1 土壤熱修復(fù)技術(shù)概述 土壤熱修復(fù)技術(shù)是指通過(guò)直接或間接加熱，將污染土壤溫度提高至目標(biāo)污染物沸點(diǎn)以上，利用控制系統(tǒng)溫度和污染土壤停留時(shí)間等手段，以氣化揮發(fā)的方式促使目標(biāo)污染物有選擇地與土壤顆粒相分離進(jìn)而被有效去除。熱修復(fù)主要包括兩個(gè)基本過(guò)程：一是對(duì)待處理物質(zhì)進(jìn)行加熱，使目標(biāo)污染物揮發(fā)成為氣態(tài)并與土壤相分離；二是將含有目標(biāo)污染物的尾氣進(jìn)行冷凝—收集—焚燒等一系列處理，最終達(dá)標(biāo)后完成排放。熱修復(fù)技術(shù)不適用于有機(jī)防腐劑、活性氧化/還原劑等污染物的去除，但是對(duì)農(nóng)藥、石油以及VOCs等有機(jī)污染物的去除有較好的效果。 土壤熱修復(fù)技術(shù)按處置方式可分為異位修復(fù)和原位修復(fù)。異位熱脫附系統(tǒng)可分為直接熱脫附和間接熱脫附，也可分為高溫?zé)崦摳胶偷蜏責(zé)崦摳?。異位直接熱脫附系統(tǒng)將污染土壤送入熱轉(zhuǎn)窯后使其與熱轉(zhuǎn)窯燃燒器產(chǎn)生的火焰直接接觸，均勻加熱至目標(biāo)污染物的氣化溫度以上，從而達(dá)到污染物與土壤分離的目的。尾氣則通過(guò)除塵、冷卻、堿液淋洗等環(huán)節(jié)去除污染物，達(dá)標(biāo)后排放至大氣。異位間接熱脫附系統(tǒng)通過(guò)間接加熱，將污染土壤加熱至目標(biāo)污染物的沸點(diǎn)以上，通過(guò)控制系統(tǒng)溫度和物料停留時(shí)間有選擇地促使污染物氣化揮發(fā)，與土壤顆粒分離。間接熱脫附工藝在處理過(guò)程中并不對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行破壞，而是進(jìn)行分離和回收。脫附工藝產(chǎn)生的氣體通過(guò)冷凝、超濾等環(huán)節(jié)去除其中的污染物至達(dá)標(biāo)后排放至大氣中，脫附污染物在冷凝器中被濃縮回收。異位熱脫附適用范圍廣泛，對(duì)VOCs、SVOCs以及農(nóng)藥等類型的有機(jī)污染處理效率高，對(duì)不同質(zhì)地及含水率的土壤適應(yīng)性強(qiáng)。 原位熱脫附技術(shù)是石油污染土壤原位修復(fù)技術(shù)中一項(xiàng)重要手段，其技術(shù)原理是在污染場(chǎng)地通過(guò)直接升高污染物區(qū)域的溫度，改變污染物物理化學(xué)性質(zhì)，促進(jìn)土壤污染物脫附進(jìn)入氣相與水相，再被抽提脫離地下環(huán)境，轉(zhuǎn)移至地上進(jìn)行處理。原位熱修復(fù)主要用于處理一些較難開(kāi)展異位修復(fù)的污染場(chǎng)地。原位熱脫附技術(shù)可以相對(duì)快速地處理大部分有機(jī)污染物，尤其是對(duì)油相（非水相的液體) 的污染物處理效果很好，并且還可以在其他技術(shù)無(wú)法適應(yīng)的惡劣土壤環(huán)境（淤泥和粘性土）中開(kāi)展修復(fù)工作。 2 全球先進(jìn)土壤熱修復(fù)技術(shù)掠影 >>>燃?xì)鉄崦摳酵寥佬迯?fù)技術(shù)(GTR)<<< 大地益源的燃?xì)鉄崦摳酵寥佬迯?fù)技術(shù)（Gas Thermal Remediation）引進(jìn)于美國(guó)，能夠治理所有類型土壤的有機(jī)污染物，例如烴類、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、氯代有機(jī)物、二噁英、農(nóng)藥等。該技術(shù)以天然氣或燃油為燃料提供熱源，通過(guò)熱傳導(dǎo)加熱目標(biāo)治理區(qū)域和動(dòng)力控制，形成負(fù)壓抽提地下蒸汽。目標(biāo)治理區(qū)域可以分區(qū)獨(dú)立控制，使溫度梯度和能源的消耗量最優(yōu)化。通過(guò)模塊化復(fù)制，可以無(wú)限擴(kuò)展，對(duì)項(xiàng)目規(guī)模和場(chǎng)地具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。 