有機污染場地原位熱脫附技術工程應用

陳耿操

中石化第五建設有限公司 廣東廣州 510145

隨著人類社會發展水平的持續提升與大自然資源的開發力度不斷增大，人類活動范圍也愈發廣泛，而這種情況的出現雖然提高了人類社會的發展水平，但是也對于大自然生態環境造成了一定污染，使全球面臨著日趨緊張的環境問題。基于此，在社會發展期間需要貫徹落實可持續發展的觀念，以此防止人類社會發展對于大自然生態平衡造成破壞。在環境保護工作當中，有機污染場地的治理屬于環境保護工作當中的重要一環，在有機污染場地中，其中的污染物以碳水化合物、蛋白質、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有機物質為主，同時，其他可生物降解的人工合成有機物也是有機污染場地當中的主要污染物之一，所以需要采取科學的措施來對于這些污染物進行有效處理，防止大自然生態平衡造成破壞。而原位熱脫附技術便可以有效治理有機污染場地當中的各項污染物，以此確保環境保護工作有條不紊的完成，實現土壤的再利用。

1 有機污染物的定義及其危害性

1.1 有機污染物的定義

所謂有機污染物主要指的便是以碳水化合物、蛋白質、氨基酸以及脂肪等方面形式所存在的天然有機物質或者是某些其他可生物降解的人工合成有機物，以上方面物質都可以被稱之為有機污染物。從有機污染物的特性方面來說可以將其分為兩種類型，即天然有機污染物以及人工合成有機污染物兩大種類，針對于有機污染物來說，其具體組成可以包含為以下方面：持久性有機污染物、有機鹵化物、多環芳烴、表面活性劑以及石油類污染物等方面。有機污染物對于大自然生態平衡以及人類的健康發展具有極大的危害性，所以在實際社會發展期間需要采取科學前有效的措施來去除或者是減少有機污染物所造成的環境污染，用以降低有機污染物的危害性。

1.2 有機污染物的危害性分析

針對于有機污染物來說，其危害性極大，若是不加以治理便有可能導致人類健康受到影響，例如：有機污染物有可能導致人類體內殘留毒素，從而造成嬰兒的出生體重不良，影響嬰兒的生長發育，進而出現生長遲緩的現象，此外，受到有機污染物的影響，還有可能導致人的骨骼發育出現障礙以及新陳代謝紊亂的問題，對于人類的生存造成極大阻礙。此外，有機污染物還會影響到人類的神經系統，從而導致出現注意力紊亂，還有可能會抑制人類免疫系統的健康運行，進而降低人類免疫力，增加癌癥的發病率。若是人類飲用受到有機物污染的水源，還有可能對于人類的生殖系統造成破壞，出現人體內分泌失調的嚴重威脅，導致男性睪丸癌的發病率持續提升，還會降低男性的精子數量，從而影響到男性生殖功能。除此之外，對于女性而言，飲用受到有機污染的水源會誘發女性乳腺癌發病率提升，兒童青春期提前等方面問題。而以上方面問題的存在不但會對于人類的生存與發展造成影響，還會影響到人類群體的繁衍，所以需要對于有機污染物鄭重以待，科學解決其中所出現的問題，降低有機污染物對于人類生存發展的影響，充分保證大自然生態環境。

2 原位熱脫附技術介紹

2.1 熱脫附技術概述

熱脫附技術屬于一種非燃燒類的技術類型，可以有效對于有機污染物進行處理，在熱脫附技術的實際應用期間其對于污染物的處理范圍比較廣，同時相應的熱脫附技術設備也具有可移動的特點，修復之后的土壤也可以進行再利用。在應用熱脫附技術進行有機物治理期間，特別是針對于含氯有機物，非氧化燃燒的處理方式可以有效避免生成有害物二惡英，而基于熱脫附技術種種優點，所以在有機物污染土壤修復工作當中該項技術得到了極為廣泛的應用[1]。當前，有機物污染地所采用的傳統熱脫附技術主要為滾筒式熱脫附技術，隨著科學技術水平的持續提升也逐漸發展出全新的熱脫附技術，例如：流化床式熱脫附技術、微波熱脫附技術、遠紅外線熱脫附技術等方面。

