CN104607455B - 一种有机污染土壤多级热脱附修复系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机污染土壤多级热脱附修复系统，属于土壤修复技术领域。该系统由第一级热脱附装置、第二级热脱附装置、尾气处理装置、二燃室和坠落式输送带组成。采用热脱附产生的高温尾气对土壤进行预热和初步的脱附，两级或更多级的污染土壤处理方法，充分利用尾气余热，使系统热能综合利用率显著提高；S形坠落式输送带使土壤在重力作用下进入更高温度的热脱附仓中，避免了输送传输装置和输送过程的耗能，同时增加了土壤输运路径和输运时间，延长了停留时间，使土壤污染物的脱附更充分。本发明的土壤热脱附修复系统结构合理，操作简单，使用方便，无二次污染，实现了尾气余热再利用，具有广阔的应用前景和实用价值。

Description

一种有机污染土壤多级热脱附修复系统

技术领域

本发明涉及一种有机污染土壤多级热脱附修复系统，主要用于挥发性和半挥发性有机污染物污染土壤的热脱附修复，属于土壤修复技术领域。

背景技术

土壤作为各种污染物最终归宿，污染物的大量蓄积已成为其主要环境问题之一。挥发性有机物（VOCs）或半挥发性有机物（SVOCs）进入土壤后污染土壤，并对地表水、地下水造成次生污染，直接或间接危害人类健康。近年来，我国土壤VOCs或SVOCs污染问题日益凸现，对生态环境、食品安全和人体健康构成了严重威胁。

目前，通常采用填埋、焚烧、生物处理和热脱附等方法修复VOCs 和SVOCs污染土壤。填埋和焚烧处理方法处理周期短、方法简单，但费用昂贵，并会发生二次污染。生物处理方法投资小、运行成本低、操作简单、对环境干扰小，但其修复周期长。热脱附是目前国际上公认的处理VOCs和SVOCS污染土壤的成熟可靠技术之一，被广泛应用于VOCs和SVOCs污染场地修复中。热脱附技术对不同有机污染物种类及浓度有着良好的适应性，同时修复速度快，周期短。但由于热脱附修复过程中需要对土壤进行较高温度的加热，修复产生的尾气温度高达400~800℃，甚至更高。因此，造成了大量热量的损失和能源的浪费，也导致了热脱附修复方法的高成本性，制约了热脱附技术的广泛应用。

通常按照土壤与气体的接触方式可以将热脱附修复系统分为直接加热和间接加热两种方式。如中国专利公布号CN 102029287 B，公布日期2012年6月6日，发明名称为“一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统”，该申请案提供的土壤修复系统能够连续进料、直接加热，实现了热空气与污染土壤的充分混合，热脱附效率较高，但该修复系统对尾气进行处理后直接排放，没有对尾气余热进行再利用。

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有机污染土壤多级热脱附修复系统。

其技术解决方案为：一种有机污染土壤多级热脱附修复系统，包括由燃烧室、第一级热脱附仓、第一搅拌器和第一电机构成的第一级热脱附装置和由旋风除尘器、喷淋冷却塔、除湿器、尾气活性炭吸附器和真空泵构成的尾气处理装置，第一级热脱附装置和尾气处理装置之间增设有第二级热脱附装置，第二级热脱附装置由第二级热脱附仓、第二搅拌器和第二电机构成，第二级热脱附仓为卧式圆柱形空心筒，两端分别设置有密封盖，在第二级热脱附仓内中心线上设有转轴平行于中心线的第二搅拌器，第二搅拌器转轴的一端活动穿过第二级热脱附仓右侧密封盖与第二电机连接，另一端活动连接在第二级热脱附仓左侧密封盖的内壁上，左侧密封盖上设置有第二进气口，第二进气口通过管道连接至第一级热脱附仓上的第一出气口上，管道上设置有二燃室，第二级热脱附仓右侧侧壁上设置有第二出气口和第二进料口，第二出气口通过管道连接至尾气处理装置中的旋风除尘器的进气口，第二级热脱附仓左侧侧壁上设置有第二出料口，第二出料口与第一级热脱附仓上的第一进料口通过坠落式输送带连接。

