CN102527711B - 移动式循环流化床污染土壤修复系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动式循环流化床污染土壤修复系统，属机械设备类。修复系统采用循环流化床作为反应器，设置气态、液态、固态三种加药途径和两种伴热装置，可根据不同的污染土壤特点，在不同温度、压力下采用不同形态、不同种类的修复药剂对污染土壤进行快速修复，既适用于挥发性有机物、半挥发性有机物、多环芳烃、多氯联苯、石油烃、农药、重金属等各种类型的污染土壤，又不受固态、液态、气态药剂类型的限制。本发明的移动式循环流化床污染土壤修复系统，结构布局合理，方便移动，适用范围广，反应速度快，灵活性好，运行安全稳定，经济可行，既适用于污染土壤大规模集中处理，又适用于污染土壤的准原位修复，具有良好的环保效益和社会效益。

Description

移动式循环流化床污染土壤修复系统

技术领域

本发明涉及一种移动式循环流化床污染土壤修复系统，属机械设备类。

背景技术

随着社会经济的快速发展，土壤污染问题日趋严重。然而，我国土壤污染治理基础非常薄弱，十分缺乏成熟适用、经济可行、安全可靠的污染土壤修复技术和设备。目前，国内已有的污染土壤修复技术主要包括植物修复、动物修复、微生物修复、电动修复、蒸汽浸提、气曝法、太阳能脱毒法等，但存在如下问题：

一、现有土壤修复技术基本处于试验阶段，尚未大规模工程应用。

二、现有污染土壤修复技术对土壤污染类型有很强的选择性，普适性差。在植物修复技术中，不同的超累积植物仅对土壤中某种特定的污染物质有富集作用，电动修复技术主要针对重金属污染，蒸汽浸提和气曝法主要针对挥发性有机物和半挥发性有机物污染。然而，由于我国污染场地多呈复合型污染特点，因此对污染物质选择性强的修复方法不能满足复合污染土壤的修复要求。

三、现有污染土壤修复技术一般反应速度慢，修复周期长。植物修复、动物修复、微生物修复、气曝法、太阳能脱毒法等技术修复周期很长，有的需要几年甚至十几年的时间。

四、现有污染土壤修复技术一般对药剂形态有特定要求，有的只能采用固态药剂，有的只能采用液态药剂，有的只能采用气态药剂。

五、部分现有污染土壤修复技术只能对土壤进行移位修复，修复成本高，经济性差。

总之，现有的污染土壤修复技术局限性多，适用范围小，普适性差。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种移动式循环流化床污染土壤修复系统。

为实现上述目的，其技术解决方案为：

移动式循环流化床污染土壤修复系统由配药箱、储液箱、循环流化床、传送机、烘干粒化装置、土壤储仓、土壤给料器、固态药剂仓、固态药剂给料器、分离器、尾气净化装置、排气囱组成。所述的配药箱上部设有固态加药口、溶剂加入口、液药加入口，配药箱下部设有药剂溶液出口，搅拌器设置在配药箱内。固态药剂斗经闸阀与固态加药口管道连接。配药箱上的药剂溶液出口与储液箱上的药剂溶液入口管道连接。储液箱上的药剂溶液出口经离心泵与药剂溶液喷洒装置的入口管道连接，药剂溶液喷洒装置的喷洒端设置在循环流化床的炉膛内。固态药剂仓下端经管道与固态药剂给料器的入口连接，固态药剂给料器的出料端设置在循环流化床的炉膛内部。土壤储仓的下端经管道与土壤给料器的入口连接，土壤给料器的出料端设置在循环流化床的炉膛内部。传送机的输出端位于烘干粒化装置的上方，烘干粒化装置的底部和土壤储仓的顶部连接相通。风室设置在循环流化床的下部，风室上对称设有进风口。送风机的出风口与加热装置的进风口管道连接，加热装置的出风口经管道与对称设置在风室上的进风口连接。风室上方设有布风板，布风板上设有净土排放管，净土排放管贯穿风室，净土排放管下部设有插板阀。在循环流化床的炉膛外围设置炉膛伴热器。循环流化床的炉膛出口经横向通道与分离器的入口连接。分离器下端经管道与返料装置的入口连接，返料装置的出口经管道接至循环流化床的炉膛内部。分离器上部设有分离器气体出口，分离器气体出口经管道与尾气净化装置的入口连接，尾气净化装置的出口经管道与引风机的入口连接，引风机的出口与经管道与排气囱的入口连接。

