多环芳烃污染土壤热修复预干燥过程中水分与污染物析出特性研究

针对目前有机污染土壤直接热脱附装备在处理高含水率土壤时存在的高能耗问题,提出利用系统余热对土壤进行预干燥的方法以降低土壤含水率.以多环芳烃污染土壤为对象,采用非等温干燥特性测试、污染物析出测试以及转筒式干化机干燥特性实验,对土壤干燥过程与污染物析出特性进行研究.结果表明:①土壤非等温干燥过程分为升速和降速干燥两个阶段,处于升速阶段时土壤的干燥效果较好.通过实验获得了 5、10、15 和 20℃/min升温速率下的临界温度,发现升温速率为 5℃/min时,临界温度和土壤含水率均为最低,分别为 66.7℃和 2.57%,即低升温速率时土壤的干燥效果最好,但干化时间较长,影响土壤处理量.②干化机转速显著影响土壤停留时间,转速越高,停留时间越短,土壤处理量越大.干化机转速为 1、2 和 3 r/min时,土壤出口温度分别为107.7、103.9 和101.9℃,均超过临界温度,由于干化机筒内扬料板的强扰动作用,3 种转速下土壤出口含水率均较低,与非等温干燥测试结果吻合较好.③土壤初始含水率为 12.10%、16.05%和 24.03%时,出口土壤含水率分别为 0.23%、0.27%和0.22%,干化机能满足宽范围初始含水率土壤的干燥效果.④由于多环芳烃污染物沸点较高,土壤干燥过程中不易析出此类污染物.⑤经传热计算,对于初始含水率为 12.10%～24.03%的土壤,其干化机体积传热系数为 89～98 W/(m3·℃).研究显示,使用转筒式干化机干燥多环芳烃污染土壤,可以大幅降低土壤的含水率,减少热脱附能耗,同时,干燥过程不易析出污染物.上述研究结果可为转筒式干化机在污染土壤干燥领域中的应用提供理论和设计指导.