CN112692044B - 一种基于热脱附剂去除污染土壤异味的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种基于热脱附剂去除污染土壤异味的装置及方法，装置包括：依次连接的第一设备、第二设备、第三设备，以及用于对产生的尾气进行收集处理的尾气处理设备；其中，第一设备用于将待处理的污染土壤与热脱附剂进行混合；方法包括：向待处理的污染土壤加入热脱附剂，经过搅拌处理，得到热脱附剂与污染土壤的搅拌均匀的混合物；进行热脱附处理；处理产生的尾气经过尾气处理设备处理后排放；本发明装置整体结构设计合理，利用前期的第一设备将待处理的污染土壤与热脱附剂进行混合后在第三设备进行热脱附处理，利用热脱附剂能够有效地加快有机物的热分解速率。
Description
技术领域
本发明涉及污染土壤治理技术领域，具体涉及一种基于热脱附剂去除污染土壤异味的装置及方法。
背景技术
土壤是人类赖以生存的根本。随着社会的进步与发展，土壤污染日益突出。对土壤进行治理能够有效地解决土壤的污染问题。
现有技术中常用到热脱附技术来对土壤中的有机污染进行治理来达到对土壤的修复。而热脱附技术是指在真空条件下或通入载气时，通过直接或间接热交换，将土壤中的有机污染物加热到足够的温度，以使有机污染物从污染介质上得以挥发或分离，进入气体处理系统的过程。
热脱附可通过调节加热温度和停留时间等方式有选择地将污染物从一相转化为另一相，在修复过程中并不出现对有机污染物的破坏作用。然而在实际的应用中，随着对热脱附技术研究和应用的不断深入，发现传统热脱附技术存在能耗较高、土壤颗粒内部的有机污染物不易脱附出来的问题。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种耗能较低的基于热脱附剂去除污染土壤异味的装置及方法。
本发明的技术方案是：一种基于热脱附剂去除污染土壤异味的装置，包括用于对待修复土壤进行预处理且依次连接的第一设备、第二设备，用于对预处理后的待修复土壤进行热脱附处理的第三设备，以及用于对产生的尾气进行收集处理的尾气处理设备；所述第一设备包括第一设备壳体，从上至下依次安装在所述第一设备壳体内部且依次连接的粉碎模块、搅拌模块，安装在第一设备壳体内部且与搅拌模块连接的储料模块；所述储料模块内部放置热脱附剂；
所述第二设备包括第二设备本体，位于第二设备壳体上部的第一传输单元，安装在所述第一传输单元上方的淋喷模块；
所述第三设备包括第三设备本体，以及安装在第三设备本体上端与第一传输单元连接的第二传输单元；
所述粉碎模块包括粉碎腔体，以及安装在粉碎腔体内部的粉碎辊体；所述第一设备上设置有用于向所述粉碎腔体内部进料的第一进料单元；
所述搅拌模块包括搅拌腔体，以及安装在搅拌腔体内部的第一搅拌装置；所述搅拌腔体位于粉碎腔体正下方，且搅拌腔体、粉碎腔体连接；所述储料模块与搅拌腔体连接；
所述第二设备本体包括储液腔，以及用于所述储液腔、淋喷模块之间连接的输液模块；
所述第一设备上设置有用于连接搅拌腔体与第一传输单元一端上料的第二上料装置；第一传输单元采用链板输送机；
所述第三设备本体包括多个并列设置的微波加热模块，分别一一对应设置在多个微波加热模块上端的停留槽；所述停留槽位于所述第二传输单元正下方；所述第二传输单元与第一传输单元另一端连接；第二传输单元采用滚筒输送机。
进一步地，所述热脱附剂具体为有改性活性炭负载的铝粉化合物与改性活性炭负载的氧化亚铜化合物按照质量比3～5:1的混合物；利用改性活性炭负载的铝粉化合物与改性活性炭负载的氧化亚铜化合物不仅能够加快有机物受热后的分解速率；并且，活性炭还能够在混合时对有机污染物进行部分吸附，减轻土壤的实际污染物的负荷量，在后续的热脱附处理中使得有机污染物能够更彻底的去除。
进一步地，所述改性活性炭负载的铝粉化合物的具体制备方法为：将活性炭与球形铝粉按照质量比25～45:13～17加入过量乙醇溶液中，搅拌或超声波震荡8～12h，过滤清洗后得到改性活性炭负载的铝粉化合物。
