我国工业企业搬迁和城市发展造成大批遗留污染土壤亟需修复,随着国家对污染场地再开发利用的迫切需求,选择适合我国国情的土壤修复技术成为必然。北京鼎实环境工程有限公司自主研发的热解吸和常温解吸技术,现已经成功地运用于我国一些规模较大的污染场地修复工程。为让公众更好地了解这两种技术,中国生态修复网专访了北京鼎实环境工程有限公司常务副总经理兼总工程师杨勇。
热解吸技术和常温解吸技术去除土壤有机污染物
中国生态修复网:首先请您简要介绍一下热解吸技术和常温解吸技术的工作原理,它们是如何有针对性地去除土壤中的有机污染物?
杨勇:热解吸技术和常温解吸技术都是处理有机物污染土壤的物理处理技术。热解吸技术是在特定的设备中加热,把有机污染物从固相土壤中转移到气相并使其挥发出来,气相污染物再通过燃烧或冷凝吸附的方式处理,达标后排放。热解吸技术处理的污染物范围广,包括低沸点物质、高沸点物质如农药、多环芳烃等。
常温解吸技术通常是在车间中将土壤堆成条垛状,利用机械进行翻抛,在翻抛过程中,土壤中的挥发性有机污染物类如苯、萘、氯代烃等物质转移到气相,再通过活性炭吸附,达标后排放。
两种技术的主要区别在于温度的差异,热解吸技术需要使用热源对污染土加热,温度通常高于100℃低于600℃;常温解吸技术通常只要求室温或比室温稍高。热解吸和常温解吸技术对于污染物浓度也有一定要求,热解吸技术适于处理高浓度、难挥发的有机污染物,常温解吸技术适合处理低浓度、易挥发的有机污染物。
两种技术应用时多采用异位处理方式,但热解吸技术也可以使用原位处理,即利用加热棒、加热毯、加热井或将热蒸汽注入地下等方式将土壤加热,从而使有机污染物从土壤中析出后在地上收集处理。
在使用原位热解吸技术处理土壤时,要从技术可行性、污染物深度、污染地块的水文地质条件、场地修复工期以及修复成本等多方面综合考虑。
热解吸技术作用范围广常温解吸技术能耗成本低
中国生态修复网:与水泥窑焚烧技术、气相抽提技术等国内修复行业所使用的技术相比,热解吸和常温解吸技术的优点和技术优势在哪里?
杨勇:目前国内外共有十几种土壤修复技术,各种技术也都有各自的优缺点和适用性。以水泥窑技术来说,虽然水泥窑焚烧技术对高浓度污染物的处理比较彻底,但出于水泥品质的要求,此项技术更适合处理黏性土壤,不适合处理沙土和回填土,同时其掺烧比例通常在10%以下,甚至更低,处理能力相对有限,尤其是在处理量很大的情况下。另外,水泥窑技术的先天条件决定了污染土处理需要与水泥生产协同,这意味着其处理成本中必须包含将污染土壤运至水泥厂的运输费用;受制于水泥厂位置及污染土壤质地情况,水泥窑技术不可能解决我国污染场地面临的所有问题。
气相抽提技术多采用原位抽提,不需要挖掘土壤,二次污染产生的可能性小,但气相抽提只能抽提挥发性有机物,不适合处理农药、多环芳烃、DDT等不易挥发的有机物,并且它的处理时间长,加热井有一定的作用半径和死角会导致处理不均匀和效率下降,原位抽提也受水文地质条件影响。
与上述两种技术相比,热解吸技术的设备可以移动,作用范围更广,可以“原地异位”处理土壤,对土质要求低,所需温度最高在600℃;常温解吸技术的温度要求低,能耗和成本更低,机械翻抛土壤也会使处理更加均匀。
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鼎实多措并举修复北京焦化厂
中国生态修复网:北京焦化厂具有土壤污染严重、污染范围广、修复工期短、周边环境复杂等特点,鼎实在制定修复方案的过程中,如何克服这些困难?而对于VOCs污染的土壤,在治理过程中,会发生二次污染等问题,鼎实是如何应对这些问题的?
