CN114789191A - 一种流化态放电等离子体修复有机污染土壤系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流化态放电等离子体修复有机污染土壤系统，包括按土壤输送方向依次连接的筛分机、球磨机、进料传输机和流化态等离子体装置；流化态等离子体装置从上到下包括顶部缓冲区、等离子体腔体和底部进料仓；进料传输机的末端与底部进料仓侧边的进料口连接，底部进料仓下端的卸料口下方布置有出料传送机，出料传送机的末端连接至储料罐；底部进料仓侧边的出气口通过布袋除尘器连接至流光等离子体反应器；底部进料仓的下部设有相互正对的进风口和循环出料口，进风口通过管路与风机连接，循环出料口通过输送管与顶部缓冲区的缓冲区进口连通。本发明使土壤在等离子体放电空间内流化，可以扩充等离子体技术在修复污染土壤领域的治理。
Description
技术领域
本发明涉及脉冲放电等离子体应用领域，尤其是涉及一种流化态放电等离子体修复有机污染土壤系统。
背景技术
随着工农业快速发展，工厂搬迁、有机物质泄露、农药过量使用等导致土壤超出本身自净能力，进而导致土壤组成和功能发生变化。与水污染和大气污染相比，土壤污染相对隐蔽不易察觉，污染种类繁多，土壤污染过程不可逆，因此，污染土壤的修复变得较为困难。
现有土壤修复技术可以分为：物理法、生物法、化学法。单一技术修复土壤过程中，为了标准要求时增加处理时间，从而使土壤修复的效率下降，过度投放化学药剂也会带来二次污染的风险。
如公开号为CN103272839A的中国专利提出一种土壤持久性有机污染物的低温等离子体处理装置及方法，包括反应釜和反应台，所述反应釜由反应釜容器和反应釜盖板组成，所述反应釜容器上设有进气口和出气口，反应釜盖板设于反应釜容器之上；反应台包括绝缘板、导电底座、低温等离子体电源和风扇，导电底座上设有支撑杆，绝缘板设于支撑杆上，绝缘板上设有高压电极和上接线柱，导电底座上设有接地电极和下接线柱，高压电极和接地电极相对设置，风扇朝向电极设置，上接线柱与低温等离子体电源连接，下接线柱与地线连接，反应釜设于高压电极和接地电极之间。该专利文献利用小型装置修复有机污染土壤，操作简单，适用于持久性有机污染土壤修复的小规模测试。
公开号为CN104607457A的中国专利提出一种等离子体流化床处理有机污染土壤的装置，利用高压电源将载气变成有活性粒子的气体，驱动土壤呈现流化状态同时修复污染土壤。
以上专利文献指出利用等离子体技术修复污染土壤时，操作简单，效率较高，然而这两种装置修复土壤均未考虑到尾气问题，同时，处理规模较小不利于大规模污染土壤处理。
发明内容
本发明提供了一种流化态放电等离子体修复有机污染土壤系统，可以有效修复土壤，提升土壤处理量，同时也减少处理过程中产生的扬尘及气态污染物。
一种流化态放电等离子体修复有机污染土壤系统，包括按土壤输送方向依次连接的筛分机、球磨机、进料传输机和流化态等离子体装置；所述的流化态等离子体装置从上到下包括顶部缓冲区、等离子体腔体和底部进料仓；
所述进料传输机的末端与底部进料仓侧边的进料口连接，所述底部进料仓下端的卸料口下方布置有出料传送机，所述出料传送机的末端连接至储料罐；所述底部进料仓侧边的出气口通过布袋除尘器连接至流光等离子体反应器；
所述底部进料仓的下部设有相互正对的进风口和循环出料口，所述的进风口通过管路与风机连接，所述的循环出料口通过输送管与顶部缓冲区的缓冲区进口连通。
进一步地，所述的等离子体腔体内设置有由内电极、介质材料、紧贴介质材料并接地的外电极组成的同轴结构；
所述顶部缓冲区的上端面设置透明观察窗，所述的内电极与透明观察窗固定；所述等离子体腔体外部固设有用于支撑顶部缓冲区的支撑架；所述的底部进料仓与等离子体腔体之间通过法兰连接。
进一步地，所述内电极为表面带有芒刺的金属棒。优选的，所述金属板棒表面的芒刺以顺时针螺旋形式布置，可以充分放电，同时方便土壤在放电空间内运动。
进一步地，所述底部进料仓下部的进风口和循环出料口之间设有质量控制器，所述的质量控制器用于控制土壤进入输送管内的质量。
