《污染土壤异位直接热脱附修复工程技术应用指南》（征求意见稿）

1T/SDSESXXX—202X污染土壤异位直接热脱附修复设备系统调试技术应用指南本文件规定了污染土壤异位直接热脱附修复设备系统调试技术的术语和定义、污染物特征、前期筹备要点与设备适配条件、调试试验工艺过程、工程施工、检测与过程控制、主要辅助工程、工程效果评价、运行与维护、劳动安全与职业卫生等内容。本文件适用于以回转窑为处理方式的污染土壤异位直接热脱附修复设备系统调试技术应用，其他异位直接热脱附工艺参数调试可作为参考。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB9078工业炉窑大气污染物排放标准GB14554恶臭污染物排放标准GB16297大气污染物综合排放标准GB16297大气污染物综合排放标准GB/T19839工业燃油燃气燃烧器通用技术条件GB37822挥发性有机物无组织排放控制标准HJ25.5污染地块风险管控与土壤修复效果评估技术导则（试行）HJ76固定污染源烟气（SO2、NOX、颗粒物）排放连续监测系统技术要求及检测方法HJ916环境二噁恶英类监测技术规范HJ1164—2021污染土壤修复工程技术规范异位热脱附HJ2026吸附法工业有机废气治理工程技术规范T/CAEPI54—2023污染土壤异位直接热脱附工艺设计指南T/CAEPI57—2023污染土壤直接热脱附装备安装、运行与维护技术指南3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1异位热脱附ex-situthermaldesorption将污染土壤从地块中发生污染的位置挖掘出来，转移或搬运到其他场所或位置，采用加热处理的方式将污染物从污染土壤中挥发去除的过程。[来源：HJ1164—2021，3.1]3.2直接热脱附direct-contactthermaldesorption热源通过直接接触对污染土壤进行加热将污染物从土壤中挥发去除的处理过程。[来源：HJ1164—2021，3.2]3.3土壤升温程序soiltemperatureprogram土壤在加热过程中温度升高的时间控制和设定达到的稳定温度要求。3.4土壤进料粒径soilfeedparticlesize2T/SDSESXXX—202X土壤经过预处理后进入热脱附回转窑时的粒径尺寸。3.5土壤出料温度soildischargetemperature热处理设备出口的土壤温度。[来源：HJ1164—2021，3.5]3.6容积利用率volumeutilizationrate热脱附装备稳定运行时回转窑内污染土壤体积流量与回转窑有效容积之比。采用每小时处理的土壤体积除以回转窑容积计算。单位为%。3.7土壤停留时间soilresidencetime土壤在直接热脱附设备中停留的平均时间。[来源：HJ1164—2021，3.6，有修改]3.8土壤含水率soilwaterratio单位质量土壤中水的百分比。[来源：HJ1164—2021，3.8]3.9空燃比air-fuelratio空燃比也称为空气燃料比，是指混合气中空气与燃料的质量比例。它表示每克燃料燃烧时所消耗的空气的克数。4污染物特征、前期筹备要点与设备适配条件4.1异位直接热脱附技术可用于焦化、农药制造、石油开采与炼制、有机化工等工业地块污染土壤的修复。修复处理污染土壤中污染物可为挥发性有机物、半挥发性有机物、有机农药类、石油烃类及多氯联苯、多溴联苯和二噁恶英类等。4.2异位直接热脱附修复工程实施前应收集以下资料：a)污染物类型、浓度分布及修复方量；b)土壤含水率、土壤质地、是否含有杂物如建筑垃圾、塑料、植物残体等；c)当地气温、降雨量；d)污染土壤修复目标值；e)水电和热源等施工条件。4.3进入异位直接热脱附设备的污染土壤应满足以下条件：a)污染物的总含量不宜超过4%；b)含水率不宜大于20%；c)粒径尺寸不宜大于5cm；d)pH不宜小于4；e)塑性指数宜低于17。