CN102069088B - 土壤通风－立式解吸炉修复有机污染土壤的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种土壤通风－立式解吸炉修复有机污染土壤的系统，包括有热解吸系统、尾气处理系统和控制系统，其中热解吸系统由空气压缩机1和立式解吸炉2组成，尾气处理系统由旋风除尘器3、除湿器4和吸附塔5组成，控制系统6可实现土壤加热温度的有效控制。该系统可用于主要污染物为挥发性/半挥发性有机物污染土壤的修复。

Description

土壤通风-立式解吸炉修复有机污染土壤的系统

技术领域

[0001] 本发明涉及到一种修复受挥发性/半挥发性有机物污染土壤的系统，更具体的说是通过采用土壤通风和电加热方法对有机污染土壤进行修复的土壤通风－立式解吸炉修复有机污染土壤的系统。

背景技术

近年来，随着我国工业化和城市化进程的加快，城市规划、城市扩容、功能区与城市布局的调整，大量污染企业搬迁，遗留了大量受污染的工业场地，由此引发的环境污染事故和对人类健康的危害已经成为制约城市土地开发利用的一个主要因素。据调查，污染企业搬迁遗留场地的污染物主要涉及有机污染物和重金属等，其中挥发性/半挥发性有机污染物对生态环境和人体健康的影响很大。

有机污染场地修复技术主要有原位修复技术和异位修复技术。原位修复技术受场地本身特性的影响较大，所处的环境受人为干预的程度相对较小，修复工程难以控制，修复周期较长，修复效果难以达到理想状态；而异位修复技术通过工程的手段，修复周期短，修复效率高、修复效果好。目前，热解吸方法是一种常用的异位修复方法，主要用于工业场地挥发性/半挥发性有机污染土壤的修复。通过对污染土壤加热，使污染土壤升温至足够温度，挥发性/半挥发性有机污染物从土壤中挥发、分离出来，使得土壤得以净化。与其他技术相比热解吸方法具有高效、快速和安全的优点。热解吸装置修复效果的好坏关键在于能否提供足够高的加热温度以及确保挥发出来的气态污染物能与土壤快速分离。

中国专利(200910030305.6)《土壤污染热脱附修复处理系统》公布了一种挥发性和半挥发性土壤移位处理系统，该系统热脱附装置采用热提转炉；热媒采用燃料（煤、液化气或天然气）燃烧产生的热烟气。利用热烟气加热冷空气，使冷空气升温，进入热提转炉与污染土壤接触。该专利中热空气温度一般低于350℃，又由于空气的比热容较小，土壤加热后的温度不会太高，因而仅能处理污染土壤中沸点较低的苯和苯系物，不能满足城市污染场地有机污染物复杂性和多样性的需求。

检索相关文献表明，在本专利申请日前未发现与本发明类似结构的有机污染土壤修复系统的文献。

发明内容

[0006] 热解吸法和土壤通风法是修复有机污染土壤的两种方法，前者是通过对土壤加热至足够温度，使得其中的有机污染物挥发出来脱离土壤并得到处理的一种土壤处理方法，而后者是人工向土壤中注入空气流，促进有机污染物的挥发，由气流将土壤气相中的有机污染物带走，以净化土壤的处理方法。

本发明以热解吸法和土壤通风法为基础，提供一种土壤通风－立式解吸炉修复有机污染土壤的系统，受污染的土壤进入立式解吸炉后，通过电加热元件间接加热土壤，将受污染的土壤加热至足够温度，使得土壤中挥发性/半挥发性有机污染物从土壤中挥发回来，被压缩空气快速带走并被处理，土壤得以净化。

本发明采用如下技术方案：

一种土壤通风－立式解吸炉修复有机污染土壤的系统，包括尾气处理系统和控制系统，除此更主要的是还包括了有空气压缩机和立式解吸炉组成的热解吸系统。所述空气压缩机与立式解吸炉的进气口连接，立式解吸炉的出气管连接尾气处理系统。

其中：

（1）热解吸系统

一种热解吸系统，其特征在于：由立式解吸炉和空气压缩机组成，立式解吸炉为圆筒状设备，外壁设置电加热元件。污染土壤由进料斗加入，通过电加热元件间接加热土壤至足够温度，使得污染土壤中挥发性/半挥发性有机物挥发出来，同时空气经空气压缩机压缩后由底部进入立式解吸炉与污染土壤混合接触，挥发出来的污染气体在压缩空气的作用下快速带出热解吸系统进入尾气处理系统。压缩空气流量可以调节，流量较小时，解吸炉以立式固定床方式运行，小的土壤颗粒不致被气流带走，可确保小的土壤颗粒在炉内有足够的停留（加热）时间；流量较大时，土壤颗粒在炉内处于流化状态，解吸炉以流化床方式运行，此时，压缩空气可起到混合土壤的作用，并使土壤颗粒受热均匀。

（2）尾气处理系统

尾气处理系统由旋风除尘器、除湿器和吸附塔组成，处理热解吸系统中排出的废气，使其达标排放。

（3）控制系统

控制系统集成了空气压缩机和立式解吸炉的自动控制。

   调节空气压缩机出风管阀门开度可调节空气流量、控制电加热元件加热温度可调节土壤温度。

   本发明的有益效果如下：

根据本发明的土壤通风－立式解吸炉修复有机污染土壤的系统，能对挥发性/半挥发性有机物污染土壤进行有效修复。其有益效果具体说有以下：

（1）与国内外同类产品比，设备流程简单有效，占地小，投资费用低；

（2）本发明对污染土壤采用电加热方式，清洁可靠，弥补了采用燃料燃烧产生高温烟气加热土壤方式而导致烟气排放增加大气环境风险的不足，且在整个设备流程中，对尾气进行有效处理，可达标排放，杜绝了二次污染的产生；

