CN105964671A - 一种有机污染土壤修复方法及产生的尾气的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种有机污染土壤修复方法及产生的尾气的处理方法，涉及污染土壤修复技术领域。有机污染土壤修复方法包括以下步骤：将有机污染土壤进行分类，得到轻组分有机污染土壤和重组分有机污染土壤，轻组分有机污染土壤中的有机污染物的沸点在300℃以下，重组分有机污染土壤中的有机污染物的沸点为300～800℃；将重组分有机污染土壤在其有机污染物的沸点温度以上热解吸10～15min，然后与轻组分有机污染土壤混合，得到净化土。本发明提供的有机污染土壤修复方法具有热能利用充分、处理效率高的特点。本发明提供的尾气的处理方法能够有效净化有机污染土壤修复过程中产生的气体，避免其排放到空气中，形成气体污染。

Description

一种有机污染土壤修复方法及产生的尾气的处理方法

技术领域

本发明涉及污染土壤修复技术领域，具体而言，涉及一种有机污染土壤修复方法及产生的尾气的处理方法。

背景技术

土壤污染是国内外现阶段普遍面临的一个严峻环境问题，欧美等发达国家对污染土壤高效修复技术进行多年研究，近年来国内学者也进行了一些技术开发与应用研究，对于挥发性有机污染物污染的土壤修复技术，主要有热解吸、氧化还原、微生物修复、气相抽提等技术，其中的热解吸技术，对于炼油化工造成的石油类挥发性有机物污染土壤的修复具有较好的效果，相对于其它技术具有修复速度快、可操作性强、可采用标准设备、处理有机物的范围宽和修复周期可控等优点。

目前，热解吸修复技术是挥发性有机污染土壤修复中应用最广泛的技术，从1982年至2002年，美国超级基金场地修复行动中58％为异位修复技术(427例)，在这些异位污染源控制处理工程中，几乎所有的采用热处理技术(69例)的修复工程都能如期完成，相对于其它修复技术成功率较高。而国内现阶段的大型污染场地修复较少的成功案例中，如北京焦化厂污染场地修复，也采用了热解吸修复技术，这主要是热解吸以上所述的诸多优势所致。但是，热解吸修复技术耗能较大，热能利用率低；另外，污染场地土壤污染物种类及含量具有差异性，包含易挥发组分的轻组分有机污染土壤与包含难挥发组分的重组分有机污染土壤混合处理容易造成轻组分有机污染土壤过度解吸，增加处理成本；另外，产生的热解吸尾气也难以彻底处理，常规采用的活性炭吸附法，其吸附形成的固废需进行专门处理，又增加了操作的繁琐性。

目前，国内已公开一些热解吸修复技术的专利，申请号为201310670302.5的专利公开了一种节能型有机污染土壤热脱附修复处理系统，该系统包括送料系统、回转窑加热系统、土壤冷却及热回用系统、土壤出料系统、活性炭吸附系统等。其考虑了回转窑高温出土余热的回收利用，但其采用气体作为冷却介质，在较短时间内气固传热效率仍较低，且尾气有机污染物采用活性炭进行吸附，净化不彻底，污染物需进一步再处理。

申请号为201110201582.6的专利公开了一种连续的持久性有机污染土壤直接热脱附的方法，该方法采用轻油燃烧产生的高温烟气对污染土壤进行直接接触加热，烟气与污染土壤同向流动，尾气采用了在燃烧室焚烧的方式处理，燃烧室产生的高温尾气直接进行降温后排放。但由于污染土壤与热烟气在窑内同向流动，且尾气焚烧后的热能散失，所以系统整体热效率偏低。

申请号为201010598161.7的专利公开了一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统，该系统能够连续进料，采取直接加热方式，热空气与污染土壤逆向接触，热脱附效率高。但该系统的热利用效率较低。

综上所述，国内现有的有机污染土壤热解吸修复技术普遍存在土壤粗放型处理，处理效率低，处理能耗高，尾气净化技术有待提高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机污染土壤修复方法，此有机污染土壤修复方法具有热能利用充分、处理效率高的特点。

本发明的另一目的在于提供一种产生的尾气的处理方法，其能够有效净化有机污染土壤修复过程中产生的气体，避免其排放到空气中，形成气体污染。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

