熱脫附技術(Thermal Desorption)是指在真空條件下或通入載氣時，通過直接或間接熱交換，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上得以揮發(fā)或分離，進入氣體處理系統(tǒng)的過程。

　　熱脫附可通過調節(jié)加熱溫度和停留時間等方式有選擇地將污染物從某一相轉化為另一相，在修復過程中并不出現(xiàn)對有機污染物的破壞作用。通過控制熱脫附系統(tǒng)的溫度和污染土壤停留時間有選擇的使污染物得以揮發(fā)，并不發(fā)生氧化、分解等化學反應。可以有效去除易揮發(fā)性的有機物，也可以有效去除半揮發(fā)或難揮發(fā)性、高沸點、難分解的有機污染物，并且對于含有多種不同沸點的有機污染物可以一次加熱處理以達到修復目標值。

熱脫附主要包含兩個基本過程： 一是加熱待處理物質，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行冷凝、收集以及焚燒等處理至達標后排放至大氣中。

原位熱脫附 　　原位熱脫附技術(In-Situ Thermal Desorption) 是揮發(fā)性及半揮發(fā)性有機物類污染土壤原位修復技術中一項重要手段，主要用于處理一些比較難開展異位環(huán)境修復的區(qū)域，例如，深層土壤以及建筑物下面的污染修復。 　　原位熱脫附技術是將污染土壤加熱至目標污染物的沸點以上，通過控制系統(tǒng)溫度和物料停留時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。熱脫附過程可以使土壤中的有機化合物揮發(fā)和裂解等物理化學變化。當污染物轉化為氣態(tài)之后，其流動性將大大提高，揮發(fā)出來的氣態(tài)產物通過收集和捕獲后進行凈化處理。 異位熱脫附 　　異位熱脫附技術(Ex-Situ Thermal Desorption)則用來處理一些適于開展異位環(huán)境修復的區(qū)域，將污染土壤提取出來，通過直接或間接加熱，將污染土壤中的目標污染物加熱至其沸點以上，通過控制系統(tǒng)溫度和物料停留時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。

★ 技術適用性

　　1、適用的介質：污染土壤；

　　2、可處理的污染物類型：揮發(fā)及半揮發(fā)性有機污染物（如石油烴、農藥、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯）和汞；

　　3、應用限制條件：不適用于無機物污染土壤（汞除外），也不適用于腐蝕性有機物、活性氧化劑和還原劑含量較高的土壤。

★ 技術優(yōu)勢

　　1、環(huán)境友好的屬性，處理過程達到嚴格環(huán)境標準；

　　2、有機污染物回收再利用，實現(xiàn)變廢為寶；

　　3、應用范圍廣泛，能夠處理所有的有機物和部分無機物；

　　4、運行效率強大，可全天24小時連續(xù)運轉，全年使用率達85%；

　　5、土壤分散能力得到改善，土壤結塊趨勢降低，保證了進料系統(tǒng)的通暢及污染物的熱脫附效果；

　　6、實現(xiàn)高效傳熱及傳質，能量利用效率高；

　　7、熱脫附系統(tǒng)配備高效可靠的尾氣處理系統(tǒng)，確保尾氣達標排放；

　　8、熱脫附系統(tǒng)采用模塊化、集成化及智能化的設計，增加了設備的緊湊性，設備占地面積小。

★ 產品可定制

　　產品可根據客戶需求定制。

異位熱脫附的主要工藝及設備

主要工藝

異位熱脫附系統(tǒng)按脫附方式可分為直接熱脫附和間接熱脫附，也可按溫度分為高溫熱脫附和低溫熱脫附。

直接熱脫附 進料系統(tǒng)：通過篩分、脫水、破碎、磁選等預處理，將污染土壤從前處理車間運送到脫附系統(tǒng)中。 脫附系統(tǒng)：污染土壤進入熱轉窯后，與熱轉窯燃燒器產生的火焰直接接觸，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(tǒng)：富集氣化污染物的尾氣通過旋風除塵、焚燒、冷卻降溫、布袋除塵、堿液淋洗等環(huán)節(jié)去除尾氣中的污染物。

高溫熱脫附 　　高溫熱脫附（High temperature thermal desorption (HTTD)）是一種全面的技術（如上圖），其將污染土壤加熱到560C，揮發(fā)出水和有機污染物。氣體輸送或真空系統(tǒng)將揮發(fā)出的水和有機污染物輸送到尾氣處理系統(tǒng)。HTTD系統(tǒng)是物理的分離過程并不會破壞有機物。合適的工作溫度和氣體停留時間會導致選定的污染物揮發(fā)但不被氧化(Anderson，1993)。 　　HTTD經常結合焚燒、固化/穩(wěn)定化、脫氯使用，取決于場地的特定條件。該技術已經證明它可以將特定目標污染物的*終濃度水平降至<5mg/kg (Khan et al.，2004)。

