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有机污染土壤热化学修复有机污染土壤热化学修复 有机污染土壤热化学修复技术 引言:土壤是人类赖以生存的最重要的自然资源之一,也是污染物的源和汇。随着工农业生产的迅速发展,进入土壤的有毒有害物质日益增多。目前,我国约有五分之一耕地受到不同程度的污染,主要污染物包括有机农药、PAHs、PCBs 及重金属等。与重金属污染相比,土壤有机物污染更广泛、更严重和更复杂。有机污染物,特别是持久性有机污染物(POPs)不仅影响农作物的生长发育,还能通过土壤-作物系统迁移积累,导致农产品产量和质量下降,最终经食物链危害人体健康。土壤有机污染物还会通过径流...

有机污染土壤热化学修复
有机污染土壤热化学修复 有机污染土壤热化学修复技术 引言:土壤是人类赖以生存的最重要的自然资源之一,也是污染物的源和汇。随着工农业生产的迅速发展,进入土壤的有毒有害物质日益增多。目前,我国约有五分之一耕地受到不同程度的污染,主要污染物包括有机农药、PAHs、PCBs 及重金属等。与重金属污染相比,土壤有机物污染更广泛、更严重和更复杂。有机污染物,特别是持久性有机污染物(POPs)不仅影响农作物的生长发育,还能通过土壤-作物系统迁移积累,导致农产品产量和质量下降,最终经食物链危害人体健康。土壤有机污染物还会通过径流和淋溶下渗等污染地表水及地下水。因此,缓解和修复有机污染土壤已成为国内外土壤和环境科学界共同关注的热点问题之一。热脱附作为一种非燃烧技术,污染物处理范围宽、设备可移动、修复后土壤可再利用,特别是对含氯有机物,非氧化燃烧的处理方式可以避免二恶英的生成,广泛用于有机污染物污染土壤的修复目前,污染土壤传统热脱附技术为滚筒式热脱附。新兴热脱附技术包括流化床式热脱附、微波热脱附技术和远红外线热脱附。 国内外技术现状:到目前为止,欧美等国家有关热脱附修复污染土壤的研究较为深入,国内处于起步阶段。 传统上采用滚筒式热脱附技术。近年来,兴起了微波热脱附和远红外线热脱附。 1 滚筒式热脱附技术 研究表明,滚筒式热脱附技术对于去除土壤中的挥发性和半挥发性有机污染物非常有效。温度、停留时间、挥发性、载流气体流速是影响解吸效果的主要参数,温度越高、停留时间越长,则污染物的去除效率越高。加热时间20 min,温度分别为100,150,200 和250 ? 时,1-十二烷、1-十六烷、萘、蒽的去除效率达到 98% 。北京建工修复、杭州大地等两家污染土壤修复企业引进了两台国外热脱附设备。清华大学蒋建国教授课题组在国内率先研发出了滚筒式逆向热脱附技术,开发了国内第一台具有自主知识产权的逆向热脱附系统( 专利申请号 201010598161. 7. ) 。 2 流化床式热脱附技术 流化床技术具有以下优点: 1) 污染土壤在悬浮状态下与流体接触,流 , 固相界面积大,利于非均相反应。2) 土壤颗粒在流化床内混合激烈,颗粒在全床内的温度和浓度均匀一致,床层与内浸换热表面间的传热系数很高,全床热容量大,热稳定性高。3) 气体与土 壤颗粒之间传热、传质速率也较其他接触方式为高。4) 操作弹性范围高,单位设备生产能力大,设备结构简单、造价低,符合工程化需要。Joong Kee Lee 等采用流化床热脱附技术修复石油污染土壤。分别考察了间歇式进料和连续进料情况下石油污染土壤的热脱附效率。研究表明,间歇式进料情况下,温度300 ? ,时间30 min,热脱附效率达到 99% 以上; 连续式进料情况下,300 ? 以上,进气量与进料量的比值对于热脱附效率影响不大。 3 微波热脱附技术 微波热脱附是最近兴起的一种热脱附技术。不同于一般的常规加热方式,微波辐射能穿透土壤、加热水和有机污染物使其变成蒸汽从土壤中排出,其能量以电磁波的形式传递,具有高效的转换效率。