CN105127191A - 挥发性污染土壤的修复设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种挥发性污染土壤的修复设备，包括一滚筒箱体、一与所述滚筒箱体连通的进料结构、一与所述滚筒箱体连通的出料结构、一定位装置、一与所述滚筒箱体连通的负压设备及设于所述滚筒箱体一侧用于对所述滚筒箱体加热的加热装置，所述负压设备连通所述滚筒箱体内用于容纳污染土壤的容置空间，所述滚筒箱体可转动地定位于所述定位装置。一种挥发性污染土壤的修复方法使用所述修复设备，其包括：污染土壤经由进料结构进入所述滚筒箱体的容置空间内；所述负压装置将所述滚筒箱体的容置空间内环境抽为负压；转动所述滚筒箱体；所述加热装置加热所述滚筒箱体；所述负压装置将所述滚筒箱体的容置空间里的废气及粉尘抽吸出所述容置空间。

Description

挥发性污染土壤的修复设备和方法

技术领域

本发明涉及一种污染处理设备和方法，尤其涉及一种挥发性污染土壤的修复设备和方法。

背景技术

随着社会的发展和工业化的逐渐加剧，工业污染场地逐渐增多，为了保证生态环境和人体的健康，污染场地中污染土壤的修复已变成必然趋势。目前国内外应用的土壤修复技术包括焚烧、热解吸、土壤淋洗、异位固定化/稳定化技术及生物降解等。其中，我国在处理危险废物和污染土壤时大多采用焚烧技术，可较好的去除土壤中的污染物。但焚烧直接破坏了土壤本身的性质使其丧失原有的功能，且能耗较高，易产生二次污染。相比焚烧技术的局限性，采用热解吸技术，通过加热方式分离土壤中污染物的方式已得到人们重视。

目前通过加热方式来修复含挥发性污染物质的土壤的工艺，主要是基于热处理技术的原理，通过直接或间接热交换，将污染土壤及其所含的挥发性污染物质加热到足够的温度(150℃-540℃)，使污染物挥发或分离的过程。

由于需要将污染土壤及其所含的污染物质加热到150℃-540℃的温度，需要消耗大量的燃料来提供其所需要的热源。因此，热处理技术的能耗大、修复成本高。

发明内容

有鉴于此，实有必要提供一种修复能耗低、修复成本低的挥发性污染土壤的修复设备和方法。

一种挥发性污染土壤的修复设备，包括一滚筒箱体、一与所述滚筒箱体连通的进料结构、一与所述滚筒箱体连通的出料结构、一定位装置、一与所述滚筒箱体连通的负压设备及设于所述滚筒箱体一侧用于对所述滚筒箱体加热的加热装置，所述负压设备连通所述滚筒箱体内的用于容纳污染土壤的容置空间，所述滚筒箱体可转动地定位于所述定位装置。

一种挥发性污染土壤的修复方法，使用所述修复设备，所述修复方法包括：

污染土壤经由进料结构进入所述滚筒箱体的容置空间内；

所述负压装置将所述滚筒箱体的容置空间内环境抽为负压；

转动所述滚筒箱体；

所述加热装置加热所述滚筒箱体；及

所述负压装置将所述滚筒箱体的容置空间里的废气及粉尘抽吸出所述容置空间。

本发明中，通过采用低压、低温热脱附的土壤修复技术，将所述滚筒箱体的容置空间内的气压降为负压，使得污染土壤中挥发性污染物的沸点降低，从而使挥发性污染物在低温时就能沸腾、挥发，降低挥发性污染土壤修复设施的能耗和处理成本。

进一步地，所述负压设备包括一真空泵、一开设于所述滚筒箱体上的抽气口及连接所述真空泵与所述抽气口的导管。

进一步地，所述负压设备还包括位于所述抽气口与所述容置空间之间的透气膜。

进一步地，所述滚筒箱体倾斜地置于所述定位装置上。

进一步地，所述定位装置包括一第一固定支架和一第二固定支架，所述滚筒箱体支撑于所述第一固定支架及所述第二固定支架上，所述第一固定支架的高度大于所述第二固定支架的高度。

