CN113751496B - 热脱附余热和微生物处理石油烃污染土壤的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了热脱附余热和微生物处理石油烃污染土壤的方法及系统，具体方法是利用热脱附修复后土壤对石油烃污染土壤进行加热，同时向所述石油烃污染土壤中加入微生物制剂；微生物制剂在最大活性状态下对石油烃污染土壤进行降解。本发明利用热脱附工艺余热协同微生物处理工艺来处理石油烃类污染土壤，使得在冬季气温较低，微生物活性降低而不利于微生物降解石油烃时，利用热脱附工艺出土的余热，加热污染土壤，提高微生物处理石油烃效率，同时将热脱附工艺的余热进行了充分的利用，避免能源浪费。

Description

热脱附余热和微生物处理石油烃污染土壤的方法及系统

技术领域

本发明属于石油烃类污染土壤修复领域，特别涉及一种热脱附余热和微生物处理石油烃污染土壤的方法及系统。

背景技术

直接热脱附技术是指以加热方式将受有机物污染的土壤加热至一定温度，通过控制系统温度和物料停留时间有选择地促使污染物气化挥发，达到将污染物与土壤颗粒分离，并进行后续处理的过程。

现有技术中热脱附工艺的设备如图1所示，由回转窑、二燃室、冷却器、过滤器和淋洗塔组成，污染土壤经回转窑直接加热后，污染物气化挥发形成蒸汽进入二燃室高温分解成二氧化碳和水蒸汽，二氧化碳和水蒸汽继续进行冷却和过滤后经淋洗塔进行除酸处理后排入大气中。

一般由进料系统、脱附系统和尾气处理系统组成。进料系统：通过筛分、脱水、破碎、磁选等预处理，将污染土壤从车间运送到脱附系统中。脱附系统：污染土壤进入热转窑后，与热转窑燃烧器产生的火焰直接接触，被均匀加热至目标污染物气化的温度以上，达到污染物与土壤分离的目的。尾气处理系统：富集气化污染物的尾气通过旋风除尘、焚烧、冷却降温、布袋除尘、碱液淋洗等环节去除尾气中的污染物。

目前利用热脱附修复污染土壤近年来得到了快速发展，但尚存在着以下问题：由于热脱附出土温度较高，一般200～300摄氏度，一般都喷淋降至常温，在这个过程中余热未能进行充分利用，造成能源浪费。而另一种采用微生物工艺处理石油烃类污染土壤的过程中，微生物活性对温度的要求较高，时冬季时微生物活性较低，此时利用微生物降解石油烃污染土壤的效率很低。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种热脱附余热和微生物处理石油烃污染土壤的方法，所述方法包括以下步骤：

热脱附修复后土壤对石油烃污染土壤进行加热，同时向所述石油烃污染土壤中加入微生物制剂；

所述微生物制剂在最大活性状态下对石油烃污染土壤进行降解。

所述方法还包括将热脱附修复后土壤螺旋输送至石油烃污染土壤下方。

所述方法还包括在加热时对所述石油烃污染土壤进行翻抛和洒水养护。

进一步地，在加热过程中对所述石油烃污染土壤进行实时温度监测。

进一步地，当监测温度超过60℃时，则对热脱附修复后土壤进行降温；

当监测温度低于40℃时，则停止对热脱附修复后土壤降温。

本发明还提出了一种热脱附余热和微生物处理石油烃污染土壤的系统，

所述系统包括加热单元和降解单元；

所述加热单元用于对热脱附修复后土壤对石油烃污染土壤进行加热，并向石油烃污染土壤中加入微生物制剂；

所述降解单元用于微生物制剂在最大活性温度状态对石油烃污染土壤进行降解。

所述系统还包括温度监测装置、螺旋输送皮带和喷淋装置；

所述螺旋输送皮带用于将热脱附修复后土壤螺旋输送至石油烃污染土壤正下方；

所述温度监测装置用于实时监测温度石油烃污染土壤中的实时温度；

所述喷淋装置用于对热脱附修复后土壤进行温度调整。

所述系统还包括导热钢板所述导热钢板用于支撑石油烃污染土壤。

进一步地，所述喷淋装置和所述温度监测装置实行联动控制。

进一步地，所述联动控制包括当监测温度超过60℃时，喷淋装置对热脱附修复后土壤进行降温；

当监测温度低于40℃时，喷淋装置停止对热脱附修复后土壤降温。

本发明的有益效果：

本发明利用热脱附工艺余热协同微生物处理工艺来处理石油烃类污染土壤，使得在冬季气温较低，微生物活性降低而不利于微生物降解石油烃时，利用热脱附工艺出土的余热，加热石油烃污染土壤，提高微生物处理石油烃污染土壤的效率，将热脱附工艺的余热进行了充分的利用，避免能源浪费；

本发明将喷淋装置和温度监测装置进行联动控制，保证了石油烃污染土壤中的温度一直处于微生物合适的温度，加速微生物对污染土壤中石油烃类物质的降解。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

