CN110238181A - 含氯污染土壤的热解析修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了土壤污染治理技术领域一种含氯污染土壤热解析处理方法，根据污染程度，将土壤分为轻污染土壤和重污染土壤；轻污染土壤采用蒸汽加热，加热后土壤为洁净土壤；重污染土壤送至回转窑加热，尾气控制150～400℃，送至旋风分离器除尘；将旋风分离器出口尾气送至焚烧炉，焚烧炉热源采用燃料作为热源，用尾气中的过剩氧作为氧源，焚烧炉出口尾气温度控制850℃～1600℃。采用本发明的方法能够将含氯污染土壤热解析修复的燃料消耗减少50％以上，水消耗减少90％以上，同时有效避免二噁英等次生污染。

Description

含氯污染土壤的热解析修复方法

技术领域

本发明属于污染土壤的修复技术领域，具体涉及一种含氯污染土壤的修复方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展和城市化进程的加快，出于城市工业布局和行业调整、产业升级改造、人居安全和环境保护的需要，20世纪90年代后期，特别是2000年以后，我国各大城市陆续开始实施“退二进三”和“退城进园”的政策，对市区内难以治理的重污染企业有计划地外迁。关停和外迁的企业涉及化工、冶金、石油、交通运输、轻工等多种行业。企业在长期的生产经营活动过程中往往对厂址内和周边的环境造成程度不同的污染，企业搬迁后遗留下大量污染场地。

随着2016年5月28日《土壤污染防治行动计划》的发布，我国对污染土壤的修复治理工作已经提上日程，但国内的土壤修复治理技术却相对落后。热解析修复主要采用加热方式，使污染物从土壤中蒸发分离出来，可有效处理各种挥发性、半挥发性有机物以及汞等重金属污染物，具有解析速度快，处理效率高，处理过程可控，基本不受环境、土质、气候等外在条件影响等优点，因而在国内得到了广泛的应用。但土壤中如果含有氯元素和苯环类物质，在250～700℃时，就不可避免的会有二噁英生成。二噁英作为一种强致癌性物质，会对空气和土壤造成二次污染，但是在温度超过850℃时，二噁英又可以迅速高温分解。

常规土壤热解析修复技术为了达到适宜的解析温度，需要消耗大量燃料；对于解析的尾气，一般采用焚烧处理；为了防止焚烧后的尾气因含氯在冷却过程中生成二噁英，一般采用急冷的方式，避开250～700℃的二噁英生成温度区间，但这样导致尾气中的热能无法回收利用，造成了大量的燃料和能源浪费，而且急冷的过程还需要浪费大量的水。

中国专利CN102527705B、CN102527704B、CN103272838B和CN102527710B所公开的内容都是采用上述的方法，对土壤加热后，再对尾气焚烧，然后急冷，最后烟气除尘后外排，这样的方法虽然能够处理含氯的污染土壤，但是能耗高，燃料耗量大，而且急冷过程大量浪费水。

中国专利CN103008337B公开的内容中，对土壤加热的温度180～300℃，之后在二燃室以850～900℃热焚烧处理产生的尾气，再对尾气除尘，然后取热、脱硝后排放，这样的过程虽然实现了对尾气热量的利用，但是如果原料土壤中含氯，就会有强致癌性的二噁英生成，对空气和土壤造成严重的二次污染，因此不适用于含氯污染土壤的修复。

中国专利CN102553907B公开的技术方案中对解析后的尾气直接采用强氧化剂还原后，再用活性炭吸附，这种既没有对尾气中的热能加以利用，氧化和吸附也不能避免二噁英生成或排放。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含氯污染土壤热解析处理方法，能够高效节能地处理含氯污染土壤的特点。以解决现有技术中燃料和能源消耗大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种含氯污染土壤热解析处理方法，其特征在于包含以下步骤：

