CN109108065A - 一种修复有机污染土壤的装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污染处理技术领域，具体地说是一种修复有机污染土壤的装置及工艺，包括土壤预加热器、热解吸窑系统、土壤出料系统、热解吸尾气处理系统，土壤预加热器与热解吸窑系统、热解吸尾气处理系统连通，热解吸窑系统竖直设置，热解吸窑系统的出料斗位于土壤出料系统上方，热解吸尾气处理系统的冷凝水出口与土壤出料系统连接。本发明同现有技术相比，可根据待修复土壤的污染程度设置热解吸温度，节省能耗，降低运行成本。本发明将土壤预加热器分别与热解吸尾气处理系统及热解吸窑系统相连通，充分利用热解吸窑散发的热量和尾气燃烧多余热量，提高热能利用率。本发明设置热解吸尾气处理系统，使热解吸出来的有机物处理更彻底，避免二次污染。

Description

一种修复有机污染土壤的装置及工艺

技术领域

本发明涉及污染处理技术领域，具体地说是一种修复有机污染土壤的装置及工艺。

背景技术

目前，我国土壤污染类型中最常见的一种就是有机物污染，日益紧缺的城市土地资源使人们开始重视对这些受污染场地的修复和再利用。

热解吸技术因其处理效率高、见效快、处理较彻底、适用性广泛而受到国内外研究者的重视。目前，热解吸技术是有机污染土壤修复技术中较为常见的一种，国外已对该技术进行多年研究，而国内对于该技术的研究起步较晚，技术相对落后，存在能耗高、热能利用率低、解吸尾气二次污染等问题。另外土壤的有机污染程度不一，污染物类型存在差异，设置为统一热解吸温度导致热能浪费，增加处理成本。

因此，需要设计一种修复有机污染土壤的装置及工艺，以解决现有的有机污染土壤热解吸技术中存在的能耗高、热能利用率低、解吸尾气二次污染的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种修复有机污染土壤的装置及工艺，以解决现有的有机污染土壤热解吸技术中存在的能耗高、热能利用率低、解吸尾气二次污染的问题。

为了达到上述目的，本发明是一种修复有机污染土壤的装置，包括土壤预加热器、热解吸窑系统、土壤出料系统、热解吸尾气处理系统，其特征在于：土壤预加热器的出料口与热解吸窑系统的上端进料口连通，热解吸窑系统竖直设置，热解吸窑系统的底端出料斗位于土壤出料系统的上方，土壤预加热器的尾气出口与热解吸尾气处理系统的尾气入口连接，热解吸尾气处理系统的冷凝水出口与土壤出料系统的冷凝水入口连接。

所述的土壤预加热器的尾气出口位于土壤预加热器的底端，所述的土壤预加热器的顶端还设有预热进料口。

所述的热解吸窑系统包括可控温热解吸窑、出料斗、温度控制装置、驱动装置，可控温热解吸窑的进料口与土壤预加热器的底端出料口密封连接，可控温热解吸窑竖直放置，可控温热解吸窑上设置有温度控制装置和驱动装置，可控温热解吸窑的出料口与出料斗连通。

所述的土壤出料系统包括土壤出料斗和布水器，土壤出料斗位于热解吸窑系统的出料斗下方，用于接收从出料斗输出的净土，布水器设置在土壤出料斗上，布水器的冷凝水入口与热解吸尾气处理系统的冷凝水出口之间采用冷凝水管道连接。

所述的热解吸尾气处理系统包括二燃室、冷凝室、布袋除尘器、湿式洗气塔装置，二燃室上设置有温度控制装置，二燃室的尾气入口与土壤预加热器的尾气出口之间通过单向管道连接，二燃室的多余热量输出口与土壤预加热器的顶端直接采用外壁裹有保温层的单向管道连接，二燃室的尾气出口与冷凝室的入口连接，冷凝室的尾气输出口与布袋除尘器的入口连接，布袋除尘器的气体输出端与湿式洗气塔装置的入口连接，湿式洗气塔装置的上端设有排气口，冷凝室的冷凝水出口与土壤出料系统的冷凝水入口连接。