一种有机污染土壤修复方法，包括以下步骤：

将有机污染土壤进行分类，得到轻组分有机污染土壤和重组分有机污染土壤，轻组分有机污染土壤中的有机污染物的沸点在300℃以下，重组分有机污染土壤中的有机污染物的沸点为300～800℃；

将重组分有机污染土壤在其有机污染物的沸点温度以上热解吸10～15min，然后与轻组分有机污染土壤混合，得到净化土。

另外，一种上述有机污染土壤修复方法中产生的尾气的处理方法，包括将尾气通过除尘器设备除尘，然后焚烧。

相对于现有技术，本发明包括以下有益效果：本发明将有机污染土壤根据物理性质进行分类，再进行处理，如此，既能够避免轻组分有机污染土壤的过度解吸，又能够避免重组分有机污染土壤净化不到位的现象的发生，大大的降低了有机污染土壤热解吸处理的能耗，而且，分类后再处理能够缩短共同处理的热解吸时间，加快处理速度。该过程中，轻组分有机污染土壤的热解吸处理是利用了处理后的重组分有机污染土壤的余温，此种方式充分的利用了热能，在一定资源消耗的情况下，能够极大的提高有机污染土壤的处理量，能耗低、处理效率高。该方法具有处理速度快、修复周期可控、可采用标准设备、处理污染物的范围宽和受气候变化影响较小等特点，实用性高，适合大范围推广。

而采用热焚烧的技术来净化热解吸后的尾气中的有机污染物，可有效降低尾气处理运行成本，达到尾气零排放的目标，不会产生二次污染。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例三提供的有机污染土壤修复方法及产生的尾气的处理方法的流程示意图。

其中，附图标记汇总如下：

旋风除尘器101；脉冲袋式除尘器102；风机103；换热器104；焚烧炉105；高温热解吸窑106；低温热解吸窑107；出土料斗108；

重组分有机污染土壤201；轻组分有机污染土壤202；天然气203；空气204；自来水205；压缩空气206；地热管道207。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的有机污染土壤修复方法及产生的尾气的处理方法进行具体说明。

有机污染土壤修复方法包括以下步骤：

步骤S1：将有机污染土壤进行分类，得到轻组分有机污染土壤和重组分有机污染土壤，轻组分有机污染土壤中的有机污染物的沸点在300℃以下，重组分有机污染土壤中的有机污染物的沸点为300～800℃；

步骤S2：将重组分有机污染土壤在其有机污染物的沸点温度以上热解吸10～15min；

步骤S3：将热解吸后的重组分有机污染土壤与轻组分有机污染土壤混合，得到净化土。

需注意的是，上述步骤S2中，应使重组分有机污染土壤在一定温度进行热解吸，而该“一定温度”是指：确定重组分有机污染土壤中的沸点最高的有机污染物，而该有污染物的沸点温度就是需要满足的条件温度。重组分有机污染土壤就是在这个沸点温度以上进行热解吸。而实际热解吸温度还是要根据实际测得、划分的有机污染物及其沸点来确定。

而步骤S3中，“热解吸后的重组分有机污染土壤”并不是指热解吸后仍为污染土壤(热解吸后的土壤是净化土壤)，而只是表明是将重组分有机污染土壤先经过热解吸，再与轻组分有机污染土壤进行混合。步骤S3中，混合的时间为10～20min。

轻组分有机污染土壤中的有机污染物包括烷烃、芳烃中的一种或多种，可以包括苯、甲苯、二甲苯、萘中的一种或多种；重组分有机污染土壤中的有机污染物包括多环芳烃、多氯联苯中的一种或多种，可以包括苯并蒽、苯并荧蒽、苯并芘、二茚并芘、二苯并蒽中的一种或多种。