所述的加热装置为电加热装置或热烟气加热装置或热空气加热装置。

所述的炉膛伴热器为电伴热器或热烟气伴热器或热空气伴热器。

所述的移动式循环流化床污染土壤修复系统设置在可移动的平台上。

由于采用了以上技术方案，本发明的移动式循环流化床污染土壤修复系统设置有气态、液态、固态三种加药途径，可使污染土壤的修复不受药剂形态的限制。配药箱上设有固态加药口、液药加入口，根据实际需要可加入固态药剂或液态药剂，通过搅拌器的搅拌作用配制成均匀的药剂溶液。储液箱可对药剂溶液进行缓冲储存，能够保证药剂溶液的稳定供应。采用离心泵将对药剂溶液进行升压，将药剂溶液通过药剂溶液喷洒装置均匀喷洒在循环流化床的炉膛内，和处于流化态的污染土壤进行反应，将污染土壤中的污染物脱除、消解或固化，使其无害化，从而实现污染土壤的快速修复。固态药剂仓和固态药剂给料器，可使固态药剂在固态药剂仓进行缓冲储存，通过带有变频控制的固态药剂给料器将固态药剂持续均匀地给入循环流化床炉膛内。该系统在循环流化床风室上设有气态加药口，使气态药剂通过气态加药口送至风室内，再通过布风板的均布作用使气态药剂被均匀送至循环流化床炉膛内，与污染土壤反应。因此，污染土壤也可以通过气态药剂进行污染物的脱除、消解或固化。该系统由于采用了循环流化床作为反应器，使污染土壤和药剂在炉膛内始终处在流化态，污染土壤在流化风的作用下不断翻腾、碰撞、摩擦，原本被包裹的污染物快速暴露，与药剂进行充分接触、快速反应。同时，炉膛内部分土壤从循环流化床炉膛出口飞出进入分离器，在分离器的分离作用下，土壤通过返料装置又返回炉膛内，继续进行反应。选择合理的循环倍率，可以控制土壤驻留反应时间，能够保证反应充分进行。设置在送风管路上加热装置和设置在炉膛外围的炉膛伴热器可以控制炉膛内的反应温度。该系统设有尾气净化装置，将尾气进行除尘、去毒、净化后再排放到大气中，避免产生二次污染。

本发明的技术方案，可根据不同的污染土壤特点，在不同温度、压力下采用不同形态、不同种类的修复药剂对污染土壤进行快速修复。本发明的移动式循环流化床污染土壤修复系统，既适用于挥发性有机物(VOCs)、半挥发性有机物(sVOCs)、多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、石油烃(TPHs)、农药(Pesticides)、重金属(HMs)等各种污染类型的污染土壤，又不受固态、液态、气态药剂类型的限制，且反应迅速、修复时间短。由于本发明的循环流化床污染土壤修复系统设置在可移动的平台上，具有移动功能，因此可将该系统方便地运往污染场地现场，对污染土壤进行准原位修复。本发明的移动式循环流化床污染土壤修复系统的结构布局合理，适用范围广，方便移动，反应速度快，灵活性好，运行安全稳定，经济可行，既适用于污染土壤大规模集中处理，又能够实现污染土壤的准原位修复，具有良好的环保效益和社会效益。

附图说明

附图为本发明的结构示意图

其中

固态药剂斗1，搅拌器2，配药箱3，固态加药口4，溶剂加入口5，液药加入口6，配药箱3上的药剂溶液出口7，储液箱8，储液箱8上的药剂溶液入口9，储液箱8上的药剂溶液出口10，离心泵11，循环流化床12，药剂溶液喷洒装置13，传送机14，烘干粒化装置15，土壤储仓16，土壤给料器17，固态药剂仓18，固态药剂给料器19，送风机20，加热装置21，风室22，布风板23，净土排放管24，炉膛伴热器25，分离器26，返料装置27，分离器气体出口28，尾气净化装置29，引风机30，排气囱31，气态加药口32

