高温热解析在多环芳烃污染土修复中的应用
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下面从介绍目前用于修复多环芳烃污染土壤的技术入 手，详细介绍针对北京某焦化厂 ＰＡＨｓ污染土进行的 回 转窑 高温热解析修复。
１ ＰＡＨｓ污 染 土 修 复 技 术 简 介
１．１ 土 壤 洗 涤 ＰＡＨｓ污 染 土壤 的治理，一种简单的技术是用适当的冲
洗流量接触土壤，将 污 染 物 提 取 到 液 相 中，再 单 独 处 理 冲 洗 液，可以用于就地或 异 地 的 土 壤 处 理 。 ［６－８］ 作 为 一 种 异 地 土 壤治理方法，洗涤前首先把土壤挖出，放 入 洗 涤 设 备；就 地 土 壤冲洗指的是应 用 于 未 挖 掘 的 土 壤，利 用 地 下 水 萃 取，反 冲 洗系统的处理过程。 １．２ 焚 烧 处 理
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ ａｒｏｍａｔｉｃ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ（ＰＡＨｓ）ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｖｉｒｕｓ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ．Ｓｏｉｌ ｐｏｌｌｕｔｅｄ ｗｉｔｈ ＰＡＨｓ ｈａｓ ｓｅｒｉｏｕｓ ｈａｒｍ ｔｏ ｈｕｍａｎｉｔｙ′ｓ ｈｅａｌｔｈ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｉｔ ｉｓ ｉｍｐｅｒａｔｉｖｅ ｔｏ ｒｅｐａｉｒ ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｓｏｉｌ．Ｗｏｒｋａｂｌｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏ－ ｇｉｅｓ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｒｅａｔｉｎｇ ＰＡＨｓ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｉｌｓ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐａｒｔ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｒｏｔａｒｙ ｋｉｌｎ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａ－ ｔｕｒｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＨＴＴＤ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｕｓｉｎｇ ｉｎ ｔｒｅａｔｉｎｇ ＰＡＨｓ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｉｌｓ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ＨＴＴＤ ｃａｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｒｅｍｏｖｅ ＰＡＨｓ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｆｒｏｍ ｓｏｉｌ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｄｏ ｎｏｔ ｒｅｄｕｃｅ ｄｉｏｘｉｎ．
针对北京某焦化厂 ＰＡＨｓ污染土的 污染土量大、污 染面 积广的状况，结合 水 泥 回 转 窑 的 特 点，提 出 了 一 套 合 理 的 修 复 技 术 ，即 回 转 窑 热 解 析 技 术 。 ３．１ 热 解 析 技 术 简 介
２ 焦化厂 ＰＡＨｓ污染土
