熱解吸技術(shù)在VOCs-SVOCs污染場(chǎng)地修復(fù)中的應(yīng)用研究

魏雨露

摘 要：熱解吸技術(shù)以其高效、快速、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在國(guó)外污染場(chǎng)地的修復(fù)項(xiàng)目中得以廣泛應(yīng)用。我國(guó)雖然起步較晚，但近年來(lái)國(guó)內(nèi)相關(guān)的研究工作與工程應(yīng)用發(fā)展迅速。本文介紹了VOCs-SVOCs污染場(chǎng)地現(xiàn)狀及熱解吸技術(shù)原理、適用范圍、分類(lèi)、影響因素，分析了熱解吸技術(shù)的修復(fù)效果，并歸納總結(jié)了熱解吸技術(shù)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：熱解吸技術(shù);污染場(chǎng)地;技術(shù)原理;修復(fù)效果

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)建設(shè)的快速發(fā)展，同時(shí)由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和城市規(guī)劃的重新調(diào)整，工業(yè)企業(yè)搬遷數(shù)量與日俱增，隨之也遺留下來(lái)大量存在潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的場(chǎng)地，由于污染場(chǎng)地的重新開(kāi)發(fā)建設(shè)與人民群眾的健康和安全密切相關(guān)，揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compounds，VOCs）作為土壤主要污染物之一，具有毒性、刺激性和光化學(xué)反應(yīng)活性，引起了國(guó)內(nèi)外的高度重視。有關(guān)部門(mén)也已經(jīng)就工業(yè)場(chǎng)地的環(huán)境污染問(wèn)題出臺(tái)了部分技術(shù)政策，如原國(guó)家環(huán)保總局先后出臺(tái)了《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 （GB 15618-1995）、《工業(yè)企業(yè)土壤環(huán)境質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)基準(zhǔn)》（HJ/T25-1999），《關(guān)于切實(shí)做好企業(yè)搬遷過(guò)程中環(huán)境污染防治工作的通知》（環(huán)辦[2004]47 號(hào)）、 《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ_T 166-2004）、《展覽會(huì)用地土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（暫行）》（HJ_T 350-2007）等，一些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也正在制定和完善當(dāng)中。與此同時(shí)，污染場(chǎng)地環(huán)境修復(fù)技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)也在逐步開(kāi)展。

熱解吸技術(shù)（TD）以其修復(fù)速度快、效率高和普適性強(qiáng)等特點(diǎn)受到了國(guó)內(nèi)研究者的重視。盡管該技術(shù)在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已工程化應(yīng)用近30年，但是對(duì)于國(guó)內(nèi)而言，還是一項(xiàng)新技術(shù)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)研究者逐漸開(kāi)展了許多與熱解吸技術(shù)相關(guān)的研究工作。

一、VOCs/SVOCs污染場(chǎng)地現(xiàn)狀

揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）與半揮發(fā)性有機(jī)物 （SVOCs）是污染場(chǎng)地土壤中常見(jiàn)的典型污染物，由于其多樣性、揮發(fā)性和高毒害性以及對(duì)土壤污染的隱蔽性和累積性，已被很多國(guó)家列入優(yōu)先控制污染物名錄。土壤的有機(jī)污染問(wèn)題在全世界范圍內(nèi)廣泛存在。2011年美國(guó)超級(jí)基金對(duì)323個(gè)污染場(chǎng)地中的535個(gè)可操作單元的污染物分類(lèi)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，有449個(gè)操作單元受到不同程度的VOCs/SVOCs污染，其中受VOCs 污染單元為359 個(gè)，受SVOCs 污染單元為317 個(gè)，受VOCs/SVOCs污染單元所占比例高達(dá)84%（圖1）。歐洲的研究表明60%的污染場(chǎng)地是由有機(jī)污染物引起的。

我國(guó)的污染場(chǎng)地也面臨同樣的挑戰(zhàn)，截至2014 年7月，國(guó)內(nèi)環(huán)境修復(fù)項(xiàng)目共335個(gè)，涵蓋了24個(gè)省、直轄市和自治區(qū)。其中土壤修復(fù)項(xiàng)目有192個(gè)，占總修復(fù)項(xiàng)目數(shù)量的57%，大量化工、石油、焦化企業(yè)從城區(qū)搬遷，遺留下受到有機(jī)物污染的“棕地”數(shù)量不斷增多，這些污染場(chǎng)地嚴(yán)重威脅著周邊居民的身體健康和環(huán)境狀況，也阻礙了土地的再次利用，因此針對(duì)該類(lèi)型的修復(fù)工程及修復(fù)設(shè)備具有廣闊的發(fā)展前景，助推了大批技術(shù)原理及儀器設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用。

