有機(jī)污染場地原位熱脫附技術(shù)工程應(yīng)用

陳耿操

中石化第五建設(shè)有限公司 廣東廣州 510145

隨著人類社會發(fā)展水平的持續(xù)提升與大自然資源的開發(fā)力度不斷增大，人類活動范圍也愈發(fā)廣泛，而這種情況的出現(xiàn)雖然提高了人類社會的發(fā)展水平，但是也對于大自然生態(tài)環(huán)境造成了一定污染，使全球面臨著日趨緊張的環(huán)境問題?；诖?，在社會發(fā)展期間需要貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展的觀念，以此防止人類社會發(fā)展對于大自然生態(tài)平衡造成破壞。在環(huán)境保護(hù)工作當(dāng)中，有機(jī)污染場地的治理屬于環(huán)境保護(hù)工作當(dāng)中的重要一環(huán)，在有機(jī)污染場地中，其中的污染物以碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有機(jī)物質(zhì)為主，同時，其他可生物降解的人工合成有機(jī)物也是有機(jī)污染場地當(dāng)中的主要污染物之一，所以需要采取科學(xué)的措施來對于這些污染物進(jìn)行有效處理，防止大自然生態(tài)平衡造成破壞。而原位熱脫附技術(shù)便可以有效治理有機(jī)污染場地當(dāng)中的各項(xiàng)污染物，以此確保環(huán)境保護(hù)工作有條不紊的完成，實(shí)現(xiàn)土壤的再利用。

1 有機(jī)污染物的定義及其危害性

1.1 有機(jī)污染物的定義

所謂有機(jī)污染物主要指的便是以碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸以及脂肪等方面形式所存在的天然有機(jī)物質(zhì)或者是某些其他可生物降解的人工合成有機(jī)物，以上方面物質(zhì)都可以被稱之為有機(jī)污染物。從有機(jī)污染物的特性方面來說可以將其分為兩種類型，即天然有機(jī)污染物以及人工合成有機(jī)污染物兩大種類，針對于有機(jī)污染物來說，其具體組成可以包含為以下方面：持久性有機(jī)污染物、有機(jī)鹵化物、多環(huán)芳烴、表面活性劑以及石油類污染物等方面。有機(jī)污染物對于大自然生態(tài)平衡以及人類的健康發(fā)展具有極大的危害性，所以在實(shí)際社會發(fā)展期間需要采取科學(xué)前有效的措施來去除或者是減少有機(jī)污染物所造成的環(huán)境污染，用以降低有機(jī)污染物的危害性。

1.2 有機(jī)污染物的危害性分析

針對于有機(jī)污染物來說，其危害性極大，若是不加以治理便有可能導(dǎo)致人類健康受到影響，例如：有機(jī)污染物有可能導(dǎo)致人類體內(nèi)殘留毒素，從而造成嬰兒的出生體重不良，影響嬰兒的生長發(fā)育，進(jìn)而出現(xiàn)生長遲緩的現(xiàn)象，此外，受到有機(jī)污染物的影響，還有可能導(dǎo)致人的骨骼發(fā)育出現(xiàn)障礙以及新陳代謝紊亂的問題，對于人類的生存造成極大阻礙。此外，有機(jī)污染物還會影響到人類的神經(jīng)系統(tǒng)，從而導(dǎo)致出現(xiàn)注意力紊亂，還有可能會抑制人類免疫系統(tǒng)的健康運(yùn)行，進(jìn)而降低人類免疫力，增加癌癥的發(fā)病率。若是人類飲用受到有機(jī)物污染的水源，還有可能對于人類的生殖系統(tǒng)造成破壞，出現(xiàn)人體內(nèi)分泌失調(diào)的嚴(yán)重威脅，導(dǎo)致男性睪丸癌的發(fā)病率持續(xù)提升，還會降低男性的精子數(shù)量，從而影響到男性生殖功能。除此之外，對于女性而言，飲用受到有機(jī)污染的水源會誘發(fā)女性乳腺癌發(fā)病率提升，兒童青春期提前等方面問題。而以上方面問題的存在不但會對于人類的生存與發(fā)展造成影響，還會影響到人類群體的繁衍，所以需要對于有機(jī)污染物鄭重以待，科學(xué)解決其中所出現(xiàn)的問題，降低有機(jī)污染物對于人類生存發(fā)展的影響，充分保證大自然生態(tài)環(huán)境。