２．１ 焦化厂 ＰＡＨｓ污染土的来源 焦化厂 炼 焦 是 烟 煤 在 隔 绝 空 气 加 热 到 ９５０～１０５０℃，经
过干 燥、热 解、熔 融、粘 结、固 化、收 缩 等 阶 段 最 终 制 得 焦 炭 。 ［２］
其中有３个工艺过程易产生大量含 ＰＡＨｓ的 烟尘，污染 环境，制造出 ＰＡＨｓ的污染土 。 ［１３－１５］ 其 一 是 在 装 煤 时，由 于 装煤车的导煤筒与焦炉的装煤 孔密 封不严，入炉 煤 粒 受 焦 炉 炭化室高温作用部分燃烧产生高 压气 流，随煤粉 从 导 煤 筒 与 装煤孔的缝隙处直喷而 出，造 成 大 量 含 ＰＡＨｓ 的 煤 粉 （含 半 焦）污染炉顶空 间，并 对 工 人 的 身 体 健 康 造 成 危 害。 其 二 是 出焦时，由于除尘 设 备 效 率 不 高，造 成 大 量 粒 径 不 一 的 焦 末 污染环境。其三是煤场的煤在到达煤塔的运输过程中含大 量 ＰＡＨｓ的细小煤尘进入大气中。 ２．２ 焦化厂 ＰＡＨｓ污染土的成分分析
多环 芳 烃 （ＰＡＨｓ）是 一 类 持 久 性 有 机 污 染 物，具 有 较 高 致癌、致畸、致突变性［１］，它能 广 泛 地 存 在 于 水、土 壤 中，特 别 是大气飘尘中，可 通 过 脂 溶 途 径 进 入 细 胞 内 部，从 而 对 生 物 体产生毒性和 突 变 等 病 理 影 响 。 ［２］ 研 究 表 明 燃 煤 排 放 烟 尘 中 ＰＡＨｓ主要分布在 飘 尘 和 烟 气 中，此 外，大 气 中 的 ＰＡＨｓ 还会被植物吸 收，或 积 累 在 土 壤 中［３］，通 过 食 物 进 入 人 类 的 食物链，危害人类 的 健 康，因 此 大 多 数 国 家 都 已 将 其 列 为 优 先控制污染物。所以修复 ＰＡＨｓ污染，尤其是长期污 染 土壤 显得十分重要和迫切 。 ［４，５］
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ ａｒｏｍａｔｉｃ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ（ＰＡＨｓ），ｐｏｌｌｕｔｅｄ ｓｏｉｌ，ｒｏｔａｒｙ ｋｉｌｎ，ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅ－ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＨＴＴＤ）
就世界范围 而 言，土 壤 污 染 尚 是 一 个 新 的 问 题，在 中 国 尤其如此，人们曾固执地以为可以 高枕无 忧，眼 不 见 为 净，可 为此付出了惨痛代价。严酷的现实逼问人 类：如 果 失 去 了 清 洁的空气、水、土壤、安 全 的 食 品 和 平 衡 的 生 态 空 间，经 济 发 展还有什么意义？对于人多地少的中国，每 一 寸 安 全 而 健 康 的 国 土 都 须 加 倍 爱 惜 ，治 理 土 壤 污 染 已 是 刻 不 容 缓 。
· １２６ ·
材料导报 Ａ：综述篇
２０１２ 年 ２ 月 （上 ）第 ２６ 卷 第 ２ 期
高温热解析在多环芳烃污染土修复中的应用＊
耿 春 雷１，顾 军１，於 定 新２
（１ 北 京 建 筑 材 料 科 学 研 究 总 院 固 废 资 源 化 利 用 与 节 能 建 材 国 家 重 点 实 验 室 （筹 ），北 京 １０００４１； ２ 北 京 世 纪 洪 雨 科 技 有 限 公 司 ，北 京 １０００７０）
摘要 多环芳烃（ＰＡＨｓ）是一类重毒污染物，其污染土壤对人类的健康造成了严重危害，所以对污染土壤 进 行 修复势在必行。首先讨论了处理多环芳烃（ＰＡＨｓ）污染土壤 的 多 种 可 行 技 术；然 后 详 细 介 绍 了 回 转 窑 高 温 热 解 析 在 北京某焦化厂多环芳烃污染土壤修复中的应用及效果，研究发现回转窑高温热解析技术不仅能有效 去 除 污 染 土 中 的 有 机 污 染 物 ，而 且 还 能 抑 制 二 噁 英 等 剧 毒 物 的 产 生 。
高 温 热 解 析 在 多 环 芳 烃 污 染 土 修 复 中 的 应 用／耿 春 雷 等
· １２７ ·