进一步地，所述进料结构包括一进料开口及位于所述进料开口及所述容置空间之间的进料挡板。

进一步地，所述出料结构包括一出料开口及位于所述出料开口及所述容置空间之间的出料挡板。

进一步地，所述负压结构将所述滚筒箱体容置空间内的压力抽吸至0.05-0.09MPa。

进一步地，所述加热装置将所述滚筒箱体内污染土壤的温度加热至60-120℃。

附图说明

图1是本发明一实施例的挥发性污染土壤的修复设备的结构示意图。

图2是本发明一实施例的挥发性污染土壤的修复方法的流程图。

元件标号说明：

滚筒箱体10

滚筒外壁110

滚筒导热内壁120

容置空间130

进料结构20

进料开口210

料挡板220

出料结构30

出料开口310

出料挡板320

斗形结构330

定位装置40

第一固定支架410

第二固定支架420

负压设备50

真空泵510

抽气口520

透气膜530

导管540

加热装置60

温控感应装置70

净化装置80

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。

具体实施方式

请参阅图1，本发明一实施例的挥发性污染土壤的修复设备包括一滚筒箱体10、一与所述滚筒箱体10连通的进料结构20、一与所述滚筒箱体10连通的出料结构30、一用于将所述滚筒箱体10可转动地定位的定位装置40、与所述滚筒箱体10连通的负压设备50、设于滚筒箱体10一侧的加热装置60及用于控制所述加热装置60的温控感应装置70。

请同时参阅图2，所述滚筒箱体10用于容纳需要修复的挥发性污染土壤，所述滚筒箱体10包括一滚筒外壁110、与所述滚筒外壁110相对应的滚筒导热内壁120及由所述滚筒导热内壁120围绕的用于容纳挥发性污染土壤的容置空间130。所述滚筒外壁110为金属或合金材料。所述导热内壁120可为金属或合金材料，也可为导热性能良好的其它材料。所述滚筒外壁110和滚筒导热内壁120之间可填充导热液体或相变化材料，用于将滚筒外壁110所吸热的热量均匀快速导向滚筒导热内壁120。

所述进料结构20用于将需要修复的挥发性污染土壤填入所述滚筒箱体10的容置空间130内。所述进料结构20与所述容置空间130连通。所述进料结构20设于所述滚筒箱体10的第一侧向端部。所述进料结构20可设于所述第一侧向端部的中间位置。本实施例中，所述进料结构20包括一穿透所述滚筒外壁110和滚筒导热内壁120的进料开口210。所述进料结构20还包括一位于所述进料开口210与所述容置空间130之间的进料挡板220。在其他实施例中，所述进料结构20可包括凸伸出所述滚筒外壁110的与所述进料开口210连通的斗形结构。

所述出料结构30用于将修复后的土壤导出所述滚筒箱体10。所述出料结构30与所述溶质空间130连通。所述出料结构30设于所述滚筒箱体10的第二侧向端部且靠近所述滚筒箱体10的底部。本实施例中，所述出料结构30包括一穿透所述滚筒外壁110和滚筒导热内壁120的出料开口310、位于所述出料开口310与所述容置空间130之间的出料挡板320及凸伸出所述滚筒外壁110且与所述出料开口310连通的斗形结构330。本实施例中，所述斗形结构330向下凸伸。所述出料开口310向所述斗形结构330方向倾斜。本实施例中，所述出料开口310沿由所述滚筒导热内壁120向所述滚筒外壁110的方向朝向所述滚筒箱体10的底部倾斜，便于在该位置时，修复后的土壤从所述滚筒箱体10内导出。

所述定位装置40包括一第一固定支架410及一第二固定支架420。所述滚筒箱体10可转动的放置于所述第一固定支架410和第二固定支架420上。所述第一固定支架410及第二固定支架420分别位于所述滚筒箱体10底部的相对两端部。可以理解地，所述定位装置40不限于第一固定支架410和第二固定支架420两个，也可为四个或便于稳固支撑所述滚筒箱体10的其它数量。本实施例中，所述第二固定支架420的高度大于所述第一固定支架410的高度。所述第二固定支架420的长度大于所述第一固定支架410的长度。所述第一固定支架410靠近所述出料结构30，所述第二固支架420靠近所述进料结构20，如此，使得所述滚筒箱体10呈一端高一端低地位于所述定位装置40上。具体地，当从所述滚筒箱体10导出修复后的土壤时，所述滚筒箱体10设有所述进料结构20的一端高于设有所述出料结构30的一端。即，所述滚筒箱体10由设有进料结构20的一端向设有所述出料结构30的一端逐渐向下倾斜。本实施例中，所述将滚筒箱体10相对水平面成25°-30°的倾角。