技術(shù)特點(diǎn) 設(shè)備運(yùn)行溫度范圍廣（100-400℃），因此對(duì)于不同沸點(diǎn)的揮發(fā)性、半揮發(fā)性有機(jī)污染物處理效果好 適用于各類土壤，尤其對(duì)粘性土壤等水力滲透系數(shù)較低的修復(fù)具有優(yōu)勢(shì) 對(duì)于污染較深的場(chǎng)地修復(fù)更具優(yōu)勢(shì) 模塊化工藝，具有可擴(kuò)展性，適合大規(guī)模場(chǎng)地修復(fù) 工程周期短，大部分項(xiàng)目可以在1-6個(gè)月內(nèi)完成修復(fù) 設(shè)備使用清潔能源，能量利用率高 配備先進(jìn)的蒸汽處理方案，不造成二次空氣污染 靈活程度高，既可原位實(shí)施也可異位實(shí)施 應(yīng)用案例 位于中國(guó)寧波某場(chǎng)地土壤和地下水含有高濃度氯乙烯、鄰甲苯胺、 2,6-二硝基甲苯等有機(jī)污染物。修復(fù)面積600平方米，修復(fù)深度為原地面以下約12m，土方量6400m3。該污染場(chǎng)地地質(zhì)條件為非均質(zhì)土壤，含有黏土、淤泥，地下水水位為地表以下1米。 解決方案 經(jīng)過(guò)專業(yè)周密的設(shè)計(jì)施工，場(chǎng)地的目標(biāo)污染物濃度最終達(dá)到驗(yàn)收要求，以下為主要的修復(fù)流程： 安裝阻隔墻 加熱器安裝：加熱井間距為1.8m，在加熱器安裝完畢后，又在地表安裝了絕熱層 多相抽提井與尾氣處理系統(tǒng)的連接：抽提井間距為3.6m，抽提出來(lái)的蒸汽經(jīng)過(guò)汽液分離缸和空氣冷凝機(jī)的處理后進(jìn)入水冷系統(tǒng)，最后經(jīng)過(guò)活性炭進(jìn)行過(guò)濾，尾氣將在通過(guò)檢測(cè)后排放進(jìn)入大氣 數(shù)值擬合：在每個(gè)項(xiàng)目開(kāi)展前，不同的方案通過(guò)數(shù)值擬合來(lái)決定項(xiàng)目最終需要采取的實(shí)施方案 >>>電熱動(dòng)力剝離法(ET-DSP)<<< 加拿大McMillan-McGee（MC2）公司開(kāi)發(fā)的電熱動(dòng)力剝離法原位修復(fù)技術(shù)是一種集傳導(dǎo)、對(duì)流和電熱三種熱轉(zhuǎn)換機(jī)制于一體的原位熱修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)使用三相電源（由精密的計(jì)算機(jī)控制器調(diào)節(jié)），對(duì)污染土壤和地下水迅速加熱，且比其他任何加熱技術(shù)制熱更均勻，能耗更少。該技術(shù)是目前最先進(jìn)可靠的原位熱修復(fù)系統(tǒng)之一，能夠從土壤和地下水中去除有害的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)和揮發(fā)性有機(jī)化合物。在較低的環(huán)境溫度下，使用電阻加熱，能夠去除超過(guò)95%的目標(biāo)污染物，也可處理汽化溫度遠(yuǎn)高于水沸點(diǎn)的污染物。該技術(shù)擁有靈活的埋入式電極方案，把帶有先進(jìn)設(shè)計(jì)工藝的電極安裝在污染區(qū)域的水位線上和線下，然后將電極連接到一個(gè)電腦控制的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)和一個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)。在所有開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線連接后，電極將啟動(dòng)并將污染區(qū)域加熱到指定溫度。當(dāng)電流通過(guò)電極之間，地下溫度逐漸升高，在土壤和地下水的溫度達(dá)到水的沸點(diǎn)之前，污染物開(kāi)始揮發(fā)進(jìn)入氣相，之后則采用常規(guī)的提取設(shè)備去除即可。 技術(shù)特點(diǎn) 專有電極的設(shè)計(jì)比標(biāo)準(zhǔn)電極加熱效率提高了60%，因此可以使用更少的電極來(lái)執(zhí)行相同的工作量，降低了項(xiàng)目投入成本 該熱修復(fù)過(guò)程對(duì)生物修復(fù)和自然衰減的增強(qiáng)有持續(xù)影響 可有效地將整個(gè)修復(fù)時(shí)間從傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)的幾年減少到幾個(gè)月，清除效率提高到99% 該技術(shù)幾乎適用于任何土壤類型，且不受限于污染區(qū)的污染程度和地形，作用深度可達(dá)30米 該技術(shù)可將地下水位線以上及以下的土壤顆粒與污染物分離，并減少溶于地下水中的污染物含量 其獨(dú)特的系統(tǒng)設(shè)計(jì)使得電極可埋在任何地方，可安裝在建筑物（不論是水平電極還是垂直電極）、高流量交通樞紐、街道以及人口稠密地區(qū)的地下區(qū)域 應(yīng)用案例 位于美國(guó)佛羅里達(dá)州西部坦帕灣某垃圾填埋場(chǎng)地含有重質(zhì)非水相液體（三氯乙烯 、二氯乙烷、氯甲烷、甲苯) 以及油質(zhì)非水相液體污染物。