二、熱解吸技術(shù)原理及適用范圍

熱解吸技術(shù)在修復(fù)有機(jī)污染土壤方面，是一種成熟可靠的技術(shù)。它是在真空條件下或通入載氣時(shí)，通過(guò)直接或間接熱交換，將土壤中的有機(jī)污染物加熱到足夠的溫度，使其從污染土壤中揮發(fā)或分離。熱解吸過(guò)程中發(fā)生蒸發(fā)、蒸餾、沸騰、氧化和熱解等作用，土壤中的部分有機(jī)污染物在高溫下分解，但大部分未能分解的污染物從土壤中分離進(jìn)入煙氣，再對(duì)污染煙氣進(jìn)行凈化處理。

熱解吸技術(shù)特別適合石油烴（包括汽油，柴油，潤(rùn)滑油等）、氯化溶劑等揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）、半揮發(fā)性有機(jī)物（SVOCs）污染土壤的修復(fù);可有效移除如多氯聯(lián)苯（PCBs）、含氯農(nóng)藥和氯代烴等低揮發(fā)性、難分解有機(jī)污染物。面對(duì)含有多種不同沸點(diǎn)有機(jī)污染物時(shí)，可一次達(dá)到整治目標(biāo)，一般有機(jī)污染物的脫附率可以達(dá)到90%以上。

三、熱解吸技術(shù)的分類(lèi)

熱解吸技術(shù)根據(jù)不同的分類(lèi)方法可劃分為不同的類(lèi)型：根據(jù)處理污染物時(shí)所需溫度的高低可分為高溫?zé)峤馕夹g(shù)（>315℃） 和低溫?zé)峤馕夹g(shù)（150～315℃）。根據(jù)修復(fù)地點(diǎn)的不同可分為原位熱解吸技術(shù)和異位熱解吸技術(shù)：典型的原位熱解吸技術(shù)主要有熱蒸汽抽提技術(shù)、加熱井和加熱毯技術(shù);典型的異位熱解吸技術(shù)有回轉(zhuǎn)窯和加熱螺旋器等。根據(jù)加熱火焰與物料的接觸方式可分為直接熱解吸技術(shù)和間接熱解吸技術(shù)。對(duì)于回轉(zhuǎn)窯而言，根據(jù)物料行進(jìn)方向與煙氣方向的異同又可分為順流熱解吸技術(shù)和逆流熱解吸技術(shù)。

四、熱解吸修復(fù)效果評(píng)價(jià)

影響熱解吸技術(shù)應(yīng)用及處理效率的因素主要有污染物特性、加熱溫度、停留時(shí)間、物料與熱源的接觸程度以及土壤含水率、質(zhì)地、粒徑、有機(jī)質(zhì)等土壤特性，加熱溫度越高、時(shí)間越長(zhǎng)可保證VOCs和SVOCs去除效果。熱解吸技術(shù)在修復(fù)有機(jī)污染土壤方面，是一種成熟可靠的技術(shù)，可適用于多種污染組分的處置，對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物，半揮發(fā)性有機(jī)物和持久性有機(jī)物都很有效。可修復(fù)一般的土壤，也可用于淤泥等難處置土壤的修復(fù)。熱解吸技術(shù)同焚燒技術(shù)相比，處置成本低，能耗小，是一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保的修復(fù)技術(shù)。因此，對(duì)VOCs-SVOCs污染土壤進(jìn)行熱解吸處置，是方便、經(jīng)濟(jì)和有效的。

五、展望

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)的污染場(chǎng)地修復(fù)處于起步階段，各項(xiàng)相關(guān)制度還不夠完善，但企業(yè)搬遷遺留大量污染場(chǎng)地，而城市化進(jìn)程的加速要求土地修復(fù)工作盡可能在較短時(shí)間內(nèi)完成。因此，快速、高效、簡(jiǎn)單的異位修復(fù)技術(shù)成為現(xiàn)階段中國(guó)污染場(chǎng)地修復(fù)的首選。從污染場(chǎng)地修復(fù)發(fā)展歷程可見(jiàn)，選擇修復(fù)技術(shù)要綜合考慮場(chǎng)地條件、污染特征、修復(fù)周期和經(jīng)濟(jì)可行性等各種因素，做到因地制宜，擇優(yōu)選擇。

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