图1示出了现有技术中热脱附设备的示意图；

图2示出了直接热脱附工艺流程图；

图3示出了本发明实施例中热脱附余热和微生物处理石油烃污染土壤的系统示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明利用直接热脱附工艺中从回转窑窑尾排出的热脱附修复后土壤中的余热协同微生物处理工艺来处理石油烃污染土壤。

处理方法包括以下步骤：

将热脱附修复后土壤输送至石油烃污染土壤下方，石油烃污染土壤放置在导热钢板上并进行实时温度监测，由下层的热脱附修复后土壤余热进行热量传输。示例性地，热脱附修复后土壤输送可选用螺旋输送输送带将热脱附修复后土壤螺旋输送，输送过程中可调节螺旋输送皮带的速度与喷淋装置配合，对热脱附修复后土壤的温度进行调整。

热脱附修复后土壤对石油烃污染土壤进行加热，并向石油烃污染土壤中加入微生物制剂，加热过程中对石油烃污染土壤进行翻抛和洒水养护，使得微生物制剂更均匀的分布在石油烃污染土壤中同时也使得每个部位的石油烃污染土壤都能保持合适的降解温度；同时也可将喷淋装置和温度监测装置进行联动控制保证微生物制剂最大活性，当监测温度超过60℃时，则开启喷淋装置对热脱附修复后土壤进行降温；当监测温度低于40℃时，立即停止对热脱附修复后土壤降温。

通过严格控制石油烃污染土壤中的温度，微生物制剂保持最大活性状态对石油烃污染土壤进行降解。

本发明的热脱附余热和微生物处理石油烃污染土壤的系统主要包括加热单元和降解单元；

加热单元用于将热脱附修复后土壤的余热对石油烃污染土壤进行加热，并向石油烃污染土壤中加入微生物制剂；

降解单元用于保持微生物制剂在最大活性温度状态下对石油烃污染土壤进行降解。

如图3所示，该系统还包括导热钢板、温度监测装置、螺旋输送皮带和喷淋装置；

导热钢板设置于石油烃污染土壤和热脱附修复后土壤之间，用于放置石油烃污染土壤的同时也作为导热层传递热脱附修复后土壤的余热；导热钢板上方安装温度监测装置，与导热钢板上方的石油烃污染接触，对石油烃污染土壤进行测温；导热钢板下方均匀分布多个支撑柱支撑导热钢板，多个支撑柱之间设有输送皮带，输送皮带优选为螺旋输送皮带，均布于整个导热钢板的下方；螺旋输送皮带一端与传送带的一端连接，传送带的另一端与回转窑窑尾连接；多个支撑柱面向螺旋输送皮带的一侧可设置一个或多个喷淋装置，喷淋装置包括喷头以及实现喷头上下移动或圆周转向的支撑杆；喷淋装置与温度监测装置进行信号连接，实现联动控制。

可选的，翻抛可以手动进行，也可在导热钢板的上方设置翻抛装置。优选地，翻抛装置可以设置成定时翻抛，也可与温度监测装置形成联动控制，当温度监测装置监测温度达到某个值时开启翻抛。

可选的，微生物制剂添加可以手动添加，也可设置成定时自动添加。

可选的，传送带与地面成30-50°夹角，便于热脱附修复后土壤更容易传送到螺旋输送皮带上。

可选的，可在热脱附回转窑出口和导热钢板下方直接设置螺旋输送皮带，热脱附修复后土壤直接经螺旋输送皮带输送至导热钢板下方，不设置传送带转送直接输送。

可选的，喷淋装置可设置于导热钢板的底部，喷淋方向朝向热脱附修复后土壤；也可设置于导热钢板的上方，与石油烃污染土壤不接触，在下方热脱附修复后土壤降温不及时时，可用于石油烃污染的降温。

直接热脱附工艺流程如图2所示，图中实线箭头部分为土壤的处理路径，虚线箭头部分为污染气体的处理路径，具体通过以下单元来执行：土壤预处理单元、回转窑单元、尾气高温氧化单元、尾气净化单元。

土壤预处理单元用于进行污染土壤的破碎、筛分和含水率调整，包括破碎机、振荡筛及干燥物料混合设备组成。污染土壤的粒径小于50mm，粒径过大，受热面积会降低，土块无法均匀受热，内部的污染物质无法充分气化；对含水率较高的污染土壤进行干化处理，污染土壤中水分的汽化会消耗额外的能量，同时影响氧化焚烧系统的使用效率。