所述的温度控制装置设置在天然气燃烧器内，天然气燃烧器上设置有天然气进口和空气进口，天然气燃烧器设置在可控温热解吸窑的出料口端、二燃室的尾气出口端。

一种修复有机污染土壤的工艺，其特征在于：包括如下步骤，步骤1，根据待修复污染土壤的污染程度分为轻度污染土壤和重度污染土壤；步骤2，将待修复污染土壤送至土壤预加热器，利用可控温热解吸窑的尾气及二燃室的多余热量进行预加热，预加热后的土壤送至热解吸窑系统；步骤3，对于重度污染土壤，通过温度控制装置将可控温热解吸窑的解吸温度设为高温热解温度段，对于轻度污染土壤，通过温度控制装置将可控温热解吸窑的解吸温度设为低温热解温度段，对重度污染土壤或轻度污染土壤经热解吸处理后得到净土；步骤4，热解吸窑系统排出尾气与土壤预加热器中排出尾气经由土壤预加热器的尾气出口送入二燃室进行再次燃烧，通过温度控制装置控制二燃室的温度为760~983℃，二燃室中多余热量通过管道传输至土壤预加热器中再次利用，再次燃烧后的尾气经冷凝室冷却后，送入布袋除尘器去除大部分粉尘，再送入湿式洗气塔装置去除酸性气体后经排气口排放至大气，冷凝室的冷凝水送入布水器备用；步骤5，将步骤3获得的净土送至土壤出料系统，步骤4获得的粉尘人工送至土壤出料系统，利用布水器内的冷凝水进行布水加湿处理。

所述的步骤1中，待修复污染土壤中包含有芳香性化合物中的一种或多种，重度污染土壤中所含芳香性化合物总浓度大于5000 mg/kg，轻度污染土壤中所含芳香性化合物总浓度小于或等于5000 mg/kg。

所述的步骤3中，高温热解温度段的控制温度为315~540 ℃，低温热解温度段的控制温度为150~315 ℃。

本发明同现有技术相比，设计了修复有机污染土壤的装置及工艺，可根据待修复土壤的污染程度设置热解吸温度，节省能耗，降低运行成本。本发明将土壤预加热器分别与热解吸尾气处理系统及热解吸窑系统相连通，充分利用热解吸窑散发的热量和尾气燃烧多余热量，提高热能利用率。本发明设置热解吸尾气处理系统，使热解吸出来的有机物处理更彻底，避免二次污染。

附图说明

图1 为本发明的结构图。

图2为本发明的流程图。

具体实施方式

现结合附图对本发明做进一步描述。

参见图1，本发明是一种修复有机污染土壤的装置，包括土壤预加热器、热解吸窑系统、土壤出料系统、热解吸尾气处理系统，土壤预加热器102的出料口与热解吸窑系统的上端进料口连通，热解吸窑系统竖直设置，热解吸窑系统的底端出料斗205位于土壤出料系统的上方，土壤预加热器102的尾气出口104与热解吸尾气处理系统的尾气入口连接，热解吸尾气处理系统的冷凝水出口与土壤出料系统的冷凝水入口连接。本发明可以充分利用热解吸窑系统的高温尾气中携带的多余热量以及二燃室中尾气燃烧释放的多余热量，提高热能利用率。

本发明中，土壤预加热器102的尾气出口104位于土壤预加热器102的底端，土壤预加热器102的顶端还设有预热进料口101，土壤预加热器102竖直放置既可以节省占地面积，又可以最大化热解吸尾气在土壤预加热器102中的停留时间，使得尾气热量利用率最大化，预热进料口101外部设置有防尘罩，内部设置有土壤破碎筛分器。

热解吸窑系统包括可控温热解吸窑201、出料斗205、温度控制装置、驱动装置206，可控温热解吸窑201的进料口与土壤预加热器102的底端出料口密封连接，可控温热解吸窑201竖直放置，可控温热解吸窑201上设置有温度控制装置和驱动装置206，可控温热解吸窑201的出料口与出料斗205连通。出料斗205用于接收热解吸之后的净土，出料斗205外部同样设置有防尘罩。

本例中，可控温热解吸窑201为圆筒状且设置有驱动装置206，驱动装置206使可控温热解吸窑201绕自身的轴线旋转，驱动装置206使得可控温热解吸窑201内土壤翻转，充分接触热量。

热解吸尾气处理系统包括二燃室、冷凝室、布袋除尘器以及湿式洗气塔装置。设置湿式洗气塔可以去除废气中的酸性气体，使气体达标排放。

土壤出料系统包括土壤出料斗301和布水器302，土壤出料斗301位于热解吸窑系统的出料斗205下方，用于接收从出料斗205输出的净土，布水器302设置在土壤出料斗301上，布水器302的冷凝水入口与热解吸尾气处理系统的冷凝水出口之间采用冷凝水管道406连接。

