CN113894151A - 一种有机污染土壤的低能耗浓缩热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有机污染土壤的低能耗浓缩热处理方法，在注射加热管和抽提管两端并联设置抽提吸附浓缩通道、催化燃烧热脱附通道以及冷却补氧通道，将有机污染土壤修复处置分为抽提吸附浓缩阶段，催化燃烧热脱附阶段和收尾阶段三个阶段，有机地结合了气相抽提、催化燃烧、沸石吸附的优点，有效地去降低了污染土壤中污染物含量，并通过工艺优化，余热回收利用降低了有机污染土壤修复处置过程的能源消耗，同时使用沸石作为吸附材料减少了修复处置过程中危险废物的产生量。
Description
技术领域
本发明涉及污染场地修复技术领域，特别是涉及一种有机污染土壤的低能耗浓缩热处理方法。
背景技术
热强化气相抽提土壤处理技术(T-SVE)是一种结合了传统土壤气相抽提技术与土壤热脱附处理技术的新型土壤修复治理技术，该技术一般多应用于土壤原位修复，主要用于处理土壤中石油类、挥发性有机物和半挥发性有机物污染物质，一般不应用于重金属的处理(金属汞除外)。热强化气相抽提土壤处理技术的主要原理是通过热交换，将土壤中的有机污染物加热到一定温度，从而使有机污染物从污染介质上得以挥发，进入气体处理系统的过程，即使污染物发生物理形态上的改变，从而达到污染物与土壤颗粒分离的目的。
催化燃烧是借助催化剂在低温下(200～400℃)，实现对有机物的完全氧化，因此，能耗少，操作简便，安全，净化效率高。
传统土壤热处理技术多使用活性炭对脱附后的气态污染物直接进行吸附处理，活性炭在高温或散热条件不良情况下易发生阴燃风险，且吸附饱和后的活性炭为危险废物，增加了处理成本和环境人体健康风险；或在高温条件(800～1200℃)下对气态污染物进行燃烧分解，对于高温尾气降温后直接排放，能耗高且未对余热进行有效利用，不利于节能减排。
发明内容
本发明的目的是针对当前热强化气相抽提土壤处理技术中存在的上述技术问题，提出一种有机污染土壤的低能耗浓缩热处理方法，以有效地降低污染土壤中污染物含量，减少能源消耗，减少修复处置过程中危险废物的产生量。
为实现上述目的，本发明提供了一种有机污染土壤的低能耗浓缩热处理方法，所述低能耗浓缩热处理方法包括如下步骤：
A、在污染土壤堆体中间隔设置注射加热管和抽提管；或者在污染土壤原位场地上建设加热井和抽提井，并分别将注射加热管、抽提管设置在加热井、抽提井内；
B、在所述注射加热管和抽提管两端并联设置抽提吸附浓缩通道，所述抽提吸附浓缩通道包括通过管道依次与抽提管相连接的混风箱、抽提风机、第一电动三通阀门、吸附风道、前置过滤器、沸石转轮吸附区、第三电动三通阀门、板式换热器、新风风机，将所述新风风机末端与所述注射加热管相连，并在所述混风箱上依次连接设置第一电动阀、进气口，在所述吸附风道与前置过滤器之间设置第二电动阀；
C、在所述注射加热管和抽提管两端并联设置催化燃烧热脱附通道，所述催化燃烧热脱附通道包括通过管道依次与第一电动三通阀门相连接的抽提风道、第一阻火器、加热器、滤网、催化剂床、防爆片、第二阻火器、注射风机、第二电动三通阀门，将所述第二电动三通阀门与所述注射加热管通过注射风道相连接，所述第三电动三通阀门还与排气筒相连通，在所述第二电动三通阀门与沸石转轮脱附区之间设置依次连接板式换热器、管壳式换热器、前置过滤器的第一旁通风道，在所述混风箱与沸石转轮脱附区之间设置第二旁通风道，在所述第二旁通风道上设置第三电动阀，在所述抽提风道上设置一端与所述抽提风道相连通的第四电动阀；
D、设置用于脱附冷却和补氧的冷却补氧通道，所述冷却补氧通道包括与所述板式换热器相连的沸石转轮冷却区以及经前置过滤器与所述沸石转轮冷却区相连的新风电动阀门，之后设置PLC控制柜连接所有动力部件、阀部件以及传感器；
E、利用抽提吸附浓缩通道对污染土壤堆体或污染土壤原位场地进行抽提吸附浓缩阶段处理，将污染物从污染土壤中脱附出来并通过沸石转轮吸附区对污染气体进行吸附浓缩；