在步骤S1中，轻组分有机污染土壤和重组分有机污染土壤之间的区分，是在对污染场地土壤类型、污染物特征和污染物分布进行充分调查分析的基础上，根据不同污染类型土方量、污染物的沸点和污染物的挥发性差异，结合现有的展览会用地土壤环境质量评价标准，而将污染土壤分为两类的。包括：一类，轻组分有机污染土壤，其污染物为在300℃以下可实现解吸达标处理的有机污染物，如苯、甲苯、二甲苯、萘等；另一类，重组分有机污染土壤，其有机污染物须在300℃～800℃才能实现解吸达标处理，如苯并蒽、苯并荧蒽、苯并芘、茚并芘、二苯并蒽等多环芳烃及多氯联苯等。

在步骤S2和步骤S3中，轻组分有机污染土壤通过低温热解吸窑系统处理，重组分有机污染土壤通过高温热解吸窑系统处理，从而实现污染土壤热解吸技术的土壤分类处理。

在实际操作中，将重组分有机污染土壤输送至高温热解吸窑系统中，使重组分有机污染土壤进行高温热解吸处理，处理后的出土温度可调，在300℃～600℃之间，高温热解吸窑最高温度可达800℃，利用天然气燃烧系统为高温热解吸窑系统提供热源，经高温热解吸窑系统处理后的高温出土进入高温热解吸窑系统的出料斗中。其中，高温热解吸窑系统由高温热解吸窑、高温热解吸窑出料斗以及相关的传动、支撑、密封、输送和连接设备组成。高温热解吸窑采取卧式设计，高温热解吸窑的中心轴线由进口端向下倾斜5～10°，高温热解吸窑的两端与进料口、低温热解吸窑出料斗连接处进行密封，高温热解吸窑的下端设有传动电机、支撑底座等，可通过传动电机调整其回转速率，高温热解吸窑内部的重组分有机污染土壤停留时间为10～15min。在高温热解吸窑内，燃烧器产生的火焰和高温尾气与重组分有机污染土壤进行逆向接触，实现重组分有机污染土壤的净化处理，之后含有机污染物和灰尘的尾气通往尾气除尘系统，进行除尘。处理后的高温出土进入高温热解吸窑出料斗，高温热解吸窑出料斗设有螺旋输送器，可将处理后的高温出土输送至低温热解吸窑系统中。

高温热解吸窑还包括天然气燃烧系统，其作用在于为重组分有机污染土壤的热解吸处理提供热源，产生的火焰和高温气体通过逆向接触将重组分有机污染土壤加热到污染物热解吸所需的温度。天然气燃烧系统由燃烧器、天然气进口、空气进口组成。高温热解吸窑出土温度可通过天然气进口流量实现调节，天然气与空气流量的体积比例为1：10～14，优选为1:12。在此已对高温热解吸窑系统的结构作了大致介绍，由于其属于现有技术，所以不再赘述。

而当高温出土输送至低温热解吸窑系统的低温热解吸窑进料斗中，与此同时，轻组分有机污染土壤也同步输送入低温热解吸窑系统中，二者在低温热解吸窑系统的低温热解吸窑混合，利用高温出土的余热作为热解吸热源，使轻组分有机污染土壤在150～300℃进行低温热解吸处理，处理后的净化土进入低温热解吸窑出料斗。其中，低温热解吸窑系统是由有机污染土壤进料口、低温热解吸窑进料斗、低温热解吸窑、低温热解吸窑尾气出口、低温热解吸窑出料斗以及其它相关设备组成。低温热解吸窑采取卧式设计，低温热解吸窑的中心轴线由进口端向下倾斜5～7°，低温热解吸窑的两端与低温热解吸窑进料斗、低温热解吸窑出料斗连接处进行密封，低温热解吸窑的下端设有传动电机、支撑底座等，可通过传动电机调整其回转速率，低温热解吸窑内的有机污染土壤停留时间为10～20min。高温热解吸窑出料斗的高温出土和有机污染土壤进料口的轻组分有机污染土壤通过低温热解吸窑进料斗进入低温热解吸窑，二者在低温热解吸窑内进行同向流动和充分混合，实现轻组分有机污染土壤的净化处理，处理之后的净化土进入低温热解吸窑出料斗，低温热解吸窑出料斗设有螺旋输送器，可将处理后的净化土输送至出土料斗系统。低温热解吸窑产生的尾气通过低温热解吸窑尾气出口外排至尾气除尘系统，低温热解吸窑进料斗和低温热解吸窑出料斗均设有防尘罩。在此已对低温热解吸窑系统的结构作了大致介绍，由于其属于现有技术，所以不再赘述。