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述

见附图

移动式循环流化床污染土壤修复系统由配药箱3、储液箱8、循环流化床12、传送机14、烘干粒化装置15、土壤储仓16、土壤给料器17、固态药剂仓18、固态药剂给料器19、分离器26、尾气净化装置29、排气囱31组成。所述的配药箱3上部设有固态加药口4、溶剂加入口5、液药加入口6，配药箱3下部设有药剂溶液出口7，搅拌器2设置在配药箱3内。搅拌器2为电力驱动，采用变频控制，可调节搅拌叶转速。配药箱3的底部设有底部排空管，底部排空管上设有截止阀。排空管用于配药箱3的事故排空和清洗排液。固态药剂斗1经闸阀与固态加药口4管道连接。配药箱3用于配制药剂溶液，药剂可以是固态药剂，也可以是液态药剂。固态药剂通过固态药剂斗1加入配药箱3，液态药剂通过管道由液药加入口6加入配药箱3，液态溶剂则通过管道由溶剂加入口5加入配药箱3，在搅拌器2的充分搅拌下变为均匀的药剂溶液。配药箱3上的药剂溶液出口7与储液箱8上的药剂溶液入口9管道连接。在配药箱3中配制好的药剂溶液进入储液箱8进行缓冲储存。储液箱8的容积应足够大，能够满足一定时间的使用。储液箱8的底部设有底部排空管，底部排空管上设有截止阀。排空管用于储液箱8的事故排空和清洗排液。储液箱8上的药剂溶液出口10经离心泵11与药剂溶液喷洒装置13的入口管道连接，药剂溶液喷洒装置13的喷洒端设置在循环流化床12的炉膛内。药剂溶液喷洒装置13可根据实际需要采取分层布置，使药剂溶液在循环流化床12的炉膛内喷洒均匀，与污染土壤中的污染物进行反应。由于循环流化床12是基于悬浮态的反应器，污染土壤在流化风的作用下不断翻腾、碰撞、摩擦，使土壤中原本被包裹的污染物快速充分暴露，与药剂进行充分接触、快速反应。

固态药剂仓18下端经管道与固态药剂给料器19的入口连接，固态药剂给料器19的出料端设置在循环流化床12的炉膛内部。固态药剂在固态药剂仓18缓冲储存后经固态药剂给料器19均匀给入循环流化床12炉膛内。同时，这也可以作为流化用床料的给入途径。在固态药剂给料器19的出料端附近设有密封风接口。固态药剂给料器19可采用螺旋式、摆式、星式、叶轮式、振动式等。振动式的固态药剂给料器可以为机械振动式、也可为电磁振动式。电力驱动的固态药剂给料器可采用变频调节，控制固态药剂给料器给料速度。土壤储仓16的下端经管道与土壤给料器17的入口连接，土壤给料器17的出料端设置在循环流化床12的炉膛内部。传送机14的输出端位于烘干粒化装置15的上方，烘干粒化装置15的底部和土壤储仓16的顶部连接相通。所述的烘干粒化装置15可以是一台兼具烘干和粒化功能的装置，也可以由一台烘干装置和一台粒化装置组合而成。污染土壤由传送机14的上料端上料，通过传送机14送至烘干粒化装置15烘干粒化后，进入土壤储仓16缓冲储存。传送机14采用变频调速。土壤储仓16的容积应足够大，能够满足一定时间的用料需求。在土壤给料器17的出料端附近设有密封风接口。土壤给料器17可采用螺旋式、摆式、星式、叶轮式、振动式等。振动式的土壤给料器可以为机械振动式、也可为电磁振动式。电力驱动的土壤给料器可采用变频调节，控制土壤给料器给料速度。经过预处理的污染土壤从土壤储仓16进入土壤给料器17，通过土壤给料器17将污染土壤给进循环流化床12炉膛内，在炉膛内污染土壤与药剂充分混合。