进一步地，所述的质量控制器和风机均与控制柜连接，所述的控制柜用于控制风机和质量控制器的参数。
进一步地，流化态等离子体装置所用电源为脉冲电源或交流电源。
进一步地，所述的布袋除尘器采用线筒式结构与流光等离子体器连接，间距设置为10cm。
进一步地，本发明所述系统的处理对象可以是污染的土壤，但不限于土壤，可以是其他固体颗粒，如粉尘，催化剂，粉煤灰等。流化态等离子体装置所用电源可以是脉冲电源，但不限于脉冲电源，可以是其他高压电源，如交流电源等；放电方式为介质阻挡放电，也可以是其他方式产生等离子体，如电晕放电等；结构为单介质线筒式结构，但不限于单介质，可以是双介质；流化态等离子体装置与布袋除尘器连接，但不限于布袋除尘，也可以是其他除尘方式，如静电除尘，淋洗塔等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明利用等离子体产生过程所需气体，吹动土壤使其呈现流动状态，解决了土壤固定在放电空间内问题，进而提升土壤处理量。
2、本发明将机械球磨方法作为预处理，将土壤处理至粒径均一的颗粒，结合DBD放电过程修复污染土壤，同时装置内气体经过布袋除尘器及流光等离子体器处理，将物理化学方法结合在一起有效修复土壤，避免废气产出。
3、本发明工艺过程DBD放电过程产生的高能活性粒子修复污染土壤，缩短反应时间，同时也减少处理过程中产生的扬尘及气态污染物。
4、本发明土壤在装置完成一次循环时，动能来源为风机及土壤自身重量，土壤获得同等动能下需要较低的电能。
5、本发明将DBD与布袋除尘器主体集成在支撑架上，方便移动，利于模块化应用。
6、本发明流化态脉冲等离子体装置主体为同轴管式DBD，结构简单，便于放大。
附图说明
图1为本发明一种流化态放电等离子体修复有机污染土壤系统的整体结构示意图；
图2为本发明中流化态等离子体装置的结构示意图；
图3为本发明中内电极结构示意图。
图中：1—筛分机，2—球磨机，3—进料传输机，4—流化态等离子体装置，5—布袋除尘器，6—流光等离子体反应器，7—风机，8—输送管，9—出料传送机，10—储料罐，11—控制柜，41—观察窗，42—顶部缓冲区，43—内电极，44—介质材料，45—外电极，46—支撑架，47—法兰，48—底部进料仓，421—缓冲区进口，431—芒刺，481—进料口，482—出气口，483—卸料口，484—质量控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
如图1所示，一种流化态放电等离子体修复有机污染土壤系统，包括筛分机1、球磨机2、进料传送带3、流化态等离子体装置4、布袋除尘器5、流光等离子体装置6、风机7、输送管8、出料传送机9、储料罐10和风机控制柜11。
其中，筛分机1用去除待处理土壤中大块石头，杂草和树根等。球磨机2将待处理土壤研磨至＜0.1mm。进料输送机3将预处理后的土壤传送至等流化态等离子体装置4内。设置输送管8用来将底端土壤输送至装置上方，风机7用于将土壤吹至装置上方，设置风机控制柜12调节风量，出料传送机9的末端连接至储料罐10。
如图2所示，流化态等离子体装置4从上到下包括顶部缓冲区42、等离子体腔体和底部进料仓48。进料传输机3的末端与底部进料仓48侧边的进料口481连接，底部进料仓48下端的卸料口483下方布置有出料传送机9；底部进料仓48侧边的出气口482通过布袋除尘器5连接至流光等离子体反应器6。
底部进料仓48的下部设有相互正对的进风口和循环出料口，进风口通过管路与风机7连接，循环出料口通过输送管8与顶部缓冲区的缓冲区进口421连通。底部进料仓48下部的进风口和循环出料口之间设有质量控制器484，质量控制器484用于控制土壤进入输送管8内的质量。风机控制柜11可以同时控制风量和质量控制器484。
等离子体腔体内设置有由内电极43、介质材料44、紧贴介质材料44并接地的外电极45组成的同轴DBD结构。顶部缓冲区42的上端面设置透明观察窗41，内电极43与透明观察窗41固定；等离子体腔体外部固设有用于支撑顶部缓冲区42的支撑架46；底部进料仓48与等离子体腔体之间通过法兰47连接。