（3）本发明的立式解吸炉运行方式可调，可通过调节压缩空气量调节解吸炉的运行方式（固定床或流化床），处理土壤颗粒粒径范围较宽；另外，立式解吸炉内污染土壤的排出是通过立式解吸炉底部出料管上的阀门控制的，通过控制出料阀门就控制了污染土壤的停留（加热）时间，土壤加热温度可控，因而对污染土壤中有机污染物复杂性有很好的适应能力，不仅可处理沸点较低的苯、甲苯等有机物，对较高沸点的有机物也有很好的处理效果；

（4）本发明对挥发性/半挥发性有机污染物污染土壤的一次性净化效果一般可以达到70-90%。

附图说明

     图1为本发明的一种实施方式的结构示意图。 

图1中： 1为空气压缩机、2为立式解吸炉、3为旋风除尘器、4为除湿器、5为吸附塔、6为控制箱。

    图2为本发明的立式解吸炉的结构示意图。

图2中： 2－1为进料斗、2－2为进料阀门、2－3为筒体、2－4为排气管、2－5为保温层、2－6为铸铝加热圈、2－7为布风装置、2－8为进气管、2－9为出料阀门、2－10为出料管。

具体实施方式

以下根据附图具体说明本发明。

本发明的一种实施方式的结构示意图见图1。本发明由热解吸系统、尾气处理系统及控制系统组成。

热解吸系统由空气压缩机1和立式解吸炉2组成。空气压缩机采用上海捷豹压缩机制造有限公司生产的V-0.12/8型空气压缩机，转速1160转/分钟，容积流量0.12立方米/分钟，额定排气压力0.8MPa，功率1.1kW。立式解吸炉2结构示意图见图2。立式解吸炉2为圆筒状设备，由不锈钢材料制作。筒体2－3内径100mm，高600mm，厚20mm；电加热元件采用铸铝加热圈，筒外壁设有1套铸铝加热圈2－6，功率3kW；加热圈2－6外设置硅酸铝棉保温层，厚100mm。打开进料阀门2－2，经破碎处理后污染土壤由进料斗2－1进入筒体2－3，铸铝加热圈2－6间接加热土壤至所需温度，污染土壤中挥发性/半挥发性有机物挥发出来；开启压缩机1，调节空气流量，压缩空气由进气管2－8经布风装置2－7进入立式解吸炉2，与炉内土壤混合接触，挥发出来的有机物在压缩空气的作用下经由排气管2－4快速流出立式解吸炉2进入尾气处理系统；进一步提高压缩空气量，使土壤颗粒在气流作用下流化起来，确保污染土壤充分混合，受热均匀，提高大颗粒土壤中有机物的挥发效率，而小颗粒土壤随高速气流进入尾气处理系统被旋风除尘器捕集。加热至所需温度，达到足够时间后，停止加热，继续通风一段时间后，打开出料管2－10上的出料阀门2－9，处理后的土壤排出立式解吸炉2。立式解吸炉2与控制箱相连，土壤加热温度均可自动显示和自动控制。压缩空气不仅直接携带走从污染土壤中挥发出来的挥发性/半挥发性有机物，而且提高了立式解吸炉内气流的扰动程度，降低了气相传质阻力，提高了污染物的挥发速率。

尾气处理系统由旋风除尘器3、除湿器4和吸附塔5组成。旋风除尘器3、除湿器4和吸附塔5均由碳钢材料制作。由立式解吸炉排出的尾气首先进入旋风除尘器3，尾气中的颗粒物在离心力的作用下与气流分离而被捕集下来；气流离开旋风除尘器3后进入除湿器4。除湿器4内装有规整填料，除湿器4的作用主要是去除空气及污染土壤因高温加热挥发进入尾气中的水分，以保证后续尾气吸附处理的高效运行。除湿后的尾气流入吸附塔5中，吸附塔5内装有自行制备的高性能生物质环境吸附材料或活性炭，尾气中的挥发性/半挥发性有机物被吸附剂吸附，吸附处理后尾气可达标排放。

控制系统是在控制箱6中集成了空气压缩机1和立式解吸炉2的自动控制。

整套设备占地面积为5m×2m，约需10m²，总装机容量为4.1kW，土壤温度最高可达400℃以上。

Claims (5)

1.一种土壤通风-立式解吸炉修复有机污染土壤的系统，包括尾气处理系统和控制系统，其特征在于：还包括了由空气压缩机(1)和立式解吸炉(2)组成的热解吸系统，热解吸系统由电加热元件加热，所述空气压缩机(1)与立式解吸炉(2)的进气口连接，立式解吸炉(2)的出气管连接尾气处理系统。

2.根据权利要求1所述的土壤通风-立式解吸炉修复有机污染土壤的系统，其特征在于：所述立式解吸炉(2)为圆筒状设备，由筒体(2-3)、电加热元件、布风装置(2-7)、进料斗(2-1)、出料管(2-10)、进气管(2-8)和排气管(2-4)组成。

3.根据权利要求2所述的土壤通风-立式解吸炉修复有机污染土壤的系统，其特征在于：所述电加热元件设于筒体(2-3)外壁，电加热元件为铸铝加热圈。

4.根据权利要求2所述的土壤通风-立式解吸炉修复有机污染土壤的系统，其特征在于：所述筒体(2-3)安装方式为立式，进料斗(2-1)和进气管(2-8)设于筒体(2-3)顶部，出料管(2-10)和布风装置(2-7)设于筒体(2-3)底部。

5.根据权利要求1所述的土壤通风-立式解吸炉修复有机污染土壤的系统，其特征在于：所述尾气处理系统由旋风除尘器(3)、除湿器(4)和吸附塔(5)组成。

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