热脱附技术(Thermal Desorption)是指在真空条件下或通入载气时，通过直接或间接热交换，将土壤中的有机污染物加热到足够的温度，以使有机污染物从污染介质上得以挥发或分离，进入气体处理系统的过程。

　　热脱附可通过调节加热温度和停留时间等方式有选择地将污染物从某一相转化为另一相，在修复过程中并不出现对有机污染物的破坏作用。通过控制热脱附系统的温度和污染土壤停留时间有选择的使污染物得以挥发，并不发生氧化、分解等化学反应。可以有效去除易挥发性的有机物，也可以有效去除半挥发或难挥发性、高沸点、难分解的有机污染物，并且对于含有多种不同沸点的有机污染物可以一次加热处理以达到修复目标值。

热脱附主要包含两个基本过程： 一是加热待处理物质，将目标污染物挥发成气态分离; 二是将含有污染物的尾气进行冷凝、收集以及焚烧等处理至达标后排放至大气中。

原位热脱附 　　原位热脱附技术(In-Situ Thermal Desorption) 是挥发性及半挥发性有机物类污染土壤原位修复技术中一项重要手段，主要用于处理一些比较难开展异位环境修复的区域，例如，深层土壤以及建筑物下面的污染修复。 　　原位热脱附技术是将污染土壤加热至目标污染物的沸点以上，通过控制系统温度和物料停留时间有选择地促使污染物气化挥发，使目标污染物与土壤颗粒分离、去除。热脱附过程可以使土壤中的有机化合物挥发和裂解等物理化学变化。当污染物转化为气态之后，其流动性将大大提高，挥发出来的气态产物通过收集和捕获后进行净化处理。 异位热脱附 　　异位热脱附技术(Ex-Situ Thermal Desorption)则用来处理一些适于开展异位环境修复的区域，将污染土壤提取出来，通过直接或间接加热，将污染土壤中的目标污染物加热至其沸点以上，通过控制系统温度和物料停留时间有选择地促使污染物气化挥发，使目标污染物与土壤颗粒分离、去除。

★ 技术适用性

　　1、适用的介质：污染土壤；

　　2、可处理的污染物类型：挥发及半挥发性有机污染物（如石油烃、农药、多环芳烃、多氯联苯）和汞；

　　3、应用限制条件：不适用于无机物污染土壤（汞除外），也不适用于腐蚀性有机物、活性氧化剂和还原剂含量较高的土壤。

★ 技术优势

　　1、环境友好的属性，处理过程达到严格环境标准；

　　2、有机污染物回收再利用，实现变废为宝；

　　3、应用范围广泛，能够处理所有的有机物和部分无机物；

　　4、运行效率强大，可全天24小时连续运转，全年使用率达85%；

　　5、土壤分散能力得到改善，土壤结块趋势降低，保证了进料系统的通畅及污染物的热脱附效果；

　　6、实现高效传热及传质，能量利用效率高；

　　7、热脱附系统配备高效可靠的尾气处理系统，确保尾气达标排放；

　　8、热脱附系统采用模块化、集成化及智能化的设计，增加了设备的紧凑性，设备占地面积小。

★ 产品可定制

　　产品可根据客户需求定制。

异位热脱附的主要工艺及设备

主要工艺

异位热脱附系统按脱附方式可分为直接热脱附和间接热脱附，也可按温度分为高温热脱附和低温热脱附。

直接热脱附 进料系统：通过筛分、脱水、破碎、磁选等预处理，将污染土壤从前处理车间运送到脱附系统中。 脱附系统：污染土壤进入热转窑后，与热转窑燃烧器产生的火焰直接接触，被均匀加热至目标污染物气化的温度以上，达到污染物与土壤分离的目的。 尾气处理系统：富集气化污染物的尾气通过旋风除尘、焚烧、冷却降温、布袋除尘、碱液淋洗等环节去除尾气中的污染物。

高温热脱附 　　高温热脱附（High temperature thermal desorption (HTTD)）是一种全面的技术（如上图），其将污染土壤加热到560C，挥发出水和有机污染物。气体输送或真空系统将挥发出的水和有机污染物输送到尾气处理系统。HTTD系统是物理的分离过程并不会破坏有机物。合适的工作温度和气体停留时间会导致选定的污染物挥发但不被氧化(Anderson，1993)。 　　HTTD经常结合焚烧、固化/稳定化、脱氯使用，取决于场地的特定条件。该技术已经证明它可以将特定目标污染物的*终浓度水平降至<5mg/kg (Khan et al.，2004)。