F、当沸石转轮吸附区污染物吸附量接近吸附容量时，进入催化燃烧热脱附阶段，利用催化燃烧热脱附通道对污染物进行内循环处理，并在催化剂床上进行催化降解；
G、当多次循环处理后土壤中污染物含量降低到运行过程中污染物最高浓度的10％以下或催化剂床温差小于5℃时，进入收尾阶段进行处理，再次利用抽提吸附浓缩通道进行处理并保持管壳式换热器运行，直至污染物处理达标。
优选地，当污染土壤为堆体形式时，所述注射加热管和抽提管按照间距1～2m分不同高度埋入所述污染土壤堆体内。
优选地，所述污染土壤堆体上设有第一温度传感器，所述抽提吸附浓缩通道的入口处设有气体浓度探测器，所述混风箱上设有第二温度传感器，所述加热器与滤网之间设有处置前温度传感器，所述催化剂床与防爆片之间设有处置后温度传感器。
优选地，所述排气筒上设有尾气浓度探测仪。
优选地，当所述气体浓度探测器检测到抽提可燃性气体浓度达到50％爆炸极限时，所述PLC控制柜将调整所述第一电动三通阀门使所述抽提风机仅与吸附管道连通，调整第二电动三通阀门使所述注射风机仅与第一旁通风道连通，调整所述第三电动三通阀门使所述沸石转轮吸附区仅与排气筒连通，同时开启第一电动阀和第四电动阀，关闭第二电动阀。
优选地，在抽提吸附浓缩阶段处理时，首先PLC控制柜控制关闭第三电动阀、第一电动阀、第四电动阀、新风电动阀门，控制第一电动三通阀门使抽提风机与吸附风道连通，并关闭第二电动三通阀门所有通道，控制第三电动三通阀门使沸石转轮吸附区与新风风机连通。
优选地，当抽提吸附浓缩阶段时PLC控制柜根据风量和气体浓度探测器数据计算出沸石转轮吸附区达到80％吸附容量时，污染土壤修复进入催化燃烧热脱附阶段。
优选地，在所述催化燃烧热脱附阶段时，在抽提吸附浓缩阶段基础上，PLC控制柜控制抽提风机、注射风机和新风风机停止运行，控制加热器预热，控制开启第三电动阀、第二电动阀、新风电动阀门，控制调整电动三通阀门开合度使通过注射风机的气体约10％进入第一旁通风道，约90％进入注射风道；并控制第三电动三通阀门使沸石转轮吸附区与排气筒连通，最后启动抽提风机、注射风机和新风风机。
优选地，在收尾阶段中，当气体浓度探测器测得抽提气体污染物浓度不足运行过程中污染物最高浓度的10％或处置前温度传感器和处置后温度传感器温差过小于5℃时，PLC控制柜执行抽提吸附浓缩阶段处理操作，并控制管壳式换热器正常运行。
基于上述技术方案，本发明的优点是：
本发明的有机污染土壤的低能耗浓缩热处理方法有机地结合了气相抽提、催化燃烧、沸石吸附的优点，有效地去降低了污染土壤中污染物含量，并通过工艺优化，余热回收利用降低了有机污染土壤修复处置过程的能源消耗，同时使用沸石作为吸附材料减少了修复处置过程中危险废物的产生量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为抽提吸附浓缩阶段工作示意图；
图2为催化燃烧热脱附阶段工作示意图；
图3为安全保障运行工作示意图；
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明提供了一种有机污染土壤的低能耗浓缩热处理方法，如图1～图3所示，其中示出了本发明的一种优选实施方式。
具体地，所述低能耗浓缩热处理方法包括如下步骤：
A、在污染土壤堆体1中间隔设置注射加热管2和抽提管3；或者在污染土壤原位场地上建设加热井和抽提井，并分别将注射加热管2、抽提管3设置在加热井、抽提井内。
本发明既可以用于土堆修复，也可用于原位修复场地。优选地，当污染土壤为堆体形式时，所述注射加热管2和抽提管3按照间距1～2m分不同高度埋入所述污染土壤堆体1内。
