RD05污染土壤熱解吸修復(fù)技術(shù)的研發(fā) 2019.01-2019.12（5月29日張旭修改）

企業(yè)研究開發(fā)項目設(shè)計書項目名稱：污染土壤熱解吸修復(fù)技術(shù)的研發(fā)項目負(fù)責(zé)人：許武電話目起止時間：2019年01月至2019年12月江蘇峰業(yè)科技環(huán)保集團(tuán)股份有限公司填報日期2019年1月09日

一、立項依據(jù)1．國內(nèi)外現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢；隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展升級、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)型，大批的鋼鐵、化工等工業(yè)用地、固體廢物堆放場等從城市中心地帶向其他地區(qū)或者郊區(qū)搬遷，留下了大批受污染的場地。土壤中的污染物主要為總石油烴、多環(huán)芳烴等有機(jī)物，有些土壤還有汞、砷等重金屬的污染物。這些受污染的土壤難以恢復(fù)，對農(nóng)產(chǎn)品和人體健康危害嚴(yán)重。其中由土壤中有機(jī)物含量超標(biāo)而造成的土壤污染稱為土壤有機(jī)污染。造成土壤污染的有機(jī)物主要包括甲醛、笨、氯仿等揮發(fā)性有機(jī)污染物、多環(huán)芳烴類等焦化類有機(jī)污染物、持久性有機(jī)污染物、化學(xué)農(nóng)藥以及石油烴、鄰笨二甲酸酯類等其他有機(jī)污染物。其中尤以有機(jī)氯農(nóng)藥、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯等持久性有機(jī)污染物為主，此類物質(zhì)具有高毒性、持久性、生物積累性、遠(yuǎn)距離遷移性，能長久存在于環(huán)境中，并且可通過生物食物鏈（網(wǎng)）累積，對人類健康有極大危害。對于有機(jī)污染物污染的土壤一般采用熱解析技術(shù)，熱解吸技術(shù)是通過直接或間接熱交換，將污染介質(zhì)及其所含的有機(jī)污染物加熱到足夠的溫度，以使有機(jī)污染物從污染介質(zhì)上得以揮發(fā)或分離的過程。根據(jù)加熱所能達(dá)到的溫度可分為低溫?zé)峤馕夹g(shù)(90～320℃)和高溫?zé)峤馕夹g(shù)(320～560℃)這兩種。熱解吸可通過調(diào)節(jié)加熱溫度和停留時間等方式有選擇地將污染物從一相轉(zhuǎn)化為另一相，在修復(fù)過程中一般并不出現(xiàn)對有機(jī)污染物的破壞作用。通過控制熱解吸系統(tǒng)的溫度和污染土壤停留時間有選擇地使污染物得以揮發(fā)，并不發(fā)生氧化、分解等化學(xué)反應(yīng)。熱解吸技術(shù)具有污染物處理范圍寬、修復(fù)周期短、設(shè)備可移動、修復(fù)后土壤可再利用等優(yōu)點。國外開展有機(jī)物污染土壤的熱解吸研究始于20世紀(jì)80年代，被廣泛應(yīng)用于工程實踐，已形成了完整的成套技術(shù)和設(shè)備。到目前為止，國內(nèi)修復(fù)公司通過進(jìn)口或自行研發(fā)熱脫附設(shè)備，已有數(shù)家公司具備和掌握土壤熱脫附修復(fù)技術(shù)及熱脫附設(shè)備的能力。我國已成功完成了北京染料廠、焦化廠場地修復(fù)，上海世博會場址修復(fù)，寧波化工、制藥廠修復(fù)，蘭州石化廠修復(fù)等工程項目。2．項目研發(fā)的目的、意義；2016年5月，國務(wù)院印發(fā)的《土壤污染防治行動計劃》（筒稱“土十條”）中明確指出要加大科技研發(fā)力度，加強(qiáng)土壤污染防治研究。土壤污染問題關(guān)系人民群眾身體健康，關(guān)系美麗中國建設(shè)，保護(hù)好土壤環(huán)境是推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和維護(hù)國家生態(tài)安全的重要內(nèi)容。