合物，如水和二氧化碳。在大多数的土壤环 境 中 会 发 生 污 染 物质自然生物降解，但在自然条件下的生物降解 通 常 不 能 顺 利地实现有效净化。
通 过 相 关 过 程 参 数 的 最 优 化 调 节 （如 土 壤 温 度、湿 度、 ＤＨ 值、氧化还原电位、氧浓度、电子受体类型、所需微生物的 存在和微生物的 生 物 有 效 性）来 提 高 微 生 物 降 解 的 条 件，从 而增强降解的过程。一些比较典型的土壤生物处理方法为： 土壤 堆 放 处 理［９］、浆 态 生 物 反 应 器 处 理［１０］、叶 片 搅 动 半 固 态 生物反应器和旋转半固态生物反应器处理。 １．４ 植 物 修 复 处 理
表１ 某焦化厂污染土 ＰＡＨｓ污染物分析
Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＰＡＨｓ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ ｅａｒｔｈ
ｉｎ ｓｏｍｅ ｃｏｋｉｎｇ ｐｌａｎｔ
有机物 苯并（ａ） 苯并（ｂ）＆ 苯并 茚并（１，２，苯并（ｇ．
种类
蒽
（ｋ）荧蒽 （ａ）芘 ３－ｃｄ）芘 ｈ．ｉ．）芘
含量 ｍｇ／ｋｇ １３．４
植物修复是利用受植物影响的微 生物、化 学 和 物 理 过 程 来修复受污染的土壤。
在国外，Ｐｒａｄｈａｎ［１１］和 Ａｎｄｅｒｓｏｎ［３］等 研 究 了 受 ＰＡＨｓ污 染土壤的植物修复。他们发现与裸露的土 壤 相 比，植 物 根 区 域是有机物生物降解的主要传导环境。根围区域有非常多 样化的微生物（细 菌）种 群，而 且 细 菌 的 数 量 比 不 毛 之 地 （无 植物生长）要大２～３个数量级。因此，可 以 通 过 在 污 染 土 地 上种植草来促进生物降解。在国内，有大量 的 工 作 者 对 植 物 修复 ＰＡＨｓ污染的土壤进行了大量的研究 。 ［１２］
Ｍａｒｔｉｅｎｓｓｅｎ等 发 ［９］ 明了一项 吸 附 和 生 物 处 理 共 同 起 作 用的技术。他们利用覆盖了驯化过的细菌的吸附载体微粒， 在土壤的冲 洗 过 程 中，污 染 物 很 好 地 附 着 在 生 物 吸 附 载 体 上，并且能在紧接着的生物降解 阶段得 以 去 除。这 项 技 术 对 受 ＰＡＨｓ污染的土壤的处理尤为有效。
生物降解是利用微生物将污染物质转化为无污染的混
＊９７３ 项 目 （２０１０ＣＢ７３５８０３）；国 家 科 技 支 撑 计 划 （２０１１ＢＡＢ０２Ｂ０５） 耿春雷：博士，工程师，主要研究方向为金属表面处理技术、钢 铁 的 腐 蚀 与 防 护、固 体 废 弃 物 的 资 源 化 综 合 利 用 Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｅｎｇｃｌ０６ ＠ｍａｉｌｓ．ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ
水泥窑炉具有燃烧炉温高和处理物 料 量 大 等 特 点，且 水 泥厂均配备有大 量 的 环 保 设 施，是 环 境 自 净 能 力 强 的 装 备。 水泥回转 窑 具 有 以 下 特 点［１６，１７］：（１）有 害 有 机 物 分 解 率 高； （２）回转窑热容 量 大，工 作 状 况 稳 定，可 处 理 大 量 的 废 料，而 且能维持均匀、稳定的燃烧气氛；（３）系统在 全 负 压 状 态 下 运 行 ，避 免 了 有 毒 、有 害 气 体 的 外 溢 。
北京某焦化厂所在地区地势平坦 开阔，该 地 区 在 地 质 构 造单元上位于华北地台的北部，岩性为粘 质 沙 土、沙 质 粘 土、
粘土，细、中、粗砂和 沙 砾 石 等 相 间 组 成 为 多 层 结 构，需 处 理 的 ＰＡＨｓ污 染 土 量 达 几 十 万 立 方 米。表 １ 为 焦 化 厂 污 染 土 的 ＰＡＨｓ污染物分析。
关键词 多环芳烃 污染土 回转窑 高温热解析
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎ Ｒｅｐａｉｒｉｎｇ ＰHale Waihona Puke BaiduＨｓ Ｐｏｌｌｕｔｅｄ Ｓｏｉｌ
