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热脱附主要包含两个基本过程：一是加热待处理物质，将目标污染物挥发成气态分离;二是将含有污染物的尾气进行冷凝、收集以及焚烧等处理至达标后排放至大气中。一般来说热脱附技术可以分类为原位热脱附技术和异位热脱附技术两大类。
一、原位热脱附技术是石油污染土壤原位修复技术中一项重要手段，主要用于处理一些比较难开展异位环境修复的区域，例如，深层土壤以及建筑物下面的污染修复。
原位热脱附技术是将污染土壤加热至目标污染物的沸点以上，通过控制系统温度和物料停留时间有选择地促使污染物气化挥发，使目标污染物与土壤颗粒分离、去除。热脱附过程可以使土壤中的有机化合物挥发和裂解等物理化学变化。异位土壤修复技术主要包括异位填埋、异位固化、异位化学淋洗法、异位化学固化稳定化、异位热处理和一系列的异位生物修复法等。当污染物转化为气态之后，其流动性将大大提高，挥发出来的气态产物通过收集和捕获后进行净化处理。
二、异位热脱附技术则用来处理一些适于开展异位环境修复的区域，将污染土壤提取出来并通过专门的热脱附系统装置处理。异位热脱附系统可分为直接热脱附和间接热脱附，也可分为高温热脱附和低温热脱附。
回转窑热脱附系统分为原位修复技术和异位修复技术，其中原位修复技术又可分为原位处理技术和原位控制技术，常用的原位处理技术包括物理、化学和生物方法等，异位修复技术可分为挖掘和异位处理处置技术。土壤含水率水在处理过程中的蒸发也需要燃料，所以过多的水分含量会提高操作费用。回转窑热脱附有机污染土壤处理顺序及流程：现场分区——地面拆除——土壤挖开——转移和暂存——筛分、破碎预处理——加热预处理——热脱附设备——进料系统——间接热脱附处置——土壤和粉尘出料——暂存待验——验收——回填、场地平整。
近年来，在城市污染企业搬迁后遗留、遗弃的工业污染场地中，苯系物、石油烃、多环芳烃等典型有机污染物被高频率检出，这些有机污染物极易扩散到环境中危害居民健康和环境安全。目前，已有多种修复技术应用于有机污染场地的修复实践中。降低受体风险的制度控制措施有增加室内通风强度、引入清洁空气、减少室内外扬尘、减少人体与粉尘的接触、对裸土进行覆盖、减少人体与土壤的接触、改变土地或建筑物的使用类型、设立物障、减少污染食品的摄入、工作人员及其他受体转移等。其中异位热脱附技术具有污染物去除率高、修复周期短、适用性强等显著优势，因而在有机污染场地土壤修复工程中得到普遍应用。该技术的基本原理是通过直接或者间接加热，使土壤达到一定温度，其中的有机污染物向气相转换并挥发、分离，进而通过尾气处理系统有效去除，实现尾气达标排放。