原位电热脱附技术在某有机污染场地修复中的应用效果

2 结果与分析

2.1 实验前后不同加热分区温度变化对比

利用电热脱附技术对实验场地进行了为 期8周的加热处理，区域温度随时间的变化情 况见图6。加热间距的布置决定了区域升温时 间和均匀升温效果。TCH-A分区平均温度升至 80 ℃需要4~5周；而TCH-B分区则需要7周。实验分区TCH-B比实验分区TCH-A的升温效 果滞后大约15 d。加热7周后TCH-A实验分区 平均温度维持在100~110 ℃，TCH-B实验分区 平均温度达到80~90 ℃，整个实验区域内部基 本达到土壤及地下水中目标污染物的共沸温度。通常，对于修复苯、三氯乙烯等VOCs污染的地 块，温度上升至100 ℃就能将此类污染物完全去除。维持该温度1周后，停止加热，保持抽提系 统正常运行，继续对实验区域温度进行监测。加热8周后停止加热，由于受到TCH-A分区高温传 递的影响，TCH-B分区表现出短暂的温度上升趋势。降温过程持续至12周后，整个实验区域平均 温度降至80~90 ℃；降温过程持续18周后，平均温度降至70~80 ℃，降温速度减慢并长时间维持。

为确定本场地最佳加热间距，进一步研究了不同分区内单井热源有效加热范围，获取设置在 单井热源周边测温点的温度数据并进行了分析。如图7(a)所示，在实验分区TCH-A距离单井热源 0.5 m处，加热2周，温度可升至106.8 ℃；在距离单井热源1.0、1.5 m处，加热5周，温度分别升 至110.1 ℃和100.6 ℃；在加热井布置三角形质心位置(最冷点)，距离单井热源1.73 m处，加热 8周，温度可升至99.5 ℃。由此可知，TCH-A分区整体加热8周后，整个区域平均温度均可达到 100 ℃左右，加热井布置三角形质心最冷点位置温度也可达到99.5 ℃。如图7(b)所示，与实验分 区TCH-A对比，在TCH-B距离单井热源0.5 m处，加热7周，温度升至106.4 ℃；在距离单井热源 1.0 m处，加热8周，温度升至102.2 ℃；在距离单井热源1.5、2.0 m处以及加热井布置三角形质心 位置(最冷点位置)，直到停止加热1周后，即第9周温度才达到峰值，分别升至89.4、82.6、81.7 ℃。由此可知，TCH-B分区在加热8周后，只有距离单井热源0.5、1.0 m处，温度升至100 ℃以上， 1.5、2.0 m处以及加热井布置三角形质心位置(最冷点位置)均未达到100 ℃。停止加热1周后，距 离加热井较远位置继续升温，这是由于受到距离加热井较近位置持续高温传递的影响，低温位置 表现出短暂的温度上升趋势。实验分区TCH-A与TCH-B距离单井热源不同测温位置的温度均在停 止加热1周后，即第9周开始相互趋近，并随着降温过程进行，整个实验区域温度趋于均衡。在 实验进行至第18周时，实验分区TCH-A距离单井热源不同测温位置的平均温度为81.8 ℃；实验分 区TCH-B距离单井热源不同测温位置的平均温度为73.8 ℃。

已有的工程经验表明，热传导热脱附技术加热井间距设置要求一般为1.5~4.0 m。本研究中 加热间距3.0 m，相较于4.0 m，材料投入虽有所增加，但可缩短升温时间而节省工期，同时，在相 同加热周期内可保证修复区域具有更均匀的升温效果。

2.2 实验期内加热边界热传递范围

为防止周边污染对实验区域的影响，同时 为提升升温速率，进行有效除水，在加热区域 外3.0 m处，设置水泥搅拌桩止水帷幕。为研 究加热区域边界温度变化与热传递范围，即高 温传递是否会到达水泥搅拌桩位置从而影响其 强度和止水效果，最终确定适合本场地原位热 解吸工艺顺利实施的最佳止水帷幕与加热边界 的间距。整个实验周期内加热边界温度变化与 热传递范围如图8所示。在距离边界加热井0.5 m处，最高温出现在实验进行11周之后，温度为67.7 ℃；在距离边界加热井1.0、1.5、2.0、2.5 m处，最高温出现在实验进行15周之后，温度分别为49.1、39.7、33.4、29.1 ℃；在实验进行18周 后，距边界加热井0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m处，温度分别降至55.3、47.0、38.9、32.8、28.0 ℃。

在前8周的加热期内，距离边界加热井0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m处的5个测温点温度均不断 上升，且距离越近，升温越快。距边界加热井2.0 m甚至更远处温度不会超过30 ℃，即使延长一 定的热传递时间，实验进行15周后，距边界加热井2.0 m处的最高温度为33.4 ℃。虽然从第9周 开始已停止加热，但加热区内温度仍相对较高，向四周的热传递并未停止，降温过程中区域内外 温差在逐渐缩小。若在8周后继续加热并维持区域温度，可能距边界加热井2.0 m处温度会不止30 ℃。

由此可知，为避免因热传递温度升高影响水泥搅拌桩的强度从而影响止水效果，随着加热时 间的延长，可进一步增加止水帷幕与加热边界的间距。

2.3 实验前后各区域污染物含量变化

2.3.1 实验区土壤中目标污染物含量变化

由表3可知，实验前土壤中不同目标污染物在2.0~10.0 m土层内纵向分布不均匀。氯乙烯主要 分布在3.5 m以下，其中S01采样点6.5~8.0 m处浓度最高，为5.4 mg·kg−1；氯苯在2.0~10.0 m均有 分布，在3.5 m以下，污染物浓度普遍较高，其中S01采样点6.5~8.0 m处浓度最高，为30 mg·kg−1。实验进行18周后，再次采样发现，土壤中目标污染物含量均表现为下降。S01~S04采样点不同深 度氯乙烯全部未检出，表明土壤中氯乙烯已处理干净。S01~S04采样点不同深度氯苯检出浓度最 高，可达0.21 mg·kg−1，这表明土壤中氯苯绝大部分已被抽提出来。由污染物去除率计算可知， 3.5~5.0、5.0~6.5、6.5~8.0、8.0~9.5 m处氯苯的平均去除率分别为95%、99%、99%、99%。进一步 对比DB11/T 811-2011[22]污染场地土壤(住宅用地)中规定的氯乙烯、氯苯的筛选值，其值分别为 0.25 mg·kg−1和41 mg·kg−1。由此可知，电热脱附后土壤中污染物绝大部分已向液相和气相转化并被 有效抽提，处理效果优异。