所述负压设备50与所述滚筒箱体10的容置空间130相连通，用于将所述容置空间130内的环境形成负压。所述负压设备50包括一真空泵510、开设于所述滚筒箱体10一端的抽气口520、位于所述抽气口520与所述容置空间130之间的透气膜530及连接所述真空泵510与所述抽气口520的导管540。本实施例中，所述真空泵510设置于所述滚筒箱体10的第二侧向位置处。所述真空泵510和所述出料结构30同位于所述滚筒箱体10的第二侧向位置处。所述真空泵510位于所述出料结构30的上方。所述抽气口520设于所述滚筒箱体10的第一侧向端部，且靠近所述滚筒箱体10的顶部。所述抽气口520穿透所述滚筒导热内壁120和所述滚筒外壁110而与所述导管540密封连接。所述导管540从所述滚筒箱体10的第一侧向端部延伸向第二侧向端部，且位于所述滚筒箱体10的顶部位置处。所述导管540具有耐腐蚀性。

所述加热装置60设置于所述滚筒箱体10的一侧位置处，用于向所述滚筒箱体10提供热量，而加热所述滚筒导热内壁120，从而加热容纳于所述容置空间130内的需要修复的挥发性污染土壤。所述加热装置60可为燃料加热装置、电力加热装置，也可为其它能源的加热装置。本实施例中，所述加热装置60位于所述定位装置40的第一固定支架410和第二固定支架420之间。

所述温控感应装置70置于所述加热装置60的一侧。所述温控感应装置70可与所述加热装置60连接，也可于所述滚筒箱体10连接，用于感测所述滚筒箱体10内的污染土壤的温度。所述温控感应装置70可根据所述滚筒箱体10内的污染土壤的温度而自动地控制所述加热装置60加热或停止加热所述滚筒箱体10。所述温控感应装置70可包括一感测所述滚筒箱体10内污染土壤温度的温度感测器及与所述温度感测器和所述加热装置导电性连接的控制器。

所述挥发性污染土壤的修复设备可进一步包括一净化装置80，用于净化从所述容置空间130内导出的废气及粉尘。所述净化装置80与所述真空泵510连通。所述净化装置80可位于所述真空泵510的下方。本实施例中，所述净化装置80位于所述滚筒箱体10的第二侧向位置处，即，所述出料结构30、所述真空泵510及所述净化装置80位于所述滚筒箱体10的同一端。

所述挥发性污染土壤的修复设备可进一步包括一动力装置，用于驱动所述滚筒箱体10转动。可以理解地，所述动力装置可与所述加热装置60成一体结构。

可以理解地，本发明还可包括一控制系统，自动化检测所述滚筒箱体10内土壤的修复程度，及控制所述滚筒箱体10转动或停止转动，且当所述滚筒箱体10内土壤的修复完毕，控制所述滚筒箱体10转动至所述进料结构20高于所述出料结构30的位置处。

本发明还提供一种挥发性污染土壤的修复方法，所述挥发性污染土壤的修复方法可采用所述的挥发性污染土壤的修复设备。所述挥发性污染土壤的修复方法包括如下步骤。

将经预处理后的污染土壤经由所述进料结构20进入所述滚筒箱体10的容置空间130内，所述进料结构20的进料挡板220与所述滚筒箱体10闭合，所述出料结构30的出料挡板320与所述滚筒箱体10闭合。

用所述负压装置50将所述滚筒箱体10的容置空间130内环境抽为负压，所述滚筒箱体10内的蒸汽压力可约为0.05-0.09MPa，使得所述滚筒箱体10内的污染土壤处于低压环境，污染土壤内的挥发性污染物质的沸点降低。

使所述滚筒箱体10相对所述加热装置60转动，所述滚筒箱体10的转速可设置为6-12r/min。

用所述加热装置60加热所述滚筒箱体10，所述加热装置60提供的热量经所述滚筒箱体10的滚筒外壁110传导至所述滚筒导热内壁120，从而传递给污染土壤，当所述滚筒箱体10内污染土壤的温度上升至60-120℃时，所述滚筒箱体10内的污染土壤所含有的挥发性污染物质(苯、甲苯、二甲苯、多氯联苯、二噁英、石油烃类、部分有机农药等VOCs及汞等重金属)由固态、半固态或液态转化为气态，与土壤分离，挥发至所述滚筒箱体10的容置空间130的上部。本实施例中，由于所述滚动箱体10相对于所述加热装置60转动，使得整个所述滚筒外壁110和整个所述滚筒导热内壁120都均匀受热。

用所述真空泵510将所述滚筒箱体10的容置空间130上部的废气及粉尘经由所述抽气口520、导管540抽吸至所述净化装置80，所述废气及粉尘经由所述净化装置80净化处理后达标排放至空气中。