全國土壤修復(fù)工程市場總金額總體較為穩(wěn)定，近兩年基本維持在一百億元左右，是一種環(huán)保細(xì)分市場中具有較大發(fā)展?jié)摿Φ母叩?。同時對于多種有機(jī)物污染土壤的修復(fù)與治理，熱解吸技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢。因此研發(fā)污染土壤熱解吸修復(fù)技術(shù)不僅有著政策優(yōu)勢，還有著更為廣闊的市場需求。目前對于熱解吸技術(shù)的研究則主要集中在熱解吸效率影響因素與處理能力、尾氣處理技術(shù)和節(jié)能降耗等方面?，F(xiàn)有自研異位熱解吸設(shè)備仍存在處置規(guī)模小、能耗高、模塊化程度低等缺點，在運行過程中存在返廠率高、穩(wěn)定性差、處理能力不達(dá)設(shè)計量等問題。因此需要針對上述問題進(jìn)行研究，研發(fā)一種處置規(guī)模大、低能耗、模塊化程度高的熱解吸設(shè)備，開發(fā)一種土壤熱解吸工藝，從而解決熱解吸技術(shù)在應(yīng)用中存在的問題。江蘇峰業(yè)環(huán)?？萍技瘓F(tuán)股份有限公司主營業(yè)務(wù)定位為“大環(huán)保、大環(huán)境、大節(jié)能、設(shè)備/裝備智造、新能源”等“五大主營業(yè)務(wù)”。其中土壤修復(fù)與治理是大環(huán)境業(yè)務(wù)的重要組成部分。通過本項目的研發(fā)，將進(jìn)一步增強(qiáng)公司土壤修復(fù)技術(shù)實力，拓寬拓廣土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。通過本項目對技術(shù)的研發(fā)，進(jìn)一步鞏固公司的技術(shù)優(yōu)勢，為公司做大做優(yōu)大環(huán)境業(yè)務(wù)提供技術(shù)支持。從而為企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供堅強(qiáng)支撐。3．本項目達(dá)到的技術(shù)水平及市場前景科學(xué)水平：開發(fā)出一套污染土壤熱解吸修復(fù)技術(shù)，能夠適用于不同土壤特性以及污染物特性，實現(xiàn)對多種有機(jī)污染物的高效協(xié)同處理。同時實現(xiàn)對熱量的最大化回收與利用，同時不對環(huán)境造成二次污染。有機(jī)污染物的去除率能夠達(dá)到98%以上，實現(xiàn)了排放參數(shù)遠(yuǎn)高于國家排放要求。通過本項目的研發(fā)，污染土壤熱解吸修復(fù)技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，我公司將在土壤修復(fù)領(lǐng)域形成核心技術(shù)體系，從而實現(xiàn)從環(huán)境污染修復(fù)核心技術(shù)到專用成套設(shè)備的設(shè)計制造技術(shù)、專用藥劑的配方研發(fā)和制作的全范圍覆蓋。市場前景：隨著《土壤污染防治行動計劃》、《土地污染防治法》、《土壤污染防治基金管理辦法》等土壤治理領(lǐng)域的政策法規(guī)的發(fā)布，顯示國家對于污染土壤治理工作的重視。2017年，國家用于土壤污染防治專項資金數(shù)為112億元，鼓勵企業(yè)以市場化形式參與到土壤治理中，因而進(jìn)行土壤修復(fù)工作符合政策導(dǎo)向。目前，我國有約4000萬畝的耕地被污染，工業(yè)污染場地大約為30-50萬塊，采油區(qū)土壤污染面積約有500萬公頃。因而未來土壤修復(fù)市場容量每年平均將達(dá)到1.2萬億元以上，并且呈現(xiàn)逐年增加的趨勢。在這些土壤污染中，有機(jī)物污染的土壤占據(jù)很大的比例，而作為治理有機(jī)污染土壤最為有效的熱解吸修復(fù)技術(shù)，其研發(fā)工作的開展就顯得非常重要。與日漸增長的市場需求相比，目前國內(nèi)各地的土壤修復(fù)工作正處于興起階段，大多項目缺乏系統(tǒng)而又專業(yè)的技術(shù)支持，對于土壤修復(fù)技術(shù)及設(shè)備的研究較為缺乏，還沒有形成統(tǒng)一的規(guī)范與要求技術(shù)方面的不成熟制約了土壤修復(fù)工作的開展。