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熱脫附技術是指在真空條件下或通入載氣時，通過直接或間接熱交換，將土壤中的有機污染物加熱到足夠的溫度，以使有機污染物從污染介質上得以揮發或分離，進入氣體處理系統的過程。
熱脫附可通過調節加熱溫度和停留時間等方式有選擇地將污染物從一相轉化為另一相，在修復過程中并不出現對有機污染物的破壞作用。通過控制熱脫附系統的溫度和污染土壤停留時間有選擇的使污染物得以揮發，并不發生氧化、分解等化學反應。
熱脫附主要包含兩個基本過程：一是加熱待處理物質，將目標污染物揮發成氣態分離;二是將含有污染物的尾氣進行冷凝、收集以及焚燒等處理至達標后排放至大氣中。
熱脫附技術具有污染物處理范圍寬、設備可移動、修復后土壤可再利用等優點，特別對PCBs這類含氯有機物，非氧化燃燒的處理方式可以顯著減少二惡英生成。不過，熱脫附技術并不適于有機防腐劑以及活性氧化劑還原劑污染土壤、污泥、沉淀物、濾渣的修復。
一般來說熱脫附技術可以分類為原位熱脫附技術和異位熱脫附技術兩大類。
原位熱脫附技術
原位熱脫附技術是石油污染土壤原位修復技術中一項重要手段，主要用于處理一些比較難開展異位環境修復的區域，例如，深層土壤以及建筑物下面的污染修復。
原位熱脫附技術是將污染土壤加熱至目標污染物的沸點以上，通過控制系統溫度和物料停留時間有選擇地促使污染物氣化揮發，使目標污染物與土壤顆粒分離、去除。熱脫附過程可以使土壤中的有機化合物揮發和裂解等物理化學變化。當污染物轉化為氣態之后，其流動性將大大提高，揮發出來的氣態產物通過收集和捕獲后進行凈化處理。
異位熱脫附技術
異位熱脫附技術則用來處理一些適于開展異位環境修復的區域，將污染土壤提取出來并通過專門的熱脫附系統裝置處理。
異位熱脫附系統可分為直接熱脫附和間接熱脫附，也可分為高溫熱脫附和低溫熱脫附。
(1)直接熱脫附由進料系統、脫附系統和尾氣處理系統組成。進料系統：通過篩分、脫水、破碎、磁選等預處理，將污染土壤從車間運送到脫附系統中。脫附系統：污染土壤進入熱轉窯后，與熱轉窯燃燒器產生的火焰直接接觸，被均勻加熱至目標污染物氣化的溫度以上，達到污染物與土壤分離的目的。尾氣處理系統：富集氣化污染物的尾氣通過旋風除塵、焚燒、冷卻降溫、布袋除塵、堿液淋洗等環節去除尾氣中的污染物。
(2)間接熱脫附由進料系統、脫附系統和尾氣處理系統組成。與直接熱脫附的區別在于脫附系統和尾氣處理系統。脫附系統：燃燒器產生的火焰均勻加熱轉窯外部，污染土壤被間接加熱至污染物的沸點后，污染物與土壤分離，廢氣經燃燒直排。尾氣處理系統：富集氣化污染物的尾氣通過過濾器、冷凝器、超濾設備等環節去除尾氣中的污染物。氣體通過冷凝器后可進行油水分離，濃縮、回收有機污染物。
主要設備包括進料系統：如篩分機、破碎機、振動篩、鏈板輸送機、傳送帶、除鐵器等；脫附系統：回轉干燥設備或是熱螺旋推進設備；尾氣處理系統：旋風除塵器、二燃室、冷卻塔、冷凝器、布袋除塵器、淋洗塔、超濾設備等。
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