在得到净化土之后，还包括：对净化土进行补水加湿处理，之后再运输回填。实际上净化土进入出土料斗系统就是为了补水加湿，出土料斗系统能够实现对净化土的补水、降温以及临时储存，其主要由出土料斗、布水器组成。处理后的净化土通过螺旋输送器由低温热解吸窑出料斗输送至出土料斗，该净化土的含水率较低，易扬尘，且难以成型。但通过布水器进行补水后，就可有效的避免扬尘，土壤可成型运输。

该方法可以根据污染场地不同、区域不同、污染物类型不同，而实现对有机污染土壤的分类高效处理。

在上述有机污染土壤修复方法中，热解吸过程会产生尾气，而本发明还提供了一种对产生的尾气的处理方法，包括使尾气通过除尘器设备除尘，然后焚烧。

先对尾气进行除尘，除去大量的颗粒状污染物，然后再进行焚烧，使尾气最终转变为二氧化碳、水蒸汽等无害物质。如此，能够有效的保护环境，避免在修复有机污染土壤的过程中，又对环境产生新的气体污染。

除尘器设备包括旋风除尘器和脉冲袋式除尘器。旋风除尘器可用于捕集5～15μm的灰尘颗粒；脉冲袋式除尘器可采用耐高温耐腐蚀的滤布材料制成，通过脉冲反冲洗将滤布捕集的细微灰尘颗粒除去，利用旋风除尘器和脉冲袋式除尘器进行双重除尘，除尘效果好，可去除99％以上的灰尘颗粒，甚至能达到99.9％。优选的，尾气先通过旋风除尘器，再通过脉冲袋式除尘器。当然，也可以选用其它的除尘器，如喷淋除尘器、滤筒除尘器。

而除尘后的尾气要进行焚烧，先通过焚烧炉出口，与焚烧炉出口处的已经净化的气体进行换热，然后进入焚烧炉，在800～1200℃下焚烧2～3s，实现热解吸尾气有机污染物的彻底净化去除，达到零排放的目标。其中，利用的是尾气焚烧系统，其作用在于将尾气中有机污染物彻底去除，实现尾气零排放处理的目标。其由板式换热器和焚烧炉组成，去除灰尘的尾气进入尾气焚烧系统，在板式换热器通过与焚烧炉出口高温净化气体换热后，进入焚烧炉焚烧，尾气中的有机污染物可完全转化为氮气、二氧化碳、水蒸汽等无害物质。通过该尾气焚烧系统，可实现尾气的低成本、无害化处理。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述：

实施例一

本实施例提供的有机污染土壤修复方法，包括以下步骤：

a.将有机污染土壤进行分类，得到轻组分有机污染土壤和重组分有机污染土壤；

b.将重组分有机污染土壤输送至高温热解吸窑系统中热解吸处理10min，处理后的高温出土的温度达到315℃，然后将处理后的高温出土输送入高温热解吸窑出料斗，再输送入低温热解吸窑系统中，同时，往低温热解吸窑系统中送入轻组分有机污染土壤，与轻组分有机污染土壤混合，利用高温出土的余热对轻组分有机物污染土壤热解吸处理10min，得到净化土。

本实施例还提供了一种产生的尾气的处理方法，包括：使尾气通入旋风除尘器中除尘，然后通入脉冲袋式除尘器中除尘，再在800℃下焚烧3s。

实施例二

本实施例提供的有机污染土壤修复方法，包括以下步骤：

a.将有机污染土壤进行分类，得到轻组分有机污染土壤和重组分有机污染土壤；

b.将重组分有机污染土壤输送至高温热解吸窑系统中热解吸处理15min，处理后的高温出土的温度达到540℃，然后将处理后的高温出土输送入高温热解吸窑出料斗，再输送入低温热解吸窑系统中，同时，往低温热解吸窑系统中送入轻组分有机污染土壤，将两种土壤进行混合，利用高温出土的余热对轻组分有机物污染土壤热解吸处理20min，得到净化土。