所述的坠落式输送带呈S形圆截面密闭筒体。

所述的第二搅拌器的叶片为犁铧式叶片。

由于采用了以上技术方案，本发明的一种有机污染土壤多级热脱附修复系统，具有如下的技术特点和优点：

1.采用热脱附产生的高温尾气对土壤进行预热和初步的脱附，两级或更多级的污染土壤处理方法，充分利用了尾气余热，使系统热能的综合利用效率显著提高。

2.土壤经过相对低温的尾气预热后进入到较高温度的热脱附仓中进行修复时所需的停留时间大大缩短，因此，可以显著的降低土壤的修复时间，缩短工期。

3.S形的坠落式输送带使预热和初步脱附的土壤在重力作用下进入更高温度的热脱附仓中，避免了额外的输送传输装置和土壤输送过程的耗能。

4. 坠落式输送带的S形设计在不增加垂直落差的前提下，增加了土壤的输运路径和输运时间，因此也延长了热脱附过程的停留时间，使土壤污染物的脱附更充分。

本发明的一种有机污染土壤多级热脱附修复系统结构合理，操作简单，使用方便，无二次污染，实现了尾气的余热再利用，具有广阔的应用前景和实用价值。

附图说明

附图1是本发明一种有机污染土壤多级热脱附修复系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步详细描述，见附图。

一种有机污染土壤多级热脱附修复系统，它由第一级热脱附装置、第二级热脱附装置、尾气处理装置、二燃室9和坠落式输送带17组成。

第一级热脱附装置由燃烧室1、第一级热脱附仓2、第一搅拌器7和第一电机8构成，第一级热脱附仓2为卧式圆柱形空心筒，两端分别设置有密封盖，在第一级热脱附仓2内中心线上设有转轴平行于中心线的第一搅拌器7，第一搅拌器7转轴的一端活动穿过第一级热脱附仓2左侧密封盖与第一电机8连接，另一端活动连接在第一级热脱附仓2右侧密封盖内壁上，第一搅拌器7在第一电机8的带动下，绕转轴定向旋转，对土壤起到搅拌的输送的作用，右侧密封盖上设置有第一进气口3，第一进气口3通过管道连接至燃烧室1出口，第一级热脱附仓2左侧侧壁上设置有第一出气口4和第一进料口5，右侧侧壁上设置有第一出料口6。

第二级热脱附装置由第二级热脱附仓10、第二搅拌器15和第二电机16构成，第二级热脱附仓10为卧式圆柱形空心筒，两端分别设置有密封盖，在第二级热脱附仓10内中心线上设有转轴平行于中心线的第二搅拌器15，第二搅拌器15转轴的一端活动穿过第二级热脱附仓10右侧密封盖与第二电机16连接，另一端活动连接在第二级热脱附仓10左侧的密封盖内壁上，第二搅拌器15在第二电机16的带动下，绕转轴定向旋转，对土壤起到搅拌的输送的作用，左侧密封盖上设置有第二进气口11，第二进气口11通过管道连接至第一级热脱附仓2上的第一出气口4上，管道中设置有二燃室9，用于燃烧经第一级热脱附装置脱附后产生的气体中的有害气体，第二级热脱附仓10右侧侧壁上设置有第二出气口12和第二进料口，第二出气口12通过管道连接至尾气处理装置中的旋风除尘器18的进气口，左侧侧壁上设置有第二出料口14，第二出料口14与第一级热脱附仓2上的第一进料口5通过坠落式输送带17连接，坠落式输送带17可以使第二级热脱附仓10中的土壤在重力作用下进入第一级热脱附仓2。

尾气处理装置由旋风除尘器18、喷淋冷却塔19、除湿器20、尾气活性炭吸附器21和真空泵22构成，旋风除尘器18出气口通过管道连接至喷淋冷却塔19底部的进气口，喷淋冷却塔19上部的出气口通过管道连接至除湿器20底部的进气口，除湿器20上部的出气口通过管道连接至尾气活性炭吸附器21底部的进气口，尾气活性炭吸附器21上部的出气口通过管道连接至真空泵22，第二级热脱附仓10中产生的低温尾气在真空泵22抽空作用下依次进入旋风除尘器18、喷淋冷却塔19、除湿器20、尾气活性炭吸附器21，分别进行除尘、冷却至室温、去除水分和吸附处理达标后，经真空泵22排放。