经修复处理后的污染土壤经由所述出料结构30排出，可以直接再利用。当将污染土壤经由所述出料结构30排出所述滚筒箱体10时，所述滚筒箱体10设有所述进料结构20的一端高于设有所述出料结构30的一端，所述出料结构30的斗形结构330朝下。本实施例中，此时，所述滚筒箱体10相对水平面可成25°-30°的倾角。

本发明中，通过采用低压、低温热脱附的土壤修复技术，将所述滚筒箱体10的容置空间130内的气压降至0.05-0.09MPa，污染土壤中挥发性污染物的沸点降至60℃-120℃，使挥发性污染物在60℃-120℃时就能沸腾、挥发，降低挥发性污染土壤修复设施的能耗和处理成本，修复处理后的土壤理化性质基本不变，可以直接再利用。

本发明中，所述滚筒箱体10可滚筒式转动，使污染土壤在所述滚筒箱体10内进行充分搅拌，受热均匀，升温快，避免了因污染土壤局部温度过高对污染土壤有机质、结构、微生物菌群、酶活性、水分以及土壤承载力等造成不可逆的破坏和影响。另外，加热时，所述滚筒箱体10相对加热装置60转动，使得整个所述滚筒外壁110和整个所述滚筒导热内壁120都均匀受热，进而使污染土壤在所述滚筒箱体10内更为均匀地受热。

本发明中，将所述滚筒箱体10设计为相对水平面成25°-30°的倾角，可以实现进料自动摊铺和自动出料的功能，简化了设备的设计结构，污染土壤进料摊铺与完成修复后的土壤出料完全依靠自身重力及所述滚筒箱体10的转动，无需额外机械辅助与动力提供，降低设备生产成本和运行成本。

将所述滚筒箱体10的转速设置为6-12r/min，可以满足所述滚筒箱体10内的污染土壤快速、充分搅拌的需要，同时保持设备运行能耗最低。

本发明中，所述进料结构20设有进料挡板220，所述出料结构30设有出料挡板320，使得在转动加热过程中保持所述滚筒箱体10内的容置空间130处于完全封闭状态，有效防止污染物扩散到空气中，形成二次污染。

可以理解地，所述实施例中所使用的底部和顶部并不限于特定位置，仅为了说明元件间的位置关系。所述实施例中，由于所述滚筒箱体10为滚筒式，在转动过程中，所述顶部也可变为底部或其他部位，所述底部也可变为顶部或其他部位。

可以理解的是，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种挥发性污染土壤的修复设备，其特征在于：包括一滚筒箱体、一与所述滚筒箱体连通的进料结构、一与所述滚筒箱体连通的出料结构、一定位装置、一与所述滚筒箱体连通的负压设备及设于所述滚筒箱体一侧用于对所述滚筒箱体加热的加热装置，所述负压设备连通所述滚筒箱体内的用于容纳污染土壤的容置空间，所述滚筒箱体可转动地定位于所述定位装置。

2.如权利要求1所述的修复设备，其特征在于：所述负压设备包括一真空泵、一开设于所述滚筒箱体上的抽气口及连通所述真空泵与所述抽气口的导管。

3.如权利要求2所述的修复设备，其特征在于：所述负压设备还包括位于所述抽气口与所述容置空间之间的透气膜。

4.如权利要求1所述的修复设备，其特征在于：所述滚筒箱体倾斜地置于所述定位装置上。

5.如权利要求4所述的修复设备，其特征在于：所述定位装置包括一第一固定支架和一第二固定支架，所述滚筒箱体支撑于所述第一固定支架及所述第二固定支架上，所述第二固定支架的高度大于所述第一固定支架的高度。

6.如权利要求1-5任一项所述的修复设备，其特征在于：所述进料结构包括一进料开口及位于所述进料开口和所述容置空间之间的进料挡板。

7.如权利要求1-5任一项所述的修复设备，其特征在于：所述出料结构包括一出料开口及位于所述出料开口和所述容置空间之间的出料挡板。

8.一种挥发性污染土壤的修复方法，其特征在于：使用如权利要求1-5任一项所述的修复设备，所述修复方法包括：

污染土壤经由进料结构进入所述滚筒箱体的容置空间内；

所述负压装置将所述滚筒箱体的容置空间内环境抽为负压；

转动所述滚筒箱体；

所述加热装置加热所述滚筒箱体；及

所述负压装置将所述滚筒箱体的容置空间里的废气及粉尘抽吸出所述容置空间。

9.如权利要求8的修复方法，其特征在于：所述负压结构将所述滚筒箱体容置空间内的压力抽吸至0.05-0.09MPa。

10.如权利要求9的修复方法，其特征在于：所述加热装置将所述滚筒箱体内污染土壤的温度加热至60-120℃。