B、在所述注射加热管2和抽提管3两端并联设置抽提吸附浓缩通道，所述抽提吸附浓缩通道包括通过管道依次与抽提管3相连接的混风箱8、抽提风机11、第一电动三通阀门12、吸附风道13、前置过滤器28、沸石转轮吸附区30、第三电动三通阀门31、板式换热器27、新风风机37，将所述新风风机37末端与所述注射加热管2相连，并在所述混风箱8上依次连接设置第一电动阀9、进气口10，在所述吸附风道13与前置过滤器28之间设置第二电动阀26。
C、在所述注射加热管2和抽提管3两端并联设置催化燃烧热脱附通道，所述催化燃烧热脱附通道包括通过管道依次与第一电动三通阀门12相连接的抽提风道14、第一阻火器16、加热器17、滤网19、催化剂床20、防爆片22、第二阻火器23、注射风机24、第二电动三通阀门25，将所述第二电动三通阀门25与所述注射加热管2通过注射风道38相连接，所述第三电动三通阀门31还与排气筒32相连通，在所述第二电动三通阀门25与沸石转轮脱附区34之间设置依次连接板式换热器27、管壳式换热器29、前置过滤器28的第一旁通风道39，在所述混风箱8与沸石转轮脱附区34之间设置第二旁通风道，在所述第二旁通风道上设置第三电动阀5，在所述抽提风道14上设置一端与所述抽提风道14相连通的第四电动阀15。
D、设置用于脱附冷却和补氧的冷却补氧通道，所述冷却补氧通道包括与所述板式换热器27相连的沸石转轮冷却区35以及经前置过滤器28与所述沸石转轮冷却区35相连的新风电动阀门36，之后设置PLC控制柜40连接所有动力部件、阀部件以及传感器。
优选地，所述污染土壤堆体1上设有第一温度传感器4，所述抽提吸附浓缩通道的入口处设有气体浓度探测器6，所述混风箱8上设有第二温度传感器7，所述加热器17与滤网19之间设有处置前温度传感器18，所述催化剂床20与防爆片22之间设有处置后温度传感器21。
E、利用抽提吸附浓缩通道对污染土壤堆体1或污染土壤原位场地进行抽提吸附浓缩阶段处理，将污染物从污染土壤中脱附出来并通过沸石转轮吸附区30对污染气体进行吸附浓缩。
修复处置初始阶因土壤含水量较高，热容量较高，若直接使用热强化气相抽提则需耗费较多能源对土壤进行升温处理，抽提吸附浓缩阶段利用使用气相抽提方法使污染物从污染土壤中脱附出来，再使用沸石对脱附后的污染气体进行吸附浓缩。
F、当沸石转轮吸附区30污染物吸附量接近吸附容量时，进入催化燃烧热脱附阶段，利用催化燃烧热脱附通道对污染物进行内循环处理，并在催化剂床20上进行催化降解。
当沸石污染物吸附量接近吸附容量时，系统进入催化燃烧热脱附阶段；催化燃烧热脱附阶段使用电能和吸附浓缩后的有机污染物作为能源，对污染土壤进行加热处理，有机污染物在高温条件下快速地从土壤颗粒中脱附出来，由风机和管道输送至催化燃烧室，在催化剂作用下有机污染物在较低温度下氧化分解，同时释放热量，将催化燃烧后的高温气体一部分经冷却吸附后排出，以去除系统内多余二氧化碳，一部分用于沸石脱附，脱附后的有机污染物进入催化燃烧室进行处置，一部分再次注入污染土壤中，形成内循环，多次循环处理后土壤中污染物含量显著降低。
G、当多次循环处理后土壤中污染物含量降低到运行过程中污染物最高浓度的10％以下或催化剂床20温差小于5℃时，进入收尾阶段进行处理，再次利用抽提吸附浓缩通道进行处理并保持管壳式换热器29运行，直至污染物处理达标。
在有机污染土壤修复处置末期，因土壤中污染物含量降低，催化燃烧阶段有机污染物氧化分解放出的热量较少，继续使用催化燃烧热脱附处理将耗费较多的能源以补充系统热量损失，因此收尾阶段可再次使用抽提浓缩原理，使用沸石对土壤中剩余污染物进行吸附浓缩，最后使用催化燃烧系统对污染物进行集中处置。
本发明的有机污染土壤的低能耗浓缩热处理方法有机地结合了气相抽提、催化燃烧、沸石吸附的优点，将有机污染土壤修复处置分为抽提吸附浓缩阶段，催化燃烧热脱附阶段和收尾阶段三个阶段。沸石具有耐高温，不燃，疏水和使用寿命长等特点。
如图1所示，在抽提吸附浓缩阶段处理时，首先PLC控制柜40控制关闭第三电动阀5、第一电动阀9、第四电动阀15、新风电动阀门36，控制第一电动三通阀门12使抽提风机11与吸附风道13连通，并关闭第二电动三通阀门25所有通道，控制第三电动三通阀门31使沸石转轮吸附区30与新风风机37连通。
