CN106140802A - 一种同步式有机污染土壤微波修复设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于土壤修复设备领域，更具体地，涉及一种同步式有机污染土壤微波修复设备。其包括进出料系统、微波加热同步分解系统、除尘器、尾气处理系统以及PLC控制中心，其中微波加热分解系统包括保温层、吸波层和催化分解层，有机污染土壤通过进料系统输送到微波加热同步分解系统中，在经过微波加热和催化分解同步处理后，从出料口出来，产生的废气被引风机引入除尘器中除尘，最终的废气在尾气处理系统中被吸收。通过本发明，解决了催化剂的回收处理和环境污染的技术问题，实现了微波加热和催化分解同步进行，同时使得整个修复过程具备连续化，速度快，耗能低，效率高等特点。

Description

一种同步式有机污染土壤微波修复设备

技术领域

本发明属于土壤修复设备领域，更具体地，涉及一种同步式有机污染土壤微波修复设备。

背景技术

近年来，随着我国对《斯德哥尔摩公约》的履约以及城市化进程的迅猛发展，大量污染严重的化工厂、农药厂等被要求搬迁甚至关闭。从而，城市及周边产生许多污染场地，其中很大一部分场地是浓度很高的毒性很大的有机污染场地，对人居环境和人体健康构成了严重威胁。常用的有机污染土壤修复手段为热脱附技术，该技术操作简单但能耗较高，设备冗杂，容易造成二次污染。

相比之下，微波修复有机污染土壤技术具有高效节能和易于操作控制的优点，其关键在于体系吸收微波的能力，微波吸收性能好的体系可迅速将微波能转化为热能，加速土壤中污染物的去除。为了提高土壤体系对微波的吸收能力，往往需在土壤中添加微波吸收剂。目前常用且吸波效果较好的固体微波吸收剂主要有碳材料，金属及其氧化物等。这些物质加入后，在微波作用下，土壤体系温度可迅速升高，一方面土壤中污染物和吸波材料上负载的催化剂直接接触分解矿化，另一方面污染物可通过热解吸作用脱离土壤，再和吸波材料上负载的催化剂接触分解矿化，以彻底消除污染物。

如授权公告号为CN 202045125 U实用新型专利公布了一种连续式微波土壤修复装置，它采用微波和热脱附相结合的方式，辅以空气动力，实现了连续的土壤修复作业。但该实用新型中向待修复土壤中添加了微波催化剂，如果回收不彻底会造成土壤的二次污染，且回收催化剂导致设备复杂化，并且，该实用新型中采用鼓风的方法加快气体流动，会造成设备中污染气体的无方向扩散，可能造成污染气体逃逸出修复设备进入大气，而且该设备仍然未对微波与热脱附之间的高效一体化做出更多的研究；另外，如专利号ZL201110312145.1发明专利公布了一种有机污染土壤的微波修复设备，该专利的微波加热系统中采用了碳化硅吸波增效装置，在微波加热系统后加入了气体微波催化设备，进一步降解有机物。但该发明将微波加热和微波催化分成了两个设备去实现，造成了设备冗杂，增加成本，且采用的是气体催化分解技术，没有实现土壤中有机物直接催化分解。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种同步式有机污染土壤微波修复设备，通过采用微波加热和微波催化分解同步进行的方式，尤其是对其关键组件的结构组成及其设置方式等方面做出改进和设计，相应能够进一步优化微波修复工艺，由此解决催化剂的回收处理和环境二次污染的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种同步式有机污染土壤微波修复设备，其包括微波加热同步分解系统、分别设置在该微波加热同步分解系统左右两端的进出料系统的进料口和出料口，以及配套的PLC控制中心，其特征在于：

所述微波加热同步分解系统整体呈罐体式结构，并包括炉体和间隔分设在该炉体外侧的多个微波发生器，由此通过这些微波发生器向内部执行微波加热；此外，该炉体本身从内到外依次包括催化分解层，吸波层和保温层，其中所述保温层用于隔离所述吸波层与外界直接接触，同时保持整个所述炉体的温度；所述吸波层用于吸收来自所述微波发生器的微波，然后继续将微波辐照的热量传递给待处理对象；所述催化分解层则与待处理对象直接发生接触，并对其进行催化分解，由此，完成了待处理对象的修复，所述PLC控制中心与所述微波发生器的控制端相连，以此方式，实现微波加热和催化分解的同步进行。