热解吸尾气处理系统包括二燃室401、冷凝室405、布袋除尘器407、湿式洗气塔装置408，二燃室401上设置有温度控制装置，二燃室401的尾气入口与土壤预加热器102的尾气出口104之间通过单向管道连接，热解吸窑系统排出尾气与土壤预加热器102中排出尾气一起通过单向管道输送至二燃室401中，进行二次高温燃烧，二燃室401中多余热量通过单向管道传输至土壤预加热器102中再次利用，二燃室401的尾气出口与冷凝室405的入口连接，冷凝室405的尾气输出口与布袋除尘器407的入口连接，布袋除尘器407的气体输出端与湿式洗气塔装置408的气体入口连接，湿式洗气塔装置408的上端设有排气口409，冷凝室405的冷凝水出口与土壤出料系统的冷凝水入口连接。降温后的废气经过布袋除尘器407除尘后进入湿式洗气塔装置408去除酸性气体，使气体达标排放，布袋除尘器407的除尘袋中的粉尘为净土，可直接送至土壤出料系统。

温度控制装置设置在天然气燃烧器202内，天然气燃烧器202上设置有天然气进口203和空气进口204，天然气燃烧器202设置在可控温热解吸窑201的出料口端、二燃室401的尾气出口端。

参见图2，本发明包括如下步骤，步骤1，根据待修复污染土壤的污染程度分为轻度污染土壤和重度污染土壤，具体来说，是根据污染物的类型、总量及挥发性进行划分，待修复污染土壤中含有芳香性化合物中的一种或多种，重度污染土壤中所含芳香性化合物总浓度大于5000 mg/kg，轻度污染土壤中所含芳香性化合物总浓度小于或等于5000 mg/kg。

步骤2，将待修复污染土壤，从预热进料口101送至土壤预加热器102，利用可控温热解吸窑201的尾气及二燃室的多余热量进行预加热，预加热后的土壤送至热解吸窑系统。

步骤3，对于重度污染土壤，通过温度控制装置将可控温热解吸窑201的解吸温度设为高温热解温度段，对于轻度污染土壤，通过温度控制装置将可控温热解吸窑201的解吸温度设为低温热解温度段，驱动装置使得可控温热解吸窑201内土壤翻转，充分接触热量，停留时间为10~15 min。高温热解温度段的控制温度为315~540 ℃，低温热解温度段的控制温度为150~315 ℃。根据待修复土壤的污染程度将热解吸温度分区段设置，节省能耗，降低运行成本。对重度污染土壤或轻度污染土壤经热解吸处理后得到净土。

步骤4，热解吸窑系统排出尾气与土壤预加热器102中排出尾气经由土壤预加热器102的尾气出口104送入二燃室401进行再次燃烧，将尾气中有机物充分燃烧分解，通过温度控制装置控制二燃室401的温度为760~983℃，停留时间为5~10 min，二燃室401中多余热量通过管道传输至土壤预加热器102中再次利用，再次燃烧后的尾气经冷凝室405冷却后，送入布袋除尘器407去除大部分粉尘，再送入湿式洗气塔装置408去除酸性气体后经排气口409排放至大气，使气体达标排放，冷凝室405的冷凝水送入布水器302备用。

步骤5，将步骤3获得的净土送至土壤出料系统，步骤4获得的粉尘人工送至土壤出料系统，利用布水器302内的冷凝水进行布水加湿处理。

Claims (9)

1.一种修复有机污染土壤的装置，包括土壤预加热器、热解吸窑系统、土壤出料系统、热解吸尾气处理系统，其特征在于：土壤预加热器（102）的出料口与热解吸窑系统的上端进料口连通，热解吸窑系统竖直设置，热解吸窑系统的底端出料斗（205）位于土壤出料系统的上方，土壤预加热器（102）的尾气出口（104）与热解吸尾气处理系统的尾气入口连接，热解吸尾气处理系统的冷凝水出口与土壤出料系统的冷凝水入口连接。

2.根据权利要求1所述的一种修复有机污染土壤的装置，其特征在于：所述的土壤预加热器（102）的尾气出口（104）位于土壤预加热器（102）的底端，所述的土壤预加热器（102）的顶端还设有预热进料口（101）。