新风风机37通过注射加热管2向污染土壤堆体1中注入空气，空气流经污染土壤时，解吸并夹带土壤孔隙中的挥发性和半挥发性有机污染物，由气流将其带走，经抽提风机11和抽提管3将污染气体抽提至管道中，由前置过滤器28去除气体中的微小颗粒物，过滤后的污染气体通过沸石转轮吸附区30通过沸石分子筛吸附有机污染物，吸附效率为90％～98％。吸附净化后的气体由新风风机37再次注入污染土壤堆体1中，如此反复循环，使污染物不断被沸石转轮吸附区30浓缩吸附。
当抽提吸附浓缩阶段时PLC控制柜40根据风量和气体浓度探测器6数据计算出沸石转轮吸附区30达到80％吸附容量时，污染土壤修复进入催化燃烧热脱附阶段。
如图2所示，在所述催化燃烧热脱附阶段时，在抽提吸附浓缩阶段基础上，PLC控制柜40控制抽提风机11、注射风机24和新风风机37停止运行，控制加热器17预热，控制开启第三电动阀5、第二电动阀26、新风电动阀门36，控制调整电动三通阀门25开合度使通过注射风机24的气体约10％进入第一旁通风道39，约90％进入注射风道38；并控制第三电动三通阀门31使沸石转轮吸附区30与排气筒32连通，最后启动抽提风机11、注射风机24和新风风机37。
此时，土壤中污染气体经抽提管3和抽提风机11输送至加热器17处被加热至200～400℃根据污染物和催化剂特性不同，温度要求不同，加热后的污染气体经过滤网19过滤杂质与颗粒物后与催化剂20接触。在催化剂作用下，污染物在较低温度条件下氧化分解，同时释放热能使气体温度进一步升高。通过处置前温度传感器18和处置后温度传感器21对催化燃烧前后气体温度进行监控，同时结合温度传感器4和温度传感器7温度数据由PLC控制柜40调整加热器17功率大小，避免出现过热或过冷现象。加热器17可使用液化石油气或天然气等化石燃料作为热源，也可以采用电热作为热源。
催化燃烧后的气体约90％直接注入污染土壤堆体1中，约5％通过第一旁通风道39经前置过滤器28过滤后进入沸石转轮脱附区34，抽提吸附浓缩阶段和催化燃烧热脱附阶段吸附的污染物在高温作用下从沸石分子筛上脱离，脱附后的浓缩污染气体通过第三电动阀5再次进入催化燃烧室进行氧化分解。
为排除氧化分解过程中产生的二氧化碳，同时为保证沸石吸附效果，约5％通过第一旁通风道39进入管壳式换热器29后降温至50℃以下，冷却后的气体由沸石转轮吸附区30吸附处理后经第三电动三通阀门31从排气筒32排出，排气筒32上设有尾气浓度探测仪33用于实时监控记录排放尾气浓度数据，保证尾气排放达标。
为补充催化燃烧消耗的氧气同时对高温脱附后的沸石转轮冷却区35进行降温处理，新风风机37从新风电动阀门36处抽取空气，低温空气吸收沸石转轮冷却区35和板式换热器27的热量后注入污染土壤堆体1，实现余热的回收利用。如此反复循环，污染土壤堆体1和沸石转轮脱附区34中的污染物不断被脱附后进行催化燃烧，催化燃烧释放的热量再次用于污染物加热脱附，从而使污染土壤堆体1中污染物含量不断下降。
在收尾阶段中，当气体浓度探测器6测得抽提气体污染物浓度不足运行过程中污染物最高浓度的10％或处置前温度传感器18和处置后温度传感器21温差小于5℃时，PLC控制柜40执行抽提吸附浓缩阶段处理操作，并控制管壳式换热器29正常运行。
具体地，当气体浓度探测器6测得抽提气体污染物浓度不足运行过程中污染物最高浓度的10％或处置前温度传感器18和处置后温度传感器21温差小于5℃时，此时土壤污染物含量已降低至较低水平，若仍保持高温脱附状态，需加大加热器17的功率以补充系统热量损失，耗能较高。此时污染土壤堆体1仍处于高温状态，使用气相抽提和沸石吸附可对剩余污染物进行浓缩吸附，因此收尾阶段运行方式与抽提吸附浓缩阶段基本相同，但需保持管壳式换热器29正常运行。吸附浓缩后的污染气体再经过脱附和催化燃烧处理，最终使土壤污染物含量降至合格水平。
