CN112570438A - 污染土壤热处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种污染土壤热处理装置和方法，其中，污染土壤热处理装置包括：蒸发器，用于容纳待修复土壤；混风箱，用于混合气体，混风箱的入口端与蒸发器的出口端通过第一管线连通；燃烧室，用于燃烧气体，燃烧室的入口端与混风箱的出口端通过第二管线连通，燃烧室的出口端通过第三管线与蒸发器的入口端连通；排气组件，用于排放气体，排气组件通过第四管线与燃烧室的出口端连通，第三管线和第四管线上分别设置有开度可调的第三阀门和第四阀门；第一风机，用于补充气体，第一风机通过第五管线与蒸发器的入口端连通。本发明通过气体循环过程消除土壤污染，热处理过程操作简单、效率较高。

Description

污染土壤热处理装置和方法

技术领域

本发明涉及污染修复技术领域，具体而言，涉及一种污染土壤热处理装置和方法。

背景技术

环境污染广泛作为目前人类面临的普遍问题，包括水污染、大气污染以及土壤与地下水污染。水污染与大气污染在环境中的扩散更为快速，人体感受也更为直接，而土壤与地下水污染具有一定的隐蔽性，在环境中的扩散也相对较慢，因而，污染土壤与地下水修复启动较慢，是国内环保大行业里是一个较为新型的分支。

因为行业启动较晚，污染土壤修复的工程技术与工程管理在国内还存在着不足。污染土壤修复技术主要有原位修复技术与异位修复技术。针对有机污染土壤的异位修复技术，主要是异位热脱附技术、异位氧化技术、常温热解析技术等。目前主要异位修复技术主要存在修复成本高、修复时间长、修复技术针对特征污染物的选择性较差等问题，开发更多经济、实用、高效的修复技术依然是目前污染土壤修复行业的一个当务之急。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污染土壤热处理装置和方法，能够解决上述提到的至少一个技术问题。具体方案如下：

根据本发明的具体实施方式，第一方面，本发明提供一种污染土壤热处理装置，包括：

蒸发器，用于容纳待修复土壤；

混风箱，用于混合气体，所述混风箱的入口端与所述蒸发器的出口端通过第一管线连通；

燃烧室，用于燃烧气体，所述燃烧室的入口端与所述混风箱的出口端通过第二管线连通，所述燃烧室的出口端通过第三管线与所述蒸发器的入口端连通；

排气组件，用于排放气体，所述排气组件通过第四管线与所述燃烧室的出口端连通，所述第三管线和所述第四管线上分别设置有开度可调的第三阀门和第四阀门；

第一风机，用于补充气体，所述第一风机通过第五管线与所述蒸发器的入口端连通。

可选地，所述第四管线上设置有第一温度传感器，所述第五管线上设置有第五阀门；

所述装置还包括控制器，所述控制器分别与所述第一温度传感器、所述第三阀门、所述第四阀门和所述第五阀门电连接，用于根据所述第一温度传感器测得的温度信息控制所述第三阀门、所述第四阀门和所述第五阀门的开度。

可选地，所述混风箱的出口端通过第六管线与所述排气组件连通；

所述第一管线上设置有第一气体浓度传感器、所述第二管线上设置有第二阀门，所述第二管线上通过补冷阀门连接有供冷器，所述第六管线上设置有第六阀门；

所述控制器分别与所述第一气体浓度传感器、所述第二阀门、所述第六阀门和所述补冷阀门电连接，用于根据所述第一气体浓度传感器测得的气体浓度信息控制所述第二阀门、所述第六阀门和所述补冷阀门的开度。

