影響土壤熱解吸技術(shù)應(yīng)用及處理效率的因素主要有污染物特征(污染物類型)、設(shè)備操作特征(加熱溫度、停留時(shí)間、物料與熱源的接觸程度)和土壤特征(土壤含水率、土壤質(zhì)地和粒徑、土壤有機(jī)質(zhì)等)
1.污染物類型對于有機(jī)物而言,不同有機(jī)物的沸點(diǎn)不同,熱解吸處理時(shí)所需的溫度和停留的時(shí)間也不同。揮發(fā)性有機(jī)物其飽和蒸氣壓大、沸點(diǎn)較低,修復(fù)受該類污染物污染的土壤時(shí)通常需要加熱的溫度較低、時(shí)間較短,可以采用低溫?zé)峤馕夹g(shù);半揮發(fā)性有機(jī)物的飽和蒸氣壓較低、沸點(diǎn)較高,修復(fù)受該類污染物污染土壤時(shí)通常需要較高的加熱溫度和較長的時(shí)間停留才能達(dá)到修復(fù)目標(biāo),可采用高溫?zé)峤馕夹g(shù)。污染物的類型除了會(huì)影響熱解吸第一階段的運(yùn)行參數(shù)外,還會(huì)影響第二階段的尾氣處理工藝,如當(dāng)污染物中含有氯代有機(jī)污染物時(shí),在尾氣處理時(shí),往往需要加裝堿液噴淋裝置,以便去除煙氣中的HCI等酸性氣體。
2.加熱溫度土壤熱解吸的技術(shù)核心是通過加熱污染的土壤,促使土壤中的污染物揮發(fā)分離,溫度越高,污染物揮發(fā)越快。因此,加熱溫度是熱解吸技術(shù)的關(guān)鍵參數(shù)之一。加熱溫度過低提讓無法達(dá)到修復(fù)效果,溫度過高則會(huì)造成能源的浪費(fèi)。因此確定和控制合理的熱解吸溫度對降低修復(fù)成本至關(guān)重要,一般需要通過實(shí)驗(yàn)(包括靜態(tài)/動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)、熱重試驗(yàn)、現(xiàn)場調(diào)試試驗(yàn)),并綜合考慮修復(fù)時(shí)間、處理量、修復(fù)成本等因素才能確定。
3.停留時(shí)間根據(jù)污染物、污染程度、含水率的不同土壤所需求的停留時(shí)間不同,一般為5-40min。合適的停留時(shí)間一方面能確保土壤在熱解吸設(shè)備中停留足夠長的時(shí)間,以達(dá)到修復(fù)目標(biāo);另一方面結(jié)合修復(fù)工程的需求,確保達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量,以確保修復(fù)項(xiàng)目按時(shí)完成。停留時(shí)間越長,處理量越小,修復(fù)單位成本越高。對于熱解吸窯體而言,窯體的斜度和轉(zhuǎn)速是影響停留時(shí)間的主要因素;因此,窯體本身的長短和內(nèi)部結(jié)構(gòu)也對停留時(shí)間有著重要影響。
4.土壤和熱源的接觸程度熱解吸可采用直接或者間接的方式加熱土壤。總體而言,直接熱解吸處理時(shí)物料可與火焰直接接觸,對污染土壤的加熱效果較好,熱能利用率較高,處理量相同時(shí)人能消耗低。而間接熱解吸設(shè)備由于首先需要加熱設(shè)備本身,然后再由熱解吸設(shè)備的熱量傳導(dǎo)給污染土壤,熱效率比直接熱解吸的低。因此,熱解吸的物料和煙氣的相對行進(jìn)方向也對修復(fù)效率有影響。一般而言,逆流式熱利用效率相對較高,但由于物料在高溫區(qū)出料,溫度較高,提高了物料的降溫負(fù)荷;順流式熱解吸排放的煙氣溫度較高,對后續(xù)尾氣處理工藝設(shè)計(jì)造成影響。
5.土壤含水率對異位熱解吸系統(tǒng)而言,土壤濕度過高影響土壤的輸送及進(jìn)料過程。更重要的是,由于水的蒸發(fā)潛熱巨大,土壤中的水分受熱蒸發(fā)過程中會(huì)吸收大量的熱能,因此土壤中的水水分受熱蒸發(fā)過程中會(huì)吸收大量的熱能。如果土壤含水率較高,需要進(jìn)行預(yù)處理,一般可采用自然風(fēng)干、添加石灰等方式降低土壤含水率,如此可大幅度降低熱解吸的能耗,提高修復(fù)效率,同時(shí)便于工程物料篩分和輸送。
6.土壤質(zhì)地和粒徑
一般認(rèn)為,土壤粗顆粒和細(xì)顆粒的分界線是200目(0.075mm),如果物料中的1/2以上的顆粒大于200目,認(rèn)為是粗顆粒(如礫石和砂石);反之,則認(rèn)為是細(xì)顆粒(如粉粒和黏粒),在實(shí)際工程實(shí)施當(dāng)中,粗顆粒和松散物料由于不易團(tuán)聚,可充分與熱源接觸,熱解吸處理效果好。而在土質(zhì)較粘、土壤濕潤時(shí)細(xì)顆粒容易發(fā)生團(tuán)聚或者受熱板結(jié),土壤導(dǎo)熱性差,致使團(tuán)聚體內(nèi)難以加熱,降低熱解吸修復(fù)效率.
7.土壤有機(jī)質(zhì)
土壤中的污染物與土壤有機(jī)質(zhì)有較強(qiáng)的結(jié)合能力,因此土壤有機(jī)質(zhì)會(huì)對污染物的熱解吸過程造成影響。有機(jī)質(zhì)含量高的土壤中有機(jī)質(zhì)在熱解吸過程中的熱損失顯著高于有機(jī)質(zhì)低的土壤。有機(jī)質(zhì)的損失也使得吸附于這些的有機(jī)質(zhì)上的污染物釋放,從而提高污染物的去除率。因此土壤中的有機(jī)質(zhì)含量不僅影響污染物的解吸過程,也影響熱解吸技術(shù)形式的選擇,一般而言,當(dāng)土壤中有機(jī)質(zhì)含量(或污染物濃度)達(dá)1%-3%時(shí),不推薦采用直接熱解吸技術(shù),而采用間接熱解吸技術(shù)處理