CN105855284A - 一种热解吸一体化处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热解吸一体化处理方法，具体说是一种污染物场地异位修复方法。包括前期处理完土壤的包括:（1）污染土壤与药剂混合投加；（2）热处理单元的加热处理；（3）处理土壤的出料；（4）初步尾气处理过程；（5）尾气富集与有机质回收。目前国内针对污染场地修复大多需要快速、高效修复的方法，采取热解吸一体化的处理方法，能够达到这个要求，而且因为是一体化的处理过程，在尾气处理方面考虑回收处理，具有二次污染可能性小，可移动性强的优点。

Description

一种热解吸一体化处理方法及装置

技术领域

本发明涉及一种异位污染土壤修复技术，具体涉及一种通过高温加热使土壤中的污染物解吸出来，通过尾气富集装置分离回收的装置。

背景技术

土壤位于自然环境的中心位置,是人类赖以生存的物质基础,是联结自然环境中无机界和有机界、生物界和非生物界的中心环节。它作为农业生产的基础和环境要素的重要组成部分,承担着环境中大约90 %的来自各方面的污染物。近年来,现代工业社会日益发达的同时，进入土壤中的污染物亦日益增多，污染土壤的修复已成为当前国内外环保研究的热点。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种热解吸一体化处理方法及装置。

为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的。

一种热解吸一体化处理方法，包括以下步骤：

（1）将污染土壤中的颗粒大于2cm的碎石、混凝土等颗粒除去；

（2）将步骤（1）处理后污染土壤与表面活性剂混合；

（3）将经过步骤（2）处理的污染土壤加热；

（4）将步骤（3）加热挥发出来的气体过滤、喷水冷凝，收集冷凝液，将冷凝液通入有机溶剂，溶解冷凝液中的有机物，尾气排放。

进一步地所述步骤（2）中表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚聚乙烯醚OP-15、氯化钠按质量比1：3～10：6～30配置成混合药剂。

进一步地所述步骤（2）中污染土壤与表面活性剂按质量比100：2～15混合。

进一步地所述步骤（3）中加热温度为100~350℃，加热时间为10~40分钟，物料停留时间为40～60分钟。

进一步地所述步骤（4）中有机溶剂采用挥发性较低的有机溶剂如柴油或者煤油。

进一步地还提供了一种热解吸一体化处理装置，包括筛分装置、传送装置、喷淋装置、热处理单元、过滤装置、冷凝装置、富集装置、PLC控制系统；依次串联筛分装置、传送装置、热处理单元，喷淋装置位于传送装置上方，热处理单元的尾气出口通过管道依次与过滤装置、冷凝装置、富集装置连接；热处理单元的废渣出口与废渣传送装置连接，废渣传送装分为两路，一路传送至废渣收集池，另一路传送至热处理单元；PLC控制系统对上述各装置进行实时监测并控制。

进一步地所述热处理单元包括进料口、滚筒、传动装置、加热元件、废渣出口、尾气出口；进料口进口位于传送装置末端，进料口出口延伸至滚筒进口，加热元件位于滚筒下部，传动装置带动滚筒滚动，废渣出口位于滚筒出口，尾气出口位于滚筒进口上方；滚筒进口、滚筒出口设有密闭装置。

进一步地所述滚筒呈倾斜状，滚筒进口高于滚筒进口，或滚筒呈水平状，滚筒内部安装有螺旋形导流板。

进一步地所述过滤装置采用袋式除尘器，除去大于0.11 mm的粉尘。

进一步地所述PLC控制系统对进料、进气、电气设备的参数、热处理单元内温度、压力、转速、物料停留时间等参数进行实时监测和控制。

热解吸修复技术通过直接或者间接热交换，将污染介质及其所含的有机污染物加热到足够的温度，以使有机污染物从污染介质上得以挥发或者分离的过程。热解吸系统是将污染物从一相转化成另一相的物理分离过程，热解吸并不是焚烧，因为修复过程并不出现对有机污染物的破坏作用，而是通过控制热解吸系统的温度和物料停留时间可以有选择的是污染物得以挥发，而不是氧化、降解这些有机污染物。