可选地，所述燃烧室内设置有第二温度传感器，所述控制器与所述第二温度传感器电连接，用于根据所述第二温度传感器测得的温度信息控制所述补冷阀门的开度。

可选地，所述燃烧室连接有燃烧机，用于向所述燃烧室内注入可燃气体；和/或，

所述燃烧室连接有助燃风机，用于促进所述燃烧室内的气体燃烧；和/或，

所述燃烧室内设置有催化剂，用于促进所述燃烧室内的气体燃烧。

可选地，所述燃烧室的入口端和出口端分别设置有第一阻燃器和第二阻燃器；和/或，

所述燃烧室的入口端和出口端分别设置有第二风机和第三风机。

可选地，所述排气组件包括：排气管线、冷凝器、气水分离器、吸附箱和排气筒；

所述排气管线的入口端与所述第四管线连接，所述排气筒设置在所述排气管线的出口端；

所述冷凝器、所述气水分离器、和所述吸附箱顺次设置在所述排气管线上。

可选地，所述蒸发器内设置有多孔风管，用于使气体扩散进入待修复土壤中。

根据本发明的具体实施方式，第二方面，本发明提供一种污染土壤热处理方法，所述方法包括：

S1，将待修复土壤置于蒸发器内；

S2，所述燃烧室内的加热气体部分通过第四管线进入排气组件后排出，部分通过第三管线进入所述蒸发器内，并通过控制第三阀门和第四阀门的开度对气体比例进行控制；

S3，第一风机通过第五管线向所述蒸发器内供气；

S4，所述蒸发器内的气体通过第一管线进入混风箱内；

S5，所述混风箱内的气体通过第二管线进入燃烧室内；

S6，重复步骤S2-S5。

可选地，所述方法还包括：

控制器根据第一温度传感器测得的温度信息控制第三阀门、第四阀门和第五阀门的开度，以控制进入所述蒸发器的气体温度；和/或，

控制器根据第一气体浓度传感器测得的气体浓度信息控制第二阀门、第六阀门和补冷阀门的开度，以控制气体压力；和/或，

控制器根据第二温度传感器测得的温度信息控制补冷阀门的开度，以控制所述燃烧室内的温度。

与现有技术相比，本发明实施例具有如下的技术效果：

本发明通过气体循环过程，不断向蒸发器内注入加热气体带出土壤中的污染物，含污染物气体在燃烧后部分排出，部分继续进入蒸发器进行循环，直至完成修复目的，且每次循环过程中直接排出的气体和继续循环的气体的比例可控，热处理过程操作简单、效率较高。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例提供的污染土壤热处理装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一XX、第二XX、第三XX等来描述，但这些不应限于这些术语。这些术语仅用来将区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在时”或“当时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

实施例1

根据本发明的具体实施方式，本发明提供一种污染土壤热处理装置，如附图1所示，包括：

蒸发器1，用于容纳待修复土壤；

混风箱5，用于混合气体，混风箱5的入口端与蒸发器1的出口端通过第一管线①连通；

燃烧室11，用于燃烧气体，燃烧室11的入口端与混风箱5的出口端通过第二管线②连通，燃烧室11的出口端通过第三管线③与蒸发器1的入口端连通；

排气组件，用于排放气体，排气组件通过第四管线④与燃烧室11的出口端连通，第三管线③和第四管线④上分别设置有开度可调的第三阀门16和第四阀门23；

第一风机18，用于补充气体，第一风机18通过第五管线⑤与蒸发器1的入口端连通。

使用时，首先将待修复土壤置于蒸发器1内。燃烧室11内的加热气体部分通过第四管线④进入排气组件后排出，部分通过第三管线③进入蒸发器1内，第一风机18通过第五管线⑤向蒸发器1内供气。蒸发器1的气体通过第一管线①进入混风箱5内。混风箱5内的气体通过第二管线②进入燃烧室11内。此为一次气体流动循环，在此气体循环过程中，加热气体进入蒸发器1后将土壤中的污染物带出，在混风箱5内进行充分混合后，在燃烧室11内被点燃，燃烧室11一方面起到加热作用，另一方面将气体带出的污染物燃烧进行第一步无害化处理。燃烧室11排出的气体部分经过排气组件直接排出，部分进入蒸发器1内继续循环。且燃烧室11内的气体继续进入蒸发器1内的气体和直接排出的气体的比例可以通过第三阀门16和第四阀门23的开度进行调整。为了保证进入蒸发器1的气体总量不变，利用第一风机18持续提供新风。重复上述过程，直至污染土壤修复完成。

