CN107931320B - 一种环保型有机污染土壤热脱附修复系统 - Google Patents

一种环保型有机污染土壤热脱附修复系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种环保型有机污染土壤热脱附修复系统，该系统包括一体化供料破碎机构、热脱附机构、烟气除尘机构和生物炭制备机构，一体化供料破碎机构对有机污染土壤进行破碎干化，热脱附机构对破碎干化后的有机污染土壤进行热脱附处理，烟气除尘机构对有机污染土壤破碎干化和热脱附处理产生的有害气体、烟气尾气进行无害化处理，生物炭制备机构利用热脱附后土壤产生的高温余热进行制备生物炭，四个机构协同工作对有机污染土壤进行处修复处理。该系统结构简单，对有机污染土壤进行处理，无有毒害气体产生，且而且能利用土壤热脱附产生的预热制备生物炭，十分环保节能。

Description

一种环保型有机污染土壤热脱附修复系统
技术领域
本发明涉及有机污染土壤处理技术领域，具体涉及一种环保型有机污染土壤热脱附修复系统。
背景技术
随着我国经济的发展，释放到自然环境中的有机化学品越来越多，其中大部分进入了土壤环境，土壤生态系统成了有机污染物的最大受体，甚至有些有机污染物具有毒性和生物蓄积性，能在土壤环境中持久存在，对生态环境和人类健康的危害越来越大。
有机污染物的来源很多，有机化学品生产企业生产过程中的泡冒滴漏、三废排放等会导致生产车间或仓库周围土壤中残留高浓度有机物污染物；在有机化学品流通和使用过程中也会产生有机污染物，如农药在我国流通和使用分布广、使用量大，导致土壤有机物污染；电器和电子设备拆解也导致一些区域土壤有机物污染。
热脱附作为一种非燃烧技术，污染物处理范围宽、设备可移动、修复后土壤可再利用，特别是对含氯有机物，非氧化燃烧的处理方式可以避免二恶英的生成，广泛用于有机污染物污染土壤的修复。
生物炭是由生物质等不完全燃烧产生的含碳混合物，是由不同生物和化学特性的物质组成的。生物炭作为一类新型环境功能材料引起广泛关注，在温室气体减排及污染土壤修复等方面有着巨大的应用潜力。
土壤热脱附处理之后需要将土壤进行冷却处理后再外运处置，目前利用热脱附产生的高温土壤余热热量进行再利用的方法和装置也有一些，但目前还没有利用热脱附处理后的高温土壤产生的余热制备生物炭的装置。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供了一种环保型有机污染土壤热脱附修复系统，该系统结构简单，对有机污染土壤进行处理，无有毒害气体产生，而且能利用土壤热脱附产生的预热制备生物炭，十分环保节能。
实现本发明上述目的所产生的技术方案为：
一种环保型有机污染土壤热脱附修复系统，包括一体化供料破碎机构、热脱附机构、烟气除尘机构和生物炭制备机构；
所述的一体化供料破碎机构包括破碎壳体、挤压破碎机、螺旋输送机、负压风机和有害气体收集管，破碎壳体顶部上设有污染土壤进料斗，挤压破碎机包括挤压破碎部件，挤压破碎部件安装于破碎壳体内，挤压破碎部件位于污染土壤进料斗的正下方，螺旋输送机包括螺旋进料口、料槽和螺旋出料口，料槽安装于破碎壳体内，螺旋进料口和螺旋出料口分别安装于料槽的两端，挤压破碎部件位于螺旋进料口的正上方，螺旋出料口位于破碎壳体外，有害气体收集管的一端与破碎壳体顶部连通，负压风机安装于有害气体收集管上；
所述的热脱附机构包括加热滚筒机构、第二燃烧室和土壤回收传输机构，加热滚筒机构包括加热滚筒、滚筒支架和有机污染烟气导管，加热滚筒通过滚筒支架水平安装，有机污染烟气导管的一端与加热滚筒连通，加热滚筒入口与螺旋出料口连通，加热滚筒出口与第二燃烧室出口连通，土壤回收传输机构包括土壤传输筒和皮带运输机，土壤传输筒竖直设置，土壤传输筒的上入口端与加热滚筒出口连通，土壤传输筒的下出口端位于皮带传输机上料端的正上方；