本方法采用向污染土壤中添加表面活性剂的方式，并且在密闭式的热处理单元内进行加压加热，使沸点较高的有机污染物可以才相对较低的温度下挥发出来，而且全程都有PLC控制系统下控制，实时的监测和控制污染土壤的处理过程。这样可以快速、高效的处理具有混合有机污染物污染的场地。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）采用了新型的表面活性剂配方、负压密闭升温，使含氯类的有机污染物可以在较低温度下解吸出来，在减少能耗的同时减少了二噁英生成的可能性；

2）采用添加新型的混合型表面活性剂可以加大土壤空隙中有机污染物的解吸能力；

3）采用PLC一体化控制系统，可以对处理工作中各个时间段内的参数进行监控保存，并且可以根据这些数据及时对工艺参数进行调整，增加了可操作性；

4）采用尾气富集分离装置，对污染物进行富集回收，提高了资源的再利用性能，降低了造成二次污染的可能性。

附图说明

图1 不同热脱附温度下有机污染物的热脱附性能；

图2 不同停留时间下有机污染物的热脱附性能；

图3 热解吸一体化处理工艺流程图；

图4 热处理单元结构示意图；

其中1. 进料口，2. 滚筒，3. 齿轮传动装置，4. 加热元件，5. 废渣出口，6. 尾气出口。

具体实施方式

下面结合实例对本发明作进一步的详细说明。

江苏某农药污染场地，土壤中主要污染物为多氯联苯、多环芳烃、氯代有机物。经场地调查与风险评估发现，厂区内土壤受到以VOCs和SVOCs为主的有机污染，局部地区污染深度可达地表以下6 m，土质以粉质粘土为主。

一种热解吸一体化处理装置，包括振动筛、传送皮带、喷淋装置、热处理单元、带式除尘器、喷淋冷凝器、富集装置、PLC控制系统；依次串联振动筛、传送皮带、热处理单元，喷淋装置位于传送皮带上方，热处理单元的尾气出口6通过管道依次与带式除尘器、喷淋冷凝器、富集装置连接；热处理单元的废渣出口5与废渣传送皮带连接，废渣传送装分为两路，一路转送至废渣收集池，另一路传送至热处理单元；PLC控制系统对上述各装置进行实时监测并控制。

热处理单元包括进料口1、滚筒2、齿轮传动装置3、加热元件4、废渣出口5、尾气出口6；进料口1进口位于传送装置末端，进料口1出口延伸至滚筒2进口，加热元件4位于滚筒2下部，齿轮传动装置3带动滚筒2滚动，废渣出口5位于滚筒2出口，尾气出口6位于滚筒2进口上方；滚筒进口、滚筒出口设有密闭装置。滚筒2呈倾斜状，滚筒2进口高于滚筒2进口，或滚筒2呈水平状，滚筒2内部安装有螺旋形导流板。

喷淋冷凝器主要是由冷凝罐、卸压阀、喷水装置、集水装置、缓冲罐和检修门组成。有机废气进入冷凝罐进过喷水装置冷凝与水一同进入集水装置。

实施例1

预处理污染土壤，进过振动筛分设备去除土壤中颗粒大于2cm的碎石、混凝土等颗粒；将十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚聚乙烯醚OP-15、氯化钠按质量比1：6：18配置成混合药剂；经过筛分的土壤通过皮带传送，位于传送带上方的喷淋器喷淋混合药剂，混合了药剂的土壤传送至热处理单元，热处理单元进行密闭处理，并由PLC控制系统对进料、进气、电气设备的参数、热处理单元内温度、压力、转速、物料停留时间等参数进行实时监测和控制，运行时将滚筒进口、滚筒出口密闭，由尾气出口抽真空，加热温度为300℃，土壤停留时间为30分钟，压力为-200～-50Pa，滚筒2转速为3.8～4.1r/min，完成一批污染土壤处理后，打开滚筒2出口将土壤从废渣出口5排除，由PLC控制系统检测处理后的土壤是否达标，若达标由废渣传送装置的一路传送至废渣收集池，若不达标由废渣传送装置的另一路转传送至热处理单元重新处理。挥发出来的有机气体经过管道进入袋式除尘器，除去大于0.11 mm的粉尘，之后再通过冷凝回收装置，经过冷凝装置的产生的液体进入尾气富集装置，尾气富集装置中的柴油依据相似相溶的原理溶解冷凝液中的有机物。污染土壤中的VOCs去除率为85%，SVOCs去除率为92%。