进一步地，所述改性活性炭负载的氧化亚铜化合物的具体制备方法为：将活性炭加入过量的硝酸溶液中，在磁性环境下搅拌1～3h，得到改性活性炭；然后将硫酸铜溶液与葡萄糖混合后，将改性活性炭放入，再加入氢氧化钠溶液进行反应，持续搅拌1～2h；然后再在90～95℃条件下抽真空将其水分蒸干，得到改性活性炭负载的氧化亚铜化合物。
进一步地，所述储液腔内部放置有浓度为8～12mol/L的NaOH溶液。
进一步地，所述微波加热模块包括与所述停留槽连通的受热腔，安装在所述受热腔内部的第二搅拌装置，与受热腔出料口连通用于出料的出料设备，以及用于为受热腔提供热源的微波加热设备；停留槽与受热腔连通处设置有电磁阀；所述尾气处理设备与受热腔上端连通，连通处设置有电磁阀；利用第二搅拌装置能够使得在实际的热脱附中，待处理的污染土壤与热脱附剂的混合物能够受热更均匀，能够间接的提高热脱附效率。
进一步地，基于热脱附剂去除污染土壤异味的装置的使用方法，具体包括：将待处理的污染土壤由第一进料单元加入至粉碎模块中进行粉碎处理后掉落至搅拌模块中；再通过储料模块向搅拌模块中加入热脱附剂，经过搅拌处理，得到热脱附剂与污染土壤的搅拌均匀的混合物；然后通过第二上料装置将混合物移至第一传输单元；在第一传输单元运输过程中经过淋喷模块处理，然后运输至第二传输单元；第二传输单元将混合物运输至停留槽中做短暂的停留，然后进入微波加热模块进行热脱附处理；处理产生的尾气经过尾气处理设备处理后排放。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明装置整体结构设计合理，利用前期的第一设备将待处理的污染土壤与热脱附剂进行混合后在第三设备进行热脱附处理，利用热脱附剂能够有效地加快有机物的热分解速率；并且，本发明装置采用微波加热的方式能够有效地穿透土壤，使得土壤颗粒内部的有机污染物也能够排出，有效地增加了去除率；另外，本发明在实际的修复中，由于其具备较短的处理时效，因此在实际的使用中能够将整个修复过程的成本降低，适合大量推广。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明第一设备、第二设备的剖视图；
图3是本发明第一传输单元、第二传输单元的连接结构示意图；
图4是本发明第三设备的剖视图；
其中，1-第一设备、101-第一进料单元、102-第二上料装置、11-粉碎模块、111-粉碎腔体、112-粉碎辊体、12-搅拌模块、121-搅拌腔体、122-第一搅拌装置、13-储料模块、2-第二设备、201-储液腔、202-输液模块、21-第一传输单元、22-淋喷模块、3-第三设备、31-第二传输单元、40-停留槽、41-受热腔、42-第二搅拌装置、43-出料设备、44-微波加热设备。
具体实施方式
实施例1：如图1所示的一种基于热脱附剂去除污染土壤异味的装置，包括用于对待修复土壤进行预处理且依次连接的第一设备1、第二设备2，用于对预处理后的待修复土壤进行热脱附处理的第三设备3，以及用于对产生的尾气进行收集处理的尾气处理设备；如图2所示，第一设备1包括第一设备壳体，从上至下依次安装在第一设备壳体内部且依次连接的粉碎模块11、搅拌模块12，安装在第一设备壳体内部且与搅拌模块12连接的储料模块13；储料模块13内部放置热脱附剂；
如图2、3所示，第二设备2包括第二设备本体，位于第二设备壳体上部的第一传输单元21，安装在第一传输单元21上方的淋喷模块22；
第三设备3包括第三设备本体，以及安装在第三设备本体上端与第一传输单元21连接的第二传输单元31；
粉碎模块11包括粉碎腔体111，以及安装在粉碎腔体111内部的粉碎辊体112；第一设备1上设置有用于向粉碎腔体111内部进料的第一进料单元101；
搅拌模块12包括搅拌腔体121，以及安装在搅拌腔体121内部的第一搅拌装置122；搅拌腔体121位于粉碎腔体111正下方，且搅拌腔体121、粉碎腔体111连接；储料模块13与搅拌腔体121连接；
第二设备本体包括储液腔201，以及用于储液腔201、淋喷模块22之间连接的输液模块202；
第一设备1上设置有用于连接搅拌腔体121与第一传输单元21一端上料的第二上料装置102；第一传输单元21采用链板输送机；