ＧＥＮＧ Ｃｈｕｎｌｅｉ １，ＧＵ Ｊｕｎ１，ＹＵ Ｄｉｎｇｘｉｎ２
（１ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｗａｓｔｅ Ｒｅｕｓｅ ｆｏｒ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４１；２ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｃｅｎｔｕｒｙ Ｈｏｎｇｙｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００７０）
植物修复作为一种最后的土壤净 化清 洁 技 术，它 能 够 进 一步减少土壤中总 ＰＡＨｓ和致癌性 ＰＡＨｓ的浓度，而在没有 种植植物的对照土壤中，不能察觉到 ＰＡＨｓ的处理 效 果。对 地面 上 植 物 组 织 进 行 分 析，没 有 检 测 到 ＰＡＨｓ，这 就 意 味 着 ＰＡＨｓ已经被新陈代谢过程 分 解，这 项 技 术 不 会 把 土 壤 中 的 污染物转移到其他媒质环境中。 １．５ 吸 附 和 生 物 处 理
２２．３
１１．４ １１．２
９．３
ＰＡＨｓ污染物主要由 Ｃ、Ｈ 组 成，不含 Ｃｌ（在污染 土 中 也 没有检测到 Ｃｌ的 存 在），燃 烧 之 后 的 产 物 为 ＣＯ２ 和 Ｈ２Ｏ，推 测 不 会 产 生 酸 性 气 体 和 二 噁 英 ，不 会 对 环 境 产 生 影 响 。
３ 回 转 窑 高 温 热 解 析 技 术 研 究
焚烧处理过程通常包括两个步骤：首 先 是 使 污 染 物 从 土 壤中蒸发出来，这一 过 程 发 生 在 １５０～６５０℃，然 后 再 把 这 些 污染物在８５０～１２００℃ 的 环 境 里 摧 毁。 实 验 证 明，焚 烧 处 理 技术可以处理 氰 化 物、ＰＡＨｓ、石 油、碳 氢 化 合 物 和 汽 油。 土 壤 中 的 有 机 物 、汞 （Ｈｇ）和 氰 化 物 的 去 除 率 可 达 到 ９９％ 。 １．３ 生 物 处 理
１ ＰＡＨｓ污 染 土 修 复 技 术 简 介
１．１ 土 壤 洗 涤 ＰＡＨｓ污 染 土壤 的治理，一种简单的技术是用适当的冲
洗流量接触土壤，将 污 染 物 提 取 到 液 相 中，再 单 独 处 理 冲 洗 液，可以用于就地或 异 地 的 土 壤 处 理 。 ［６－８］ 作 为 一 种 异 地 土 壤治理方法，洗涤前首先把土壤挖出，放 入 洗 涤 设 备；就 地 土 壤冲洗指的是应 用 于 未 挖 掘 的 土 壤，利 用 地 下 水 萃 取，反 冲 洗系统的处理过程。 １．２ 焚 烧 处 理
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ ａｒｏｍａｔｉｃ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ（ＰＡＨｓ）ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｖｉｒｕｓ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ．Ｓｏｉｌ ｐｏｌｌｕｔｅｄ ｗｉｔｈ ＰＡＨｓ ｈａｓ ｓｅｒｉｏｕｓ ｈａｒｍ ｔｏ ｈｕｍａｎｉｔｙ′ｓ ｈｅａｌｔｈ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｉｔ ｉｓ ｉｍｐｅｒａｔｉｖｅ ｔｏ ｒｅｐａｉｒ ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｓｏｉｌ．Ｗｏｒｋａｂｌｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏ－ ｇｉｅｓ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｒｅａｔｉｎｇ ＰＡＨｓ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｉｌｓ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐａｒｔ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｒｏｔａｒｙ ｋｉｌｎ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａ－ ｔｕｒｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＨＴＴＤ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｕｓｉｎｇ ｉｎ ｔｒｅａｔｉｎｇ ＰＡＨｓ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｉｌｓ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ＨＴＴＤ ｃａｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｒｅｍｏｖｅ ＰＡＨｓ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｆｒｏｍ ｓｏｉｌ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｄｏ ｎｏｔ ｒｅｄｕｃｅ ｄｉｏｘｉｎ．
针对北京某焦化厂 ＰＡＨｓ污染土的 污染土量大、污 染面 积广的状况，结合 水 泥 回 转 窑 的 特 点，提 出 了 一 套 合 理 的 修 复 技 术 ，即 回 转 窑 热 解 析 技 术 。 ３．１ 热 解 析 技 术 简 介
２ 焦化厂 ＰＡＨｓ污染土
２．１ 焦化厂 ＰＡＨｓ污染土的来源 焦化厂 炼 焦 是 烟 煤 在 隔 绝 空 气 加 热 到 ９５０～１０５０℃，经
过干 燥、热 解、熔 融、粘 结、固 化、收 缩 等 阶 段 最 终 制 得 焦 炭 。 ［２］
其中有３个工艺过程易产生大量含 ＰＡＨｓ的 烟尘，污染 环境，制造出 ＰＡＨｓ的污染土 。 ［１３－１５］ 其 一 是 在 装 煤 时，由 于 装煤车的导煤筒与焦炉的装煤 孔密 封不严，入炉 煤 粒 受 焦 炉 炭化室高温作用部分燃烧产生高 压气 流，随煤粉 从 导 煤 筒 与 装煤孔的缝隙处直喷而 出，造 成 大 量 含 ＰＡＨｓ 的 煤 粉 （含 半 焦）污染炉顶空 间，并 对 工 人 的 身 体 健 康 造 成 危 害。 其 二 是 出焦时，由于除尘 设 备 效 率 不 高，造 成 大 量 粒 径 不 一 的 焦 末 污染环境。其三是煤场的煤在到达煤塔的运输过程中含大 量 ＰＡＨｓ的细小煤尘进入大气中。 ２．２ 焦化厂 ＰＡＨｓ污染土的成分分析
多环 芳 烃 （ＰＡＨｓ）是 一 类 持 久 性 有 机 污 染 物，具 有 较 高 致癌、致畸、致突变性［１］，它能 广 泛 地 存 在 于 水、土 壤 中，特 别 是大气飘尘中，可 通 过 脂 溶 途 径 进 入 细 胞 内 部，从 而 对 生 物 体产生毒性和 突 变 等 病 理 影 响 。 ［２］ 研 究 表 明 燃 煤 排 放 烟 尘 中 ＰＡＨｓ主要分布在 飘 尘 和 烟 气 中，此 外，大 气 中 的 ＰＡＨｓ 还会被植物吸 收，或 积 累 在 土 壤 中［３］，通 过 食 物 进 入 人 类 的 食物链，危害人类 的 健 康，因 此 大 多 数 国 家 都 已 将 其 列 为 优 先控制污染物。所以修复 ＰＡＨｓ污染，尤其是长期污 染 土壤 显得十分重要和迫切 。 ［４，５］
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ ａｒｏｍａｔｉｃ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ（ＰＡＨｓ），ｐｏｌｌｕｔｅｄ ｓｏｉｌ，ｒｏｔａｒｙ ｋｉｌｎ，ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅ－ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＨＴＴＤ）