　　两种常见的热脱附设计是旋转干燥器和螺旋加热器。旋转干燥器是可以间接或直接燃烧加热的水平圆柱体。

　　干燥器通常倾斜并旋转。对于螺旋加热器单元，螺旋输送机或空心螺旋钻通过密封管渠输送介质。热油或蒸汽循环通过螺旋钻来间接加热介质。

　　LTTD的目标污染物是非卤化的VOCs和石油类。该技术可用于降低SVOCs的反应性。限制该技术适用性和有效性的可能因素有：

　　- 有特定的来料规格和材料处理要求（可能与特定场地的适用性或成本要求相冲突）；

　　- 必须脱水至指定的土壤含水量；

　　- 高耐磨的来料可能会损坏处理器单元；

　　- 来料中的重金属可能会产生需要稳定化的固体残渣。

★ 主要设备

异位热脱附由进料系统、脱附系统和尾气处理系统组成。

1、进料系统：如筛分机、破碎机、振动筛、链板输送机、传送带、除铁器等；

2、脱附系统：回转干燥设备或热螺旋推进设备；

3、尾气处理系统：旋风除尘器、二燃室、冷却塔、冷凝器、布袋除尘器、淋洗塔、超滤设备等。

异位热脱附的作业流程

　　异位热脱附工程看展前，还需要开展前期准备和技术应用基础研究工作，包括且不限于识别土壤污染物的类型、测定污染物浓度，了解场地土壤性质、粒径分布和含水率等参数，同时还需要确定场地及周边信息、待处理土壤体积、项目计划工期和预期目标等。

　　此外，还需要考虑是否有足够的空间进行土壤预处理，公用设施(燃料、水、电等)是否满足要求， 以及相关管理部门和当地民众对热脱附技术的接受程度等。

　　一般的作业流程可分为以下四步：

　　1、土壤挖掘分选：对地下水位较高的场地，挖掘时需要降水，使土壤含水率降至符合处理要求；

　　2、土壤预处理：对挖掘分选后的土壤进行适当的预处理，例如筛分、调节土壤含水率、磁选等；

　　3、土壤热脱附处理：根据目标污染物的特性，调节合适的运行参数(脱附温度、停留时间等)，使污染物与土壤分离；

　　4、尾气处理：收集热脱附过程产生的气体，通过尾气处理系统对气体进行处理，检测达标后排放。

异位热脱附的技术参数

土壤性质

1、 土壤质地

　　土壤质地一般划分为沙土、壤土、粘土。

　　沙土：土质疏松，对液体物质的吸附力及保水能力弱，受热易均匀，故易于热脱附。

　　粘土：颗粒细，性质与沙土正好相反，不易热脱附。

　　且土壤中的晶间水层对于污染物的脱附有明显的抑制作用，粒子内及粒子间的传质显著影响污染物的去除速率。

2、 含水率

　　水分受热挥发会消耗大量的热量，土壤含水率将直接影响到处理运行成本，高粘土含量或湿度会增加处理费用，因此对污染土壤的含水率有着严格的要求，国外相关工程运行统计数据显示，土壤含水率在5-35%间，所需热量约在117-286kcal/kg，为保证热脱附的效能，进料土壤的含水率宜低于20%。

3、粒径分布

　　如果超过50%的土壤粒径小于200目，细颗粒土壤可能会随气流排出，导致气体处理系统超载。*大土壤粒径不应超过5cm。

污染物特性

1、污染物浓度

　　土壤中有机污染物蒸发速率比纯物质的蒸发速率小(如在同等条件下芘的蒸发速率比纯芘的蒸发速率小5倍)。

有机污染物浓度高会增加土壤热值，可能会导致高温，损害热脱附设备，甚至发生燃烧、爆炸，因此尾气中有机物浓度要低于爆炸下限25%。有机物含量高于1%-3% 的土壤不适用于直接热脱附系统，可采用间接热脱附处理。

2、沸点

　　一般情况下，直接热脱附处理土壤的温度范围为150-650℃，间接热脱附处理土壤温度为120-530℃。

3、二噁英的形成

　　多氯联苯及其它含氯化合物在受到低温热破坏时或者高温热破坏后低温过程易生产二噁英。因此在废气燃烧破坏时还需要特别的急冷装置，使高温气体的温度迅速降低至200℃，防止二噁英的生成。

温度

　　温度是影响热脱附过程*主要的因素，随着温度的升高，污染物的脱附效率和降解效率会显著提高，但温度较高时可能会伴随着其他副产物的生成，如热脱附后多氯联苯降解效率可达48%-70%，但是由于PCDFs的生成，毒性当量反而是原始土壤毒性当量的2.8-6.3倍(固相)以及8.0-10.5倍(气相)。

催化剂

　　恰当催化剂的引入可以促进有机污染物的脱附以及降解过程，土壤中本身的矿物质对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矿物质会促进芘的分解以及与土壤中有机物分解产物的反应，飞灰中的C和Cu显著影响二噁英残余浓度。

经济参数

计划工期

　　1、污染土壤的体积；

　　2、污染土壤及污染物特性与热脱附技术的相宜性；

　　3、热脱附设备的设计处理能力：

　　一般单台热脱附处理设备的能力在3-200吨/小时之间，直接热脱附设备相对间接热脱附设备的处理能力较大。