土壤修复之异位热脱附技术概述

4.2.2 运行费用

1、整个工程的设计处理能力；

2、预处理后污染土壤的含水率；

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。根据国内热脱附项目的生产运行统计数据，污染土壤热脱附处置费用约为600-2000元/吨。

五、热脱附技术应用案例

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。自上世纪八十年代以来，包括美国、法国、瑞士、加拿大、阿根廷、韩国、意大利、瑞典等多个国家研究者开展了含挥发性污染物(二甲苯、三氯乙烯等)、PCBs、PAHs(菲、芘等)、二恶英、石油以及十六烷和十碳到二十二碳等多种有机物污染对象进行了热脱附研究。

5.1 国外案例

异位热脱附作为一种成型的土壤修复技术，广泛应用于多个欧美国家。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。

5.2 国内案例

自2012来以来，异位热脱附技术在国内得到快速发展，根据环境修复项目数据库的资料统计，在2012年至2016年的114个项目中，有11个项目应用了异位热脱附技术，占比达9.6%。以下为来自北京建工环境修复股份有限公司某未公开项目的概况：

1、工程背景

某两退役化工厂曾大规模生产农药、氯碱、精细化工、高分子材料等近百个品种。经场地调查与风险评估发现，两厂区内土壤及厂区毗邻河道底泥均受到以VOCs 和SVOCs 为主的复合有机污染，开发前需要进行修复。

2、工程规模

12万m3。

3、主要污染物及污染程度：

主要污染物为卤代VOCs、BTEX、有机磷农药、多环芳烃等。其中二甲苯最高浓度为2344mg/kg，修复目标值为6.99mg/kg；毒死蜱最高浓度29600mg/kg，修复目标值为46 mg/kg。

4、土壤理化特征：

现场调查结果显示，污染土壤主要为粉土、淤泥质粉质粘土和粉砂，含水率25%-35%。

5、技术选择：

综合以上污染物特性、污染物浓度、土壤特征以及项目开发建设需求，异位热脱附技术对污染物的去除效率可达99.99%，适合处理本项目中VOCs、SVOCs 的复合污染土壤。

6、工艺流程：

其工艺流程如下图所示。

7、主要工艺及设备参数：

1）污染土壤进料阶段：将污染土壤转运至贮存车间内的预处理区域，粒径小于50mm的土块直接被送入回转窑，超规格的土块经过破碎后再次返回振荡筛进行筛分。

2）回转窑加热阶段：将污染土壤均匀加热到设定的温度（300~500℃），并按照设定速率向窑尾输送，在此期间土壤中的污染物充分气化挥发。

3）尾气处理阶段：尾气处理系统包括二燃室、急冷塔、布袋除尘器和酸性气体洗涤塔等。烟囱上装有烟气实时在线监测装置，经过处理后的尾气达标排放。

表1 异位热脱附技术主要设备参数

8、成本分析：

本项目实际工程中热脱附部分费用包括：人工费、挖运费、设备折旧、设备运输和安装/拆除费、燃料费、动力费、检修及维护费等，约为1000元/m3。

9、修复效果

已处理污染土壤10000吨，处理后污染土壤浓度达到修复目标。

六、总结

6.1 技术前景

自1985年美国EPA首次将该技术采纳为一项可行的土壤环境修复技术起即被广泛应用于国外处理挥发性和半挥发性有机污染物的土壤、污泥、沉淀物、滤渣等污染场地的修复。另外，热脱附技术对于处理一些突发性的有机污染环境事故，如由于意外泄露、倾倒而发生的突发性土壤污染事故的应急修复也是一种不错的技术方案。

作为一种物理修复方法，热脱附技术具有污染物处理范围宽、处理速率高、设备可移动、修复后土壤可再利用等优点，特别适合重污染的土壤区域，包括高浓度、非水相的、游离的以及源头的有机污染物，且对于PCBs这类含氯有机物，非氧化燃烧的处理方式可以显著减少二噁英的生成。

热脱附技术可用于处理的污染物主要为含氯有机物(CVOCs)，半挥发性有机物(SVOCs)，石油烃类(TPH)，多环芳烃(PAHs)，多氯联苯(PCBs)以及农药等。不过，热脱附技术并不适于有机防腐剂以及活性氧化剂还原剂污染土壤的修复。

目前，热脱附技术在石化工厂、地下油库、木料加工厂和农药库房等区域以及在一些污染物源头修复治理工作中广泛应用。

6.2 研究进展

相比于国外，我国热脱附修复污染土壤研究处于起步和逐步推广应用阶段，浙江大学，清华大学，中国科学院，南京农业大学，西北科技农林大学等多家单位在热脱附方面已进行了一系列研究。新的研究进展主要有：

1、温度和时间是影响热脱附过程最主要的因素，停留时间的影响受温度限制；

2、土壤成分主要是土壤中有机质含量以及二氧化硅和其他矿物质会对热脱附过程的影响，有机质对不同的有机物都有一定的相关性，但是不同的物质之间有一定的差异，二氧化硅和其他矿物质可促进污染物的脱附及降解；

3、土壤颗粒粒径的大小对于不同的物质表现出一定的差异；

4、获得了一些因素如土壤中污染物的初始浓度、土壤的含水率、载气流量、载气的种类、升温速率以及气氛含氧量，对热脱附过程的定量影响规律。

6.3 待解决问题

目前我国热脱附修复污染土壤应用近年来得到了快速发展，但尚存在着以下问题：

1、设备投资成本高、设备适用性不强、运行费用昂贵等问题；

2、对不同污染物的认识不够，不当的参数组合会导致其他副产物的产生，特别是含氯有机物的处理过程中会产生二噁英；

3、土壤修复工程的噪音和扬尘、粉尘污染等新污染源控制难。