CN107497842B - 微波修复土壤工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微波修复土壤工艺，其采用在在微波修复窑内用微波加热使得水分及有机物气化或者分解，然后通过烟气处理系统将有机物燃烧及活性炭吸附处理，最终解决土壤中的有机物污染。本发明具有能耗低、处理稳定、经济性佳、采用现代化管理、实现工厂自动化控制、工艺技术先进、运行安全可靠、操作方便、环保达标等优点。

Description

微波修复土壤工艺
技术领域
本发明属于有机土壤修复的领域，特别关于一种微波修复土壤工艺。
背景技术
随着工业化进程的不断加快，矿产资源的不合理开采及其冶炼排放、长期对土壤进行污水灌溉和污泥施用、人为活动引起的大气沉降、化肥和农药的施用等原因，造成了土壤污染严重。2006年7月，国家环保总局局长周生贤在全国土壤污染状况调查及污染防治专项工作视频会议中表示，全国土壤污染的总体形势相当严峻。据不完全调查，全国受污染的耕地约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆存占地和毁田200万亩，合计约占耕地总面积的1/10以上，其中多数集中在经济较发达的地区。严重的土壤污染造成巨大危害。据估算，全国每年因重金属污染的粮食达1200万吨，造成的直接经济损失超过200亿元。
2014年4月17日，环保部和国土资源部联合公布了《全国土壤污染状况调查公报》，引起了社会各方对于我国土壤污染状况的广泛关注。根据调查公报，全国土壤总的超标率为16.1％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2％、2.3％、1.5％和1.1％。从污染分布状况来看，南方土壤污染重于北方，长三角、珠三角、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大。目前我国耕地质量等级劣质率为27.9％。与空气和水污染的治理不同，土壤修复工作耗资大、耗时长、处理过程复杂，很容易产生二次污染。再加上我国土壤污染防治面临的形势很复杂：部分地区土壤污染严重，土壤污染类型多样，呈现新老污染物并存、无机有机复合污染物并存的局面，因而土壤修复工作就显得更为重要和复杂。因此，总体来说，我国土壤环境状况不容乐观，部分地区土壤污染十分严重，土壤修复工作刻不容缓。
发明内容
本发明的目的是提供一种能耗低、处理稳定、经济性佳、采用现代化管理、实现工厂自动化控制、工艺技术先进、运行安全可靠、操作方便、环保达标的微波修复土壤工艺。
为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：一种微波修复土壤工艺，其包括布料系统、微波处理系统、出料系统和烟气处理系统，其包括如下步骤：
一、将有机污染土壤在气膜大棚中进行除铁、破碎、筛分，去除土壤中大颗粒石块、建筑垃圾，达到微波修复工艺的预处理要求；
二、预处理后的有机污染土壤经由皮带输送机和斗提机送至布料仓，布料仓中的有机污染土壤经由布料机分布在台车上；
三、台车载着有机污染土壤进入微波修复窑内，先进入微波修复窑前段的脱水预排烟段，在脱水预排烟段中，有机污染土壤从常温升至80℃，在微波的照射下极性较大、沸点较低的水分吸波逸出，通过排潮除湿烟气处理系统将水汽引入除水设备中，除水后的烟气汇入二次燃烧烟气处理系统中；
四、台车离开前段的脱水预排烟段后，进入中段的微波热脱附段，在微波热脱附段中，有机污染土壤在行进的过程中有机物吸波，有机污染土壤逐渐升温至350℃，在受热气化和催化分解等作用下，有机物从固态和液态附着变成气态物质进入到烟气中，抽风的微负压环境中，残留水分、有机物、粉尘等随烟气管道进入二次燃烧烟烟气处理系统中；