2.2 原位熱脫附技術原理

針對于原位熱脫附技術來說，其更加適宜污染程度比較重的有機物污染地，可以起到良好的有機物污染治理效果，強化污染治理工作的成效。在實際應用期間，原位熱脫附技術的主要原理便是以直接或者間接進行熱交換的方式來有效升高污染地內的溫度，這樣便可以使其中的有機污染物介質以及其中所包含的有機污染物受熱，使有機污染物出現揮發、分離、裂解等方面現象，并且轉化為氣態物質，隨后便可以采取相應的技術手段對于熱脫附修復之后的具體物質進行收集處理，這便達到了原位熱脫附技術有機污染地治理的效果。依照原位熱脫附技術在實際應用期間加熱方式進行分類，可以將其分為三種技術類型，即：熱傳導技術、電阻加熱技術、蒸汽強化提取技術等。從實際應用的層面來講，原位熱脫附技術的修復時間通常在半年到一年之間，對于土壤的修復深度最高達到地下20 米左右，與此同時該項技術對于有機污染地的治理效率也比較高，有效的熱脫附技術手段可以確保污染物去除率超過99%。基于原位熱脫附技術在實踐當中所取得的效果良好，并且適用范圍廣、治理周期短、治理效率高，且在治理過后的土壤還可以進行再利用，所以原位熱脫附技術已經逐漸成為一種發展潛力巨大的技術類型。

3 有機污染場地原位熱脫附技術工程應用——以A 土壤修復工程為例

3.1 污染場地概況

本次污染地修復工程被命名為A 工程，其中的主要污染物為有機污染物，污染地被污染的土壤達到2000 多平方米，污染總方量超過7000 平方米，通過實驗分析測定在污染地中的土壤內污染物包含以下幾項，即：有害金屬汞、SVOCs、VOSs 等。實驗數據表明重金屬的污染濃度超過150mg/kg，SVOCs 含量超過9mg/kg，VOCs 含量也在10mg/kg 以上，屬于重度污染。基于此，便需要積極開展污染地的污染治理工作，有效處理其中的各項污染物。而由于在污染地當中所存在的主要污染物為有機物，所以經過科學分析決定將原位熱脫附技術應用到其中，以此實現對于污染地土壤的有效修復。

3.2 原位熱脫附技術工程場地布置情況

在原位熱脫附技術工程開展之前，相關工作人員對于有機污染地進行了實地勘察，并且采取科學合理的手段進行了技術工程場地布置工作。場地布置工作開展期間，充分依照場地當中的污染情況，需要針對于其中的上層土壤進行加熱以及抽提，通過這樣的方式可以有效防止在原位熱脫附技術應用期間所造成的有機污染物氣化上升從而對于上層土壤造成二次污染。在本次原位熱脫附技術工程當中，對于金屬汞污染的修復深度為5 米，SVOCs、VOSs 等修復深度為10 米，以此全面保證原位熱脫附技術工程對于污染地土壤修復工作的實效性，確保修復過后的土壤可以進行再利用。

3.3 原位熱脫附技術工程工藝路線

針對于原位熱脫附技術工程設計來說，在工程設計期間的工藝路線主要包含為4部分，即：供熱系統設計、加熱以及抽提系統設計、配套設備連接、輔助系統設計等方面，并且在土壤修復過程中為了有效防止在其中所出現的揮發性氣體向四周擴散，還需要采取相應的垂直阻隔措施來保證整體技術工程的質量。

3.3.1 供熱系統設計

在A 土壤修復工程當中，所采取的主要加熱方式便是用燃氣加熱，設計期間綜合考量污染物的分布特性以及場地的水文地質情況，同時以計算機模擬進行輔助設計，并將目標溫度控制在500℃-600℃之間，各加熱井之間距離間隔為兩米，景深為15 米，加熱井的控制通過燃燒器來實現。