因此現(xiàn)在展開對污染土壤熱解吸修復(fù)技術(shù)的研發(fā)，將助推企業(yè)快速占領(lǐng)市場，因而具有非常廣闊的市場前景。二、研發(fā)內(nèi)容和目標(biāo)1．項目主要內(nèi)容、目標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)；主要研究內(nèi)容：1、土壤污染情況調(diào)查與分析以實際工程項目的重金屬污染土壤為研究對象，采用了XRD和XRF分別對土壤的主要成分及含量、水含量等參數(shù)進(jìn)行表征分析，系統(tǒng)研究污染土壤的基本性質(zhì)及主要成分。主要確定土壤特性，如土壤質(zhì)地、水分含量、粒徑分布；確定污染物特性，如污染物種類、污染物濃度。參考土壤的分析結(jié)果，并通過風(fēng)險評價計算，在滿足法律法規(guī)要求下，充分考慮經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的可行性，最終確定該場地污染修復(fù)目標(biāo)建議值。2、熱解吸工藝設(shè)計常規(guī)的熱解吸工藝由污染土壤開挖、預(yù)熱處理、粉碎與過篩以及熱解吸、尾氣處理這幾個工段組成。對于各個工段進(jìn)行熱量衡算計算，確定能量平衡關(guān)系式。根據(jù)土壤的成分及特點，確定最佳的進(jìn)料參數(shù)，如最佳粒徑、最佳進(jìn)料量；確定系統(tǒng)運行參數(shù)，如加熱溫度、停留時間、載氣氣氛和流速、升溫速率。3、熱解吸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計通過設(shè)計三段式熱解吸系統(tǒng)，一體化實現(xiàn)土壤預(yù)處理、熱解吸以及土壤冷卻。利用空氣冷卻并回收土壤的熱量，從而充分利用加熱空氣的熱量。通過使用熱解吸之后的熱空氣對土壤進(jìn)行預(yù)熱處理，從而實現(xiàn)土壤的預(yù)熱并控制土壤的水含量。同時也實現(xiàn)了對高溫段土壤的全部囊括。綜合考慮場地土壤條件、污染物特性、工藝設(shè)計、設(shè)備特性等因素，形成一套污染土壤熱解吸修復(fù)技術(shù)。研究目標(biāo)：形成一套具有世界領(lǐng)先水平的高效污染土壤熱解吸修復(fù)工藝并進(jìn)行工程化應(yīng)用，并確定各項工藝參數(shù)以及操作參數(shù)。在保證達(dá)到處理指標(biāo)的同時并能夠?qū)崿F(xiàn)能耗的最優(yōu)化。研發(fā)一套一體化熱解吸修復(fù)設(shè)備，實現(xiàn)預(yù)處理、熱解吸以及冷卻的一體化處理。從而達(dá)到對熱量的充分使用，實現(xiàn)低能耗運行。根據(jù)對于土壤的詳細(xì)分析，確定有機(jī)污染物的成分及特點，進(jìn)而對應(yīng)選擇最佳的投料量與粒徑?；谖廴就寥罒峤馕迯?fù)技術(shù)，申報3~6專利，初步形成專利群。關(guān)鍵技術(shù)：通過對于不同項目的土壤特性進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)構(gòu)并結(jié)合設(shè)備的運行特點，對于每一設(shè)備進(jìn)行熱量分析與核算，并整個工藝流程進(jìn)行物料計算以及熱量衡算。從而實現(xiàn)針對于不同項目的特點，設(shè)計一套能夠高效運行并實現(xiàn)能量最大化利用的工藝及設(shè)備。通過對于土壤一體化設(shè)備的優(yōu)化與設(shè)計，創(chuàng)造性的采用三段式熱解吸系統(tǒng)，將污染土壤的預(yù)熱處理、熱解吸以及冷卻這三個工段進(jìn)行一體化設(shè)計，實現(xiàn)了土壤修復(fù)全流程的集合。通過設(shè)計冷卻工段，實現(xiàn)對于土壤熱量的回收的同時，還能進(jìn)一步收集土壤中的有機(jī)污染物，從而避免有機(jī)物外溢造成二次污染。