五、台车离开中段的微波热脱附段后，进入后段的冷却抑制段，在冷却抑制段中，经过微波处理后的土壤在本段通过换热逐渐降温冷却至低于100℃，然后跟随台车一起离开微波修复窑，经由摆渡车回至回车轨道，到达出料位置，进入密闭的出料箱体，采用刮料机进行侧出料；
六、出料完成后，台车回转至所述布料机下，等待下一次的布料。
优选地，所述步骤一中预处理后的有机污染土壤的粒径小于20mm。
优选地，所述步骤二中的布料厚度为100～300mm。
优选地，所述步骤三中的微波修复窑为轻型钢结构装配式，采用轻型保温耐火材料砌筑而成，总长64m。
优选地，所述有机污染土壤在窑内运行总时长320min，并且配备台车50辆，保持窑内32辆，窑外18辆。
优选地，所述步骤三中的脱水预排烟段总长16m，均匀分布24台微波源。
优选地，所述步骤四中的所述微波热脱附段总长44m，均匀分布84台微波源。
优选地，在所述微波热脱附段台车每10min推一次车，台车在该段中停留220min。
优选地，所述步骤五中的冷却抑制段总长4m，并且该段均布有抑波板。
优选地，所述烟气处理系统包括排潮除湿烟气处理系统和二次燃烧烟气处理系统，排潮除湿烟气处理系统用于处理脱水预排烟段中的水分，二次燃烧烟气处理系统用于处理脱水预排烟段中出去水分的烟气和微波热脱附段的烟气，所述排潮除湿烟气处理系统包括排潮风机，所述二次燃烧烟气处理系统包括焚烧净化炉和活性炭吸附罐。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
一、能耗低、经济性佳，便于大范围推广和使用。
二、采用现代化管理、工厂自动化控制，机器调控，操作方便，运行安全可靠。
三、多重烟气处理系统，减少污染气体排放，环保达标，减少对周边环境的污染。
四、连续化式生产，提高污染土壤的修复效率，增加污染土壤的修复速度。
五、微波修复是由外部传导加热变为内部传导加热，加热由内而外顺着挥发的方向加热，可以更彻底、更快速的将有机物气化排出。
具体实施方式
为进一步阐述本发明所采用的技术手段和达到的技术效果，以下结合实施例做详细说明。
本发明提供了一种微波修复土壤工艺，其包括布料系统、微波处理系统、出料系统和烟气处理系统，并采用如下工艺步骤：
一、将有机污染土壤在气膜大棚中进行除铁、破碎、筛分，去除土壤中大颗粒石块、建筑垃圾，达到微波修复工艺的预处理要求；
二、预处理后的有机污染土壤经由皮带输送机和斗提机送至布料仓，布料仓中的有机污染土壤经由布料机分布在台车上；
三、台车载着有机污染土壤进入微波修复窑内，先进入微波修复窑前段的脱水预排烟段，在脱水预排烟段中，有机污染土壤从常温升至80℃，在微波的照射下极性较大、沸点较低的水分吸波逸出，通过排潮除湿烟气处理系统将水汽引入除水设备中，除水后的烟气汇入二次燃烧烟气处理系统中；
四、台车离开前段的脱水预排烟段后，进入中段的微波热脱附段，在微波热脱附段中，有机污染土壤在行进的过程中有机物吸波，有机污染土壤逐渐升温至350℃，在受热气化和催化分解等作用下，有机物从固态和液态附着变成气态物质进入到烟气中，抽风的微负压环境中，残留水分、有机物、粉尘等随烟气管道进入二次燃烧烟烟气处理系统中；
五、台车离开中段的微波热脱附段后，进入后段的冷却抑制段，在冷却抑制段中，经过微波处理后的土壤在本段通过换热逐渐降温冷却至低于100℃，然后跟随台车一起离开微波修复窑，经由摆渡车回至回车轨道，到达出料位置，进入密闭的出料箱体，采用刮料机进行侧出料；
六、出料完成后，台车回转至所述布料机下，等待下一次的布料。
