熱解吸技術在VOCs-SVOCs污染場地修復中的應用研究

魏雨露

摘 要：熱解吸技術以其高效、快速、適應性強等特點，在國外污染場地的修復項目中得以廣泛應用。我國雖然起步較晚，但近年來國內相關的研究工作與工程應用發展迅速。本文介紹了VOCs-SVOCs污染場地現狀及熱解吸技術原理、適用范圍、分類、影響因素，分析了熱解吸技術的修復效果，并歸納總結了熱解吸技術的發展前景。

關鍵詞：熱解吸技術;污染場地;技術原理;修復效果

隨著經濟的發展和城鎮建設的快速發展，同時由于產業結構和城市規劃的重新調整，工業企業搬遷數量與日俱增，隨之也遺留下來大量存在潛在環境風險的場地，由于污染場地的重新開發建設與人民群眾的健康和安全密切相關，揮發性有機物（Volatile Organic Compounds，VOCs）作為土壤主要污染物之一，具有毒性、刺激性和光化學反應活性，引起了國內外的高度重視。有關部門也已經就工業場地的環境污染問題出臺了部分技術政策，如原國家環保總局先后出臺了《土壤環境質量標準》 （GB 15618-1995）、《工業企業土壤環境質量風險評價基準》（HJ/T25-1999），《關于切實做好企業搬遷過程中環境污染防治工作的通知》（環辦[2004]47 號）、 《土壤環境監測技術規范》（HJ_T 166-2004）、《展覽會用地土壤環境質量評價標準（暫行）》（HJ_T 350-2007）等，一些相關的標準規范也正在制定和完善當中。與此同時，污染場地環境修復技術及設備的研發也在逐步開展。

熱解吸技術（TD）以其修復速度快、效率高和普適性強等特點受到了國內研究者的重視。盡管該技術在歐美等發達國家已工程化應用近30年，但是對于國內而言，還是一項新技術。近年來，國內研究者逐漸開展了許多與熱解吸技術相關的研究工作。

一、VOCs/SVOCs污染場地現狀

揮發性有機物（VOCs）與半揮發性有機物 （SVOCs）是污染場地土壤中常見的典型污染物，由于其多樣性、揮發性和高毒害性以及對土壤污染的隱蔽性和累積性，已被很多國家列入優先控制污染物名錄。土壤的有機污染問題在全世界范圍內廣泛存在。2011年美國超級基金對323個污染場地中的535個可操作單元的污染物分類情況進行統計，有449個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，受SVOCs 污染單元為317 個，受VOCs/SVOCs污染單元所占比例高達84%（圖1）。歐洲的研究表明60%的污染場地是由有機污染物引起的。

我國的污染場地也面臨同樣的挑戰，截至2014 年7月，國內環境修復項目共335個，涵蓋了24個省、直轄市和自治區。其中土壤修復項目有192個，占總修復項目數量的57%，大量化工、石油、焦化企業從城區搬遷，遺留下受到有機物污染的“棕地”數量不斷增多，這些污染場地嚴重威脅著周邊居民的身體健康和環境狀況，也阻礙了土地的再次利用，因此針對該類型的修復工程及修復設備具有廣闊的發展前景，助推了大批技術原理及儀器設備的研發和應用。

二、熱解吸技術原理及適用范圍

熱解吸技術在修復有機污染土壤方面，是一種成熟可靠的技術。它是在真空條件下或通入載氣時，通過直接或間接熱交換，將土壤中的有機污染物加熱到足夠的溫度，使其從污染土壤中揮發或分離。熱解吸過程中發生蒸發、蒸餾、沸騰、氧化和熱解等作用，土壤中的部分有機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入煙氣，再對污染煙氣進行凈化處理。

熱解吸技術特別適合石油烴（包括汽油，柴油，潤滑油等）、氯化溶劑等揮發性有機物（VOCs）、半揮發性有機物（SVOCs）污染土壤的修復;可有效移除如多氯聯苯（PCBs）、含氯農藥和氯代烴等低揮發性、難分解有機污染物。面對含有多種不同沸點有機污染物時，可一次達到整治目標，一般有機污染物的脫附率可以達到90%以上。

三、熱解吸技術的分類

熱解吸技術根據不同的分類方法可劃分為不同的類型：根據處理污染物時所需溫度的高低可分為高溫熱解吸技術（>315℃） 和低溫熱解吸技術（150～315℃）。根據修復地點的不同可分為原位熱解吸技術和異位熱解吸技術：典型的原位熱解吸技術主要有熱蒸汽抽提技術、加熱井和加熱毯技術;典型的異位熱解吸技術有回轉窯和加熱螺旋器等。根據加熱火焰與物料的接觸方式可分為直接熱解吸技術和間接熱解吸技術。對于回轉窯而言，根據物料行進方向與煙氣方向的異同又可分為順流熱解吸技術和逆流熱解吸技術。

四、熱解吸修復效果評價

影響熱解吸技術應用及處理效率的因素主要有污染物特性、加熱溫度、停留時間、物料與熱源的接觸程度以及土壤含水率、質地、粒徑、有機質等土壤特性，加熱溫度越高、時間越長可保證VOCs和SVOCs去除效果。熱解吸技術在修復有機污染土壤方面，是一種成熟可靠的技術，可適用于多種污染組分的處置，對揮發性有機物，半揮發性有機物和持久性有機物都很有效。可修復一般的土壤，也可用于淤泥等難處置土壤的修復。熱解吸技術同焚燒技術相比，處置成本低，能耗小，是一種經濟環保的修復技術。因此，對VOCs-SVOCs污染土壤進行熱解吸處置，是方便、經濟和有效的。

五、展望

與發達國家相比，中國的污染場地修復處于起步階段，各項相關制度還不夠完善，但企業搬遷遺留大量污染場地，而城市化進程的加速要求土地修復工作盡可能在較短時間內完成。因此，快速、高效、簡單的異位修復技術成為現階段中國污染場地修復的首選。從污染場地修復發展歷程可見，選擇修復技術要綜合考慮場地條件、污染特征、修復周期和經濟可行性等各種因素，做到因地制宜，擇優選擇。

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