2 原位熱脫附技術(shù)介紹

2.1 熱脫附技術(shù)概述

熱脫附技術(shù)屬于一種非燃燒類的技術(shù)類型，可以有效對于有機(jī)污染物進(jìn)行處理，在熱脫附技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用期間其對于污染物的處理范圍比較廣，同時相應(yīng)的熱脫附技術(shù)設(shè)備也具有可移動的特點(diǎn)，修復(fù)之后的土壤也可以進(jìn)行再利用。在應(yīng)用熱脫附技術(shù)進(jìn)行有機(jī)物治理期間，特別是針對于含氯有機(jī)物，非氧化燃燒的處理方式可以有效避免生成有害物二惡英，而基于熱脫附技術(shù)種種優(yōu)點(diǎn)，所以在有機(jī)物污染土壤修復(fù)工作當(dāng)中該項(xiàng)技術(shù)得到了極為廣泛的應(yīng)用[1]。當(dāng)前，有機(jī)物污染地所采用的傳統(tǒng)熱脫附技術(shù)主要為滾筒式熱脫附技術(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)水平的持續(xù)提升也逐漸發(fā)展出全新的熱脫附技術(shù)，例如：流化床式熱脫附技術(shù)、微波熱脫附技術(shù)、遠(yuǎn)紅外線熱脫附技術(shù)等方面。

2.2 原位熱脫附技術(shù)原理

針對于原位熱脫附技術(shù)來說，其更加適宜污染程度比較重的有機(jī)物污染地，可以起到良好的有機(jī)物污染治理效果，強(qiáng)化污染治理工作的成效。在實(shí)際應(yīng)用期間，原位熱脫附技術(shù)的主要原理便是以直接或者間接進(jìn)行熱交換的方式來有效升高污染地內(nèi)的溫度，這樣便可以使其中的有機(jī)污染物介質(zhì)以及其中所包含的有機(jī)污染物受熱，使有機(jī)污染物出現(xiàn)揮發(fā)、分離、裂解等方面現(xiàn)象，并且轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)，隨后便可以采取相應(yīng)的技術(shù)手段對于熱脫附修復(fù)之后的具體物質(zhì)進(jìn)行收集處理，這便達(dá)到了原位熱脫附技術(shù)有機(jī)污染地治理的效果。依照原位熱脫附技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用期間加熱方式進(jìn)行分類，可以將其分為三種技術(shù)類型，即：熱傳導(dǎo)技術(shù)、電阻加熱技術(shù)、蒸汽強(qiáng)化提取技術(shù)等。從實(shí)際應(yīng)用的層面來講，原位熱脫附技術(shù)的修復(fù)時間通常在半年到一年之間，對于土壤的修復(fù)深度最高達(dá)到地下20 米左右，與此同時該項(xiàng)技術(shù)對于有機(jī)污染地的治理效率也比較高，有效的熱脫附技術(shù)手段可以確保污染物去除率超過99%?；谠粺崦摳郊夹g(shù)在實(shí)踐當(dāng)中所取得的效果良好，并且適用范圍廣、治理周期短、治理效率高，且在治理過后的土壤還可以進(jìn)行再利用，所以原位熱脫附技術(shù)已經(jīng)逐漸成為一種發(fā)展?jié)摿薮蟮募夹g(shù)類型。

3 有機(jī)污染場地原位熱脫附技術(shù)工程應(yīng)用——以A 土壤修復(fù)工程為例

3.1 污染場地概況

本次污染地修復(fù)工程被命名為A 工程，其中的主要污染物為有機(jī)污染物，污染地被污染的土壤達(dá)到2000 多平方米，污染總方量超過7000 平方米，通過實(shí)驗(yàn)分析測定在污染地中的土壤內(nèi)污染物包含以下幾項(xiàng)，即：有害金屬汞、SVOCs、VOSs 等。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明重金屬的污染濃度超過150mg/kg，SVOCs 含量超過9mg/kg，VOCs 含量也在10mg/kg 以上，屬于重度污染?；诖?，便需要積極開展污染地的污染治理工作，有效處理其中的各項(xiàng)污染物。而由于在污染地當(dāng)中所存在的主要污染物為有機(jī)物，所以經(jīng)過科學(xué)分析決定將原位熱脫附技術(shù)應(yīng)用到其中，以此實(shí)現(xiàn)對于污染地土壤的有效修復(fù)。