其中步骤一中预处理后的有机污染土壤的粒径小于20mm。步骤二中的布料厚度为100～300mm。
步骤三中的微波修复窑为轻型钢结构装配式，采用轻型保温耐火材料砌筑而成，总长64m。所述有机污染土壤在窑内运行总时长320min，并且配备台车50辆，保持窑内32辆，窑外18辆。
步骤三中的脱水预排烟段总长16m，均匀分布24台微波源。步骤四中的所述微波热脱附段总长44m，均匀分布84台微波源。在所述微波热脱附段台车每10min推一次车，台车在该段中停留220min。步骤五中的冷却抑制段总长4m，并且该段均布有抑波板。
所述烟气处理系统包括排潮除湿烟气处理系统和二次燃烧烟气处理系统，排潮除湿烟气处理系统用于处理脱水预排烟段中的水分，二次燃烧烟气处理系统用于处理脱水预排烟段中出去水分的烟气和微波热脱附段的烟气，所述排潮除湿烟气处理系统包括排潮风机，所述二次燃烧烟气处理系统包括焚烧净化炉和活性炭吸附罐。

Claims (5)

1.一种微波修复土壤工艺，其包括布料系统、微波处理系统、出料系统和烟气处理系统，其特征在于：其包括如下步骤：
一、将有机污染土壤在气膜大棚中进行除铁、破碎、筛分，去除土壤中大颗粒石块、建筑垃圾，达到微波修复工艺的预处理要求；
二、预处理后的有机污染土壤经由皮带输送机和斗提机送至布料仓，布料仓中的有机污染土壤经由布料机分布在台车上；
三、台车载着有机污染土壤进入微波修复窑内，有机污染土壤在窑内运行总时长320min，并且配备台车50辆，保持窑内32辆，窑外18辆，先进入微波修复窑前段的脱水预排烟段，脱水预排烟段总长16m，均匀分布24台微波源，在脱水预排烟段中，有机污染土壤从常温升至80℃，在微波的照射下极性较大、沸点较低的水分吸波逸出，通过排潮除湿烟气处理系统将水汽引入除水设备中，除水后的烟气汇入二次燃烧烟气处理系统中；
四、台车离开前段的脱水预排烟段后，进入中段的微波热脱附段，微波热脱附段总长44m，均匀分布84台微波源，且台车每10min推一次车，台车在该段中停留220min，在微波热脱附段中，有机污染土壤在行进的过程中有机物吸波，有机污染土壤逐渐升温至350℃，在受热气化和催化分解作用下，有机物从固态和液态附着变成气态物质进入到烟气中，抽风的微负压环境中，残留水分、有机物、粉尘随烟气管道进入二次燃烧烟气处理系统中；
五、台车离开中段的微波热脱附段后，进入后段的冷却抑制段，冷却抑制段总长4m，并且该段均布有抑波板，在冷却抑制段中，经过微波处理后的土壤在本段通过换热逐渐降温冷却至低于100℃，然后跟随台车一起离开微波修复窑，经由摆渡车回至回车轨道，到达出料位置，进入密闭的出料箱体，采用刮料机进行侧出料；
六、出料完成后，台车回转至所述布料机下，等待下一次的布料。
2.根据权利要求1所述的微波修复土壤工艺，其特征在于：所述步骤一中预处理后的有机污染土壤的粒径小于20mm。
3.根据权利要求1所述的微波修复土壤工艺，其特征在于：所述步骤二中的布料厚度为100~300mm。
4.根据权利要求1所述的微波修复土壤工艺，其特征在于：所述步骤三中的微波修复窑为轻型钢结构装配式，采用轻型保温耐火材料砌筑而成，总长64m。
5.根据权利要求1所述的微波修复土壤工艺，其特征在于：所述烟气处理系统包括排潮除湿烟气处理系统和二次燃烧烟气处理系统，排潮除湿烟气处理系统用于处理脱水预排烟段中的水分，二次燃烧烟气处理系统用于处理脱水预排烟段中出去水分的烟气和微波热脱附段的烟气，所述排潮除湿烟气处理系统包括排潮风机，所述二次燃烧烟气处理系统包括焚烧净化炉和活性炭吸附罐。
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