修復(fù)面積3380m2，土方量41,290m3。該污染場(chǎng)地地質(zhì)條件為非均質(zhì)土壤，含有黏土、淤泥，并且地下水水位為地表下1米。 解決方案 MC2公司在95個(gè)鉆孔中共部署了185個(gè)ET-DSP?電極，并在其中29個(gè)電極上方設(shè)置蒸汽注入點(diǎn)，另外設(shè)有6個(gè)單獨(dú)的蒸汽注入井。該技術(shù)還配合使用了模塊化的電力傳輸系統(tǒng)和聯(lián)網(wǎng)功能設(shè)備，通過(guò)在70個(gè)傳感器井中部署超過(guò)2000個(gè)溫度傳感器，用于控制和輸送電力并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和監(jiān)控。該電熱動(dòng)力剝離法具有較高的功率輸入，電極之間的間距更長(zhǎng)。所具有的對(duì)流加熱能力可以對(duì)油性非水相液體實(shí)現(xiàn)蒸汽汽提，這是其他技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的。 通過(guò)將重質(zhì)非水相液體 (DNAPL) 和輕質(zhì)非水相液體 (LNAPL) 加熱到水的沸點(diǎn)，污染物被加速去除。整個(gè)加熱以及污染物去除過(guò)程對(duì)地面建筑物中的任何居民無(wú)任何影響。最終修復(fù)了約8.2噸污染物，污染物去除效率達(dá)到 99.1%。 >>>陰燃技術(shù)(STAR)<<< 源自于加拿大的陰燃技術(shù)是一種以多孔介質(zhì)為熱基體，通過(guò)碳?xì)浠衔锏淖猿秩紵夹g(shù)。自其被江蘇大地益源環(huán)境修復(fù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“大地益源”）引入中國(guó)以來(lái)，應(yīng)用于針對(duì)石油類有機(jī)液態(tài)污染物的原位/異位土壤修復(fù)。 陰燃技術(shù)原理是以熱值較高的有機(jī)污染物為能源，通過(guò)向污染土層中注入空氣，在低能狀態(tài)下點(diǎn)火引起污染物的慢性自持燃燒，利用污染物自身的燃燒熱能引發(fā)周邊污染區(qū)域的持續(xù)燃燒。在保持空氣供給的條件下，燃燒可持續(xù)傳播至整個(gè)污染區(qū)域，同時(shí)通過(guò)調(diào)整空氣注入對(duì)燃燒速度及溫度進(jìn)行控制。 技術(shù)特點(diǎn) 目標(biāo)污染物包括石油烴、煤焦油、雜酚油、礦物油和溶劑在內(nèi)的液體有機(jī)污染物 快速、可靠、節(jié)能，環(huán)保、可持續(xù)，安全 處理單元模塊化，移動(dòng)方便、靈活性高 應(yīng)用案例 在菲律賓某修復(fù)場(chǎng)地，大地益源采用異位陰燃技術(shù)，修復(fù)被石油類污染物所污染的土壤。經(jīng)陰燃處理后，石油類污染物均被完全去除，效果非常理想。 解決方案 每個(gè)處理單元由六個(gè)模塊組成，占地面積約78m2。整套裝置系統(tǒng)包括空氣輸入風(fēng)機(jī)、尾氣收集裝置、加熱運(yùn)行控制裝置和流量控制裝置等。 >>>移動(dòng)式間接/直接土壤熱脫附修復(fù)技術(shù)<<< 加拿大尼爾森（Nelson）公司擁有先進(jìn)的直接熱脫附工藝和間接熱脫附工藝。兩種工藝對(duì)應(yīng)的設(shè)備都是移動(dòng)式的，土壤修復(fù)的方式均為原地異位。 直接熱脫附是通過(guò)加熱有機(jī)物污染土壤，使土壤中的有機(jī)物蒸發(fā)，然后收集蒸發(fā)的有機(jī)物氣體，通過(guò)熱氧化的方式清除氣態(tài)的有機(jī)物。間接熱脫附是通過(guò)加熱含高濃度有機(jī)物的土壤，使土壤中的有機(jī)物蒸發(fā)，然后通過(guò)冷凝的方法使有機(jī)物氣體變?yōu)橐簯B(tài)。 ▲ 直接熱脫附設(shè)備 尼爾森擁有以下五種移動(dòng)式熱脫附系統(tǒng)，可以以不同的速率對(duì)受污染土壤進(jìn)行處理： RS-945直接熱脫附設(shè)備是尼爾森最大的直接加熱系統(tǒng)，其額定生產(chǎn)能力為60-80噸/小時(shí)。