CN101530858A - 土壤污染热脱附修复处理系统 - Google Patents

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林玉锁
田猛
张胜田
张孝飞
王国庆
徐建
华晓梅
单艳红
冯艳红
何跃
赵欣
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Abstract

本发明土壤污染热脱附修复处理系统属于土壤修复处理系统。其包括进料系统、热源系统和控制系统，其特征在于还包括热脱附系统和尾气处理装置，其中热脱附系统由引风机和热提转炉组成，尾气处理装置由除尘器和碱液吸收塔组成。本发明在处理主要污染物挥发性/半挥发性有机物的污染土壤时，与国外的同类产品相比，设备成本只为其1/3～1/5；杜绝了污染土壤处理过程中可能带来的二次污染问题；温控系统具有较好的适用性；运行成本只有300～500元/吨污染土壤，远远低于污染土壤危险填埋和焚烧的处理成本；处理主要污染物挥发性/半挥发性有机物的污染土壤的净化效果一半可以达到70～80％。

Description

土壤污染热脱附修复处理系统
技术领域
本发明涉及到一种受挥发性/半挥发性有机污染土壤的修复处理系统，更具体的说是通过直接或间接的热交换方式加热受污染土壤至足够温度，使得挥发性/半挥发性的污染物从受污染土壤中挥发或分离出来并得到处理的土壤污染热脱附处理系统。
背景技术
改革开放以来，我国社会经济在取得巨大成绩的同时，遗留了大量的受污染的工业场地。近年来，随着我国工业化和城市化进程的加快以及各地城市布局改造中“退二进三”战略的实施，污染企业搬迁引发的环境污染事故和对人体健康伤害事件在全国各地时有发生，已成为城市土地开发引发环境纠纷的主要因素之一。据调查，污染企业搬迁遗留场地的主要污染物涉及农药(有机磷/有机氯农药)、挥发性有机污染物和重金属(Cr、Pb、Cd、Hg、As)等，其主要环境风险为挥发性/半挥发性有机污染物对生态环境和人体健康的影响。
环境保护部发布了《关于切实做好企业搬迁过程中环境污染防治工作的通知》(环办[2004]47号)和《关于加强土壤污染防治工作的意见》(环发[2008]48号)等一系列文件和管理办法，要求各地切实做好企业搬迁过程中环境污染防治工作，组织开展搬迁企业原厂址土壤污染风险评估与修复，降低土地再利用对人体健康影响的风险。
挥发性和半挥发性有机物污染土壤场外治理工艺及装置(ZL200410056888.7)公布了一种挥发性和半挥发性有机物污染土壤的场外治理工艺及其装置，该装置由抽排气路装置的抽排井和控温传感器及加热装置埋入土筒内组成。该专利主要使用真空抽提的方法进行挥发性/半挥发性的有机污染土壤的处理，处理量较小，不能满足污染场地大规模的工程应用需要。
相关文献检索表明，在本专利申请日前没有发现与本发明类似结构热脱附处理系统的文献。
发明内容
1、要解决的技术问题
针对污染场地的环境风险主要为挥发性/半挥发性有机污染物对生态环境和人体健康的影响，污染场地存在的污染物浓度高、种类复杂、修复过程容易产生二次污染的特点，本发明提供了由热源系统、热脱附系统、进料系统和尾气处理装置组合而成的土壤污染热脱附修复处理系统，可以有效处理挥发性/半挥发性有机污染土壤。
2、技术方案
热脱附法是土壤污染修复的方法之一，通过直接或间接的热交换方式加热受污染土壤至足够温度，使得挥发性/半挥发性的污染物从受污染土壤中挥发或分离出来并得到处理的污染土壤处理工艺。
本发明在热脱附法的基础上，结合了进料系统、热脱附系统、热源系统、控制系统和尾气处理装置，组成土壤污染热脱附修复处理系统。其技术方案如下：
土壤污染热脱附修复处理系统，包括进料系统、热源系统和控制系统，其特征在于还包括热脱附系统和尾气处理装置，其中热脱附系统由引风机和热提转炉组成，尾气处理装置由除尘器和碱液吸收塔组成。
其中：
(1)进料系统
进料系统由料斗、计量皮带秤、上料皮带机组成，污染土壤经网筛预处理后，粒径小于1cm，然后经料斗进入计量皮带秤、上料皮带机传输后进入热脱附系统。
(2)热源系统
热源系统由燃烧系统和换热器组成，热源系统的能源可以为煤、液化气或天然气，以煤为能源时采用热风炉或煤粉炉，以液化气或天然气为能源时采用燃烧器，能源经燃烧后生成的热空气(此时的热空气温度不稳定)进入换热器，热空气在换热器中加热冷空气，通过调节冷热空气的比率，得到需要温度的热空气(通常低于350℃)，进入热脱附系统。
(3)热脱附系统
热脱附系统由引风机和热提转炉组成，热提转炉为圆筒状设备，具有较好密封性，其轴线与地面呈5～10°夹角。热空气与污染土壤同时进入热提转炉，热空气在热提转炉中充分与污染土壤接触，使得污染土壤中挥发性/半挥发性有机污染物挥发或分离出来，经引风机进入尾气处理装置，处理后的土壤从热提转炉另一端排出。
(4)尾气处理装置