1)根据污染程度，将土壤分为轻污染土壤和重污染土壤；

2)将步骤1)所述轻污染土壤采用步骤7)所产蒸汽加热，尾气至步骤3)所述旋风分离器，凝结水回余热锅炉，加热后土壤为洁净土壤；

3)将步骤1)所述重污染土壤送至回转窑加热，回转窑热源采用步骤5)所述热空气，加热后的土壤为洁净土壤，尾气控制150～400℃，送至旋风分离器除尘；

4)将旋风分离器出口尾气送至焚烧炉，焚烧炉热源采用燃料作为热源，用尾气中的过剩氧作为氧源，焚烧炉出口尾气温度控制850℃～1600℃；

5)经鼓风机来的空气在焚烧炉内加热，加热后的空气送至步骤3)所述回转窑；

6)焚烧炉出口尾气在脱氯罐内脱氯，脱氯罐内装脱氯剂；

7)经步骤6)脱氯后的尾气送余热锅炉，余热锅炉产生蒸汽，蒸汽送至步骤2)，产生蒸汽所用凝结水自步骤2)来，循环使用；

8)步骤7)中余热锅炉出口尾气经引风机引风后排放。

本发明一种含氯污染土壤热解析处理方法，其进一步特征在于：步骤1)所述轻污染土壤和重污染土壤的判别应根据土壤中污染物的沸点温度和步骤7)所产蒸汽的温度、压力确定。当土壤中污染物的沸点温度低于步骤7)所产蒸汽的饱和温度时，可判定为轻污染土壤。

本发明一种含氯污染土壤热解析处理方法，其进一步特征在于：所述步骤2)和步骤3)所述旋风分离器可以合并设置为一个旋风分离器，也可以是分开设置的两个。合并设置旋风分离器能降低投资，节约占地；分开设置的好处是灵活性更强，轻重污染土壤互相间影响和制约更小。

本发明一种含氯污染土壤热解析处理方法，其进一步特征在于：步骤5)所述空气在焚烧炉加热后控制温度在200～1500℃，优选范围500～1200℃。

本发明一种含氯污染土壤热解析处理方法，其进一步特征在于：步骤5)所述空气量应按以下方法确定：

①步骤3)所述回转窑加热到指定温度所需的热空气量Q1；

②步骤3)所述回转窑加热过程中消耗的空气量Q2；

③步骤4)所述焚烧炉燃料当量燃烧所需空气量Q3；

④步骤8)所述最终排放尾气中，控制氧含量不小于2％额外所需空气量Q4；

⑤比较上述Q1和Q2+Q3+Q4值大小，取其中大的数作为鼓风机出口空气量。

本发明一种含氯污染土壤热解析处理方法，其进一步特征在于：步骤6)所述脱氯剂应为高温脱氯剂，如二氧化钛、甲酸钙等，不可选用氧化钙、碳酸钙等碱金属脱氯剂，脱氯剂成型后填装在脱氯罐内，上下方填充瓷球并压实。

本发明一种含氯污染土壤热解析处理方法，其进一步特征在于：步骤7)所述蒸汽可根据主要污染物沸点情况确定所产蒸汽压力。

本发明一种含氯污染土壤热解析处理方法，其进一步特征在于：步骤8)所述引风机选用时，应尽量维持步骤3)所述回转窑保持0～-100Pa的微负压，以利于污染物从土壤中解吸出来，同时避免解吸尾气从回转窑溢出。

本发明所述方法对现有技术的改进主要体现在：1.对污染土壤分类处理，减少回转窑进土量；2.增加了尾气脱氯，使得从尾气取热时，避免二噁英的生成；3.空气在焚烧炉内加热后补入回转窑作为热源，回转窑正常无需消耗燃料或仅需补充少量燃料；4.空气从回转窑一次补入，回转窑内处于氧过剩状态，有利于污染物的解析和分解；5.充分利用尾气热量，减少燃料消耗和急冷过程的水耗。通过本发明可将含氯污染土壤热解析修复的燃料消耗减少50％以上，水消耗减少90％以上，同时有效避免二噁英等次生污染。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但并不限制本发明的使用范围。

附图说明

图1为本发明一种含氯污染土壤热解析处理方法的工艺流程示意图；

图2为本发明一种含氯污染土壤热解析处理方法旋风分离器分开设置的示意图；

图3为本发明所述脱氯罐的示意图。

其中所示附图标记为：1-气体入口，2-气体出口，3-瓷器，4-脱氯剂。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1：

1)根据场调情况，通过筛选，将污染土壤分类，其中重污染土壤进料量5t/h，轻污染土壤进料量30t/h。

2)将轻污染土壤采用余热锅炉所产1.0MPaG蒸汽加热，产生130℃尾气2000m3n/h，凝结水通过泵升压后送回余热锅炉产汽；

3)将重污染土壤送至回转窑加，回转窑内通入1000℃的热空气，热空气量12000m³n/h，产生180℃尾气13000m³n/h，回转窑内压力-60Pa；

4)步骤2)和步骤3)产生的清洁土壤检测合格后，合并进入料仓冷却，少量喷水，保证修复后的土壤含水率，减少扬尘，随后土壤回用。

5)步骤2)和步骤3)产生的两股尾气合并后共计15000m3n/h，送至三级旋风分离器，旋分出口尾气含尘量≤10mg/m3n；

6)旋风分离器出口尾气送至焚烧炉，焚烧炉内通入燃料气，同时炉内通入12000m3n/h鼓风机来的空气，空气加热至1000℃后送至步骤3)的回转窑，焚烧炉出口尾气1100℃；