可见，本实施例提供的污染土壤热处理装置，通过如上的气体循环过程，不断向蒸发器1内注入加热气体带出土壤中的污染物，含污染物气体在燃烧后部分排出，部分继续循环，直至完成修复目的，且每次循环过程中直接排出的气体和继续循环的气体的比例可控，热处理过程操作简单、效率较高。

其中，可以理解的是，通过排气组件排出的气体的量可以与第一风机18输入的新风量相同，以使循环中的气体总量不变。

在实施例的一些可选的实现方式中，第四管线④上设置有第一温度传感器17，第五管线⑤上设置有第五阀门19；该热处理装置还包括控制器，控制器分别与第一温度传感器17、第三阀门16、第四阀门23和第五阀门19电连接，用于根据第一温度传感器17测得的温度信息控制第三阀门16、第四阀门23和第五阀门19的开度。参见附图1，图中第一温度传感器17和第三阀门16、第四阀门23和第五阀门19之间的虚线示出了其联控关系。

由于燃烧室11内通过排气组件排出的气体为加热气体，第一风机18提供的新风为常温气体，也即，进入气体循环过程和气体循环过程排出的气体温度不同，当排出的气体的比例不同时，进入蒸发器1内的气体温度不同。通过设置第一温度传感器17，通过测得的温度数值，在温度较高时，可以增大第四阀门23和第五阀门19的开度，减小第三阀门16的开度；在温度较低时，可以减小第四阀门23和第五阀门19的开度，增大第三阀门16的开度，进而将进入蒸发器1内的气体温度控制在预设范围内。

举例来说，燃烧室11内通过第三管线③进入蒸发器1的气体量可以占90％，通过第四管线④排出的气体量可以占10％。

可以理解的是，本实施例中，终点相同的不同管线的可以有重合段，起点相同的不同管线也可以有重合段，这与不同管线全程独立具有等同的效果。例如，上述第三管线③和第五管线⑤可以分别与蒸发器1的入口端连通，或者，第三管线③和第五管线⑤由于其终点相同，后部可以重合，两种设置方式具备相同的连通效果。第三管线③和第四管线④的前部可以分别与燃烧室11的出口端连通，也可以重合，两者具备同样的连通效果。当各管线与其它管线具有重合段时，该管线上的阀门设置在各自独立的非重合段上。例如，第三阀门16设置在第三管线③不与第四管线④和第五管线⑤重合的中部。第四阀门23设置在第四管线④不与第三管线③重合的后部，第五阀门19设置在第五管线⑤不与第三管线③重合的前部。

在本实施例的一些可选的实现方式中，混风箱5的出口端通过第六管线⑥与排气组件连通；

第一管线①上设置有第一气体浓度传感器4、第二管线②上设置有第二阀门6，第二管线②上通过补冷阀门21连接有供冷器，第六管线⑥上设置有第六阀门22；

控制器分别与第一气体浓度传感器4、第二阀门6、第六阀门22和补冷阀门21电连接，用于根据第一气体浓度传感器4测得的气体浓度信息控制第二阀门6、第六阀门22和补冷阀门21的开度。图1中的第一气体浓度传感器4与第二阀门6、第六阀门22和补冷阀门21之间的虚线示出其联控关系。

如此设置，通过第一气体浓度传感器4可以确定进入混风箱5内的气体压力的大小。在气体压力过大时，增大第六阀门22的开度，减少第二阀门6的开度，使更多的气体通过排气组件排出。在气体压力过小时，减少第六阀门22的开度或者关闭第六阀门22，增大第二阀门6的开度，降低排出气体的量，使混风箱5内的气体压力保持在预设范围内。且在气体压力过大时增大补冷阀门21的开度，使进入燃烧室11内的气体压力在预设范围内，提高安全性能。

在本实施例的一些可选的实现方式中，燃烧室11内设置有第二温度传感器13，控制器与第二温度传感器13电连接，用于根据第二温度传感器13测得的温度信息控制补冷阀门21的开度。如此设置，可以保持燃烧室11内的温度在预设范围内，提高安全性能。图1中第二温度传感器13和补冷阀门21之间的虚线示出了其联控关系。