土壤热处理过程中存在可燃气体爆炸，设备故障导致系统过热等安全问题，为保障运行过程的安全有效，本发明设置有安全保障系统，安全保障系统主要包含以下单元：气体浓度探测器6，混风箱8，第一电动阀9，进气口10，抽提风机11，第一电动三通阀门12，吸附风道13，抽提管道14，第四电动阀15，阻火器16，处置前温度传感器18，处置后温度传感器21，防爆片22，阻火器23，注射风机24，管壳式换热器29，前置过滤器28，沸石转轮吸附区30，第三电动三通阀门31，排气筒32，第一旁通风道39，PLC控制柜40。
如图3所示，当所述气体浓度探测器6检测到抽提可燃性气体浓度达到50％爆炸极限时，进入安全保障运行工作状态，所述PLC控制柜40将调整所述第一电动三通阀门12使所述抽提风机11仅与吸附管道13连通，调整第二电动三通阀门25使所述注射风机24仅与第一旁通风道39连通，调整所述第三电动三通阀门31使所述沸石转轮吸附区30仅与排气筒32连通，同时开启第一电动阀9和第四电动阀15，关闭第二电动阀26。
此时抽提风机11从进气口10处抽取空气进入混风箱8中与可燃气体进行稀释混匀，同时混风箱8增加气体停留时间，保证PLC控制柜40充足的反应控制时间，稀释后的气体通过第一电动三通阀门12进入吸附风道13，经过管壳式换热器29，沸石转轮吸附区30降温吸附处理由从排气筒32排走，从而避免高浓度可燃气体进入催化燃烧室。
同时注射风机24从第四电动阀15处抽取空气稀释抽提管道14中的可燃气体浓度。当系统故障，处置前温度传感器18和处置后温度传感器21检测显示催化燃烧室温度过高时，也可通过第四电动阀15抽提空气对系统进行紧急降温。在催化燃烧室前后设置第一阻火器16与第二阻火器23，以阻止火焰在设备、管道间蔓延。防爆片22可防止催化燃烧室发生超压破坏。
本发明的有机污染土壤的低能耗浓缩热处理方法有机地结合了气相抽提、催化燃烧、沸石吸附的优点，有效地去降低了污染土壤中污染物含量，并通过工艺优化，余热回收利用降低了有机污染土壤修复处置过程的能源消耗，同时使用沸石作为吸附材料减少了修复处置过程中危险废物的产生量。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (9)
1.一种有机污染土壤的低能耗浓缩热处理方法，其特征在于：所述低能耗浓缩热处理方法包括如下步骤：
A、在污染土壤堆体(1)中间隔设置注射加热管(2)和抽提管(3)；或者在污染土壤原位场地上建设加热井和抽提井，并分别将注射加热管(2)、抽提管(3)设置在加热井、抽提井内；
B、在所述注射加热管(2)和抽提管(3)两端并联设置抽提吸附浓缩通道，所述抽提吸附浓缩通道包括通过管道依次与抽提管(3)相连接的混风箱(8)、抽提风机(11)、第一电动三通阀门(12)、吸附风道(13)、前置过滤器(28)、沸石转轮吸附区(30)、第三电动三通阀门(31)、板式换热器(27)、新风风机(37)，将所述新风风机(37)末端与所述注射加热管(2)相连，并在所述混风箱(8)上依次连接设置第一电动阀(9)、进气口(10)，在所述吸附风道(13)与前置过滤器(28)之间设置第二电动阀(26)；
C、在所述注射加热管(2)和抽提管(3)两端并联设置催化燃烧热脱附通道，所述催化燃烧热脱附通道包括通过管道依次与第一电动三通阀门(12)相连接的抽提风道(14)、第一阻火器(16)、加热器(17)、滤网(19)、催化剂床(20)、防爆片(22)、第二阻火器(23)、注射风机(24)、第二电动三通阀门(25)，将所述第二电动三通阀门(25)与所述注射加热管(2)通过注射风道(38)相连接，所述第三电动三通阀门(31)还与排气筒(32)相连通，在所述第二电动三通阀门(25)与沸石转轮脱附区(34)之间设置依次连接板式换热器(27)、管壳式换热器(29)、前置过滤器(28)的第一旁通风道(39)，在所述混风箱(8)与沸石转轮脱附区(34)之间设置第二旁通风道，在所述第二旁通风道上设置第三电动阀(5)，在所述抽提风道(14)上设置一端与所述抽提风道(14)相连通的第四电动阀(15)；
