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(b)水分含量:水分受热挥发会消耗大量的热量。土壤含水率在5-35%间,所需热量约在117-286kcal/kg。为保证热脱附的效能,进料土壤的含水率宜低于25%。
(c)土壤粒径分布:如果超过50%的土壤粒径小于200目,细颗粒土壤可能会随气流排出,导致气体处理系统超载。最大土壤粒径不应超过5 cm。
(2)污染物特性
(a)污染物浓度:有机污染物浓度高会增加土壤热值,可能会导致高温损害热脱附设备,甚至发生燃烧爆炸,故排气中有机物浓度要低于爆炸下限25%。有机物含量高于1%-3% 的土壤不适用于直接热脱附系统,可采用间接热脱附处理。
(b)沸点范围:一般情况下,直接热脱附处理土壤的温度范围为150-650℃,间接热脱附处理土壤温度为120-530℃。
(c)二噁英的形成:多氯联苯及其它含氯化合物在受到低温热破坏时或者高温热破坏后低温过程易生产二噁英。故在废气燃烧破坏时还需要特别的急冷装置,使高温气体的温度迅速降低至200℃,防止二噁英的生成。
3.4技术应用基础和前期准备异位热脱附技术应用前,需要识别土壤污染物的类型及其浓度,了解土壤质地、粒径分布和湿度等参数,同时还需要确定场地信息、处理土壤体积、项目周期和处理目标等。此外,还需要考虑是否有足够的空间进行土壤预处理,公用设施(燃料、水、电)是否满足要求, 以及管理部门和当地群众对热脱附技术的接受程度等。
3.5主要实施过程
(1)土壤挖掘:对地下水位较高的场地,挖掘时需要降水使土壤湿度符合处理要求;
(2)土壤预处理:对挖掘后的土壤进行适当的预处理,例如筛分、调节土壤含水率、磁选等。
(3)土壤热脱附处理:根据目标污染物的特性,调节合适的运行参数(脱附温度、停留 时间等),使污染物与土壤分离。
(4)收集脱附过程产生的气体,通过尾气处理系统对气体进行处理后达标排放。
3.6运行维护和监测根据热脱附装置的工艺流程和设备的运行状况和特点,制定完善的设备维护和保养制度,并编制相应的维修和保养手册,确保装置的稳定和安全运行。系统中热脱附的炉体、燃 烧腔体、烟气管道、急冷和中和装置、布袋除尘器及引风机等主要设备应作为维护的重点部位。设备系统应建立大修制度,大修周期应按系统设备的实际运行时间确定,一般大修周期不应超过1年。
热脱附装置自动化程度高,一般采用PLC系统(程序逻辑控制系统)对污染土壤进出料和热脱附过程等进行控制,对如进料速率、供油速度、加热温度、氧气含量、CO浓度、 CO2 浓度及停留时间等重要参数进行监控。
3.7修复周期及参考成本异位热脱附技术的处理周期可能为几周到几年,实际周期取决于以下因素:
(1)污染土壤的体积;(2)污染土壤及污染物性质;(3)设备的处理能力。一般单台处理设备的能力在 3~200吨/小时之间,直接热脱附设备的处理能力较大,一般20~160吨/小时;间接热脱附的处理能力相对较小,一般3~20 吨/小时。
影响异位热脱附技术处置费用的因素有:(1)处置规模;(2)进料含水率;(3)燃料类 型、土壤性质、污染物浓度等。国外对于中小型场地(2 万吨以下,约合26800m3)处理成本约为100-300美元/ m3,对于大型场地(大于2万吨,约合26800m3)处理成本约为50美元/ m3。根据国内生产运行统计数据,污染土壤热脱附处置费用约为600-2000 元/吨。
3.8国外应用情况热脱附技术在国外始于七十年代,广泛应用于工程实践,技术较为成熟。
在1982~2004年期间,约有70个美国超级基金项目采用异位热脱附作为主要的修复技术。部分国外应用案例信息见表3-1。
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