7)焚烧炉出口尾气经过三级旋风分离器除尘后，进入脱氯罐。脱氯罐内装TiO₂脱氯剂，上下分别装有瓷球，尾气自罐下部进入穿过脱氯剂床层后，从罐顶部出；

8)脱氯后的尾气送余热锅炉，余热锅炉产1.0MPa蒸汽，蒸汽送至步骤2)用于轻污染土壤的热解析，多余的蒸汽用于挖出土壤的预热、干燥，凝结水循环使用；

9)余热锅炉出口尾气经引风机引风后排放。

经本实施例处理后的土壤，多环芳烃由450mg/kg降低至20mg/kg，石油烃由2000mg/kg降低至40mg/kg。

Claims (9)

1.一种含氯污染土壤热解析处理方法，其特征在于包含以下步骤：

1)根据污染程度，将土壤分为轻污染土壤和重污染土壤；

2)将步骤1)所述轻污染土壤采用步骤7)所产蒸汽加热，尾气至步骤3)所述旋风分离器，凝结水回余热锅炉，加热后土壤为洁净土壤；

3)将步骤1)所述重污染土壤送至回转窑加热，回转窑热源采用步骤5)所述热空气，加热后的土壤为洁净土壤，尾气控制150～400℃，送至旋风分离器除尘；

4)将旋风分离器出口尾气送至焚烧炉，焚烧炉热源采用燃料作为热源，用尾气中的过剩氧作为氧源，焚烧炉出口尾气温度控制850℃～1600℃；

5)经鼓风机来的空气在焚烧炉内加热，加热后的空气送至步骤3)所述回转窑；

6)焚烧炉出口尾气在脱氯罐内脱氯，脱氯罐内装脱氯剂；

7)经步骤6)脱氯后的尾气送余热锅炉，余热锅炉产生蒸汽，蒸汽送至步骤2)，产生蒸汽所用凝结水自步骤2)来，循环使用；

8)步骤7)中余热锅炉出口尾气经引风机引风后排放。

2.根据权利要求1所述的含氯污染土壤热解析处理方法，其特征在于：步骤1)所述轻污染土壤和重污染土壤的判别应根据土壤中污染物的沸点温度和步骤7)所产蒸汽的温度、压力确定。

3.根据权利要求2所述的含氯污染土壤热解析处理方法，其特征在于：当土壤中污染物的沸点温度低于步骤7)所产蒸汽的饱和温度时，可判定为轻污染土壤。

4.根据权利要求1所述的含氯污染土壤热解析处理方法，其特征在于：步骤2)和步骤3)所述旋风分离器为一个旋风分离器。也可以是分开设置的两个。

5.根据权利要求1所述的含氯污染土壤热解析处理方法，其特征在于：步骤2)和步骤3)所述旋风分离器是分开设置的两个旋风分离器。

6.根据权利要求1所述的含氯污染土壤热解析处理方法，其特征在于：步骤5)所述空气在焚烧炉加热后控制温度在200～1500℃。

7.根据权利要求1所述的含氯污染土壤热解析处理方法，其特征在于：步骤5)所述空气量应按以下方法确定：

①步骤3)所述回转窑加热到指定温度所需的热空气量Q1；

②步骤3)所述回转窑加热过程中消耗的空气量Q2；

③步骤4)所述焚烧炉燃料当量燃烧所需空气量Q3；

④步骤8)所述最终排放尾气中，控制氧含量不小于2％额外所需空气量Q4；

比较上述Q1和Q2+Q3+Q4值大小，取其中大的数作为鼓风机出口空气量。

8.根据权利要求1所述的含氯污染土壤热解析处理方法，其特征在于：步骤6)所述脱氯剂为高温脱氯剂。

9.根据权利要求1所述的含氯污染土壤热解析处理方法，其特征在于：步骤8)所述引风机应能维持步骤3)所述回转窑保持0～-100Pa的微负压。