5调试试验工艺要求5.1一般要求5.1.1直接式热脱附修复工程宜开展小试试验，重点关注待处理污染土壤中沸点高、污染浓度高及黏土成分含量高的污染对象，对污染土壤预处理要求（进料粒径、含水率等）、燃气和助燃气的空燃比、升温程序、停留时间、出料温度等关键参数进行探索优化和确定。5.1.2直接式热脱附修复设备参数调试宜采用一地一策，针对不同地块污染土壤进行新的试验和参数3T/SDSESXXX—202X设定，针对同一地块不同特点的污染土壤分别进行试验和参数设定。5.1.3小试试验获取关键运行参数后，现场已开展中试级别放大实验，对实际运行参数进一步优化，应用于大规模直接式热脱附修复处理。5.1.4复合污染土壤采用热脱附技术和其他技术联合修复时，应优先采用热脱附技术处理挥发和半挥发性污染物。5.2调试工艺流程污染土壤直接热脱附修复设备系统调试工艺流程如图1所示。通过室内小试试验获取污染土壤信息及预处理要求，随后根据土壤粒径加热前后变化、目标加热温度筛选、含水率与温度关系分析、是否添加修复药剂等确定小试关键参数。基于以上确定的参数，在放大中试试验阶段优化回转窑填充比例、空燃比、目标温度、升温程序、目标温度停留时间、出料温度和污染物去除效果等规模试验关键工艺参数。T/SDSESXXX—202X图1污染土壤直接热脱附修复设备系统调试工艺流程示意图5T/SDSESXXX—202X5.3调试试验设计要求5.3.1室内小试处理工艺5.3.1.1室内小试设计应对试验过程中的安全风险和环境污染风险进行识别，对试验操作人员进行HSE相关培训，制定试验风险应急预案，具备处置事故能力。实验室内加热处理排出的废气应经过滤、吸附处理或引入烟气处理设施处理，达标后方可排放。5.3.1.2进行室内小试处理的污染土壤应具有本地块需进行异位直接热脱附修复污染土壤的代表性，能够从地块中分布位置（平面和垂向）、污染物种类、污染物浓度等方面基本覆盖地块污染土壤特征。5.3.1.3样品如为黏性土，可选择加入调理剂（如生石灰）或与低塑性指数土壤混合等方式降低黏性。调理剂应具有热稳定性，避免在加热过程中因反应产生二次污染或安全事故。5.3.1.4由于土壤本身强烈的异质性，建议室内小试处理过程中对同一处理参数的样品进行平行试验，即同一处理参数的样品至少在3个及以上，最终以平均值确认处理效果。每个样品质量建议不少于1kg。5.3.1.5为加强热脱附处理的效果，针对污染浓度较高的污染土壤处理，可选择添加氧化剂作为修复助剂，与加热增益污染物去除效果。5.3.1.6室内小试试验关键参数的筛选确认主要包括：a)污染土壤预处理粒径尺寸；b)污染土壤预处理调节含水率；c)目标加热温度；d)目标温度停留时间；e)单一加热是否可达修复目标。5.3.2放大中试试验处理工艺5.3.2.1中试试验处理是在具备现场运行调试条件的异位直接热脱附设备系统内进行调试试验，从施工流程、工艺要求、过程监测、出料取样检测等步骤均按照实际工程实施要求进行。5.3.2.2根据实验室内小试的关键参数筛选结果，利用对应的污染土壤进行放大中试试验，建议每批次进料量控制在10-30m3。5.3.2.3污染土壤进料前可采用以下措施进行预处理：a)采用分选或分拣方式去除污染土壤中砖瓦、石块、木块、铁块等杂质；b)高含水率污染土壤可在暂存和预处理车间内采用晾干、添加脱水剂（如生石灰）等预处理方式使土壤含水率降至进料要求；c)黏性土可选择加入调理剂（如生石灰）或与低塑性指数土壤混合等方式降低黏性；d)采用破碎、筛分降低大颗粒土壤的粒径。5.3.2.4进料调试及参数监测、检测满足以下要求：a)异位直接热脱附设备窑体转动速率应在一定范围内实现可调，转速应控制为1～5r/min。窑内污染土壤的填充量建议不超过30%。b)采用燃料为热源的热处理设备，燃料和空气进气量应均可调节。