3.2 原位熱脫附技術(shù)工程場地布置情況

在原位熱脫附技術(shù)工程開展之前，相關(guān)工作人員對于有機(jī)污染地進(jìn)行了實(shí)地勘察，并且采取科學(xué)合理的手段進(jìn)行了技術(shù)工程場地布置工作。場地布置工作開展期間，充分依照場地當(dāng)中的污染情況，需要針對于其中的上層土壤進(jìn)行加熱以及抽提，通過這樣的方式可以有效防止在原位熱脫附技術(shù)應(yīng)用期間所造成的有機(jī)污染物氣化上升從而對于上層土壤造成二次污染。在本次原位熱脫附技術(shù)工程當(dāng)中，對于金屬汞污染的修復(fù)深度為5 米，SVOCs、VOSs 等修復(fù)深度為10 米，以此全面保證原位熱脫附技術(shù)工程對于污染地土壤修復(fù)工作的實(shí)效性，確保修復(fù)過后的土壤可以進(jìn)行再利用。

3.3 原位熱脫附技術(shù)工程工藝路線

針對于原位熱脫附技術(shù)工程設(shè)計來說，在工程設(shè)計期間的工藝路線主要包含為4部分，即：供熱系統(tǒng)設(shè)計、加熱以及抽提系統(tǒng)設(shè)計、配套設(shè)備連接、輔助系統(tǒng)設(shè)計等方面，并且在土壤修復(fù)過程中為了有效防止在其中所出現(xiàn)的揮發(fā)性氣體向四周擴(kuò)散，還需要采取相應(yīng)的垂直阻隔措施來保證整體技術(shù)工程的質(zhì)量。

3.3.1 供熱系統(tǒng)設(shè)計

在A 土壤修復(fù)工程當(dāng)中，所采取的主要加熱方式便是用燃?xì)饧訜?，設(shè)計期間綜合考量污染物的分布特性以及場地的水文地質(zhì)情況，同時以計算機(jī)模擬進(jìn)行輔助設(shè)計，并將目標(biāo)溫度控制在500℃-600℃之間，各加熱井之間距離間隔為兩米，景深為15 米，加熱井的控制通過燃燒器來實(shí)現(xiàn)。

3.3.2 加熱及抽提系統(tǒng)設(shè)計

對于加熱及抽提系統(tǒng)的設(shè)計是本次市場修復(fù)工程當(dāng)中的重要組成模塊，需要鄭重對待該項(xiàng)工作，保證各個設(shè)計環(huán)節(jié)符合科學(xué)，以此確保A 工程的質(zhì)量。本次工程在實(shí)際開展期間，需要將其溫度控制在500℃-600℃之間，以此達(dá)到有效處理土壤當(dāng)中有機(jī)污染物的目的。在熱脫附技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，需要通過定身以持續(xù)加熱的方式對于深層土壤進(jìn)行加熱，加熱的整個過程需要充分確保加熱均勻，且溫度變化不要太大，待到將土壤溫度加熱到實(shí)驗(yàn)工程設(shè)計溫度之后，需要保持持續(xù)5 天時間的加熱，待到加熱完畢之后還要進(jìn)行冷卻取樣檢測，從而對于本次加熱工作的實(shí)效性進(jìn)行驗(yàn)證[2]。本次土壤修復(fù)工程所設(shè)置的抽提井長度為5 米以及10 米兩種，這樣可以充分保證對于不同深度的土壤污染物成分進(jìn)行測定，并且從不同的土壤深度有效驗(yàn)證整體熱脫附技術(shù)工程在實(shí)際中取得的效果。除此之外，在抽提井管之外還需要設(shè)置過濾層，此處的過濾層設(shè)置以石英石為主，從而達(dá)到有效的過濾效果。與此同時，在實(shí)踐當(dāng)中還需要利用抽提速率以及壓力兩項(xiàng)指標(biāo)，采取相應(yīng)的設(shè)備有效將加熱之后所產(chǎn)生的水蒸氣以及污染物抽出，這樣才能起到污染物治理的效果，提高整體熱脫附技術(shù)工程的實(shí)效性，有效修復(fù)土壤。