在本实施例的一些可选的实现方式中，燃烧室11连接有燃烧机9，用于向燃烧室11内注入可燃气体；和/或，燃烧室11连接有助燃风机10，用于促进燃烧室11内的气体燃烧；和/或，燃烧室11内设置有催化剂12，用于促进燃烧室11内的气体燃烧。如此设置，便于气体在燃烧室11内的燃烧。举例来说，该燃烧室11可以为RCO燃烧室11。

在本实施例的一些可选的实现方式中，燃烧室11的入口端和出口端分别设置有第一阻燃器8和第二阻燃器14，避免火势向燃烧室11外蔓延，提高安全性能。

可选地，燃烧室11的入口端和出口端分别设置有第二风机7和第三风机15，以提供气体流动负压，便于气体循环。进一步地，第一阻燃器8和第二阻燃器14可以设置于燃烧室11与第二风机7和第三风机15之间，以提高风机安全。

本实施中，燃烧室11主要用于提供加热气体，根据场地条件不同或季节光照不同，也可以使用高温蒸汽、电阻或太阳能加热方式连用，只要能提高加热气体即可。

在本实施例的一些可选的实现方式中，排气组件包括：排气管线、冷凝器25、气水分离器26、吸附箱27和排气筒28：排气管线的入口端与第四管线④连接，排气筒28设置在排气管线的出口端；冷凝器25、气水分离器26和吸附箱27顺次设置在排气管线上。

如此设置，排出的气体顺次经过冷凝、气水分离和吸附过程后经排气筒28排出，可以去除排出气体中的污染物，提高环保性。

其中，上述吸附箱27内可以设置有活性炭和沸石等吸附剂，以吸附土壤中的含氯污染物燃烧产生的二噁英、以及其它各种杂质。

在本实施例的一些可选的实现方式中，蒸发器1内设置有多孔风管，用于使气体扩散进入待修复土壤中。如此设置，便于加热气体充分将土壤中的污染物带出。

可选地，本实施例提供的热处理装置中，为了便于对气体循环过程进行控制，以及各组件的状态进行监控，第一管线①上可以设置有第一阀门2和第三温度传感器3、燃烧室11内还可以设置有第四温度传感器，第二温度传感器13和第四温度传感器分别位于催化剂12的两侧，第四管线④上可以设置有第二气体浓度传感器24、第三管线③和第五管线⑤的重合段可以设置有第七阀门20。

实施例2

本实施例中与实施例1相同的结构不再赘述，相同的结构部分具有相同的技术效果，也不再赘述。根据本发明的具体实施方式，本发明提供一种污染土壤热处理方法，该方法包括：

S1，将待修复土壤置于蒸发器1内；

S2，燃烧室11内的加热气体部分通过第四管线④进入排气组件后排出，部分通过第三管线③进入蒸发器1内，并通过第三阀门16和第四阀门23的开度控制气体比例；

S3，第一风机18通过第五管线⑤向蒸发器1内供气；

S4，蒸发器1内的气体通过第一管线①进入混风箱5内；

S5，混风箱5内的气体通过第二管线②进入燃烧室11内；

S6，重复步骤S2-S5。

在气体循环过程中，加热气体进入蒸发器1后将土壤中的污染物带出，在混风箱5内进行充分混合后，在燃烧室11内点燃，燃烧室11一方面起到加热作用，另一方面将气体带出的污染物燃烧进行第一步无害化处理。燃烧室11排出的气体部分经过排气组件直接排出，部分进入蒸发器1内继续循环。且燃烧室11内的气体继续进入蒸发器1内的气体和直接排出的气体的量可以通过第三阀门16和第四阀门23的开度进行调整。为了保证进入蒸发器1的气体总量不变，利用第一风机18持续提供新风。重复上述过程，直至污染土壤修复完成。

可见，本实施例提供的污染土壤热处理方法，通过如上的气体循环过程，不断向蒸发器1内注入加热气体带出土壤中的污染物，含污染物气体在燃烧后部分排出部分继续循环，直至完成修复目的，且每次循环过程中直接排出的气体和继续循环的气体的比例可控，热处理过程操作简单、效率较高。