尾气处理装置由除尘器(旋风或布袋除尘器)和碱液吸收塔组成，处理热提转炉中排出的废气，使之达标排放。
(5)控制系统
控制系统集成了计量皮带秤、上料皮带机、燃烧器、换热器、热提转炉、引风机的自动控制。
3、有益效果
本发明在处理主要污染物挥发性/半挥发性有机物的污染土壤时，具有以下显著的优点：①与国外的同类产品相比，设备成本只为其1/3～1/5。②本发明的设计思想包含了污染全过程控制，杜绝了污染土壤处理过程中可能带来的二次污染问题。③本发明的温控系统保证对不同挥发性/半挥发性有机物采用不同的处理温度，具有较好的适用性。④本发明的运行成本只有300～500元/吨污染土壤，远远低于污染土壤危险填埋和焚烧的处理成本。⑤本发明处理主要污染物挥发性/半挥发性有机物的污染土壤的净化效果一半可以达到70～80％。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的结构示意图，其中1、料斗；2、计量皮带称；3、上料皮带机；4、燃烧器；5、换热器；6、热提转炉；7、引风机；8、旋风除尘器；9、碱液吸收塔；10、水泵；11、自控箱。
具体实施方式
以下通过具体的实施案例进一步说明本发明。
苏州某化工污染场地，其主要污染物为苯系物，如苯、甲苯、二甲苯等。
本发明的由热源系统、进料系统、热脱附系统、控制系统和尾气处理装置组成。
进料系统由料斗1、计量皮带秤2、上料皮带机3组成。污染土壤经网筛预处理后，粒径小于1cm，然后经料斗1进入计量皮带秤2、上料皮带机3传输后进入热脱附系统。计量皮带秤2尺寸为宽0.5m、长2.0m，平行放置，上料皮带机3尺寸为宽0.4m、长6.0m，呈30°～45°放置。两者均由电机控制传输速度，电机与控制系统相连。
热源系统由液化气燃烧器4和换热器5组成，液化气燃烧器4采用意大利雅路牌RS34型，输出功率为70/125～390kw，耗气量为7/13～39Nm3/h，液化气燃烧器4通过整体式燃气阀组MBD420与液化气钢瓶连接。液化气燃烧器4的另一端与换热器5相连。换热器5由燃烧室和换热室组成，尺寸为长4m、宽4m、高3m，Q235钢材质，厚15mm，内搪耐火材料。液化气经燃烧器4点燃后，在燃烧室充分燃烧，加热换热室中的空气，换热室中的热空气通过管道输送到热脱附系统。燃烧器4的开启和整体式燃气阀组的开启程度由控制系统控制，换热室的热空气温度也在控制系统中显示。
热脱附系统由引风机7和热提转炉6组成。热提转炉6为圆筒状设备，直径0.8m、长3m，具有较好密封性，其轴线与地面呈5～10°夹角，放置于钢质支架上，由电机控制其转速。热提转炉6一端与换热器5连接，一端与引风机连接7，与换热器连接的一端还有出料口，热脱附后土壤由此排出。热空气与污染土壤同时进入热提转炉6，热空气在热提转炉6中充分与污染土壤接触，使得污染土壤中挥发性/半挥发性有机污染物挥发或分离出来，经引风机7进入尾气处理装置，引风机7的风量4527m3/h，风压1256Pa。热提转炉6和引风机7的电机均与控制系统相连。
尾气处理装置由旋风除尘器8(或布袋除尘器)和碱液吸收塔9组成，旋风除尘器8为Q235钢材质，直径0.75m，厚4mm，处理风量5000m3/h，碱液吸收塔9为Q235钢材质，直径0.8m，高3m，厚5mm。旋风除尘器8和碱液吸收塔9处理热提转炉中排出的废气，使之达标排放，其中碱液吸收塔的碱液由水泵10提升循环流动，水泵10与控制系统相连。
控制系统是在自控箱11中集成了计量皮带秤2、上料皮带机3、燃烧器4、换热器5、热提转炉6、引风机7和水泵10的自动控制。
整套设备占地面积为12m×10m，约需120m2，总装机容量为12～15KW，处理量为5～10t/hr，热提转炉工作温度为50～300℃。
处理效率苯为76.5％，甲苯和二甲苯为70.3％。

Claims (5)

1.土壤污染热脱附修复处理系统，包括进料系统、热源系统和控制系统，其特征在于还包括热脱附系统和尾气处理装置，其中热脱附系统由引风机和热提转炉组成，尾气处理装置由除尘器和碱液吸收塔组成。
2.根据权利要求1所述的土壤污染热脱附修复处理系统，其特征在于热提转炉为圆筒状设备，其轴线与地面呈5～10°夹角。
3.根据权利要求2所述的土壤污染热脱附修复处理系统，其特征在于热源系统由燃烧系统和换热器组成。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的土壤污染热脱附修复处理系统，其特征在于除尘器为旋风除尘器或布袋除尘器。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的土壤污染热脱附修复处理系统，其特征在于进料系统由料斗、计量皮带秤、上料皮带机组成。
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