苯并（a）芘污染土壤間接熱脫附設(shè)備及其應(yīng)用研究

環(huán)境修復(fù)網(wǎng)訊:摘要：本文介紹了螺旋推進(jìn)式間接熱脫附設(shè)備工藝流程及其主要功能單元，并用工程案例驗(yàn)證該套設(shè)備對苯并（a）芘污染土壤具有較好的修復(fù)效果，還探討了間接熱脫附設(shè)備存在的問題和發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：苯并（a）芘；土壤修復(fù)；熱脫附

Study on Indirect Thermal Desorption Equipment for Benzo（a）pyrene Contaminated Soil and It’s Application

Abstract：This paper introduces the process flow and main functional units of spiral propulsion indirect thermal desorption equipment. And use engineering case to verify spiral propulsion indirect thermal desorption equipment has a good remediation effect on benzo（a）pyrene contaminated soil. Finally，discussed the problems and development of indirect thermal desorption equipment.

Keywords：benzo（a）pyrene；soil remediation；thermal desorption

1、引言

苯并（a）芘是具有5環(huán)結(jié)構(gòu)的世界公認(rèn)的強(qiáng)致癌性多環(huán)芳烴污染物。因此苯并（a）芘被美國環(huán)保局列為優(yōu)先控制有毒有機(jī)污染物的黑名單[1-3]。目前，苯并（a）芘的危害問題已引起政府部門的高度重視，如何合理有效地處置苯并（a）芘污染土壤已成為亟需解決的技術(shù)難題。

間接熱脫附技術(shù)是通過間接加熱的方式，將土壤中的有機(jī)物加熱至其沸點(diǎn)，使其揮發(fā)成氣態(tài)并與土壤分離以達(dá)到修復(fù)目的技術(shù)[4，5]，該技術(shù)以其處理范圍廣、處理效果好、修復(fù)后土壤可再利用等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于苯并（a）芘污染土壤修復(fù)工程中[6，7]。目前，該技術(shù)研究主要集中在運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化[8，9]，但是，對間接熱脫附設(shè)備的介紹鮮有報(bào)道。

本文介紹了螺旋推進(jìn)式間接熱脫附設(shè)備工藝流程及其主要功能單元，提出了當(dāng)前間接熱脫附設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題及其發(fā)展趨勢，旨在為間接熱脫附技術(shù)推廣提供設(shè)備支持。

2、螺旋推進(jìn)式間接熱脫附設(shè)備

2.1 工藝流程

通過RTK（Real-time kinematic）對BTEX污染區(qū)域拐點(diǎn)進(jìn)行放點(diǎn)劃線，并在開挖過程中精確把控開挖深度，通過裝載車將清挖出來的污染土壤轉(zhuǎn)運(yùn)至預(yù)處理單元；在預(yù)處理單元通過投加石灰和振動(dòng)篩篩分控制進(jìn)料土壤的粒徑和含水率使其達(dá)到設(shè)備進(jìn)料要求；進(jìn)料土壤通過熱脫附單元加熱至BTEX沸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)污染物由土相轉(zhuǎn)移至液相和氣相；土壤通過熱脫附單元經(jīng)加濕系統(tǒng)后轉(zhuǎn)運(yùn)至待檢區(qū)；檢測達(dá)標(biāo)后回填；廢水通過廢水處理單元處理后暫存于清水池，待檢測達(dá)標(biāo)后排入市政管網(wǎng)；產(chǎn)生的污泥送至有資質(zhì)的危廢\固廢處置公司處置；廢氣通過廢氣處理單元處置達(dá)標(biāo)后至二燃室回用。螺旋推進(jìn)式間接熱脫附設(shè)備工藝流程見圖1。

圖1 螺旋推進(jìn)式間接熱脫附設(shè)備工藝流程圖

2.2 功能單元

螺旋推進(jìn)式間接熱脫附設(shè)備主要包括預(yù)處理單元、熱脫附處理單元、廢水處理單元、廢氣處理單元四大功能單元。

（1）預(yù)處理單元

預(yù)處理單元主要包括預(yù)處理大棚、振動(dòng)篩和ALLU斗三大設(shè)備。

常用的預(yù)處理大棚包括鋼結(jié)構(gòu)大棚和膜結(jié)構(gòu)大棚，主要為了提供密閉施工環(huán)境防止揚(yáng)塵和氣味擴(kuò)散。同時(shí)為了凈化大棚內(nèi)空氣質(zhì)量會(huì)配置一臺(tái)尾氣凈化設(shè)備。

在預(yù)處理大棚內(nèi)會(huì)配置振動(dòng)篩和ALLU斗分別用于進(jìn)料土壤粒徑篩分和土壤含水率降低，進(jìn)入熱脫附設(shè)備的土壤要求粒徑小于3 mm、含水率在20%~30%范圍內(nèi)。