如图4所示，第三设备本体包括多个并列设置的微波加热模块，分别一一对应设置在多个微波加热模块上端的停留槽40；停留槽40位于第二传输单元31正下方；第二传输单元31与第一传输单元21另一端连接；第二传输单元31采用滚筒输送机；
如图4所示，微波加热模块包括与停留槽40连通的受热腔41，安装在受热腔41内部的第二搅拌装置42，与受热腔41出料口连通用于出料的出料设备43，以及用于为受热腔41提供热源的微波加热设备44；停留槽40与受热腔41连通处设置有电磁阀；尾气处理设备与受热腔41上端连通，连通处设置有电磁阀。
其中，热脱附剂具体为有改性活性炭负载的铝粉化合物与改性活性炭负载的氧化亚铜化合物按照质量比3:1的混合物；改性活性炭负载的铝粉化合物的具体制备方法为：将活性炭与球形铝粉按照质量比25:13加入过量乙醇溶液中，搅拌或超声波震荡8h，过滤清洗后得到改性活性炭负载的铝粉化合物；
改性活性炭负载的氧化亚铜化合物的具体制备方法为：将活性炭加入过量的硝酸溶液中，在磁性环境下搅拌1h，得到改性活性炭；然后将浓度为1mol/L的硫酸铜溶液与浓度为2mol/L的葡萄糖溶液按照质量比5:8混合后，再按照溶液体积放入25g/500ml的改性活性炭，再加入浓度为5mol/L、与葡萄糖溶液质量比为2:5的氢氧化钠溶液进行反应，持续搅拌1h；然后再在90℃条件下抽真空将其水分蒸干，得到改性活性炭负载的氧化亚铜化合物；
储液腔201内部放置有浓度为8mol/L的NaOH溶液。
基于本实施例热脱附剂去除污染土壤异味的装置的使用方法，具体包括：将待处理的污染土壤由第一进料单元101加入至粉碎模块11中进行粉碎处理后掉落至搅拌模块12中；再通过储料模块13向搅拌模块12中加入热脱附剂，经过搅拌处理，得到热脱附剂与污染土壤的搅拌均匀的混合物；然后通过第二上料装置102将混合物移至第一传输单元21；在第一传输单元21运输过程中经过淋喷模块22处理，然后运输至第二传输单元31；第二传输单元31将混合物运输至停留槽40中做短暂的停留，然后进入微波加热模块进行热脱附处理；处理产生的尾气经过尾气处理设备处理后排放。
实施例2：与实施例1不同的是：热脱附剂具体为有改性活性炭负载的铝粉化合物与改性活性炭负载的氧化亚铜化合物按照质量比4:1的混合物；改性活性炭负载的铝粉化合物的具体制备方法为：将活性炭与球形铝粉按照质量比2:1加入过量乙醇溶液中，搅拌或超声波震荡10h，过滤清洗后得到改性活性炭负载的铝粉化合物；
改性活性炭负载的氧化亚铜化合物的具体制备方法为：将活性炭加入过量的硝酸溶液中，在磁性环境下搅拌2h，得到改性活性炭；然后将浓度为1.5mol/L的硫酸铜溶液与浓度为2mol/L的葡萄糖溶液按照质量比5:8混合后，再按照溶液体积放入27g/500ml的改性活性炭，再加入浓度为5mol/L、与葡萄糖溶液质量比为2:5的氢氧化钠溶液进行反应，持续搅拌1h；然后再在95℃条件下抽真空将其水分蒸干，得到改性活性炭负载的氧化亚铜化合物。
实施例3：与实施例1不同的是：热脱附剂具体为有改性活性炭负载的铝粉化合物与改性活性炭负载的氧化亚铜化合物按照质量比5:1的混合物；改性活性炭负载的铝粉化合物的具体制备方法为：将活性炭与球形铝粉按照质量比45:13加入过量乙醇溶液中，搅拌或超声波震荡12h，过滤清洗后得到改性活性炭负载的铝粉化合物；
改性活性炭负载的氧化亚铜化合物的具体制备方法为：将活性炭加入过量的硝酸溶液中，在磁性环境下搅拌3h，得到改性活性炭；然后将浓度为2mol/L的硫酸铜溶液与浓度为2mol/L的葡萄糖溶液按照质量比5:8混合后，再按照溶液体积放入30g/500ml的改性活性炭，再加入浓度为5mol/L、与葡萄糖溶液质量比为2:5的氢氧化钠溶液进行反应，持续搅拌1h；然后再在95℃条件下抽真空将其水分蒸干，得到改性活性炭负载的氧化亚铜化合物。
应用例：将不同种类的有机污染物土壤分别用实施例1与传统的热脱附技术进行修复处理；其中，传统的热脱附技术具体采用滚筒式热脱附设备。表1为实施例1与传统的热脱附技术对同批同质量机污染物土壤进行热修复处理的处理结果。
表1：对同批同质量机污染物土壤进行热修复处理的对比