燃气与助燃气的用量、比例和流速对项目运行能耗和污染土壤的加热修复效果有直接影响，空燃比影响燃气燃烧的效率，过低的空燃比导致燃气不充分燃烧，浪费燃气；混合燃气流速影响加热效果，过高的流速将更多的粉尘带至后续尾气处理设备，增加其处理负荷，同时带走热量，降低热效率造成能源浪费。c)回转窑内高温段设置温度监测，对目标温度位置的窑内空气温度和土壤温度进行监测，同时记录高温段土壤停留时间。d)对出料土壤温度在出料口进行窑外检测，记录土壤处理温度变化。e)采用水喷淋的方式对出料土壤进行降温处理，将土壤含水率增加至20-30%，避免产生扬尘。降温后土壤转移至待检区，降温至室温后对其进行取样检测。5.4主要工艺设备和材料5.4.1主要工艺设备T/SDSESXXX—202X5.4.1.1热处理设备应具备耐高温能力，并能在系统设计加热温度的条件下长期连续运行。热处理设备腔内应配置高效混合防板结装置。5.4.1.2回转窑的长径比应控制为5：1～10：1，斜率应控制为1.3%～5.6%。5.4.2主要材料5.4.2.1热处理设备及高温烟道应采用耐酸性气体、耐高温腐蚀的耐火材料。5.4.2.2二次燃烧室内衬的耐火材料应能在1250℃条件下长期稳定工作。5.4.2.3烟气的降温、冷凝、气液分离设备应使用耐腐蚀材料或做防腐处理。5.4.2.4碱性溶液喷淋装置的喷淋设备、管路及其他辅助配件应使用耐酸耐碱腐蚀的材料或做防腐处6工程施工6.1通用要求6.1.1污染土壤修复工程的施工应符合国家和行业相应专项工程施工规范、施工程序及管理文件的要6.1.2施工中采用的工程技术文件、承包合同文件对施工质量验收的要求不得低于国家相关专项工程规范的规定。6.1.3施工应按设计文件、施工图纸和设备安装使用说明书的规定进行，工程变更应取得设计单位确认并出具设计变更文件后再进行施工。6.1.4设备、材料、器件等应符合国家相关标准，有产品的合格证书、产品性能检测报告。主要材料应有进场复验报告。6.1.5施工除遵守相关的施工技术规范以外，还应遵守国家的质量、劳动安全及卫生、消防等标准。6.2设备调试6.2.1设备调试的一般要求包括以下内容：a)依照岗位职责表，落实调试人员。b)空压机、发电机等机电设备应提前安装或连接到位，燃料、药剂等材料应提前到场。c)设备调试应遵循“先单机、再单元、后系统联机调试”，“先机械、再电气调试”，“先空载、再带负荷调试”的原则，确定各环节运转正常、技术指标达到设计要求。d)设备调试应采取“边调试、边消缺”的方式，使系统逐步达到设计性能及产能。e)设备调试与试运行应采取循序渐进方式，避免出现较大的工况波动。6.2.2调试期应对工程进行不少于连续72h的性能试验。性能试验应至少包括以下内容：a)土壤最大处理量；b)最大处理效率；c)达标情况；d)最佳工艺参数；e)污染物排放；f)能源和药剂消耗；g)运行稳定性。7检测与过程控制7.1一般要求7.1.1污染土壤热脱附修复过程应配置相关的检测设备和控制系统。7.1.2检测设备的配置应准确反映处理设施的运行状况。7.1.3控制系统的配置应保证设施的运行安全可靠、改善劳动条件、提高科学管理水平。7.2检测7T/SDSESXXX—202X7.2.1热处理设施及烟气处理设施应设置温度、压力、烟气流量、烟气含湿量和烟气含氧量的测量仪表。7.2.2应按照修复目标的要求对处理后的土壤进行采样检测，采样检测应符合HJ25.5的要求。7.3过程控制污染土壤热脱附修复设施应配置完善的自动控制系统。至少应包括热处理控制系统、烟气处理控制系统、能源供应控制系统、预警保安控制系统及工业电视监视系统。8主要辅助工程8.1能源供应8.1.1修复工程使用的能源可为电、燃气、燃油等多种形式。鼓励使用清洁燃料作为污染土壤修复工程的能源。8.1.2电加热设备应符合GB/T10067中的要求；燃气贮存及供给应符合GB50028的要求；燃油的贮存及供给应符合GB50759的要求。