鋼結(jié)構(gòu)大棚

圖2 振動(dòng)篩

（2）熱脫附處理單元

熱脫附處理單元是螺旋推進(jìn)式間接熱脫附設(shè)備的核心單元，直接關(guān)系到修復(fù)效果的好壞。

預(yù)處理后的污染土壤通過進(jìn)料斗及進(jìn)料絞龍進(jìn)入上層預(yù)干段，該段溫度一般能達(dá)到150℃~200℃，主要用于去除土壤的水份。脫水后的土壤進(jìn)入下層脫附段，是實(shí)現(xiàn)污染物與土壤分離的核心段，該段溫度最高可達(dá)850℃，一般根據(jù)所需處理的BETX沸點(diǎn)和中試來確定正常生產(chǎn)時(shí)該段的溫度。由下層脫附段出來的土壤非常干燥，直接通過出料絞龍出來會(huì)造成現(xiàn)場揚(yáng)塵二次污染，因此通過加濕系統(tǒng)使出料土壤含水率達(dá)到20%左右來避免揚(yáng)塵二次污染問題。

在下層脫附段產(chǎn)生的煙氣通過噴淋塔收集，經(jīng)噴淋塔產(chǎn)生的液體經(jīng)氣液分離器后，液相至廢水處理單元處置；氣相及噴淋塔中產(chǎn)生的氣體一并送至廢氣處理單元處置，處置達(dá)標(biāo)后至二燃室回用，以降低能耗。熱脫附處理單元工藝流程見圖3。

圖3 熱脫附處理單元工藝流程

圖4 熱脫附處理單元照片

（3）廢水處理單元

廢水處理單元為了方便運(yùn)輸采用一體化撬裝結(jié)構(gòu)；針對BETX污染物，采用化學(xué)氧化的方式去除。

廢水處理單元主要包括緩沖池、加藥反應(yīng)池、沉淀池、活性炭過濾器、清水池五大部分。

廢水先經(jīng)過緩沖池暫時(shí)儲(chǔ)存，使廢水能穩(wěn)定的流入加藥反應(yīng)池；在加藥反應(yīng)池中通過加入氧化劑和催化劑將BETX氧化分解達(dá)到修復(fù)目的；上清液通過溢流的方式進(jìn)入活性炭過濾器進(jìn)一步去除廢水中的有機(jī)物、氯離子使其能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；最后，處理后的廢水至清水池等待取樣檢測。而加藥反應(yīng)池產(chǎn)生的化學(xué)污泥則外運(yùn)至有資質(zhì)的危險(xiǎn)廢物處置中心進(jìn)行處置。廢水處理單元工藝流程見圖5。

圖5 廢水處理單元工藝流程圖

圖6 廢水處理單元照片

（4）廢氣處理單元

廢氣處理單元主要包括布袋除塵、活性炭吸附室。

含BETX的廢氣先通過布袋除塵除去廢氣中的大顆粒（＞1 μm），活性炭吸附室進(jìn)一步去除廢氣中的大顆粒。這兩個(gè)裝置是為了使廢氣滿足進(jìn)入二燃室對顆粒含量的要求。廢氣處理單元工藝流程見圖7。

圖7 廢氣處理單元工藝流程圖

圖8 廢氣處理單元照片

3、案例介紹

江蘇省某紡織染污染地塊土壤修復(fù)項(xiàng)目，該紡織染地塊早期各車間在生產(chǎn)及運(yùn)營過程中的原料和產(chǎn)生的污染物存在“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象，廠區(qū)內(nèi)土壤存在不同程度的污染，且該地塊未來規(guī)劃為商業(yè)、商務(wù)、道路、綠化和廣場。

根據(jù)前期場地調(diào)查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告，該項(xiàng)目總修復(fù)方量為22860.03m3，其中苯并（a）芘污染土壤7776.13m3。該項(xiàng)目修復(fù)區(qū)域如圖8所示。

該項(xiàng)目苯并（a）芘最大超標(biāo)濃度為1.9 mg/kg，其修復(fù)目標(biāo)值為0.55 mg/kg。針對苯并（a）芘污染土壤采用螺旋推進(jìn)式間接熱脫附修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)工藝如圖9所示。

圖9 項(xiàng)目修復(fù)區(qū)域示意圖

該項(xiàng)目在業(yè)主單位、質(zhì)控單位、工程監(jiān)理單位及驗(yàn)收單位的監(jiān)管下，全場地100%驗(yàn)收通過。施工期間廢水、揚(yáng)塵、噪音等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)排放；場地周邊大氣、地表水、地下水等均滿足相應(yīng)環(huán)保要求；施工期間未發(fā)生任何環(huán)境污染投訴事件。

4、存在的問題及展望

我國正處于間接熱脫附修復(fù)技術(shù)發(fā)展的起步階段，大部分間接熱脫附設(shè)備仍需要國外進(jìn)口。國內(nèi)間接熱脫附設(shè)備處于第一批試驗(yàn)開發(fā)階段，主要有以下問題：

（1）處理能力較低，產(chǎn)能在3~5 噸/小時(shí)；

（2）設(shè)備易堵塞，尤其在上下層撬體之間和出料口；

（3）設(shè)備耗能大，每噸土需消耗45~50方天然氣。

間接熱脫附技術(shù)能將土壤中的苯并（a）芘完全去除，也是國家“十三五”計(jì)劃中大力推廣的技術(shù)，相信在未來越來越多的土壤修復(fù)項(xiàng)目將會(huì)使用間接熱脫附技術(shù)，如何研發(fā)出產(chǎn)能大、自動(dòng)化程度高、能耗低的間接熱脫附設(shè)備將是未來共同努力的方向。

原標(biāo)題:苯并（a）芘污染土壤間接熱脫附設(shè)備及其應(yīng)用研究