就世界范围 而 言，土 壤 污 染 尚 是 一 个 新 的 问 题，在 中 国 尤其如此，人们曾固执地以为可以 高枕无 忧，眼 不 见 为 净，可 为此付出了惨痛代价。严酷的现实逼问人 类：如 果 失 去 了 清 洁的空气、水、土壤、安 全 的 食 品 和 平 衡 的 生 态 空 间，经 济 发 展还有什么意义？对于人多地少的中国，每 一 寸 安 全 而 健 康 的 国 土 都 须 加 倍 爱 惜 ，治 理 土 壤 污 染 已 是 刻 不 容 缓 。
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材料导报 Ａ：综述篇
２０１２ 年 ２ 月 （上 ）第 ２６ 卷 第 ２ 期
高温热解析在多环芳烃污染土修复中的应用＊
耿 春 雷１，顾 军１，於 定 新２
（１ 北 京 建 筑 材 料 科 学 研 究 总 院 固 废 资 源 化 利 用 与 节 能 建 材 国 家 重 点 实 验 室 （筹 ），北 京 １０００４１； ２ 北 京 世 纪 洪 雨 科 技 有 限 公 司 ，北 京 １０００７０）
摘要 多环芳烃（ＰＡＨｓ）是一类重毒污染物，其污染土壤对人类的健康造成了严重危害，所以对污染土壤 进 行 修复势在必行。首先讨论了处理多环芳烃（ＰＡＨｓ）污染土壤 的 多 种 可 行 技 术；然 后 详 细 介 绍 了 回 转 窑 高 温 热 解 析 在 北京某焦化厂多环芳烃污染土壤修复中的应用及效果，研究发现回转窑高温热解析技术不仅能有效 去 除 污 染 土 中 的 有 机 污 染 物 ，而 且 还 能 抑 制 二 噁 英 等 剧 毒 物 的 产 生 。
高 温 热 解 析 在 多 环 芳 烃 污 染 土 修 复 中 的 应 用／耿 春 雷 等
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合物，如水和二氧化碳。在大多数的土壤环 境 中 会 发 生 污 染 物质自然生物降解，但在自然条件下的生物降解 通 常 不 能 顺 利地实现有效净化。
通 过 相 关 过 程 参 数 的 最 优 化 调 节 （如 土 壤 温 度、湿 度、 ＤＨ 值、氧化还原电位、氧浓度、电子受体类型、所需微生物的 存在和微生物的 生 物 有 效 性）来 提 高 微 生 物 降 解 的 条 件，从 而增强降解的过程。一些比较典型的土壤生物处理方法为： 土壤 堆 放 处 理［９］、浆 态 生 物 反 应 器 处 理［１０］、叶 片 搅 动 半 固 态 生物反应器和旋转半固态生物反应器处理。 １．４ 植 物 修 复 处 理
表１ 某焦化厂污染土 ＰＡＨｓ污染物分析
Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＰＡＨｓ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ ｅａｒｔｈ
ｉｎ ｓｏｍｅ ｃｏｋｉｎｇ ｐｌａｎｔ
有机物 苯并（ａ） 苯并（ｂ）＆ 苯并 茚并（１，２，苯并（ｇ．
种类
蒽
（ｋ）荧蒽 （ａ）芘 ３－ｃｄ）芘 ｈ．ｉ．）芘
含量 ｍｇ／ｋｇ １３．４
植物修复是利用受植物影响的微 生物、化 学 和 物 理 过 程 来修复受污染的土壤。
在国外，Ｐｒａｄｈａｎ［１１］和 Ａｎｄｅｒｓｏｎ［３］等 研 究 了 受 ＰＡＨｓ污 染土壤的植物修复。他们发现与裸露的土 壤 相 比，植 物 根 区 域是有机物生物降解的主要传导环境。根围区域有非常多 样化的微生物（细 菌）种 群，而 且 细 菌 的 数 量 比 不 毛 之 地 （无 植物生长）要大２～３个数量级。因此，可 以 通 过 在 污 染 土 地 上种植草来促进生物降解。在国内，有大量 的 工 作 者 对 植 物 修复 ＰＡＨｓ污染的土壤进行了大量的研究 。 ［１２］