所述的烟气除尘机构包括第一燃烧室、旋风除尘器、热交换装置、布袋除尘器和活性炭吸附装置，热交换装置包括鼓风机、冷空气通入管、空气热交换器和热空气输送管，第一燃烧室、旋风除尘器、空气热交换器、袋除尘器和活性炭吸附装置依次连通，有机污染烟气导管和有害气体收集管的另一端分别与第一燃烧室连通，冷空气通入管的一端与鼓风机连通，另一端与空气热交换器冷空气入口连接，热空气输送管的一端与空气热交换器热空气出口连通，另一端与破碎壳体连通。
所述的生物炭制备机构，生物炭制备机构包括生物质进料斗、螺旋进料机、生物质热解筒、螺旋出料机和生物炭接料箱，生物质热解筒竖直设置，土壤传输筒穿插于生物质热解筒的中央，螺旋进料机入口与生物质进料斗出口连通，螺旋进料机出口与生物质热解筒上部连通，螺旋出料机入口与生物质热解筒底部连通，螺旋出料机出口位于生物炭接料箱上方。
挤压破碎机还包括破碎电机，挤压破碎部件包括两根辊破辊，两根破碎辊均由破碎电机驱动，两根破碎辊位于污染土壤进料斗的正下方，且两根破碎辊位于螺旋进料口的正上方。
所述的热脱附机构还包括第二助燃风机，第二助燃风机与第二燃烧室连通，烟气除尘机构还包括第一助燃风机，第一助燃风机与第一燃烧室连通。
所述的污染土壤进料斗顶部设有密封顶盖，密封顶盖与污染土壤进料斗顶部活动链接。
与现有技术相比，本发明的有益效果和优点在于：
1、本发明利用热脱附机构产生的烟气燃烧产生的热量预热空气，产生的热空气对待处理污染土壤进行加热干化，工艺大大优化且环保节能高效，代替了传统热脱附系统中污染土壤烘干机。
2、本发明采用一体化供料破碎结构对待处理土壤进行破碎处理，通过负压风机将污染土壤中逃逸至破碎系统上部的有害气体收集到烟气除尘机构，进行集中处理后达标外排，防止破碎干化过程中挥发性有害气体外逸。
3、本发明充分利用热脱附处理后的高温土壤余热对农林废弃物生物质进行热解制备生物炭，既资源化利用了农林废弃物生物质，且生产的生物炭可替代活性炭做为热脱附尾气吸附材料。
附图明书
图1为环保型有机污染土壤热脱附修复系统的结构示意图。
其中，1-活性炭吸附装置、2-布袋除尘器、3-空气热交换器、4-鼓风机、5-旋风除尘器、6-第一燃烧室、7-第一助燃风机、8-热空气输送管、9-污染土壤进料斗、10-密封顶盖、11-负压风机、12-有害气体收集管、13-有机污染烟气导管、14-加热滚筒、15-第二燃烧室、16-第二助燃风机、17-破碎辊、18-破碎电机、19-螺旋输送机、20-滚筒支架、21-生物炭接料箱、22-螺旋出料机、23-生物质进料斗、24-皮带运输机、25-土壤传输筒、26-生物质热解筒、27-螺旋进料机，28-堆放场地、29-冷空气通入管、30-破碎壳体。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行详细说明。
本发明提供的环保型有机污染土壤热脱附修复系统的结构如图1所示，该系统包括一体化供料破碎机构、热脱附机构、烟气除尘机构和生物炭制备机构。
所述的一体化供料破碎机构包括破碎壳体30、挤压破碎机(鼎大机械，型号2pgc400×400)、螺旋输送机19(无锡市方达物料输送机械厂，型号WLs无轴螺旋输送机)、负压风机11和有害气体收集管12。破碎壳体30顶部上设有污染土壤进料斗9，污染土壤进料斗9顶部设有密封顶盖10，密封顶盖10与污染土壤进料斗9顶部活动链接，如铰接或卡接等。挤压破碎机为狼牙对辊破碎机，其包括两根辊破辊17和破碎电机18，两根辊破辊17安装于破碎壳体30内，两根破碎辊17均由破碎电机18驱动，两根破碎辊17位于污染土壤进料斗9的正下方。挤压破碎机采用对辊挤压破碎方式，由两根破碎辊对辊时互相啮合，旋转方向相反，通过对轴的挤压、翻滚和揉搓，可处理解决高粘性污染土壤破碎过程中的结块问题。螺旋输送机19包括螺旋进料口、料槽和螺旋出料口，料槽安装于破碎壳体内，螺旋进料口和螺旋出料口分别安装于料槽的两端，两根破碎辊位于螺旋进料口的正上方，螺旋出料口位于破碎壳体30外。有害气体收集管12的一端与破碎壳体30顶部连通，负压风机11安装于有害气体收集管12上。
