土壤修复之异位热脱附技术概述

2.2 主要设备

异位热脱附由进料系统、脱附系统和尾气处理系统组成。

1、进料系统：如筛分机、破碎机、振动筛、链板输送机、传送带、除铁器等；

2、脱附系统：回转干燥设备或热螺旋推进设备；

3、尾气处理系统：旋风除尘器、二燃室、冷却塔、冷凝器、布袋除尘器、淋洗塔、超滤设备等。

三、异位热脱附的作业流程

异位热脱附工程看展前，还需要开展前期准备和技术应用基础研究工作，包括且不限于识别土壤污染物的类型、测定污染物浓度，了解场地土壤性质、粒径分布和含水率等参数，同时还需要确定场地及周边信息、待处理土壤体积、项目计划工期和预期目标等。

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、电等)是否满足要求， 以及相关管理部门和当地民众对热脱附技术的接受程度等。

一般的作业流程可分为以下四步：

1、土壤挖掘分选：对地下水位较高的场地，挖掘时需要降水，使土壤含水率降至符合处理要求；

2、土壤预处理：对挖掘分选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、尾气处理：收集热脱附过程产生的气体，通过尾气处理系统对气体进行处理，检测达标后排放。

四、异位热脱附的影响参数

有机污染物在土壤中的去除过程主要是物理蒸发，脱附分为两个阶段，首先是土壤颗粒表面的快速蒸发，第二阶段蒸发受到颗粒内部扩散的限制。

4.1 技术参数

4.1.1 土壤性质

1、土壤质地

土壤质地一般划分为沙土、壤土、粘土。

沙土：土质疏松，对液体物质的吸附力及保水能力弱，受热易均匀，故易于热脱附。

粘土：颗粒细，性质与沙土正好相反，不易热脱附。

且土壤中的晶间水层对于污染物的脱附有明显的抑制作用，粒子内及粒子间的传质显著影响污染物的去除速率。

2、含水率

水分受热挥发会消耗大量的热量，土壤含水率将直接影响到处理运行成本，高粘土含量或湿度会增加处理费用，因此对污染土壤的含水率有着严格的要求，国外相关工程运行统计数据显示，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20%。

3、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5cm。

4.1.2 污染物特性

1、污染物浓度

土壤中有机污染物蒸发速率比纯物质的蒸发速率小(如在同等条件下芘的蒸发速率比纯芘的蒸发速率小5倍)。

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，因此尾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。

2、沸点

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℃。

3、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。因此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。

4.1.3 温度

温度是影响热脱附过程最主要的因素，随着温度的升高，污染物的脱附效率和降解效率会显著提高，但温度较高时可能会伴随着其他副产物的生成，如热脱附后多氯联苯降解效率可达48%-70%，但是由于PCDFs的生成，毒性当量反而是原始土壤毒性当量的2.8-6.3倍(固相)以及8.0-10.5倍(气相)。

4.1.4 催化剂

恰当催化剂的引入可以促进有机污染物的脱附以及降解过程，土壤中本身的矿物质对污染物的去除也有一定的催化作用，土壤中的二氧化硅以及其他矿物质会促进芘的分解以及与土壤中有机物分解产物的反应，飞灰中的C和Cu显著影响二噁英残余浓度。

4.2 经济参数

4.2.1 计划工期

1、污染土壤的体积；

2、污染土壤及污染物特性与热脱附技术的相宜性；

3、热脱附设备的设计处理能力：

一般单台热脱附处理设备的能力在3-200吨/小时之间，直接热脱附设备相对间接热脱附设备的处理能力较大。