8.1.3电气系统的用电负荷应为AC380/220V，热脱附主体设备的负荷等级应为二级，并应设有应急8.1.4高压配电装置、继电保护和安全自动装置、过电压保护和接地、照明设计应分别符合国家和地方标准的要求。8.2给排水及消防8.2.1生产用水应采用集中给水方式，设备冷却水应采用循环给水方式并符合GB/T50102的要求，生活用水、消防用水、应急用水应采用联合给水方式。给水设计应符合GB50013和GB50015的要求。8.2.2厂房内应设置室内消火栓给水系统，消防设计、厂房内的安全疏散及厂房内部装修设计应符合国家和地方标准的要求。8.3采暖通风与空气调节8.3.1采暖通风与空气调节设计应符合国家和地方标准的要求。8.3.2余热量大、有害气体散发量较多的作业场所，应采用机械通风。8.3.3配电室及变电所应设置事故通风兼换气通风。9工程效果评价9.1采样频次根据HJ25.5中6.1.2.2要求，异位修复后的土壤应在修复完成后、再利用之前采样。按照堆体模式进行异位修复的土壤,应在堆体拆除之前进行采样。异位修复后的土壤堆体,可根据修复进度进行分批次采样。9.2采样数量与位置修复后土壤原则上每个采样单元（每个样品代表的土方量）不应超过500m3;也可根据修复后土壤中 污染物浓度分布特征参数计算修复差变系数，根据不同差变系数查询计算对应的推荐采样数量（见表1差变系数计算方法见HJ25.5附录B。T/SDSESXXX—202X表1修复后土壤最少采样点数量对于按批次处理的修复技术,在符合前述要求的同时,每批次至少采集1个样品。对于按照堆体模式处理的修复技术,若在堆体拆除前采样,在符合前述要求的同时,应结合堆体大小设置采样点，推荐数量参见表2。表2堆体模式修复后土壤最少采样点数量1234修复后土壤一般采用系统布点法设置采样点；同时应考虑修复效果空间差异,在修复效果薄弱区增设采样点。重金属和半挥发性有机物可在采样单元内采集混合样，采样方法参照HJ25.2执行。修复后土壤堆体的高度应便于修复效果评估采样工作的开展。9.3检测指标检测指标为修复方案中确定的目标污染物，若外运到其他地块，还应根据接收地环境要求增加检测指标。9.4效果评估标准与方法9.4.1效果评估标准9.4.1.1若修复后土壤回填到原基坑,评估标准值为调查评估、修复方案或实施方案中确定的目标污染物的修复目标值。9.4.1.2若修复后土壤外运到其他地块,应根据接收地土壤暴露情景进行风险评估确定评估标准值,或采用接收地土壤背景浓度与GB36600中接收地用地性质对应筛选值的较高者作为评估标准值,并确保接收地的地下水和环境安全。风险评估可参照HJ25.3执行。9T/SDSESXXX—202X9.4.2效果评估方法9.4.2.1可采用逐一对比和统计分析的方法进行土壤修复效果评估。9.4.2.2当样品数量<8个时,应将样品检测值与修复效果评估标准值逐个对比:a)若样品检测值低于或等于修复效果评估标准值,则认为达到修复效果;b)若样品检测值高于修复效果评估标准值，则认为未达到修复效果。9.4.2.3当样品数量>8个时，可采用统计分析方法进行修复效果评估。一般采用样品均值的95%置信上限与修复效果评估标准值进行比较,下述条件全部符合方可认为地块达到修复效果：a)样品均值的95%置信上限小于等于修复效果评估标准值;b)样品浓度最大值不超过修复效果评估标准值的2倍。9.4.2.4若采用逐个对比方法,当同一污染物平行样数量24组时,可结合t检验分析采样和检测过程中的误差，确定检测值与修复效果评估标准值的差异：a)若各样品的检测值显著低于修复效果评估标准值或与修复效果评估标准值差异不显著，则认为该地块达到修复效果；b)若某样品的检测结果显著高于修复效果评估标准值，则认为地块未达到修复效果。9.4.2.5原则上统计分析方法应在单个基坑或单个修复范围内分别进行。9.4.2.6对于低于报告限的数据,可用报告限数值进行统计分析。