此法适用于清除挥发和半挥发性成分,并且对极性化合物特别有效。目前仅处于实验室研究阶段。利用微波能量不仅能使反应时间大为减少,在某些情况下,还能促进一些具体反应。在短短几分钟之内,无机氧化物与其他一些物质的混合物可以迅速达到1 200 , 1 300 ?。因此,可以在一密封系统内利用微波迅速升至高温,将土壤中的多氯联苯之类的氯代有机芳烃分解。利用微波能量热解六氯苯、五氯苯酚、2,2,5,5 , 四氯联苯和 2,2,4,4,5,5 , 六氯联苯的实验结果表明,在向土壤中加入 Cu2O 或 Al 粉末,并加入浓度为10 mol/L的 NaOH 溶液后,芳烃分解速率更快。从微波修复污染土壤的机理来看,现存的土壤污染物都能够经微波加热而得以去除,只是去除高低的问题。关键是如何发挥微波的最大功效将其用 于治理和修复污染土壤。这就需要研究其主要影响因素:污染物的介电常数、土壤的理化特性和吸波介质。 4 真空强化远红外线热脱附技术 随着对热脱附技术研究和应用的不断深入,发现传统热脱附技术能耗较高,并且土壤颗粒内部的有机污染物不易脱附出来。这些不足是由于传统热脱附技术均是通过热风直接和污染接触,热量从外到内传递所致。而远红外线加热是从土壤颗粒内部向外加热,直接结果就是颗粒内部的污染物容易脱附,整体热脱附效率较高,同时耗能较低。从物理学角度,在密闭空间内抽真空,可以降低密闭空间体系中土壤有机污染物的沸点,在较低的温度下,就可以实现有机物的脱附。下图 为远红外线热脱附机制示意图。 图 1 热风与红外线热脱附传热传质情况对比 美国、中国台湾等地研究人员曾利用该技术处理有机物污染土壤,脱附效率在 99. 99% 以上,但多是针对汽油、苯等低沸点、挥发性有机物污染土壤的修复,对沸点高、挥发性低的有机物污染土壤远红外热脱附修复研究甚少。清华大学蒋建国教授课题组在国内率先开展了该方面的研究,已经开发了一套实验室层面的真空强化远红外 热脱附系统( 专利申请号 201010623993. X) ,并对八溴二苯醚和六六六等半挥发性有机物污染土壤进行了初步热脱附研究,发现效果良好。 采用技术原理:热脱附技术是指在真空条件下或通入载气时,通过直接或间接热交换,将土壤中的有机污染物加热到足够的温度,以使有机污染物从污染介质上得以挥发或分离,进入气体处理系统的过程。 热脱附是将污染物从一相转化为另一相的物理分离过程,在修复过程中并不出现对有机污染物的破坏作用。通过控制热脱附系统的温度和污染土壤停留时间有选择的使污染物得以挥发,并不发生氧化、 分解等化学反应。热脱附技术具有污染物处理范围宽、设备可移动、修复后土壤可再利用等优点,特别对 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恶英生成。美国环保署( EPA) 最新发布的《场地清理处理技术: 年度状态报告( 第 12 版) 》中,给出了在 1982—2005 年美国超级基金所开展的场地修复项目中技术 的采用情况,如图2所示: 图2:超级基金场地修复项目中的技术采用情况 从图 2 中可以看出: 共有 69 个项目采用了热脱附技术,占到了 8% 的比例。该报告中还指出了热脱附技术已被成功用于下列污染物相关的污染场地修复项目中: 多环芳烃、其他非卤代半挥发性有机物、苯系物、其他非卤代挥发性有机物、有机农药和除草剂、其他卤代半挥发性有机物、卤代挥发性有机物、多氯联苯。可以清楚地看到,热脱附技术的主要适用范围是半挥发性和挥发性的有机污染物,包括多环芳烃、有机农药和杀虫剂、多氯联苯等。 技术工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 :欧美国家开展了大量的污染场地热脱附修复工程,在我国,热脱附修复污染土壤研究处于起步阶段,只有杭州大地环保工程有限公司依靠引进的热脱附设备在宁波率先开展了两项有机物污染土壤热脱附工程。