熱脫附技術(shù)是指在真空條件下或通入載氣時(shí),通過(guò)直接或間接熱交換,將土壤中的有機污染物加熱到足夠的溫度,以使有機污染物從污染介質(zhì)上得以揮發(fā)或分離,進(jìn)入氣體處理系統的過(guò)程。
熱脫附可通過(guò)調節加熱溫度和停留時(shí)間等方式有選擇地將污染物從一相轉化為另一相,在修復過(guò)程中并不出現對有機污染物的破壞作用。通過(guò)控制熱脫附系統的溫度和污染土壤停留時(shí)間有選擇的使污染物得以揮發(fā),并不發(fā)生氧化、分解等化學(xué)反應。
熱脫附主要包含兩個(gè)基本過(guò)程:一是加熱待處理物質(zhì),將目標污染物揮發(fā)成氣態(tài)分離;二是將含有污染物的尾氣進(jìn)行冷凝、收集以及焚燒等處理至達標后排放至大氣中。
熱脫附技術(shù)具有污染物處理范圍寬、設備可移動(dòng)、修復后土壤可再利用等優(yōu)點(diǎn),特別對PCBs這類(lèi)含氯有機物,非氧化燃燒的處理方式可以顯著(zhù)減少二惡英生成。不過(guò),熱脫附技術(shù)并不適于有機防腐劑以及活性氧化劑還原劑污染土壤、污泥、沉淀物、濾渣的修復。
一般來(lái)說(shuō)熱脫附技術(shù)可以分類(lèi)為原位熱脫附技術(shù)和異位熱脫附技術(shù)兩大類(lèi)。
原位熱脫附技術(shù)
原位熱脫附技術(shù)是石油污染土壤原位修復技術(shù)中一項重要手段,主要用于處理一些比較難開(kāi)展異位環(huán)境修復的區域,例如,深層土壤以及建筑物下面的污染修復。
原位熱脫附技術(shù)是將污染土壤加熱至目標污染物的沸點(diǎn)以上,通過(guò)控制系統溫度和物料停留時(shí)間有選擇地促使污染物氣化揮發(fā),使目標污染物與土壤顆粒分離、去除。熱脫附過(guò)程可以使土壤中的有機化合物揮發(fā)和裂解等物理化學(xué)變化。當污染物轉化為氣態(tài)之后,其流動(dòng)性將大大提高,揮發(fā)出來(lái)的氣態(tài)產(chǎn)物通過(guò)收集和捕獲后進(jìn)行凈化處理。
異位熱脫附技術(shù)
異位熱脫附技術(shù)則用來(lái)處理一些適于開(kāi)展異位環(huán)境修復的區域,將污染土壤提取出來(lái)并通過(guò)專(zhuān)門(mén)的熱脫附系統裝置處理。
異位熱脫附系統可分為直接熱脫附和間接熱脫附,也可分為高溫熱脫附和低溫熱脫附。
(1)直接熱脫附由進(jìn)料系統、脫附系統和尾氣處理系統組成。進(jìn)料系統:通過(guò)篩分、脫水、破碎、磁選等預處理,將污染土壤從車(chē)間運送到脫附系統中。脫附系統:污染土壤進(jìn)入熱轉窯后,與熱轉窯燃燒器產(chǎn)生的火焰直接接觸,被均勻加熱至目標污染物氣化的溫度以上,達到污染物與土壤分離的目的。尾氣處理系統:富集氣化污染物的尾氣通過(guò)旋風(fēng)除塵、焚燒、冷卻降溫、布袋除塵、堿液淋洗等環(huán)節去除尾氣中的污染物。
(2)間接熱脫附由進(jìn)料系統、脫附系統和尾氣處理系統組成。與直接熱脫附的區別在于脫附系統和尾氣處理系統。脫附系統:燃燒器產(chǎn)生的火焰均勻加熱轉窯外部,污染土壤被間接加熱至污染物的沸點(diǎn)后,污染物與土壤分離,廢氣經(jīng)燃燒直排。尾氣處理系統:富集氣化污染物的尾氣通過(guò)過(guò)濾器、冷凝器、超濾設備等環(huán)節去除尾氣中的污染物。氣體通過(guò)冷凝器后可進(jìn)行油水分離,濃縮、回收有機污染物。
主要設備包括進(jìn)料系統:如篩分機、破碎機、振動(dòng)篩、鏈板輸送機、傳送帶、除鐵器等;脫附系統:回轉干燥設備或是熱螺旋推進(jìn)設備;尾氣處理系統:旋風(fēng)除塵器、二燃室、冷卻塔、冷凝器、布袋除塵器、淋洗塔、超濾設備等。