作为进一步优选地，所述保温层由硅酸铝材质制成，所述吸波层由碳化硅材质制成，所述催化分解层由铁系氧化物或铜系氧化物材质制成。

作为进一步优选地，所述保温层厚度设定为5mm～10mm，所述吸波层厚度设定为4mm～8mm，所述催化分解层厚度设定为2mm～5mm。

作为进一步优选地，所述保温层、所述吸波层和所述催化分解层之间通过高温粘结剂彼此粘合。

作为进一步优选地，所述修复设备还包括除尘器、引风机和尾气处理系统，其中，所述除尘器通过排气口与所述炉体相连，然后依次连接所述引风机至所述尾气处理系统；所述PLC控制中心与所述除尘器、所述引风机和所述尾气处理系统各自独立的的控制端相连。

作为进一步优选地，所述进出料系统还包括螺旋推动装置和电动机，其中，所述螺旋推动装置设置在所述炉体内部，所述电动机驱动该螺旋推动装置转动，从而实现土壤在炉体内从所述进料口到所述出料口的轴向移动。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于采用微波加热和微波催化分解同步进行，能够取得下列有益效果。

1、本发明中微波加热同步分解系统采用催化剂负载到吸波材料碳化硅表面的方法，实现了微波加热和催化分解同步进行，一方面使得土壤中大分子有机物直接分解矿化，另一方面使受热挥发到空气中的大分子有机物与催化剂接触分解矿化，避免了催化剂的回收和处理问题，同时优化了微波修复工艺，减少了微波修复设备。

2、通过在进出料系统中采用螺旋推进装置，物料在由进料口进入后，电机驱动螺旋推动装置输送物料，在微波加热分解系统中进行处理后从出料口出来，实现了物料不间断从进料口传送到出料口，从而使得整个有机污染土壤修复过程得以连续化进行，且速度快，耗能低，效率高。

3、另外，在本发明中还采用了除尘器，引风机等设备，通过引风机的引风作用将排气口中的废气引入除尘器中除尘，同时通过废气的抽出使得微波加热同步分解系统中始终保持负压状态，防止了污染气体进入大气中，从而避免了污染气体在加热催化过程中逃逸到大气中造成大气的二次污染。

附图说明

图1是按照本发明优选实施例所构建的连续式有机污染土壤微波修复设备的结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-进料斗 2-硅酸铝保温层 3-碳化硅吸波层 4-催化分解层 5-排气口 6-电动机7-微波发生器 8-圆柱形炉体 9-螺旋推进装置10-出料口 11-除尘器 12-引风机 13-PLC控制中心 14-尾气处理系统

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本发明优选实施例所构建的连续式有机污染土壤微波修复设备的结构示意图。如图1所示，本发明的一种同步式有机污染土壤微波修复设备，该设备包括进出料系统、微波加热同步分解系统、除尘器11、引风机12、尾气处理系统14以及PLC控制中心13。进出料系统位于微波加热同步分解系统中，微波加热同步分解系统、除尘器11、引风机12和尾气处理系统14依次相连，微波加热同步分解系统、除尘器11、引风机12和尾气处理系统14的控制端与PLC控制中心13相连。

进出料系统包括进料斗1、电动机6，螺旋推动装置9、出料口10。有机污染土壤经过破碎筛分后，经过进料斗1进入螺旋推动装置9，电动机6驱动螺旋推动装置9输送有机污染土壤，有机污染土壤在微波加热同步分解系统中加热解吸并催化分解。

微波加热同步分解系统包括微波发生器7和圆柱形炉体8，圆柱形炉体8的内层为催化分解层4，中层为碳化硅吸波层3，外层为硅酸铝保温层2。

除尘器11为布袋除尘器或者旋风除尘器。废气经过经过除尘器11后，废气和颗粒物得到分离，废气进入尾气处理系统，颗粒物经收集后与原有机污染土壤一起堆放等待处理。

尾气处理系统14采用活性炭吸附装置实现，由吸附装置壳体、填料支撑部、活性炭填料等部件组成。

下面将对上述组件的工作过程进行说明：

微波发生器7位于圆柱形炉体8的下表面，硅酸铝保温层2不吸收微波，微波透过硅酸铝保温层2后辐射碳化硅层3，碳化硅层3吸收微波，迅速升温，然后将热量传递给土壤，使土壤迅速升温。一方面土壤中的有机物直接与催化层接触分解矿化，另一方面升温后土壤中的有机物挥发到圆柱形炉体8的空气内，靠近进料斗1的有机物最先挥发，在引风机12的作用下向出料口10迁移，迁移过程中与内层催化分解层4相接触发生催化分解反应，大分子有机污染物分解矿化，最终通过排气口5排出。从排气口5中排出的废气通过引风机12的引风作用进入除尘器11中，在除尘器11中进行除尘，使进入尾气处理系统的废气中不再存在固体颗粒物，以免造成设备损坏。引风机12的使用使微波加热催化系统中保持负压状态，防止圆柱形炉体8中的污染气体进入大气中。废气最终在尾气处理系统14中被吸收。