10运行与维护10.1一般要求热脱附技术修复污染土壤工程运行应在满足设计工况的条件下进行，并根据工艺要求，定期对设备、电气、自控仪表及建（构）筑物进行检查维护，确保系统稳定可靠运行。应建立健全与污染土壤修复工程相关的各项规章制度，以及运行、维护和操作规程，建立主要设备运行状况的台账制度。10.2人员与运行管理10.2.1应对污染土壤修复工程的管理和运行人员进行定期培训，使管理和运行人员系统掌握正常运行的操作和应急情况的处理措施。10.2.2运行操作人员上岗前应进行以下内容的专业培训：a)启动前的检查和启动要求的条件；b)处置设备的正常运行，包括设备的启动和关闭；c)控制、报警和指示系统的运行和检查，以及必要时的纠正操作；d)最佳的运行温度、压力、污染物去除效率的控制和调节，以及保持设备良好运行的条件；e)设备运行故障的发现、检查和排除；f)事故或紧急状态下的操作和事故处理；g)设备日常和定期维护；h)设备运行及维护记录，其他事件的记录和报告。10.2.3应建立污染土壤修复工程运行状况、设施维护和生产活动等记录制度，主要记录内容包括：a)系统启动、停止时间；b)系统运行工艺控制参数记录，至少应包括热处理设备的进料量、转速、处理温度和压力以及二次燃烧室烟气出入口温度和压力、烟气含氧量等；c)主要设备的运行和维修情况的记录；d)烟气连续监测数据记录；e)各种药剂如生石灰、活性炭、碱性液体药剂等的加药情况记录；f)生产事故及处置情况的记录；g)定期检测、评价及评估情况的记录等。10.2.4运行人员应按照规定落实交接班制度和巡检制度。10.2.5应对烟气排放口、厂区内及厂区周边无组织大气污染物排放进行定期检测。T/SDSESXXX—202X10.3设备运行10.3.1污染土壤预处理10.3.1.1污染土壤宜进行预处理，预处理后土壤粒径宜小于50mm，含水率宜低于25％。10.3.1.2土壤含水率调节处理时，宜优先采取晾晒方式。10.3.1.3土壤预处理设备应定期维护和保养。10.3.2污染土壤进料10.3.2.1皮带上料斗内不宜装载过量。10.3.2.2实时监控上料斗内物料变化，上料量宜连续稳定。10.3.3正常启动运行10.3.3.1根据土壤目标出料温度，调节进料量、回转窑转速、燃烧器功率。10.3.3.2根据回转窑内压力，调节引风机频率，维持回转窑微负压运行。10.3.3.3二次燃烧室的温度应大于850℃,热脱附烟气的停留时间应大于2s；含二噁英的烟气宜在1100℃以上停留时间大于2s。10.3.3.4实时监测急冷塔内尾气温度和流量，调节冷却水的喷淋量，确保气体温度急剧降至250℃以下，避免二噁英的形成。10.3.3.5实时监测淋洗塔中循环液的pH值，调整碱液的注入量。10.3.3.6中控人员按照HJ76要求对设备运行期间各工况进行实时监控，并认真填写运行记录。10.3.3.7巡检人员应按时（宜每2h一次）对设备进行现场巡检并记录。10.3.3.8定期对处理后的土壤进行取样，并送至具有相应检测资质的第三方检测机构进行检测，确定处置效果，优化运行工况。10.3.3.9烟气污染物排放应符合GB16297或GB18485以及合同文件的规定。10.3.4正常停运10.3.4.1接到正常停运指令后，应立即停止进料。10.3.4.2停止进料后，应保持加热单元、出料单元和尾气处理单元继续运行。10.3.4.3出料完成后，可顺序停止加热单元、出料单元、尾气处理单元。10.3.4.4燃烧器的助燃风机和系统引风机应继续运行，宜至高温部件冷却至100℃以下。10.3.5应急停运10.3.5.1停水后应立即停止上料，参考正常停运流程。10.3.5.2现场停电后，应立即启动应急备用电源，保证回转窑电机、引风机、水泵和淋洗塔循环泵的正常供电。10.3.5.3设备出现其他故障或事故造成运行工况不正常时，应立即停止上料，待查明原因并恢复正常后方可恢复