將熱解吸之后的熱空氣以及冷卻煙氣混合之后進(jìn)入到預(yù)熱處理工段，對于土壤進(jìn)行預(yù)熱處理，保證土壤含水率以及粒徑符合工藝要求。2．技術(shù)創(chuàng)新之處綜合考慮小試實驗結(jié)果以及工程化應(yīng)用需求，實現(xiàn)了從反應(yīng)機(jī)理研究到工程設(shè)備設(shè)計的全覆蓋。針對于不同項目土壤的不同特性以及污染物的特性，實現(xiàn)了工藝參數(shù)、操作參數(shù)以及溫度設(shè)置的個性化定制。通過對于每一套設(shè)備以及整套工藝流程進(jìn)行物料衡算以及熱量衡算，建立起完整的熱量衡算式，最大化提高熱量的利用率，降低在實際運行中所產(chǎn)生的能耗。通過設(shè)計三段式熱解系統(tǒng)，實現(xiàn)了預(yù)熱處理、熱解吸以及冷卻這三個工段的一體化，減少了設(shè)備數(shù)量，極大的優(yōu)化了工藝流程。同時還能實現(xiàn)對于熱量的最大化利用。由于將高溫段均包含在一體化設(shè)備中因此可以對熱解吸出的有機(jī)污染物進(jìn)行最大化的收集。避免對環(huán)境造成二次污染。3、主要技術(shù)指標(biāo)2、對土壤中有機(jī)污染物的去除率達(dá)到98%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)中的要求。3、一體化處理設(shè)備出口土壤溫度不高于50℃，實現(xiàn)處理運行成本的最低化。三、現(xiàn)有研發(fā)條件和工作基礎(chǔ)[承擔(dān)單位開展本項目的優(yōu)勢（人才、設(shè)施等條件）1、承擔(dān)單位開展本項目的優(yōu)勢（人才、設(shè)施條件）江蘇峰業(yè)科技環(huán)保集團(tuán)股份有限公司在環(huán)保、環(huán)境和節(jié)能事業(yè)的征程上奮斗了近二十載，土壤修復(fù)是公司五大主營業(yè)務(wù)之“大環(huán)境”的重要組成部分。公司擁有全球領(lǐng)先的土壤修復(fù)治理核心技術(shù)，擁有環(huán)境工程（環(huán)境防治）設(shè)計甲級資質(zhì)、環(huán)境工程（水污染防治、廢固治理和環(huán)境污染修復(fù)）設(shè)計乙級資質(zhì)；環(huán)保工程專業(yè)承包壹級和機(jī)電安裝工程施工總承包貳級及市政工程總承包貳級等十多項資質(zhì)。在大環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域，公司與浙江大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)等高校及科研院所建立了聯(lián)合研發(fā)中心，項目成員均是公司的技術(shù)骨干，具有豐富的技術(shù)、建設(shè)、運行和管理經(jīng)驗，各方面技術(shù)力量、技術(shù)條件均能滿足研究需要。在土壤修復(fù)的各個環(huán)節(jié)，如土壤監(jiān)測、場地勘探、技術(shù)設(shè)備、藥劑研發(fā)生產(chǎn)、土壤修復(fù)工程的設(shè)計和施工等環(huán)節(jié)均有成熟而先進(jìn)的核心技術(shù)。公司擁有篩分設(shè)備、定時定位土壤水分測速儀、顆粒分析自控吸液儀、微波消解儀、土壤硬度計、無線多點土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)等高科技土壤監(jiān)測、研發(fā)設(shè)備。項目負(fù)責(zé)人許武，高級工程師，曾經(jīng)參與過多個重大科技項目的研發(fā)，曾經(jīng)領(lǐng)銜主持了公司土壤修復(fù)技術(shù)的研發(fā)。截止到目前為止，授權(quán)專利近20件，其中包含多項土壤修復(fù)領(lǐng)域的專利。參與的項目獲省級科技進(jìn)步二等獎1項，具有豐富的理論與實際經(jīng)驗。