Ｍａｒｔｉｅｎｓｓｅｎ等 发 ［９］ 明了一项 吸 附 和 生 物 处 理 共 同 起 作 用的技术。他们利用覆盖了驯化过的细菌的吸附载体微粒， 在土壤的冲 洗 过 程 中，污 染 物 很 好 地 附 着 在 生 物 吸 附 载 体 上，并且能在紧接着的生物降解 阶段得 以 去 除。这 项 技 术 对 受 ＰＡＨｓ污染的土壤的处理尤为有效。
生物降解是利用微生物将污染物质转化为无污染的混
＊９７３ 项 目 （２０１０ＣＢ７３５８０３）；国 家 科 技 支 撑 计 划 （２０１１ＢＡＢ０２Ｂ０５） 耿春雷：博士，工程师，主要研究方向为金属表面处理技术、钢 铁 的 腐 蚀 与 防 护、固 体 废 弃 物 的 资 源 化 综 合 利 用 Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｅｎｇｃｌ０６ ＠ｍａｉｌｓ．ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ
水泥窑炉具有燃烧炉温高和处理物 料 量 大 等 特 点，且 水 泥厂均配备有大 量 的 环 保 设 施，是 环 境 自 净 能 力 强 的 装 备。 水泥回转 窑 具 有 以 下 特 点［１６，１７］：（１）有 害 有 机 物 分 解 率 高； （２）回转窑热容 量 大，工 作 状 况 稳 定，可 处 理 大 量 的 废 料，而 且能维持均匀、稳定的燃烧气氛；（３）系统在 全 负 压 状 态 下 运 行 ，避 免 了 有 毒 、有 害 气 体 的 外 溢 。
北京某焦化厂所在地区地势平坦 开阔，该 地 区 在 地 质 构 造单元上位于华北地台的北部，岩性为粘 质 沙 土、沙 质 粘 土、
粘土，细、中、粗砂和 沙 砾 石 等 相 间 组 成 为 多 层 结 构，需 处 理 的 ＰＡＨｓ污 染 土 量 达 几 十 万 立 方 米。表 １ 为 焦 化 厂 污 染 土 的 ＰＡＨｓ污染物分析。
关键词 多环芳烃 污染土 回转窑 高温热解析
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎ Ｒｅｐａｉｒｉｎｇ ＰHale Waihona Puke BaiduＨｓ Ｐｏｌｌｕｔｅｄ Ｓｏｉｌ
ＧＥＮＧ Ｃｈｕｎｌｅｉ １，ＧＵ Ｊｕｎ１，ＹＵ Ｄｉｎｇｘｉｎ２
（１ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｗａｓｔｅ Ｒｅｕｓｅ ｆｏｒ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４１；２ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｃｅｎｔｕｒｙ Ｈｏｎｇｙｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００７０）
植物修复作为一种最后的土壤净 化清 洁 技 术，它 能 够 进 一步减少土壤中总 ＰＡＨｓ和致癌性 ＰＡＨｓ的浓度，而在没有 种植植物的对照土壤中，不能察觉到 ＰＡＨｓ的处理 效 果。对 地面 上 植 物 组 织 进 行 分 析，没 有 检 测 到 ＰＡＨｓ，这 就 意 味 着 ＰＡＨｓ已经被新陈代谢过程 分 解，这 项 技 术 不 会 把 土 壤 中 的 污染物转移到其他媒质环境中。 １．５ 吸 附 和 生 物 处 理
２２．３
１１．４ １１．２
９．３
ＰＡＨｓ污染物主要由 Ｃ、Ｈ 组 成，不含 Ｃｌ（在污染 土 中 也 没有检测到 Ｃｌ的 存 在），燃 烧 之 后 的 产 物 为 ＣＯ２ 和 Ｈ２Ｏ，推 测 不 会 产 生 酸 性 气 体 和 二 噁 英 ，不 会 对 环 境 产 生 影 响 。
３ 回 转 窑 高 温 热 解 析 技 术 研 究
焚烧处理过程通常包括两个步骤：首 先 是 使 污 染 物 从 土 壤中蒸发出来，这一 过 程 发 生 在 １５０～６５０℃，然 后 再 把 这 些 污染物在８５０～１２００℃ 的 环 境 里 摧 毁。 实 验 证 明，焚 烧 处 理 技术可以处理 氰 化 物、ＰＡＨｓ、石 油、碳 氢 化 合 物 和 汽 油。 土 壤 中 的 有 机 物 、汞 （Ｈｇ）和 氰 化 物 的 去 除 率 可 达 到 ９９％ 。 １．３ 生 物 处 理