所述的热脱附机构包括加热滚筒机构、第二助燃风机16(美国双城，TCTA圆形管道轴流风机)、第二燃烧室15(深圳市新金研涂装设备有限公司，型号JSK)和土壤回收传输机构。加热滚筒机构包括加热滚筒14(江苏万欣环保，WXZH系列组合式回转窑)、滚筒支架20和有机污染烟气导管13，加热滚筒14通过滚筒支架20水平安装，有机污染烟气导管13的一端与加热滚筒20连通。加热滚筒20入口与螺旋出料口连通，加热滚筒20出口与第二燃烧室15出口连通，第二助燃风机16与第二燃烧室15连通，第二燃烧室形成的热气流与破碎干化处理后的污染土壤在加热滚筒内相向移动。土壤回收传输机构包括土壤传输筒25、皮带运输机24和堆放场地28，土壤传输筒25竖直设置，土壤传输筒25的上入口端与加热滚筒20出口连通，土壤传输筒25的下出口端位于皮带传输机24上料端的正上方，土壤通过皮带传输机运输至堆放场地。
所述的烟气除尘机构包括第一助燃风机7(美国双城，TCTA圆形管道轴流风机)、第一燃烧室6(深圳市新金研涂装设备有限公司，型号JSK)、旋风除尘器5(江苏红利来公司，型号XNX)、热交换装置、布袋除尘器2(鑫华泊环保，MC-36脉冲除尘器)和活性炭吸附装置1(圣亚达公司，型号SYD-HXT碳钢活性炭吸附装置)，热交换装置包括鼓风机4、冷空气通入管29、空气热交换器3(广州莱顺换热机械，SHGG高频焊式空气换热器)和热空气输送管8，第一助燃室7、第一燃烧室6、旋风除尘器5、空气热交换器3、布袋除尘器2和活性炭吸附装置1依次连通。有机污染烟气导管12和有害气体收集管13的另一端分别与第一燃烧室6连通，污染土壤破碎过程中可能释放VOCs气体等其他具有刺激性气味的气体，通过负压风机和有害气体收集管将污染土壤中逃逸至破碎壳体上部的有害气体收集到第一燃烧室，土壤热脱附过程中产生的有机污染烟气通过有机污染导气管收集至第一燃烧室，进行集中处理后达标外排。冷空气通入管29的一端与鼓风机4连通，另一端与空气热交换器3冷空气入口连接，热空气输送管8的一端与空气热交换器3热空气出口连通，另一端与破碎壳体30连通。
所述的生物炭制备机构包括生物质进料斗23、螺旋进料机27(江苏恒达电力石化设备，型号HLS-200)、生物质热解筒26、螺旋出料机22(江苏恒达电力石化设备，型号HLS-200)和生物炭接料箱21，生物质热解筒26竖直设置，土壤传输筒25穿插于生物质热解筒26的中央，螺旋进料机27入口与生物质进料斗23出口连通，螺旋进料机27出口与生物质热解筒26上部连通，螺旋出料机22入口与生物质热解筒26底部连通，螺旋出料机22出口位于生物炭接料21箱上方。
本发明的环保型有机污染土壤热脱附修复系统的工作原理如下：
有机污染土壤从污染土壤进料斗进入破碎壳体中，污染土壤进料完毕后将密封顶盖关闭防止有害气体外逸，大颗粒的污染土壤在挤压破碎机的对轴挤压破碎方式下破碎，破碎壳体与第一燃烧室连通，通过负压风机和有害气体收集管将破碎干化过程中逃逸至破碎壳体上部的有害气体收集到第一燃烧室，进行集中处理，同时通过热空气输送管的热空气对污染土壤进行干化处理；经过破碎干化处理后的有机污染土壤随着螺旋输送机进入加热滚筒，加热滚筒的出口与第二燃烧室连通，通过第二燃烧室燃烧燃料提供热量，第二燃烧室形成的热气流与破碎干化处理后的污染土壤在加热滚筒内相向移动，土壤与热气流充分接触，挥发性或半挥发性有机污染物经高温加热达到物质的沸点从土壤中挥发，挥发出来的尾气烟气通过有机污染烟气导管进入第一燃烧室，经第一燃烧室加热后，并持续一定的停留时间进行二次燃烧高温氧化，其中污染物质彻底分解，含尘的高热尾气经排风管路排出，依次经过旋风除尘器、布袋除尘器和活性炭吸附装置处理后达标排放；