实施例2

与实施例1基本相同所不同的是混合药剂中十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚聚乙烯醚OP-15、氯化钠的质量比为1：3：6，热处理单元内加热温度为100℃，停留时间为10分钟，压力为-200～-50Pa，滚筒2转速为3.8～4.1r/min，尾气富集装置中采用煤油。污染土壤中的VOCs去除率为18%，SVOCs去除率为38%。

实施例3

与实施例1基本相同所不同的是混合药剂中十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚聚乙烯醚OP-15、氯化钠的质量比为1： 10： 30，热处理单元内加热温度为350℃，停留时间为40分钟，压力为-200～-50Pa，滚筒2转速为3.8～4.1r/min，尾气富集装置中采用煤油。污染土壤中的VOCs去除率为94%，SVOCs去除率为98%。

本发明按照上述实施例进行了说明，应当理解，上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热解吸一体化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将污染土壤中的颗粒大于2cm的碎石、混凝土等颗粒除去；

（2）将步骤（1）处理后污染土壤与表面活性剂混合；

（3）将经过步骤（2）处理的污染土壤加热；

（4）将步骤（3）加热挥发出来的气体过滤、喷水冷凝，收集冷凝液，将冷凝液通入有机溶剂，溶解冷凝液中的有机物，尾气排放。

2.根据权利要求1所述的一种热解吸一体化处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚聚乙烯醚OP-15、氯化钠按质量比1：3～10：6～30配置成混合药剂。

3.根据权利要求1所述的一种热解吸一体化处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中污染土壤与表面活性剂按质量比100：2～15混合。

4.根据权利要求1所述的一种热解吸一体化处理方法，其特征在于，所述步骤（3）中加热温度为100~350℃，加热时间为10~40分钟。

5.根据权利要求1所述的一种热解吸一体化处理方法，其特征在于，所述步骤（4）中有机溶剂采用挥发性较低的有机溶剂。

6.一种热解吸一体化处理装置，其特征在于，包括筛分装置、传送装置、喷淋装置、热处理单元、过滤装置、冷凝装置、富集装置、PLC控制系统；依次串联筛分装置、传送装置、热处理单元，喷淋装置位于传送装置上方，热处理单元的尾气出口通过管道依次与过滤装置、冷凝装置、富集装置连接；热处理单元的废渣出口与废渣传送装置连接，废渣传送装分为两路，一路传送至废渣收集池，另一路传送至热处理单元；PLC控制系统对上述各装置进行实时监测并控制。

7.根据权利要求6述的一种热解吸一体化处理装置，其特征在于，所述热处理单元包括进料口、滚筒、传动装置、加热元件、废渣出口、尾气出口；进料口进口位于传送装置末端，进料口出口延伸至滚筒进口，加热元件位于滚筒下部，传动装置带动滚筒滚动，废渣出口位于滚筒出口，尾气出口位于滚筒进口上方；滚筒进口、滚筒出口设有密闭装置。

8.根据权利要求7述的一种热解吸一体化处理装置，其特征在于，所述滚筒呈倾斜状，滚筒进口高于滚筒进口，或滚筒呈水平状，滚筒内部安装有螺旋形导流板。

9.根据权利要求6述的一种热解吸一体化处理装置，其特征在于，所述过滤装置采用袋式除尘器，除去大于0.11 mm的粉尘。

10.根据权利要求6述的一种热解吸一体化处理装置，其特征在于，所述PLC控制系统对进料、进气、电气设备的参数、热处理单元内温度、压力、转速、物料停留时间等参数进行实时监测和控制。