风室22设置在循环流化床12的下部，风室22上对称设有进风口。送风机20的出风口与加热装置21的进风口管道连接，加热装置21的出风口经管道与对称设置在风室22上的进风口连接。送风机20的入口设有消声器。在送风机20的出口与加热装置21的进风口之间的管道上设置三个支路管道，分别接至土壤给料器17的密封风接口、固态药剂给料器19的密封风接口、返料装置27的松动风接口。在三个支路管道上分别设置调节阀，用于控制风的流量。设置在土壤给料器17上的密封风用于土壤给料器17出料端的密封，防止发生反窜，保证污染土壤顺利给进循环流化床12的炉膛内。设置在固态药剂给料器19上的密封风用于固态药剂给料器19出料端的密封，防止发生反窜，保证固态药剂顺利给进循环流化床12的炉膛内。设置在返料装置27上的松动风用于松动返料装置27中的循环物料，保证循环流化床12返料顺畅。风室22上方设有布风板23，布风板23上均匀设置风帽或布风孔，起到流化风通过布风板23时将流化风均匀分配的作用。布风板23上设有净土排放管24，净土排放管24贯穿风室22，净土排放管24下部设有插板阀。修复后的干净无毒土壤由设在循环流化床12底部的净土排放管24放出。在循环流化床12的炉膛外围设置炉膛伴热器25。在循环流化床12的炉膛内不同高度设有压力测点和温度测点，用于监测循环流化床12炉膛内的反应压力和反应温度，反应压力与送风机20、引风机30联锁，反应温度与送风系统的加热装置21、炉膛伴热器25联锁。循环流化床12的炉膛出口经横向通道与分离器26的入口连接。分离器26一般采用旋风分离器，也可以采用其它类型的分离装置。分离器26下端经管道与返料装置27的入口连接，返料装置27的出口经管道接至循环流化床12的炉膛内部。返料装置27上设有松动风接口。分离器26上部设有分离器气体出口28，分离器气体出口28经管道与尾气净化装置29的入口连接。分离器26具有气固分离作用，使从循环流化床12炉膛出口飞出的气固混合物进行气固分离，固态的土壤经分离器26分离后通过管道进入返料装置27返回炉膛内，继续进行反应。选择合理的循环倍率，可以控制土壤驻留反应时间，保证反应充分进行。该系统的这一特点是其它污染土壤修复方法和设备所不具备的。循环流化床12的反应尾气则从分离器气体出口28通过管道进入尾气净化装置29进行除尘、去毒、净化处理。尾气净化装置29的出口经管道与引风机30的入口连接，引风机30的出口与经管道与排气囱31的入口连接。排气囱31可设计为组接式，灵活方便。

风室22上设置气态加药口32，气态加药口32与风室22之间的连接管道上设有调节阀。气态药剂通过气态加药口32送至风室22内，再通过布风板23的均布作用使气态药剂被均匀送至循环流化床12的炉膛内，与污染土壤反应。调节阀可以调节气态药剂的进药量。因此，污染土壤也可以通过气态药剂进行污染物的脱除、消解或固化。

加热装置21可采用电加热装置或热烟气加热装置或热空气加热装置，加热装置21的加热方式可以具有上述三种加热方式的一种任意一种，也可以兼具电加热、热烟气加热、热空气加热三种加热方式。因此，根据不同污染场地有无余热资源的实际条件，本发明的移动式循环流化床污染土壤修复系统可以选择合适的加热方式。在拥有热烟气、热空气等余热资源的污染场地，优先选用热烟气、热空气的加热方式，实现余热资源的综合回收利用，降低污染土壤的修复成本。

炉膛伴热器25可采用电伴热器或热烟气伴热器或热空气伴热器，炉膛伴热器25的伴热方式可以具有上述三种伴热方式的一种任意一种，也可以兼具电伴热、热烟气伴热、热空气伴热三种伴热方式。因此，根据不同污染场地的实际条件，本发明的移动式循环流化床污染土壤修复系统可以选择合适的伴热方式。在拥有热烟气、热空气等余热资源的污染场地，优先选用热烟气、热空气的伴热方式，实现余热资源的综合回收利用，降低污染土壤的修复成本。