下面是国内外热脱附修复污染土壤典型案例。 1 美国案例 Wallington 乳 胶 厂 面 积 为 39 133 m2( 9. 67 英亩) ,坐落在 居住 , 工业混合区。从 1951 年到 1983年,该厂曾生产天然和合成橡胶产品以及化学粘合剂。场 地 24 466 m3土 壤 和 在 排 水 运 河 旁 边 的2 065 m3的土壤和泥沙受 PCBs 和 BEHP 污染,PCBs最高含量为4 000 mg/kg。采用三重壳回转窑进行热脱附。停留时间为60 min,处理量为225 t/d,出口土壤温 度 为900 。修 复 完 毕 后,PCBs 0. 16 mg/kg,BEHP 0. 37 mg / kg。 2 国内案例 2. 1 香港财利船厂二恶英污染底泥处置 香港财利船厂位于竹篙湾东北岸,多达3 万 m3的泥土受到污染。香港土木工程署采用间接加热 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 把泥土中的污染物蒸发成气体,而污染物,包括有机化合物及二恶英随后会凝固成残渣; 热脱附处理所产生的残渣被运往青衣化学废物处理中心焚烧。 2. 2 宁波市原宁波化工研究设计院地块修复项目 原宁波化工研究设计院地块位于宁波江东北路惊驾村安置地块,受污染土壤面积约2 150 m2。主要污染物为多环芳烃( PAHs) 、氯苯、二氯苯、苯、二甲 苯、二氯乙烯、三氯乙烯等。宁波大地环保有限公司对该污染场地进行了土壤清理。清毕后, 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 结果均符合荷兰土壤标准中的干扰值,达到预期目标。该项目是我国大陆第一个污染土壤热脱附处置项目。 2. 3 宁波市原宁波制药厂地块修复项目 原宁波制药厂老厂区主要污染物为苯、甲苯、二氯甲烷、氯仿、苯硫酚、苯甲硫醚、甲苯硫酚和对甲苯磺酸甲酯。自 2007 年开始, 宁波市着手开展化工污染土壤修复工作。项目最终修复面积约2 309m2,修复深度范围为 1. 8 , 4. 0 m,热脱附处置403 t污染土壤。 可能达到的预期效果:修复后的场地土壤质量符合经过专家论证的评价标准,适合作为居住用地进行房地产项目开发。 结论:经过三十年的发展,欧美国家在热脱附修复污染场地方面,形成了完整的成套技术和设备,广泛应用于高污染的场地有机污染土壤的异位或原位修复。我国在这方面则处于起步阶段,国外设备引进费用较高,需要研发我国具有独立自主知识产权的热脱附技术装备。目前,高腐蚀性的进料会损坏处理单元,高黏土含量或湿度会增加处理费用等问题尚未得到解决。我国尚无污染土壤热脱附装备生产的专业厂家。生产热脱附设备是一个系统工程,几家单元设备生产厂家制造的单元设备在拼凑时往往不匹配。发展不同污染类型土壤的前处理和脱附废气处理等技术,优化工艺并研发相关的自动化成套设备正是共同努力的方向 参考文献:(1)周东美,郝秀珍,薛艳,等(污染土壤的修复技术研究进展,J,(生态环境,2004,13(2):234-242( (2)孙磊,蒋新,周健民,等( 五氯酚污染土壤的热修复初探,J,( 土壤学报,2004,41( 3) : 462-465( (3)吴健,沈根祥,黄沈发(挥发性有机物污染土壤工程修复技术研究进展,J,(土壤通报,2005,36(3):430-435( (4)蒋小红,喻文熙,江家华,等(污染土壤的物理/化学修复,J,(环境污染与防治,2006,28(3):210-214( (5)骆永明(污染土壤修复技术研究现状与趋势,J,(化学进展, 2009,21(2/3):558-565( (6)Hernández-Soriano, M. 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