PLC控制中心13集成控制微波发生器7、除尘器11、引风机12，从而实现整个系统设备的实时调控。

按照本发明的一个优选实施例，对于诺氟沙星制药工厂的点源污染场地，微波发生器采用较低功率(8kW)。每批次污染土壤为200kg，进入微波修复设备前先对该污染土壤进行预处理，包括破碎大块土壤，破碎后土壤进行粒径分级，使得进入本发明的污染土壤颗粒均匀。同时向土壤中加入少量水，使含水率保持为5％～15％，加水有助于微波加热升温。每批次土壤在微波修复设备中微波辐照20～40min，炉体内的碳化硅层吸波加热，使土壤温度升高，有机物与炉体内表面的催化分解层充分接触并矿化分解，处理率达到87％。产生气体通过旋风除尘器除尘后进入尾气处理装置。

按照本发明的另一个优选实施例，对于被洛克沙胂污染的养鸡场土壤，微波发生器采用较高功率(16kW)。每批次污染土壤为200kg，进入微波修复设备前先对该污染土壤进行预处理，包括破碎大块土壤，破碎后土壤进行粒径分级，使得进入本发明的污染土壤颗粒均匀。同时向土壤中加入少量水，使含水率保持为5％～15％，加水有助于微波加热升温。每批次土壤在微波修复设备中微波辐照40～60min，炉体内的碳化硅层吸波加热，使土壤温度升高，有机物与炉体内表面的催化分解层充分接触并矿化分解，处理率达到92％。产生气体通过旋风除尘器除尘后进入尾气处理装置。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种同步式有机污染土壤微波修复设备，其包括微波加热同步分解系统、分别设置在该微波加热同步分解系统左右两端的进出料系统的进料口(1)和出料口(10)，以及配套的PLC控制中心(13)，其特征在于：

所述微波加热同步分解系统整体呈罐体式结构，并包括炉体(8)和间隔分设在该炉体外侧的多个微波发生器(7)，由此通过这些微波发生器向内部执行微波加热；此外，该炉体(8)本身从内到外依次包括催化分解层(4)，吸波层(3)和保温层(2)，其中所述保温层(2)用于隔离所述吸波层与外界直接接触，同时保持整个所述炉体的温度；所述吸波层(3)用于吸收来自所述微波发生器(7)的微波，然后继续将微波辐照的热量传递给待处理对象；所述催化分解层(4)则与待处理对象直接发生接触，并对其进行催化分解，由此，完成了待处理对象的修复，所述PLC控制中心(13)与所述微波发生器的控制端相连，以此方式，实现微波加热和催化分解的同步进行。

2.如权利要求1所述的一种同步式有机污染土壤微波修复设备，其特征在于，所述保温层(2)由硅酸铝材质制成，所述吸波层(3)由碳化硅材质制成，所述催化分解层(4)由铁系氧化物或铜系氧化物材质制成。

3.如权利要求1或2所述的一种同步式有机污染土壤微波修复设备，其特征在于，所述保温层厚度设定为5mm～10mm，所述吸波层厚度设定为4mm～8mm，所述催化分解层厚度设定为2mm～5mm。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种同步式有机污染土壤微波修复设备，其特征在于，所述保温层、所述吸波层和所述催化分解层之间通过高温粘结剂彼此粘合。

5.如权利要求1-4任一项所述的一种同步式有机污染土壤微波修复设备，其特征在于，所述修复设备还包括除尘器(11)、引风机(12)和尾气处理系统(14)，其中，所述除尘器(11)通过排气口(5)与所述炉体(8)相连，然后依次连接所述引风机至所述尾气处理系统；所述PLC控制中心与所述除尘器、所述引风机和所述尾气处理系统各自独立的的控制端相连。

6.如权利要求1-5任一项所述的一种同步式有机污染土壤微波修复设备，其特征在于，所述进出料系统还包括螺旋推动装置(9)和电动机(6)，其中，所述螺旋推动装置(9)设置在所述炉体(8)内部，所述电动机驱动该螺旋推动装置转动，从而实现土壤在炉体内从所述进料口到所述出料口的轴向移动。