结论：由表1可以看出，在对有机污染物土壤进行热修复处理时，本发明装置进行修复时更具高效性，并且最终的去除率更高。
Claims (2)
1.一种基于热脱附剂去除污染土壤异味的装置，包括：用于对待修复土壤进行预处理且依次连接的第一设备(1)、第二设备(2)，用于对预处理后的待修复土壤进行热脱附处理的第三设备(3)，以及用于对产生的尾气进行收集处理的尾气处理设备；其特征在于，所述第一设备(1)包括第一设备壳体，从上至下依次安装在所述第一设备壳体内部且依次连接的粉碎模块(11)、搅拌模块(12)，安装在第一设备壳体内部且与搅拌模块(12)连接的储料模块(13)；所述储料模块(13)内部放置热脱附剂；所述热脱附剂具体为有改性活性炭负载的铝粉化合物与改性活性炭负载的氧化亚铜化合物按照质量比3～5:1的混合物；
所述第二设备(2)包括第二设备本体，位于第二设备壳体上部的第一传输单元(21)，安装在所述第一传输单元(21)上方的淋喷模块(22)；
所述第三设备(3)包括第三设备本体，以及安装在第三设备本体上端与第一传输单元(21)连接的第二传输单元(31)；
所述粉碎模块(11)包括粉碎腔体(111)，以及安装在粉碎腔体(111)内部的粉碎辊体(112)；所述第一设备(1)上设置有用于向所述粉碎腔体(111)内部进料的第一进料单元(101)；
所述搅拌模块(12)包括搅拌腔体(121)，以及安装在搅拌腔体(121)内部的第一搅拌装置(122)；所述搅拌腔体(121)位于粉碎腔体(111)正下方，且搅拌腔体(121)、粉碎腔体(111)连接；所述储料模块(13)与搅拌腔体(121)连接；
所述第二设备本体包括储液腔(201)，以及用于所述储液腔(201)、淋喷模块(22)之间连接的输液模块(202)；所述储液腔(201)内部放置有浓度为8～12mol/L的NaOH溶液；
所述第一设备(1)上设置有用于连接搅拌腔体(121)与第一传输单元(21)一端上料的第二上料装置(102)；第一传输单元(21)采用链板输送机；
所述第三设备本体包括多个并列设置的微波加热模块，分别一一对应设置在多个微波加热模块上端的停留槽(40)；所述停留槽(40)位于所述第二传输单元(31)正下方；所述第二传输单元(31)与第一传输单元(21)另一端连接；第二传输单元(31)采用滚筒输送机；
所述微波加热模块包括与所述停留槽(40)连通的受热腔(41)，安装在所述受热腔(41)内部的第二搅拌装置(42)，与受热腔(41)出料口连通用于出料的出料设备(43)，以及用于为受热腔(41)提供热源的微波加热设备(44)；停留槽(40)与受热腔(41)连通处设置有电磁阀；所述尾气处理设备与受热腔(41)上端连通，连通处设置有电磁阀；
所述改性活性炭负载的铝粉化合物的具体制备方法为：将活性炭与球形铝粉按照质量比25～45:13～17加入过量乙醇溶液中，搅拌或超声波震荡8～12h，过滤清洗后得到改性活性炭负载的铝粉化合物；
所述改性活性炭负载的氧化亚铜化合物的具体制备方法为：将活性炭加入过量的硝酸溶液中，在磁性环境下搅拌1～3h，得到改性活性炭；然后将硫酸铜溶液与葡萄糖混合后，将改性活性炭放入，再加入氢氧化钠溶液进行反应，持续搅拌1～2h；然后再在90～95℃条件下抽真空将其水分蒸干，得到改性活性炭负载的氧化亚铜化合物。
2.根据权利要求1所述的一种基于热脱附剂去除污染土壤异味的装置的使用方法，其特征在于，具体包括：将待处理的污染土壤由第一进料单元(101)加入至粉碎模块(11)中进行粉碎处理后掉落至搅拌模块(12)中；再通过储料模块(13)向搅拌模块(12)中加入热脱附剂，经过搅拌处理，得到热脱附剂与污染土壤的搅拌均匀的混合物；然后通过第二上料装置(102)将混合物移至第一传输单元(21)；在第一传输单元(21)运输过程中经过淋喷模块(22)处理，然后运输至第二传输单元(31)；第二传输单元(31)将混合物运输至停留槽(40)中做短暂的停留，然后进入微波加热模块进行热脱附处理；处理产生的尾气经过尾气处理设备处理后排放。
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