　　兩種常見的熱脫附設計是旋轉干燥器和螺旋加熱器。旋轉干燥器是可以間接或直接燃燒加熱的水平圓柱體。

　　干燥器通常傾斜并旋轉。對于螺旋加熱器單元，螺旋輸送機或空心螺旋鉆通過密封管渠輸送介質。熱油或蒸汽循環(huán)通過螺旋鉆來間接加熱介質。

　　LTTD的目標污染物是非鹵化的VOCs和石油類。該技術可用于降低SVOCs的反應性。限制該技術適用性和有效性的可能因素有：

　　- 有特定的來料規(guī)格和材料處理要求（可能與特定場地的適用性或成本要求相沖突）；

　　- 必須脫水至指定的土壤含水量；

　　- 高耐磨的來料可能會損壞處理器單元；

　　- 來料中的重金屬可能會產生需要穩(wěn)定化的固體殘渣。

★ 主要設備

異位熱脫附由進料系統(tǒng)、脫附系統(tǒng)和尾氣處理系統(tǒng)組成。

1、進料系統(tǒng)：如篩分機、破碎機、振動篩、鏈板輸送機、傳送帶、除鐵器等；

2、脫附系統(tǒng)：回轉干燥設備或熱螺旋推進設備；

3、尾氣處理系統(tǒng)：旋風除塵器、二燃室、冷卻塔、冷凝器、布袋除塵器、淋洗塔、超濾設備等。

異位熱脫附的作業(yè)流程

　　異位熱脫附工程看展前，還需要開展前期準備和技術應用基礎研究工作，包括且不限于識別土壤污染物的類型、測定污染物濃度，了解場地土壤性質、粒徑分布和含水率等參數，同時還需要確定場地及周邊信息、待處理土壤體積、項目計劃工期和預期目標等。

　　此外，還需要考慮是否有足夠的空間進行土壤預處理，公用設施(燃料、水、電等)是否滿足要求， 以及相關管理部門和當地民眾對熱脫附技術的接受程度等。

　　一般的作業(yè)流程可分為以下四步：

　　1、土壤挖掘分選：對地下水位較高的場地，挖掘時需要降水，使土壤含水率降至符合處理要求；

　　2、土壤預處理：對挖掘分選后的土壤進行適當的預處理，例如篩分、調節(jié)土壤含水率、磁選等；

　　3、土壤熱脫附處理：根據目標污染物的特性，調節(jié)合適的運行參數(脫附溫度、停留時間等)，使污染物與土壤分離；

　　4、尾氣處理：收集熱脫附過程產生的氣體，通過尾氣處理系統(tǒng)對氣體進行處理，檢測達標后排放。

異位熱脫附的技術參數

土壤性質

1、 土壤質地

　　土壤質地一般劃分為沙土、壤土、粘土。

　　沙土：土質疏松，對液體物質的吸附力及保水能力弱，受熱易均勻，故易于熱脫附。

　　粘土：顆粒細，性質與沙土正好相反，不易熱脫附。

　　且土壤中的晶間水層對于污染物的脫附有明顯的抑制作用，粒子內及粒子間的傳質顯著影響污染物的去除速率。

2、 含水率

　　水分受熱揮發(fā)會消耗大量的熱量，土壤含水率將直接影響到處理運行成本，高粘土含量或濕度會增加處理費用，因此對污染土壤的含水率有著嚴格的要求，國外相關工程運行統(tǒng)計數據顯示，土壤含水率在5-35%間，所需熱量約在117-286kcal/kg，為保證熱脫附的效能，進料土壤的含水率宜低于20%。

3、粒徑分布

　　如果超過50%的土壤粒徑小于200目，細顆粒土壤可能會隨氣流排出，導致氣體處理系統(tǒng)超載。*大土壤粒徑不應超過5cm。

污染物特性

1、污染物濃度

　　土壤中有機污染物蒸發(fā)速率比純物質的蒸發(fā)速率小(如在同等條件下芘的蒸發(fā)速率比純芘的蒸發(fā)速率小5倍)。

有機污染物濃度高會增加土壤熱值，可能會導致高溫，損害熱脫附設備，甚至發(fā)生燃燒、爆炸，因此尾氣中有機物濃度要低于爆炸下限25%。有機物含量高于1%-3% 的土壤不適用于直接熱脫附系統(tǒng)，可采用間接熱脫附處理。

2、沸點

　　一般情況下，直接熱脫附處理土壤的溫度范圍為150-650℃，間接熱脫附處理土壤溫度為120-530℃。

3、二噁英的形成

　　多氯聯(lián)苯及其它含氯化合物在受到低溫熱破壞時或者高溫熱破壞后低溫過程易生產二噁英。因此在廢氣燃燒破壞時還需要特別的急冷裝置，使高溫氣體的溫度迅速降低至200℃，防止二噁英的生成。

溫度

　　溫度是影響熱脫附過程*主要的因素，隨著溫度的升高，污染物的脫附效率和降解效率會顯著提高，但溫度較高時可能會伴隨著其他副產物的生成，如熱脫附后多氯聯(lián)苯降解效率可達48%-70%，但是由于PCDFs的生成，毒性當量反而是原始土壤毒性當量的2.8-6.3倍(固相)以及8.0-10.5倍(氣相)。

催化劑

　　恰當催化劑的引入可以促進有機污染物的脫附以及降解過程，土壤中本身的礦物質對污染物的去除也有一定的催化作用，土壤中的二氧化硅以及其他礦物質會促進芘的分解以及與土壤中有機物分解產物的反應，飛灰中的C和Cu顯著影響二噁英殘余濃度。

經濟參數

計劃工期

　　1、污染土壤的體積；

　　2、污染土壤及污染物特性與熱脫附技術的相宜性；

　　3、熱脫附設備的設計處理能力：

　　一般單臺熱脫附處理設備的能力在3-200噸/小時之間，直接熱脫附設備相對間接熱脫附設備的處理能力較大。