近年来,随着产业升级和工业企业搬迁,导致城市内工业遗留场地环境风险不断增大,土壤污染形势愈发严峻,污染场地治理需求激增。热脱附修复技术是污染场地修复主要技术之一,特别是原位热脱附修复技术,特定条件下会成为不可替代的唯一技术选择,在我国污染场地修复行业中有着巨大需求。但目前国内关于原位热脱附修复技术的机理研究较少,研究手段相对缺乏,工程案例报道也较为少见。本课题针对以上问题,进行了相关研究和探索工作。本研究首先以场地污染调查中常见的有机污染物硝基苯和萘为研究对象,采用管式电加热炉,研究了人工污染土壤中有机污染物热脱附过程的关键影响因素,分析了不同温度、湿度、时间、土壤类型等条件下有机污染物的残留浓度和去除效率变化情况,进而得到硝基苯和萘的脱附规律;随后,针对原位热脱附修复技术研究手段不足的情况,设计开发了一套工艺完整的高温多点加热原位热脱附技术模拟系统,并在该平台上开展了原位热脱附过程的温度研究。本研究的主要研究结论包括以下几点:(1)随着加热时间的延长,土壤中硝基苯和萘的去除效率会逐渐提高,最后趋于某一限值,加热120 min后硝基苯和萘的去除率分别为95.60%和97.83%;土壤中硝基苯和萘开始剧烈气化的温度点是影响其脱附效率的关键,365℃下硝基苯和萘的去除率均能达到99.9%以上;土壤含水率过高和过低均不利于硝基苯和萘的热脱附,硝基苯在含水率6.9%时能达到最大去除率95.68%,萘在含水率16.2%时能达到最大去除率95.54%;随着硝基苯和萘的初始浓度的增加,两者的去除效率都呈现略微降低的趋势,硝基苯的去除率从94.11%降低至86.32%,萘的去除率从90.02%降低至88.28%;在加热时间较短(5~10 min)时,有机质含量较低的土壤中硝基苯和萘的脱附较快,但经过更长时间的加热(>20 min)后两种土壤中硝基苯和萘的去除率近似相等。(2)针对当前污染场地原位热脱附修复技术研究手段的缺失,设计开发了一套工艺完整的高温多点加热(3个加热井)原位热脱附修复技术模拟系统,实现了系统内温度、压力、流量等关键模拟参数的实时在线监测及系统自动化控制,为今后原位热脱附修复技术的加热过程控制、尾气处理技术、污水处理技术、系统集成技术等技术问题的研究构建了一个良好的平台。(3)在利用本研究构建的原位热脱附技术模拟系统进行的温度研究中发现:升温阶段,土壤中的水分/水汽的垂直运动对于垂直方向上的热传导起着主导作用;正式运行阶段,模拟系统中各处土壤的温度与其距离加热井的远近密切相关,最高可达530℃以上;各点的土壤温度直至该处水分完全蒸发后才会快速上升,且在升高至某一限值后便不会再明显升高,此时热传导已达平衡;抽提作用也会对系统中的热传导产生一定影响,由于原位沙槽中部存在抽提作用,模拟系统中加热棒的温度场会发生变形,因而使系统中的冷点不是距离热源最远的点。