在有機污染土壤修復技術中,異位熱脫附技術由于修復效果良好,在國內工程應用中比例較高,但對于一些建筑物附近或異味較重的污染地塊,異位熱脫附技術的應用受到很大限制。由于原位熱脫附技術具有適用范圍廣、環境干擾小和可操作性強等優點,該技術近幾年受到人們廣泛關注。
燃氣熱脫附技術(GTD)以天然氣或液化石油氣為能源,通過熱傳導方式加熱污染地塊,結合抽提裝置實現降低地塊污染物濃度的目的。GTD具有處理污染物種類多、土壤非均質性影響小、修復工藝簡單等突出優點。
但是加熱溫度對污染物去除率影響較大。污染地塊目標加熱溫度與污染物沸點有關,苯、萘和TPH的沸點分別為80.1、217.9℃和50~250℃。由拉烏爾定律可知,污染物和水混合物的沸點低于單獨污染物的沸點,這使得目標加熱溫度無須超過污染物的沸點。苯與水共沸點為69.3℃,萘與水的共沸點為98.8℃。
當土壤平均溫度超過50℃時,有機物苯和TPH中低沸點的汽油餾分開始逐漸向氣相轉化;當土壤平均溫度超過100℃時,萘以及TPH中的汽油餾分和煤油餾分均開始逐漸向氣相轉化,隨著加熱時間增加,土壤溫度升高,大量的TPH和萘開始向氣相轉化,這是由于TPH和萘從土壤中脫附所需的溫度更高,開始向氣相轉化的時間點相對滯后。
綜上所述,燃氣熱脫附技術的加熱溫度可直接影響污染物的去除效果。一般而言,目標溫度越高,污染物去除效果越好,但污染物去除率與溫度并非成線性關系,較高溫度往往會伴隨著其他副產物的生成和能耗的增加,因此目標溫度的確定須要綜合考慮項目工期和成本等因素。
在土壤升溫前期,加熱溫度起修復關鍵作用,當土壤溫度升至目標溫度后,停留時間則是影響修復效果的主要因素。在本項目中,土壤升至目標溫度后繼續加熱7d,即在目標溫度停留時間為7d,土壤中不同目標污染物的去除效果均較為理想。
萘的低去除率為92%,TPH的低去除率為95%,苯的去除率約為100%。修復后土壤中沸點較高的萘和TPH濃度雖然遠低于修復目標值,但仍有少量殘留,導致這一現象的原因可能是停留時間較短。
綜上所述,實際施工過程中,應綜合考慮目標溫度與停留時間等因素,在施工工期內以低成本完成污染土壤修復。