3.3.3 配套設(shè)備連接設(shè)置

針對于本次原位熱脫附技術(shù)工程來說，其中的配套連接設(shè)備主要包含如下：換熱冷凝裝置、廢棄及污水處理裝置。在土壤修復(fù)的過程中，會有高溫氣體的產(chǎn)生，所以需要通過換熱冷凝裝置將換熱過后的高沸點(diǎn)污染物進(jìn)行冷凝處置，隨后便可以通過廢水處理系統(tǒng)對于冷凝后的污水進(jìn)行處理，其他未冷凝的氣體會進(jìn)入到汽水分離器當(dāng)中，之后對其進(jìn)行氣液分離操作，隨后對于其中所產(chǎn)生的氣體通過廢氣處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，所產(chǎn)生的液體通過污水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，這樣便充分保證了原位熱脫附技術(shù)工程不會產(chǎn)生環(huán)境污染，同時也保證了整體工程的實(shí)效性。同時對于燃?xì)鉄崦摳郊夹g(shù)工程采取定時監(jiān)測的方式，對于地面下的壓力情況進(jìn)行及時的測量與監(jiān)控，從而確保地面以下處于負(fù)壓狀態(tài)，防止土壤蒸氣頭逃逸大氣當(dāng)中。

3.3.4 輔助系統(tǒng)設(shè)計

在A 工程當(dāng)中，輔助系統(tǒng)主要便是對于整體工程的各個模塊進(jìn)行控制，以此保證設(shè)備更好的運(yùn)行，同時實(shí)現(xiàn)對于設(shè)備運(yùn)行期間狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控。本次工程所采用的控制系統(tǒng)為SIEMENS PLC 系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以有效實(shí)現(xiàn)對于設(shè)備運(yùn)行期間狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控并且及時發(fā)出反饋信號，充分符合本次工程設(shè)計要求。

3.4 A 土壤修復(fù)工程效果評價

針對于A 土壤修復(fù)工程來說，將原位熱脫附技術(shù)充分應(yīng)用到其中，有效實(shí)現(xiàn)了對于土壤當(dāng)中有機(jī)污染物的治理，土壤當(dāng)中有機(jī)污染物去除效果顯著，并且充分滿足國家對于有機(jī)污染物治理的相關(guān)要求。土壤修復(fù)期間，充分考量到了土壤當(dāng)中可能存在NAPL 的可能，技術(shù)工作人員選擇一溶解度試驗(yàn)對于其進(jìn)行測定，測定結(jié)果發(fā)現(xiàn)，修復(fù)土壤有機(jī)污染物濃度小于1%，則初步判斷NAPL不存在。原位熱脫附技術(shù)工程實(shí)施過后，經(jīng)過相關(guān)技術(shù)人員的取樣測定，發(fā)現(xiàn)其中的汞金屬污染濃度小于20.00mg/kg，SVOCs 有機(jī)物污染濃度小于0.30mg/kg，VOSs 有機(jī)污染物濃度小于0.70mg/kg，充分符合本次原位熱脫附工程設(shè)計污染物濃度要求，證明土壤修復(fù)工程取得了良好的效果，充分說明原位熱脫附技術(shù)可以對于土壤當(dāng)中的有機(jī)污染物進(jìn)行有效治理，并且能夠取得良好的治理效果。在本次土壤修復(fù)工程當(dāng)中，共計投資總數(shù)超過1，800 萬元，在土壤修復(fù)過后，該處場地可以進(jìn)行再利用，并且能夠取得良好的經(jīng)濟(jì)性[3]。與此同時，通過原位熱脫附技術(shù)工程也有效防止了在有機(jī)污染物治理過后空氣中存在有害物質(zhì)，防止了周圍環(huán)境的大氣污染，同時也避免周圍人群的身體健康受到危害，形成了良好的環(huán)境效益以及人文效益，強(qiáng)化了原位熱脫附技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用期間的實(shí)效性，全面提高了有機(jī)污染物治理工作的質(zhì)量與效果，為我國環(huán)境保護(hù)工作的質(zhì)量提升貢獻(xiàn)出極大助力。

4 結(jié)語

綜上所述，在環(huán)境治理工作當(dāng)中，有機(jī)污染物是其中一項(xiàng)重要的環(huán)境污染類型，會對于大自然生態(tài)環(huán)境以及人類健康造成極為嚴(yán)重的影響，所以需要充分重視起有機(jī)污染物的治理工作，將原位熱脫附技術(shù)應(yīng)用到其中，以此實(shí)現(xiàn)對于有機(jī)污染物的科學(xué)治理，全面保證大自然的生態(tài)平衡，對于有機(jī)物污染土壤進(jìn)行高效修復(fù)，促進(jìn)土壤的再利用，進(jìn)而全方位確保我國社會在發(fā)展期間的科學(xué)性。