本实施例还提供了一种产生的尾气的处理方法，包括：使尾气通入旋风除尘器中除尘，然后通入脉冲袋式除尘器中除尘，再在1200℃下焚烧2s。

实施例三

图1示出了本实施例提供的有机污染土壤修复方法，包括以下步骤：

a.将有机污染土壤进行分类，得到轻组分有机污染土壤202(含有苯、萘)和重组分有机污染土壤201(含有多环芳烃)；

b.将重组分有机污染土壤201输送至高温热解吸窑系统的高温热解吸窑106中，热解吸处理12min，处理后的高温出土的温度达到400℃，然后将处理后的高温出土输送入高温热解吸窑出料斗，再输送入低温热解吸窑系统的低温热解吸窑107中，同时，往低温热解吸窑107中送入轻组分有机污染土壤202，将两种土壤进行混合，利用高温出土的余热对轻组分有机物污染土壤202热解吸处理15min，得到净化土；

c.将净化土输送至出土料斗108，利用自来水205对净化土进行补水加湿处理，然后运输回填。

其中，高温热解吸窑106利用天然气203提供热源，天然气203与空气204流量的体积比例为1:12。另外，为了更好的理解整个过程，引入风机103、压缩空气206和地热管道207。

现有技术中，工艺参数为处理量20m³/h，高温热解吸窑出土温度400℃，停留时间为15min，每立方有机污染土壤修复能耗为60m³天然气；而本实施例中，工艺参数为高温热解吸窑106处理量为20m³/h，低温热解吸窑107处理量为14m³/h，高温热解吸窑系统的出土温度为400℃，低温热解吸窑系统的出土温度为150℃，停留时间为15min，每立方有机污染土壤修复能耗为45m³天然气203，可实现节能25％。

本实施例提供的有机污染土壤修复方法中涉及的参数如下表：

另外，本实施例还提供了一种产生的尾气的处理方法，包括：使尾气通入旋风除尘器101中除尘，然后通入脉冲袋式除尘器102中除尘，再通过换热器104与净化后的气体换热后，进入焚烧炉105，在1000℃下焚烧3s。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有机污染土壤修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

将有机污染土壤进行分类，得到轻组分有机污染土壤和重组分有机污染土壤，所述轻组分有机污染土壤中的有机污染物的沸点在300℃以下，所述重组分有机污染土壤中的有机污染物的沸点为300～800℃；

将所述重组分有机污染土壤在其有机污染物的沸点温度以上热解吸10～15min，然后与所述轻组分有机污染土壤混合，得到净化土。

2.根据权利要求1所述的有机污染土壤修复方法，其特征在于，在得到所述净化土之后，还包括：对所述净化土进行补水加湿处理。

3.根据权利要求1所述的有机污染土壤修复方法，其特征在于，所述轻组分有机污染土壤中的有机污染物包括烷烃、芳烃中的一种或多种，所述重组分有机污染土壤中的有机污染物包括多环芳烃、多氯联苯中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的有机污染土壤修复方法，其特征在于，所述轻组分有机污染土壤中的有机污染物包括苯、甲苯、二甲苯、萘中的一种或多种，所述重组分有机污染土壤中的有机污染物包括苯并蒽、苯并荧蒽、苯并芘、二茚并芘、二苯并蒽中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的有机污染土壤修复方法，其特征在于，所述重组分有机污染土壤的热解吸热量来源于天然气，燃烧时，所述天然气与空气的体积流量比例为1:11～13。

6.根据权利要求1所述的有机污染土壤修复方法，其特征在于，所述混合的时间为10～20min。

7.一种权利要求1～6任一项所述的有机污染土壤修复方法中产生的尾气的处理方法，其特征在于，使所述尾气通过除尘器设备除尘，然后焚烧。

8.根据权利要求7所述的产生的尾气的处理方法，其特征在于，所述除尘器设备包括旋风除尘器和脉冲袋式除尘器。

9.根据权利要求8所述的产生的尾气的处理方法，其特征在于，所述尾气先通过所述旋风除尘器，再通过所述脉冲袋式除尘器。

10.根据权利要求7所述的产生的尾气的处理方法，其特征在于，所述焚烧包括：在800～1200℃下焚烧2～3s。