时间（5～60 min）对土壤中PAHs的影响,分析空气与氮气气氛下热脱附温度（310、340和370℃）对土壤中重金属Cu、Pb、As和Cd形态分布的影响。结果表明：随热脱附温度和停留时间的增加,土壤中PAHs去除率显著增加;低环PAHs占比逐渐减少,而高环PAHs占比逐渐增加。在2种气氛热脱附后,Cu、Pb和As弱酸提取态占比略有增加,而Cd弱酸提取态占比显著降低;可还原态和可氧化态的转化趋势具有差异性。随着热脱附温度的升高,Cu、Pb、As和Cd 4种重金属的残渣态占比均逐渐增加,说明热脱附有利于4种重金属的固定。相较于空气,氮气条件下4种重金属可氧化态和残渣态占比均增加;Cu和Pb可还原态占比显著降低,而As可还原态占比有所降低,Cd可还原态占比变化不大。氮气更有利于Cu、Pb和Cd的稳定;相反,空气更有利于As的稳定。     

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.      

污染场地异位热脱附修复工程环境监理案例研究

文章通过对北京某污染场地异位热脱附修复工程环境监理工作要点进行全过程剖析,明确了在异位热脱附修复工程设计阶段、设施建设阶段、工程实施阶段和工程验收阶段等各环节中环境监理人员需重点关注的事项,并通过案例分析,提出了类似工程在实际工作中存在的问题,旨在为污染场地异位热脱附修复工程环境监理工作提供借鉴,为相关研究及管理制度制定提供案例参考。