該系統(tǒng)的主要處理裝置的溫度可高達(dá)590°C。 RS-45直接熱脫附設(shè)備的額定生產(chǎn)能力為40-50噸/小時(shí)。該系統(tǒng)的主要處理裝置的溫度可高達(dá)590°C。根據(jù)所處理污染物的不同類型，該系統(tǒng)可選擇兩種不同的運(yùn)行模式。當(dāng)該系統(tǒng)在以長(zhǎng)鏈烴模式運(yùn)行時(shí)，處理氣流在排放到大氣之前將通過(guò)旋風(fēng)分離器、熱氧化器、冷卻室，然后是除塵器。這種模式可確保從灰塵顆粒中除去PAHs和長(zhǎng)鏈烴，以達(dá)到嚴(yán)格的PAHs和BAP的排放控制目標(biāo)。 RS-40直接熱脫附設(shè)備的額定生產(chǎn)能力為30-40噸/小時(shí)。該系統(tǒng)的主要處理裝置中的溫度可高達(dá)590°C。 RS-20直接熱脫附設(shè)備的額定生產(chǎn)能力為15-25噸/小時(shí)。該系統(tǒng)的主要處理裝置中的溫度可高達(dá)590°C。 間接熱脫附設(shè)備的額定生產(chǎn)能力為15-25噸/小時(shí)。該系統(tǒng)內(nèi)配備有一個(gè)三筒系統(tǒng)，一個(gè)濕式冷卻塔和油水分離器。由于該系統(tǒng)為間接熱脫附，在處理過(guò)程中被污染土壤（進(jìn)料）不需與明火接觸，該系統(tǒng)主要處理裝置中的溫度可高達(dá)590°C。 所處理的污染物（如油泥）可以被有效回收并可以出售或通過(guò)其他方式處置。 ▲ 間接熱脫附設(shè)備 應(yīng)用案例 艾伯特省埃德森以南偏遠(yuǎn)的石油和天然氣作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)幾十年來(lái)的運(yùn)行，土壤已被碳?xì)浠衔锼廴?，污染深度超過(guò)9米。尼爾森公司作為主承包商負(fù)責(zé)該修復(fù)項(xiàng)目的實(shí)施，管理和設(shè)備提供。該項(xiàng)目通過(guò)熱脫附技術(shù)方案成功完成了95000噸被污染土壤的整體修復(fù)，這些土壤分別來(lái)自四個(gè)現(xiàn)場(chǎng)、包括一個(gè)主現(xiàn)場(chǎng)和三個(gè)附屬現(xiàn)場(chǎng)。 在整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程中，尼爾森公司參與了挖掘設(shè)備提供，土壤至熱處理單元的輸送環(huán)節(jié)，土壤的熱修復(fù)處理環(huán)節(jié)，土壤運(yùn)輸回填環(huán)節(jié)，以及現(xiàn)場(chǎng)的最終恢復(fù)環(huán)節(jié)。經(jīng)過(guò)8個(gè)月的修復(fù)處理，尼爾森公司按照CNRL的規(guī)范成功實(shí)施并完成了該場(chǎng)地的修復(fù)，最終修復(fù)效果完全符合艾伯特省環(huán)保局要求的場(chǎng)地恢復(fù)和最終關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)。 結(jié)語(yǔ) 隨著我國(guó)城市化進(jìn)程和產(chǎn)業(yè)升級(jí)步伐的不斷加快，城市原有土地利用功能逐步發(fā)生轉(zhuǎn)變，一些高污染高耗能企業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)后遺留的復(fù)雜污染場(chǎng)地需要經(jīng)過(guò)專業(yè)修復(fù)進(jìn)而煥發(fā)新的價(jià)值。作為常用的一種土壤修復(fù)手段，熱修復(fù)技術(shù)對(duì)揮發(fā)性與半揮發(fā)性有機(jī)污染物有著非常好的處理效果，在國(guó)內(nèi)外被廣泛應(yīng)用于石油化工行業(yè)等有機(jī)污染場(chǎng)地的修復(fù)。然而，熱修復(fù)技術(shù)在應(yīng)用場(chǎng)景上存在一定的局限性，該技術(shù)路線并不適用于無(wú)機(jī)污染物 (汞除外)修復(fù)，以及腐蝕性污染物和活性氧化/還原劑含量較高的土壤修復(fù)。在下篇文章中，奧科環(huán)境將為您繼續(xù)介紹用于其他類型污染場(chǎng)地的生化修復(fù)技術(shù)。
來(lái)源：奧科環(huán)境ALCLE 公眾號(hào)
聯(lián)系客服