D、设置用于脱附冷却和补氧的冷却补氧通道，所述冷却补氧通道包括与所述板式换热器(27)相连的沸石转轮冷却区(35)以及经前置过滤器(28)与所述沸石转轮冷却区(35)相连的新风电动阀门(36)，之后设置PLC控制柜(40)连接所有动力部件、阀部件以及传感器；
E、利用抽提吸附浓缩通道对污染土壤堆体(1)或污染土壤原位场地进行抽提吸附浓缩阶段处理，将污染物从污染土壤中脱附出来并通过沸石转轮吸附区(30)对污染气体进行吸附浓缩；
F、当沸石转轮吸附区(30)污染物吸附量接近吸附容量时，进入催化燃烧热脱附阶段，利用催化燃烧热脱附通道对污染物进行内循环处理，并在催化剂床(20)上进行催化降解；
G、当多次循环处理后土壤中污染物含量降低到运行过程中污染物最高浓度的10％以下或催化剂床(20)温差小于5℃时，进入收尾阶段进行处理，再次利用抽提吸附浓缩通道进行处理并保持管壳式换热器(29)运行，直至污染物处理达标。
2.根据权利要求1所述的低能耗浓缩热处理方法，其特征在于：当污染土壤为堆体形式时，所述注射加热管(2)和抽提管(3)按照间距1～2m分不同高度埋入所述污染土壤堆体(1)内。
3.根据权利要求1或2所述的低能耗浓缩热处理方法，其特征在于：所述污染土壤堆体(1)上设有第一温度传感器(4)，所述抽提吸附浓缩通道的入口处设有气体浓度探测器(6)，所述混风箱(8)上设有第二温度传感器(7)，所述加热器(17)与滤网(19)之间设有处置前温度传感器(18)，所述催化剂床(20)与防爆片(22)之间设有处置后温度传感器(21)。
4.根据权利要求3所述的低能耗浓缩热处理方法，其特征在于：所述排气筒(32)上设有尾气浓度探测仪(33)。
5.根据权利要求3所述的低能耗浓缩热处理方法，其特征在于：当所述气体浓度探测器(6)检测到抽提可燃性气体浓度达到50％爆炸极限时，所述PLC控制柜(40)将调整所述第一电动三通阀门(12)使所述抽提风机(11)仅与吸附管道(13)连通，调整第二电动三通阀门(25)使所述注射风机(24)仅与第一旁通风道(39)连通，调整所述第三电动三通阀门(31)使所述沸石转轮吸附区(30)仅与排气筒(32)连通，同时开启第一电动阀(9)和第四电动阀(15)，关闭第二电动阀(26)。
6.根据权利要求3所述的低能耗浓缩热处理方法，其特征在于：在抽提吸附浓缩阶段处理时，首先PLC控制柜(40)控制关闭第三电动阀(5)、第一电动阀(9)、第四电动阀(15)、新风电动阀门(36)，控制第一电动三通阀门(12)使抽提风机(11)与吸附风道(13)连通，并关闭第二电动三通阀门(25)所有通道，控制第三电动三通阀门(31)使沸石转轮吸附区(30)与新风风机(37)连通。
7.根据权利要求3所述的低能耗浓缩热处理方法，其特征在于：当抽提吸附浓缩阶段时PLC控制柜(40)根据风量和气体浓度探测器(6)数据计算出沸石转轮吸附区(30)达到80％吸附容量时，污染土壤修复进入催化燃烧热脱附阶段。
8.根据权利要求7所述的低能耗浓缩热处理方法，其特征在于：在所述催化燃烧热脱附阶段时，在抽提吸附浓缩阶段基础上，PLC控制柜(40)控制抽提风机(11)、注射风机(24)和新风风机(37)停止运行，控制加热器(17)预热，控制开启第三电动阀(5)、第二电动阀(26)、新风电动阀门(36)，控制调整电动三通阀门(25)开合度使通过注射风机(24)的气体约10％进入第一旁通风道(39)，约90％进入注射风道(38)；并控制第三电动三通阀门(31)使沸石转轮吸附区(30)与排气筒(32)连通，最后启动抽提风机(11)、注射风机(24)和新风风机(37)。