回转窑单元用于将预处理后的污染土壤进行燃烧，包括回转窑和燃烧器，回转窑采用顺流方式连续进料，回转窑单元内部保持负压状态。通过对污染土壤进行均匀加热，促使污染土壤中的有机污染物彻底气化挥发而去除，确保污染土壤中的污染物浓度低于项目规定的修复目标限值。此外，由于该设备只需要确保污染物从土壤中分离，工作温度在200～325℃，不会使污染土壤出现熔融现象。经过回转窑处理的热脱附修复后土壤由窑尾排出后，与系统回用水混合，确保土壤的含水率调节至25％，以减少出料扬尘，并满足后续固化稳定化工艺的进料要求。在本发明中对热脱附修复后土壤不作处理无需与系统回用水进行混合，直接经输送皮带运送至石油烃污染土壤的下方对石油烃污染土壤进行加热。

尾气高温氧化单元用于将污染土壤中分离出来的污染气体进行分解，包括高温氧化室及燃烧器，通过通风设备调节含有机物烟气的流动速率，使污染物在高温工况下(1200℃)的停留时间2s，确保污染气体被完全分解成二氧化碳和水蒸汽。

尾气净化单元用于将分解后的气体进行净化，包括急冷塔、布袋除尘室、酸性气体淋洗塔及烟囱组成，通过管线与通风设备工艺设计方案相连，尾气经过急冷冷却、布袋除尘和碱液淋洗等工序，最后由装有实时在线监测系统的烟囱排放至大气中，确保尾气不会造成二次污染。布袋除尘室及旋风除尘器分离的灰尘通过传输设备与处理后的土壤混合。因此该套设备不会产生任何废渣及废液。由于设备区域内皆为硬化地面，需要设置雨水收集池，存水可用于出料土壤增湿处理。

上述单元之间实现配有程控系统，可在运行过程中实时监测记录各电气仪表的读数。操作时可以通过中控室内的显示终端实时监控各个单元的运行参数，并根据实际情况调整设备的运行工况。程控系统还根据各个运行参数设置了上下限值作为报警条件，一旦设备出现异常，会向操作人员发出报警，辅助操作人员立即锁定故障点，缩短故障排查时间。此外，程控系统中还设置了联锁，防止发生因违规操作造成设备损坏的情况。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种热脱附余热和微生物处理石油烃污染土壤的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

热脱附修复后土壤对石油烃污染土壤进行加热，同时向所述石油烃污染土壤中加入微生物制剂；其中，所述热脱附修复后土壤按以下方法得到：

对污染土壤进行预处理；将预处理后的污染土壤进行燃烧，包括回转窑和燃烧器，回转窑采用顺流方式连续进料，回转窑内部保持负压状态；经过回转窑处理的污染后土壤由窑尾排出得到热脱附修复后土壤，螺旋输送至石油烃污染土壤下方；

所述微生物制剂保持最大活性状态对石油烃污染土壤进行降解。

2.根据权利要求1所述的热脱附余热和微生物处理石油烃污染土壤的方法，其特征在于，

所述方法还包括在加热时对所述石油烃污染土壤进行翻抛和洒水养护。

3.根据权利要求1所述的热脱附余热和微生物处理石油烃污染土壤的方法，其特征在于，

在加热过程中对所述石油烃污染土壤进行实时温度监测。

4.根据权利要求3所述的热脱附余热和微生物处理石油烃污染土壤的方法，其特征在于，

当监测温度超过60℃时，则对热脱附修复后土壤进行降温；

当监测温度低于40℃时，则停止对热脱附修复后土壤降温。

5.一种热脱附余热和微生物处理石油烃污染土壤的系统，其特征在于，

所述系统包括加热单元和降解单元；

所述加热单元用于对热脱附修复后土壤对石油烃污染土壤进行加热，并向石油烃污染土壤中加入微生物制剂；其中，所述热脱附修复后土壤按以下方法得到：

对污染土壤进行预处理；将预处理后的污染土壤进行燃烧，包括回转窑和燃烧器，回转窑采用顺流方式连续进料，回转窑内部保持负压状态；经过回转窑处理的污染后土壤由窑尾排出得到热脱附修复后土壤，经螺旋输送带螺旋输送至石油烃污染土壤下方；

所述降解单元用于微生物制剂在最大活性温度状态下对石油烃污染土壤进行降解。

6.根据权利要求5所述的热脱附余热和微生物处理石油烃污染土壤的系统，其特征在于，所述系统还包括温度监测装置和喷淋装置；

所述温度监测装置用于实时监测温度石油烃污染土壤中的实时温度；

所述喷淋装置用于对热脱附修复后土壤进行温度调整。

7.根据权利要求5所述的热脱附余热和微生物处理石油烃污染土壤的系统，其特征在于，

所述系统还包括导热钢板所述导热钢板用于支撑石油烃污染土壤。

8.根据权利要求6所述的热脱附余热和微生物处理石油烃污染土壤的系统，其特征在于，

所述喷淋装置和所述温度监测装置实行联动控制。

9.根据权利要求8所述的热脱附余热和微生物处理石油烃污染土壤的系统，其特征在于，

所述联动控制包括当监测温度超过60℃时，喷淋装置对热脱附修复后土壤进行降温；

当监测温度低于40℃时，喷淋装置停止对热脱附修复后土壤降温。

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