3.根据权利要求1所述的一种修复有机污染土壤的装置，其特征在于：所述的热解吸窑系统包括可控温热解吸窑（201）、出料斗（205）、温度控制装置、驱动装置（206），可控温热解吸窑（201）的进料口与土壤预加热器（102）的底端出料口密封连接，可控温热解吸窑（201）竖直放置，可控温热解吸窑（201）上设置有温度控制装置和驱动装置（206），可控温热解吸窑（201）的出料口与出料斗（205）连通。

4.根据权利要求1所述的一种修复有机污染土壤的装置，其特征在于：所述的土壤出料系统包括土壤出料斗（301）和布水器（302），土壤出料斗（301）位于热解吸窑系统的出料斗（205）下方，用于接收从出料斗（205）输出的净土，布水器（302）设置在土壤出料斗（301）上，布水器（302）的冷凝水入口与热解吸尾气处理系统的冷凝水出口之间采用冷凝水管道（406）连接。

5.根据权利要求1所述的一种修复有机污染土壤的装置，其特征在于：所述的热解吸尾气处理系统包括二燃室（401）、冷凝室（405）、布袋除尘器（407）、湿式洗气塔装置（408），二燃室（401）上设置有温度控制装置，二燃室（401）的尾气入口与土壤预加热器（102）的尾气出口（104）之间通过单向管道连接，二燃室（401）的多余热量输出口与土壤预加热器（102）的顶端直接采用外壁裹有保温层的单向管道连接，二燃室（401）的尾气出口与冷凝室（405）的入口连接，冷凝室（405）的尾气输出口与布袋除尘器（407）的入口连接，布袋除尘器（407）的气体输出端与湿式洗气塔装置（408）的气体入口连接，湿式洗气塔装置（408）的上端设有排气口（409），冷凝室（405）的冷凝水出口与土壤出料系统的冷凝水入口连接。

6.根据权利要求3或5所述的一种修复有机污染土壤的装置，其特征在于：所述的温度控制装置设置在天然气燃烧器（202）内，天然气燃烧器（202）上设置有天然气进口（203）和空气进口（204），天然气燃烧器（202）设置在可控温热解吸窑（201）的出料口端、二燃室（401）的尾气出口端。

7.一种修复有机污染土壤的工艺，其特征在于：如权利要求1所述的装置包括如下步骤，步骤1，根据待修复污染土壤的污染程度分为轻度污染土壤和重度污染土壤；步骤2，将待修复污染土壤送至土壤预加热器（102），利用可控温热解吸窑（201）的尾气及二燃室的多余热量进行预加热，预加热后的土壤送至热解吸窑系统；步骤3，对于重度污染土壤，通过温度控制装置将可控温热解吸窑（201）的解吸温度设为高温热解温度段，对于轻度污染土壤，通过温度控制装置将可控温热解吸窑（201）的解吸温度设为低温热解温度段，对重度污染土壤或轻度污染土壤经热解吸处理后得到净土；步骤4，热解吸窑系统排出尾气与土壤预加热器（102）中排出尾气经由土壤预加热器（102）的尾气出口（104）送入二燃室（401）进行再次燃烧，通过温度控制装置控制二燃室（401）的温度为760~983℃，二燃室（401）中多余热量通过管道传输至土壤预加热器（102）中再次利用，再次燃烧后的尾气经冷凝室（405）冷却后，送入布袋除尘器（407）去除大部分粉尘，再送入湿式洗气塔装置（408）去除酸性气体后经排气口（409）排放至大气，冷凝室（405）的冷凝水送入布水器（302）备用；步骤5，将步骤3获得的净土送至土壤出料系统，步骤4获得的粉尘人工送至土壤出料系统，利用布水器（302）内的冷凝水进行布水加湿处理。

8.根据权利要求7所述的一种修复有机污染土壤的工艺，其特征在于：所述的步骤1中，待修复污染土壤中含有芳香性化合物中的一种或多种，重度污染土壤中所含芳香性化合物总浓度大于5000 mg/kg，轻度污染土壤中所含芳香性化合物总浓度小于或等于5000 mg/kg。

9.根据权利要求7所述的一种修复有机污染土壤的工艺，其特征在于：所述的步骤3中，高温热解温度段的控制温度为315~540 ℃，低温热解温度段的控制温度为150~315 ℃。