同时经过第一燃烧室燃烧的有机废气温度达800℃-1000℃，通过空气热交换器与鼓风机鼓入的冷空气进行热交换，热空气输送至破碎可壳体内对污染土壤进行干化处理；
同时经热脱附处理后净化的土壤达到加热滚筒出口时，土壤温度达到500-600℃，热脱附后的净化土壤被送入土壤传输筒中，土壤传输筒外围为生物质热解筒，破碎预处理的农业废弃生物质等通过螺旋进料机进入生物质热解筒内热解，热脱附后的土壤可以保持生物质热解筒内热解温度维持在350℃-450℃，热解完成后的生物炭通过螺旋出料机输出到生物炭接料箱，生物炭可替代活性炭做为热脱附尾气吸附材料，同时也可作为燃烧室内燃料使用，冷却后的净化土壤通过皮带输送机输送至土壤堆放场。

Claims (4)

1.一种环保型有机污染土壤热脱附修复系统，其特征在于：包括一体化供料破碎机构、热脱附机构、烟气除尘机构和生物炭制备机构；
所述的一体化供料破碎机构包括破碎壳体、挤压破碎机、螺旋输送机、负压风机和有害气体收集管，破碎壳体顶部上设有污染土壤进料斗，挤压破碎机包括挤压破碎部件，挤压破碎部件安装于破碎壳体内，挤压破碎部件位于污染土壤进料斗的正下方，螺旋输送机包括螺旋进料口、料槽和螺旋出料口，料槽安装于破碎壳体内，螺旋进料口和螺旋出料口分别安装于料槽的两端，挤压破碎部件位于螺旋进料口的正上方，螺旋出料口位于破碎壳体外，有害气体收集管的一端与破碎壳体顶部连通，负压风机安装于有害气体收集管上；
所述的热脱附机构包括加热滚筒机构、第二燃烧室和土壤回收传输机构，加热滚筒机构包括加热滚筒、滚筒支架和有机污染烟气导管，加热滚筒通过滚筒支架水平安装，有机污染烟气导管的一端与加热滚筒连通，加热滚筒入口与螺旋出料口连通，加热滚筒出口与第二燃烧室出口连通，土壤回收传输机构包括土壤传输筒和皮带运输机，土壤传输筒竖直设置，土壤传输筒的上入口端与加热滚筒出口连通，土壤传输筒的下出口端位于皮带传输机上料端的正上方；
所述的烟气除尘机构包括第一燃烧室、旋风除尘器、热交换装置、布袋除尘器和活性炭吸附装置，热交换装置包括鼓风机、冷空气通入管、空气热交换器和热空气输送管，第一燃烧室、旋风除尘器、空气热交换器、袋除尘器和活性炭吸附装置依次连通，有机污染烟气导管和有害气体收集管的另一端分别与第一燃烧室连通，冷空气通入管的一端与鼓风机连通，另一端与空气热交换器冷空气入口连接，热空气输送管的一端与空气热交换器热空气出口连通，另一端与破碎壳体连通；
所述的生物炭制备机构，生物炭制备机构包括生物质进料斗、螺旋进料机、生物质热解筒、螺旋出料机和生物炭接料箱，生物质热解筒竖直设置，土壤传输筒穿插于生物质热解筒的中央，螺旋进料机入口与生物质进料斗出口连通，螺旋进料机出口与生物质热解筒上部连通，螺旋出料机入口与生物质热解筒底部连通，螺旋出料机出口位于生物炭接料箱上方。
2.根据权利要求1所述的环保型有机污染土壤热脱附修复系统，其特征在于：挤压破碎机还包括破碎电机，挤压破碎部件包括两根辊破辊，两根破碎辊均由破碎电机驱动，两根破碎辊位于污染土壤进料斗的正下方，且两根破碎辊位于螺旋进料口的正上方。
3.根据权利要求1所述的环保型有机污染土壤热脱附修复系统，其特征在于：所述的热脱附机构还包括第二助燃风机，第二助燃风机与第二燃烧室连通，烟气除尘机构还包括第一助燃风机，第一助燃风机与第一燃烧室连通。
4.根据权利要求1所述的环保型有机污染土壤热脱附修复系统，其特征在于：所述的污染土壤进料斗顶部设有密封顶盖，密封顶盖与污染土壤进料斗顶部活动链接。
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