移动式循环流化床污染土壤修复系统设置在可移动的平台上，便于到不同的污染场地现场对污染土壤实施准原位修复。所述的移动式循环流化床污染土壤修复系统可以集成设置在可移动的平台上，也可以在各个落地部件下部设置轮子等可移动部件，便于移动，各个相关部件之间的连接采用可拆卸连接方式，便于组装、拆卸、移动。

如果所述的配药箱3位于储液箱8的上方，则配药箱3上的药剂溶液出口7经管道与储液箱8上的药剂溶液入口9连接；如果所述的配药箱3在竖直方向上不高于储液箱8，则配药箱3上的药剂溶液出口7与储液箱8上的药剂溶液入口9连接管道上增设离心泵，配药箱3上的药剂溶液出口7经离心泵与储液箱8上的药剂溶液入口9管道连接。

Claims (4)

1.移动式循环流化床污染土壤修复系统，其特征在于：移动式循环流化床污染土壤修复系统由配药箱(3)、储液箱(8)、循环流化床(12)、传送机(14)、烘干粒化装置(15)、土壤储仓(16)、土壤给料器(17)、固态药剂仓(18)、固态药剂给料器(19)、分离器(26)、尾气净化装置(29)、排气囱(31)组成，所述的配药箱(3)上部设有固态加药口(4)、溶剂加入口(5)、液药加入口(6)，配药箱(3)下部设有药剂溶液出口(7)，搅拌器(2)设置在配药箱(3)内，固态药剂斗(1)经闸阀与固态加药口(4)管道连接，配药箱(3)上的药剂溶液出口(7)与储液箱(8)上的药剂溶液入口(9)管道连接，储液箱(8)上的药剂溶液出口(10)经离心泵(11)与药剂溶液喷洒装置(13)的入口管道连接，药剂溶液喷洒装置(13)的喷洒端设置在循环流化床(12)的炉膛内，固态药剂仓(18)下端经管道与固态药剂给料器(19)的入口连接，固态药剂给料器(19)的出料端设置在循环流化床(12)的炉膛内部，土壤储仓(16)的下端经管道与土壤给料器(17)的入口连接，土壤给料器(17)的出料端设置在循环流化床(12)的炉膛内部，传送机(14)的输出端位于烘干粒化装置(15)的上方，烘干粒化装置(15)的底部和土壤储仓(16)的顶部连接相通，风室(22)设置在循环流化床(12)的下部，风室(22)上对称设有进风口，送风机(20)的出风口与加热装置(21)的进风口管道连接，加热装置(21)的出风口经管道与对称设置在风室(22)上的进风口连接，风室(22)上方设有布风板(23)，布风板(23)上设有净土排放管(24)，净土排放管(24)贯穿风室(22)，净土排放管(24)下部设有插板阀，在循环流化床(12)的炉膛外围设置炉膛伴热器(25)，循环流化床(12)的炉膛出口经横向通道与分离器(26)的入口连接，分离器(26)下端经管道与返料装置(27)的入口连接，返料装置(27)的出口经管道接至循环流化床(12)的炉膛内部，分离器(26)上部设有分离器气体出口(28)，分离器气体出口(28)经管道与尾气净化装置(29)的入口连接，尾气净化装置(29)的出口经管道与引风机(30)的入口连接，引风机(30)的出口与经管道与排气囱(31)的入口连接。

2.如权利要求 1所述的移动式循环流化床污染土壤修复系统，其特征在于：所述的加热装置(21)为电加热装置或热烟气加热装置或热空气加热装置。

3.如 权利要求 1所述的移动式循环流化床污染土壤修复系统，其特征在于：所述的炉膛伴热器(25)为电伴热器或热烟气伴热器或热空气伴热器。

4.如 权利要求 1所述的移动式循环流化床污染土壤修复系统，其特征在于：所述的移动式循环流化床污染土壤修复系统设置在可移动的平台上。 

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