“双碳”背景下原位异位热修复技术发展趋势-焦文涛-苏州.pdf

1、“双碳”背景下原位/异位热修复技术发展趋势焦文涛 张博 詹明秀 中国科学院生态环境研究中心6月17日，苏州第七届中国国际土壤与地下水高峰论坛团队介绍-知行合一n研究组长：焦文涛 研究员 博士生导师n研究方向：地块污染低碳可持续修复n国家项目：国家重点研发计划、国家自然科学基金等n企业项目：北京、贵州、广西等合计3000余万元n国际合作：美国JSU、德国UFZ、瑞士ETH等n合作单位：北京建工修复、北京高能、中化环境等扫我了解更多一、具有余热利用单元的堆式热修复技术二、有机污染土壤制陶粒资源化技术三、有机污染土壤自维持阴燃修复技术多学科交叉、多技术融合一、具有余热利用单元的堆式热修复技术二、有机

2、污染土壤制陶粒资源化技术三、有机污染土壤自维持阴燃修复技术应用背景及意义现有污染场地30-50万块，有机污染占比约60%威胁人体健康、环境安全和社会民生，毒跑道事件p 2019：土壤污染防治法p 未 来：降碳、固土、强生态1898工业规模焦炉生产030204焦炭产量世界第一1400余家结构调整淘汰落后产能1.1亿吨焦炭产量突破1亿吨19911994201020202004010506大量焦化污染场地位置特殊：多处于城市新中心、多已被规划为商住用地修复困难：浓度高、工程量大、时间短、土质杂、高效修复技术短缺 改善城市土壤生态环境、增强生态系统服务功能十分紧迫修复技术存在的问题异位修复（填埋，水泥

3、窑共处置，热脱附，化学氧化）1）填埋工艺：土堆资源有限，填埋空间不足；2）水泥窑共处置：添加比例3%，处理能力有限，运输距离较远；3）化学氧化：处理效率一般低于90%，尤其对于SVOC及氯代溶剂效率不高；4）热脱附工艺：可行，但有二次污染大、能耗高等问题。容易导致二次污染，运输成本较高，环境监管难度大。原位修复1）地下水文地质不明，修复终点难控；2）修复能耗偏高，烟气余温无法利用。封存阻隔只能原位隔离而不能去除污染物。渗透反应墙受地下水流场、污染羽运移速度等因素制约，一般修复周期长，国内应用少。冲洗技术例如原位注入氧化剂、表面活性剂、共溶剂、强化生物修复、原位化学还原以降低有机污染物浓度，由于

4、修复药剂不能100%接触到所有污染物，因此该技术在降低有机污染物浓度的同时并不能完全去除污染，不适用于低渗透区修复。气相抽提技术能较快的去除非饱和层中的VOC，对SVOC及不挥发有机物处理效果效果差，对污染含水层修复不适用。技术需求：广谱、清洁、低碳具有余热利用单元的堆式热修复技术该技术是在微负压条件下，通过燃烧器提供的高温烟气均匀加热土壤，促使污染物从土壤中脱附进入气相，最后抽提出集中处理。1工艺环保安全，修复全过程无高温高压环境；2设备运行可靠，修复后TPHs0.3%；3堆体全封闭，微负压，尾水可循环使用，二次污染可控；4采用余热利用技术，热效率至少可提高10%；5设备可循环使用，综合成本

5、低于异位/间接热脱附技术；6人员投入少，3000m3堆体运行维护仅需1人。技术原理技术优势 堆式热修复实验装置主要由电加热棒、PID温控器、Agilent数据采集仪、抽提风机以及流量计等构成，能够实现对箱体内土壤的温度控制和负压控制；对采集的土壤进行预干燥、研磨过筛、密封保存，每次实验取17kg土壤，采用配置不同体积含水率的土壤样品。堆式热修复小试实验装置实验装置及示意图土壤热湿迁移数值模拟研究()()()peffpeffeffeffevapTCCuTkTQQt()0wggvwlllcwugugt多孔介质水分输送方程：多孔介质传热方程：传热不仅依赖于多孔基体的热传导，液相水和水蒸气的扩散以及对

6、流传热共同影响堆体温度；基于多孔介质传热传质理论，建立包含蒸汽压力、热量传递、水分输运等物理场的非饱和土壤热湿传递预测模型。控制方程二维对称模型土壤热湿迁移规律研究 在较大的温差驱动下，近热源端出现水分先上升后下降趋势，同时由于土壤中自由水向远离热源端迁移，导致远热源端出现含水量上升现象；热源温度增大，土壤水分峰值越大，即湿通量与热作用成正相关。水平方向水分迁移规律不同热源温度对水分迁移的影响中试试验研究-堆体建设表1 堆体设计尺寸序号底面尺寸顶面尺寸高度/m总方量/m3长/m宽/m长/m宽/m堆体801270732100源头调质：土壤破碎筛分均质化、石灰降水堆体铺设：根据污染土壤理化特性进行