杨勇:经过环保局的专家技术论证,北京焦化厂采用原地异位修复方案。在修复过程中,鼎实根据业主和政府部门的要求,不断加强技术、人员、施工和管理,加大了处理设施和设备的投入,提高了处理效率,缩短了处理工期。
对于开挖和修复过程中可能产生的二次污染,尤其是开挖过程中产生的异味问题,鼎实采取了以下措施:
第一,在施工时尽量缩减施工作业面,采用覆膜和喷泡沫等方法减少异味产生;第二,加强环境监测措施,与中国环科院、北京环科院等共同采用PID测试的方式(编者注:光离子化检测器PhotoionizationDetector,PID)收集了两千组数据(包括PID读数和人体体感)进行分析,在本行业相关标准缺失的情况下,我们参照石油化工行业的相关污染排放标准,将PID读数分为三级进行处理,分析了人体体感与PID读数的对应关系:
第三,在常规监测方面,由中国环境科学研究院每月在场界周边敏感点采用取样袋方式进行例行监测,结果均符合国家相关标准。为提高监测数据的真实性和说服力,鼎实还委托第三方检测机构进行监测,并在某些敏感点采取24小时在线监测的方式,确保检测数据的真实合格。鼎实还设立了信息公开制度和回访制度,24小时接待周边居民来访,并指派专人处理居民反映的与本项目有关的问题,努力加强与居民的交流。经过两年的实践,周边居民对项目的了解程度不断提高,客观上也加快了工程实施进度。
鼎实致力于修复技术和设备符合国情
中国生态修复网:我国土壤污染的种类多、范围广、污染形势复杂,针对不同的土壤污染,鼎实在修复技术方面有何创新与期冀?我国的热解吸技术尚处于起步阶段,鼎实是怎样做到修复技术和设备符合我国国情?
杨勇:热解吸技术需要热源加热,燃煤会造成大气污染,电加热的费用较高,目前多使用天然气和柴油提供热源。为了节能和降低成本,鼎实技术团队在一次能源优化和回收利用热解吸余热方面进行了系统的研究和创新。一些研究方向已经在西城区科委正式立项,并在北京焦化厂项目中进行了具体实践。除此之外,鼎实正在研究如何进一步提高一次能源余热的回收利用率,例如利用太阳能辅助加热等,突出绿色修复的概念。
鼎实技术团队正在研究热解吸废气的电离协同化学氧化处理技术,期望能够替代活性炭,低成本高效率地将废气中的污染物彻底去除。这几项研究成果的取得将会显著促进我国热解吸技术的发展。
必须认识到,我国的热解吸技术还处在起步阶段,国外引进的技术和设备并不一定适合我国国情,以天然气为例,国外天然气价格低廉,国内天然气价格较贵,导致国内外热解吸技术的成本有较大差异。因此,鼎实一直致力于适合我国国情的技术自主研发和创新,从2010年开始与清华大学合作,通过两年的消化吸收,成功地将自主研发的热解吸设备应用于北京焦化厂项目上。现已被中关村国家自主创新示范区认定为新产品。
与此同时,鼎实还在编制企业内部的热解吸、常温解吸技术规范和挖掘、运输、存储、修复整个过程中的二次污染防治管理规范,并根据项目的实际情况,改进和完善技术设备,力求做到技术设备“接地气”,在土壤处理合格和尾气达标排放的基础上,达到技术国产化、设备最优化。
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苏德纯:重金属污染农田的修复对策和发展方向
中国生态修复网:热解吸技术和常温解吸技术在国内外的应用范围和前景如何?我国的热解吸和常温解吸技术的未来走向和发展趋势如何?
杨勇:热解吸和常温解吸技术基本能够解决所有有机物污染的土壤,应用前景十分广阔。在美国超级基金场地修复案例中,异位修复技术应用统计结果显示,热解吸技术是排在第三位的修复技术(前两位分别是固化/稳定化技术和焚烧技术)。我国的热解吸和常温解吸技术的应用刚刚起步,在我国土地资源紧缺、修复工期要求短、污染土量大的大背景下,找到适合我国国情的技术是非常必要的。将热解吸和常温解吸技术进行提升和联用,并与其它技术相配合使用,对于解决我国有机物污染场地问题至关重要。但我国目前对于场地异味等实际问题的处理还没有统一的标准,对于修复后的土壤再利用方式和标准没有明确的管理标准,因此作为修复行业的从业者,我们非常希望国家能够从法律、政策、体系和规范上都出台相应的标准,让整个修复行业都有一定的参考依据和模板,全行业联动共同推动土壤修复行业的发展。
人物简介:
杨勇,北京鼎实环境工程有限公司常务副总经理兼总工程师,华侨大学和中国科学院地理科学与资源研究所兼职硕士生导师。2009年获得中国农业大学博士学位,随后进入清华大学博士后流动工作站工作,主要从事污染场地修复研究工作。
具有多年的场地修复专业经验,先后主持或参与多项污染场地调查、风险评估、土壤和地下水工程修复项目,其中最具代表性的是目前国内环保项目单体合同额最大的污染场地修复工程“北京焦化厂保障性住房地块污染土治理修复”项目。主持研发了国内第一套具有自主知识产权的大型热脱附设备,拥有多项污染场地修复技术与设备的实用新型专利和发明专利。此外,他还参与和完成了包括国家“863”项目“含氯代有机物工业废物处理技术研究与示范”和“污染土壤及场地修复评估及综合集成与管理体系”等多项科研项目。目前,已发表高水平论文十余篇,对污染场地修复行业动态有深入的了解。
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原标题:符合国情的土壤修复技术——热解吸和常温解吸