本項目參與人員專業(yè)涵蓋環(huán)保、化工、環(huán)境、設(shè)備設(shè)計等多個方面，并大多參與過土壤修復(fù)技術(shù)的研發(fā)、工程設(shè)備的設(shè)計、工程項目的實施等工作，具有豐富的研發(fā)、設(shè)計、應(yīng)用經(jīng)驗，這些都為本項目的實施提供了堅實的基礎(chǔ)。2、已有的工作基礎(chǔ)江蘇峰業(yè)科技環(huán)保集團(tuán)股份有限公司國內(nèi)環(huán)境治理領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，已經(jīng)在土壤修復(fù)領(lǐng)域深耕多年，擁有深厚的技術(shù)積累及豐富的項目經(jīng)驗。在與污染土壤熱解吸修復(fù)技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域，公司已經(jīng)掌握了土壤原位汽提技術(shù)并推廣到市場，目前已經(jīng)有了多個項目，這些都為本次項目“污染土壤熱解吸修復(fù)技術(shù)的研發(fā)”的開展提供了技術(shù)基礎(chǔ)。對于土壤修復(fù)設(shè)備研發(fā)，我司有著豐富的研發(fā)經(jīng)驗以及專業(yè)的技術(shù)人員。針對于土壤修復(fù)設(shè)備，我司已經(jīng)有多套擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的土壤一體化修復(fù)設(shè)備，擁有專業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及完善的研發(fā)、制作流程。這些都為土壤修復(fù)設(shè)備的改進(jìn)與設(shè)計提供了基礎(chǔ)。立足于做大做強(qiáng)大環(huán)境業(yè)務(wù)，五大主營業(yè)務(wù)齊頭并進(jìn)的戰(zhàn)略目標(biāo)。我司已經(jīng)對不同區(qū)域、不同類型的有機(jī)污染物土壤進(jìn)行了檢測與分析，初步掌握了有機(jī)物污染的土壤不同特性。對市場上熱解吸修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了調(diào)研，并且與專業(yè)的高校以及科研機(jī)構(gòu)展開了合作。四、計劃進(jìn)度（包括總的研究期限、年度計劃進(jìn)度以及已經(jīng)取得的階段成果）2019.1-2021.2通過市場調(diào)研、文獻(xiàn)資料查閱及對外技術(shù)交流，編寫可行性研究報告、立項、制訂實驗計劃及開發(fā)任務(wù)的實施計劃。2019.3-2019.5針對工程項目的土壤，對土壤進(jìn)行成分及含量分析。通過實驗確定土壤和污染物特性，并確定各項操作參數(shù)及工藝參數(shù)。2019.6-2019.9基于實驗分析結(jié)構(gòu)，進(jìn)行工藝流程設(shè)計。根據(jù)文獻(xiàn)資料分析及項目特點，進(jìn)行土壤一體化修復(fù)設(shè)備設(shè)計。2019.10-2019.11試制中試一體化設(shè)備，并在現(xiàn)場進(jìn)行中試。進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備設(shè)計及運行參數(shù)2019.12-2019.12根據(jù)現(xiàn)場使用情況的反饋進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，確定最終方案，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。五、經(jīng)費預(yù)算項目預(yù)計總經(jīng)費245萬元。項目經(jīng)費支出預(yù)算表單位：萬元科目預(yù)算額1、直接從事研發(fā)活動的本企業(yè)在職人員人工費1152、研發(fā)活動直接投入的費用1203、折舊費用與長期待攤費用54、設(shè)計費05、裝備調(diào)試費06、專門用于研發(fā)活動的無形資產(chǎn)攤銷費07、勘探、開發(fā)技術(shù)的現(xiàn)場試驗費08、研發(fā)成果論證、鑒定、