在本实施例的一些可选的实现方式中，该方法还包括：

控制器根据第一温度传感器17测得的温度信息控制第三阀门16、第四阀门23和第五阀门19的开度，以控制进入蒸发器1的气体温度；和/或，

控制器根据第一气体浓度传感器4测得的气体浓度信息控制第二阀门6、第六阀门22和补冷阀门21的开度，以控制气体压力；如/或，

控制器根据第二温度传感器13测得的温度信息控制补冷阀门21的开度，以控制燃烧室11内的温度。

上述具体的控制过程可以参见上述实施例1，在此不再赘述。

最后应说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种污染土壤热处理装置，其特征在于，包括：

蒸发器，用于容纳待修复土壤；

混风箱，用于混合气体，所述混风箱的入口端与所述蒸发器的出口端通过第一管线连通；

燃烧室，用于燃烧气体，所述燃烧室的入口端与所述混风箱的出口端通过第二管线连通，所述燃烧室的出口端通过第三管线与所述蒸发器的入口端连通；

排气组件，用于排放气体，所述排气组件通过第四管线与所述燃烧室的出口端连通，所述第三管线和所述第四管线上分别设置有开度可调的第三阀门和第四阀门；

第一风机，用于补充气体，所述第一风机通过第五管线与所述蒸发器的入口端连通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第四管线上设置有第一温度传感器，所述第五管线上设置有第五阀门；

所述装置还包括控制器，所述控制器分别与所述第一温度传感器、所述第三阀门、所述第四阀门和所述第五阀门电连接，用于根据所述第一温度传感器测得的温度信息控制所述第三阀门、所述第四阀门和所述第五阀门的开度。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述混风箱的出口端通过第六管线与所述排气组件连通；

所述第一管线上设置有第一气体浓度传感器、所述第二管线上设置有第二阀门，所述第二管线上通过补冷阀门连接有供冷器，所述第六管线上设置有第六阀门；

所述控制器分别与所述第一气体浓度传感器、所述第二阀门、所述第六阀门和所述补冷阀门电连接，用于根据所述第一气体浓度传感器测得的气体浓度信息控制所述第二阀门、所述第六阀门和所述补冷阀门的开度。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述燃烧室内设置有第二温度传感器，所述控制器与所述第二温度传感器电连接，用于根据所述第二温度传感器测得的温度信息控制所述补冷阀门的开度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述燃烧室连接有燃烧机，用于向所述燃烧室内注入可燃气体；和/或，

所述燃烧室连接有助燃风机，用于促进所述燃烧室内的气体燃烧；和/或，

所述燃烧室内设置有催化剂，用于促进所述燃烧室内的气体燃烧。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述燃烧室的入口端和出口端分别设置有第一阻燃器和第二阻燃器；和/或，

所述燃烧室的入口端和出口端分别设置有第二风机和第三风机。

7.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述排气组件包括：排气管线、冷凝器、气水分离器、吸附箱和排气筒；

所述排气管线的入口端与所述第四管线连通，所述排气筒设置在所述排气管线的出口端；

所述冷凝器、所述气水分离器、和所述吸附箱顺次设置在所述排气管线上。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述蒸发器内设置有多孔风管，用于使气体扩散进入待修复土壤中。

9.一种污染土壤热处理方法，其特征在于，所述方法包括：

S1，将待修复土壤置于蒸发器内；

S2，所述燃烧室内的加热气体部分通过第四管线进入排气组件后排出，部分通过第三管线进入所述蒸发器内，并通过控制第三阀门和第四阀门的开度对气体比例进行控制；

S3，第一风机通过第五管线向所述蒸发器内供气；

S4，所述蒸发器内的气体通过第一管线进入混风箱内；

S5，所述混风箱内的气体通过第二管线进入燃烧室内；

S6，重复步骤S2-S5。

10.根据权利要求9所述的污染土壤热处理方法，其特征在于，所述方法还包括：

控制器根据第一温度传感器测得的温度信息控制第三阀门、第四阀门和第五阀门的开度，以控制进入所述蒸发器的气体温度；和/或，

控制器根据第一气体浓度传感器测得的气体浓度信息控制第二阀门、第六阀门和补冷阀门的开度，以控制气体压力；和/或，

控制器根据第二温度传感器测得的温度信息控制补冷阀门的开度，以控制所述燃烧室内的温度。

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