3.3.2 加熱及抽提系統設計

對于加熱及抽提系統的設計是本次市場修復工程當中的重要組成模塊，需要鄭重對待該項工作，保證各個設計環節符合科學，以此確保A 工程的質量。本次工程在實際開展期間，需要將其溫度控制在500℃-600℃之間，以此達到有效處理土壤當中有機污染物的目的。在熱脫附技術實際應用過程中，需要通過定身以持續加熱的方式對于深層土壤進行加熱，加熱的整個過程需要充分確保加熱均勻，且溫度變化不要太大，待到將土壤溫度加熱到實驗工程設計溫度之后，需要保持持續5 天時間的加熱，待到加熱完畢之后還要進行冷卻取樣檢測，從而對于本次加熱工作的實效性進行驗證[2]。本次土壤修復工程所設置的抽提井長度為5 米以及10 米兩種，這樣可以充分保證對于不同深度的土壤污染物成分進行測定，并且從不同的土壤深度有效驗證整體熱脫附技術工程在實際中取得的效果。除此之外，在抽提井管之外還需要設置過濾層，此處的過濾層設置以石英石為主，從而達到有效的過濾效果。與此同時，在實踐當中還需要利用抽提速率以及壓力兩項指標，采取相應的設備有效將加熱之后所產生的水蒸氣以及污染物抽出，這樣才能起到污染物治理的效果，提高整體熱脫附技術工程的實效性，有效修復土壤。

3.3.3 配套設備連接設置

針對于本次原位熱脫附技術工程來說，其中的配套連接設備主要包含如下：換熱冷凝裝置、廢棄及污水處理裝置。在土壤修復的過程中，會有高溫氣體的產生，所以需要通過換熱冷凝裝置將換熱過后的高沸點污染物進行冷凝處置，隨后便可以通過廢水處理系統對于冷凝后的污水進行處理，其他未冷凝的氣體會進入到汽水分離器當中，之后對其進行氣液分離操作，隨后對于其中所產生的氣體通過廢氣處理系統進行處理，所產生的液體通過污水處理系統進行處理，這樣便充分保證了原位熱脫附技術工程不會產生環境污染，同時也保證了整體工程的實效性。同時對于燃氣熱脫附技術工程采取定時監測的方式，對于地面下的壓力情況進行及時的測量與監控，從而確保地面以下處于負壓狀態，防止土壤蒸氣頭逃逸大氣當中。

3.3.4 輔助系統設計

在A 工程當中，輔助系統主要便是對于整體工程的各個模塊進行控制，以此保證設備更好的運行，同時實現對于設備運行期間狀態的實時監控。本次工程所采用的控制系統為SIEMENS PLC 系統，該系統可以有效實現對于設備運行期間狀態的實時監控并且及時發出反饋信號，充分符合本次工程設計要求。

3.4 A 土壤修復工程效果評價

針對于A 土壤修復工程來說，將原位熱脫附技術充分應用到其中，有效實現了對于土壤當中有機污染物的治理，土壤當中有機污染物去除效果顯著，并且充分滿足國家對于有機污染物治理的相關要求。土壤修復期間，充分考量到了土壤當中可能存在NAPL 的可能，技術工作人員選擇一溶解度試驗對于其進行測定，測定結果發現，修復土壤有機污染物濃度小于1%，則初步判斷NAPL不存在。原位熱脫附技術工程實施過后，經過相關技術人員的取樣測定，發現其中的汞金屬污染濃度小于20.00mg/kg，SVOCs 有機物污染濃度小于0.30mg/kg，VOSs 有機污染物濃度小于0.70mg/kg，充分符合本次原位熱脫附工程設計污染物濃度要求，證明土壤修復工程取得了良好的效果，充分說明原位熱脫附技術可以對于土壤當中的有機污染物進行有效治理，并且能夠取得良好的治理效果。在本次土壤修復工程當中，共計投資總數超過1，800 萬元，在土壤修復過后，該處場地可以進行再利用，并且能夠取得良好的經濟性[3]。與此同時，通過原位熱脫附技術工程也有效防止了在有機污染物治理過后空氣中存在有害物質，防止了周圍環境的大氣污染，同時也避免周圍人群的身體健康受到危害，形成了良好的環境效益以及人文效益，強化了原位熱脫附技術在實踐應用期間的實效性，全面提高了有機污染物治理工作的質量與效果，為我國環境保護工作的質量提升貢獻出極大助力。

4 結語

綜上所述，在環境治理工作當中，有機污染物是其中一項重要的環境污染類型，會對于大自然生態環境以及人類健康造成極為嚴重的影響，所以需要充分重視起有機污染物的治理工作，將原位熱脫附技術應用到其中，以此實現對于有機污染物的科學治理，全面保證大自然的生態平衡，對于有機物污染土壤進行高效修復，促進土壤的再利用，進而全方位確保我國社會在發展期間的科學性。