9.根据权利要求6所述的低能耗浓缩热处理方法，其特征在于：在收尾阶段中，当气体浓度探测器(6)测得抽提气体污染物浓度不足运行过程中污染物最高浓度的10％或处置前温度传感器(18)和处置后温度传感器(21)温差小于5℃时，PLC控制柜(40)执行抽提吸附浓缩阶段处理操作，并控制管壳式换热器(29)正常运行。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4983364A (en) * | 1987-07-17 | 1991-01-08 | Buck F A Mackinnon | Multi-mode combustor |
| CN103350104A (zh) * | 2013-07-17 | 2013-10-16 | 中国科学院地理科学与资源研究所 | 一种污染场地原位热强化气相抽提修复集成装备及应用方法 |
| CN107952789A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-04-24 | 中国环境科学研究院 | 原位热脱附系统、原位热脱附-氧化修复系统及修复方法 |
| CN210631904U (zh) * | 2019-09-17 | 2020-05-29 | 上海兰宝环保科技有限公司 | 一种沸石转轮吸附浓缩加催化燃烧治理系统 |
| US20200254378A1 (en) * | 2017-09-29 | 2020-08-13 | Changsung Engineering Co., Ltd. | Concentrated catalyst combustion system having active concentration ratio control means |
| CN113319114A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-08-31 | 云南创怡环保科技有限公司 | 一种用于有机污染土壤修复的原位热脱附装置 |
-
2021
- 2021-10-28 CN CN202111261652.7A patent/CN113894151A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4983364A (en) * | 1987-07-17 | 1991-01-08 | Buck F A Mackinnon | Multi-mode combustor |
| CN103350104A (zh) * | 2013-07-17 | 2013-10-16 | 中国科学院地理科学与资源研究所 | 一种污染场地原位热强化气相抽提修复集成装备及应用方法 |
| US20200254378A1 (en) * | 2017-09-29 | 2020-08-13 | Changsung Engineering Co., Ltd. | Concentrated catalyst combustion system having active concentration ratio control means |
| CN107952789A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-04-24 | 中国环境科学研究院 | 原位热脱附系统、原位热脱附-氧化修复系统及修复方法 |
| CN210631904U (zh) * | 2019-09-17 | 2020-05-29 | 上海兰宝环保科技有限公司 | 一种沸石转轮吸附浓缩加催化燃烧治理系统 |
| CN113319114A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-08-31 | 云南创怡环保科技有限公司 | 一种用于有机污染土壤修复的原位热脱附装置 |
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