坠落式输送带9为隔热材料做成的S形圆截面密闭筒体，以在不增加垂直落差的前提下，增加土壤的输运路径和输运时间，延长热脱附过程的停留时间，使土壤污染物的脱附更充分。

第一搅拌器7和第二搅拌器15的叶片为犁铧式叶片。

一种有机污染土壤多级热脱附修复系统的工作原理：

1. 打开真空泵22，点燃燃烧室1中的燃油，使其产生高温气体，并在压力梯度作用下依次进入到第一级热脱附仓2和第二级热脱附仓10中。

2.由第二进料口向第二级热脱附仓10中连续加入污染土壤。同时启动第二电机16和第一电机8，在第二搅拌器15的搅拌和输运作用下，土壤逐渐从第二级热脱附仓10一端输运到另一端，并与逆向流动的气体相互接触，土壤中的部分水分和污染物被挥发和脱附出来，低温土壤被预热。

3.输运到第二级热脱附仓10另一端的土壤在重力作用下经S形的坠落式输送带17进入到第一级热脱附仓2中。在此输运过程中，部分污染物继续脱附出来。

4.进入到第一级热脱附仓2中已经预热和部分解吸的土壤在第一搅拌器7的搅拌和输运作用下，从第一级热脱附仓2一端输运到另一端，并与逆向流动的高温土壤接触，使土壤中的95%以上的污染物脱附到气相中，在气体的流动携带的作用下进入二燃室9。通过控制第一搅拌器7的转速，控制土壤的搅拌和输运速度，从而控制热脱附过程的停留时间。

5.进入二燃室9中高温尾气在700℃以上温度的二燃室9中燃烧掉有机污染物后，进入到第二级热脱附仓10中，对新进入第二级热脱附仓10的土壤进行预热和初步的热脱附。

6.第二级热脱附仓10中产生的低温尾气在真空泵抽空作用下依次进入

旋风除尘器18、喷淋冷却塔19、除湿器20、尾气活性炭吸附器21，分别进行除尘、冷却至室温、去除水分和吸附处理达标后，经真空泵22排放。

循环上述过程即可实现有机污染土壤的连续热脱附修复。由于对高温尾气进行了再利用，因此大大减少了尾气的处理量，同时实现了热量的再利用，降低了系统的能耗。土壤的预热和初步脱附也显著缩短了所需的热脱附停留时间，可以显著地缩短工期。

Claims (3)

1.一种有机污染土壤多级热脱附修复系统，包括由燃烧室(1)、第一级热脱附仓(2)、第一搅拌器(7)和第一电机(8)构成的第一级热脱附装置和由旋风除尘器(18)、喷淋冷却塔(19)、除湿器(20)、尾气活性炭吸附器(21)和真空泵(22)构成的尾气处理装置，其特征在于：第一级热脱附装置和尾气处理装置之间增设有第二级热脱附装置，第二级热脱附装置由第二级热脱附仓(10)、第二搅拌器(15)和第二电机(16)构成，第二级热脱附仓(10)为卧式圆柱形空心筒，两端分别设置有密封盖，在第二级热脱附仓(10)内中心线上设有转轴平行于中心线的第二搅拌器(15)，第二搅拌器(15)转轴的一端活动穿过第二级热脱附仓(10)右侧密封盖与第二电机(16)连接，另一端活动连接在第二级热脱附仓(10)左侧密封盖的内壁上，左侧密封盖上设置有第二进气口(11)，第二进气口(11)通过管道连接至第一级热脱附仓(2)上的第一出气口(4)上，管道上设置有二燃室(9)，第二级热脱附仓(10)右侧侧壁上设置有第二出气口(12)和第二进料口，第二出气口(12)通过管道连接至尾气处理装置中的旋风除尘器(18)的进气口，第二级热脱附仓(10)左侧侧壁上设置有第二出料口(14)，第二出料口(14)与第一级热脱附仓(2)上的第一进料口(5)通过坠落式输送带(17)连接。

2.如权利要求1所述的一种有机污染土壤多级热脱附修复系统，其特征在于：所述的坠落式输送带(17)呈S形圆截面密闭筒体。

3.如权利要求1所述的一种有机污染土壤多级热脱附修复系统，其特征在于：所述的第二搅拌器(15)的叶片为犁铧式叶片。