布袋除尘器5与出气口482连接，收集细小土壤颗粒。流光等离子体反应器6与布袋除尘器5出口连接，用于净化气体中携带的挥发性污染物。
如图3所示，内电极43为表面带有芒刺431的金属棒。金属棒外表面的芒刺431以顺时针螺旋形式布置，可以充分放电，同时方便土壤在放电空间内运动。
本发明的工作过程如下：
经过筛分机1去除处理大块石头，杂草和树根后的污染土壤送至球磨机2内，将土壤研磨至颗粒粒径＜1mm；处理后的土壤经过进料传输机3进入流化态等离子体装置4内；经过进料口481缓缓进入底部进料仓48的土壤经过风机7吹入装置上方，土壤在流化态等离子体装置4上方自上而下运动后，回到底部进料仓48完成一次循环，土壤在装置内多次循环得到处理；质量控制器484用来控制土壤进入输送管8内质量，风机7将底部进料仓48内土壤通过输送管8内入至装置顶部缓冲区42；待土壤稳定循环后运行流化态等离子体装置4，通过放电产生活性粒子修复污染土壤；装置内气体经过出气口482进入到后续装置内，细小颗粒通过布袋除尘器5收集，有机副产物经过流光等离子体器6处理，达到净化作用；处理好的土壤降至卸料口483通过出料传送机9通送至储料罐10内储存。
本发明的系统，可以使土壤在等离子体放电空间内流化，扩充等离子体技术在修复污染土壤领域的治理，同时提升处理量后的装置有利于等离子体技术的工业应用。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种流化态放电等离子体修复有机污染土壤系统，其特征在于，包括按土壤输送方向依次连接的筛分机(1)、球磨机(2)、进料传输机(3)和流化态等离子体装置(4)；所述的流化态等离子体装置(4)从上到下包括顶部缓冲区(42)、等离子体腔体和底部进料仓(48)；
所述进料传输机(3)的末端与底部进料仓侧边的进料口(481)连接，所述底部进料仓(48)下端的卸料口(483)下方布置有出料传送机(9)，所述出料传送机(9)的末端连接至储料罐(10)；所述底部进料仓(48)侧边的出气口(482)通过布袋除尘器(5)连接至流光等离子体反应器(6)；
所述底部进料仓(48)的下部设有相互正对的进风口和循环出料口，所述的进风口通过管路与风机(7)连接，所述的循环出料口通过输送管(8)与顶部缓冲区(42)的缓冲区进口(421)连通。
2.根据权利要求1所述的流化态放电等离子体修复有机污染土壤系统，其特征在于，所述的等离子体腔体内设置有由内电极(43)、介质材料(44)、紧贴介质材料(44)并接地的外电极(45)组成的同轴结构；
所述顶部缓冲区(42)的上端面设置透明观察窗(41)，所述的内电极(43)与透明观察窗(41)固定；所述等离子体腔体外部固设有用于支撑顶部缓冲区(42)的支撑架(46)；所述的底部进料仓(48)与等离子体腔体之间通过法兰(47)连接。
3.根据权利要求2所述的流化态放电等离子体修复有机污染土壤系统，其特征在于，所述内电极(43)为表面带有芒刺(431)的金属棒。
4.根据权利要求3所述的流化态放电等离子体修复有机污染土壤系统，其特征在于，所述金属棒外表面的芒刺(431)以顺时针螺旋形式布置。
5.根据权利要求1所述的流化态放电等离子体修复有机污染土壤系统，其特征在于，所述底部进料仓(48)下部的进风口和循环出料口之间设有质量控制器(484)，所述的质量控制器(484)用于控制土壤进入输送管(8)内的质量。
6.根据权利要求5所述的流化态放电等离子体修复有机污染土壤系统，其特征在于，所述的质量控制器(484)和风机(7)均与控制柜(11)连接，所述的控制柜(11)用于控制风机(7)和质量控制器(484)的参数。
7.根据权利要求1所述的流化态放电等离子体修复有机污染土壤系统，其特征在于，流化态等离子体装置(4)所用电源为脉冲电源或交流电源。
8.根据权利要求1所述的流化态放电等离子体修复有机污染土壤系统，其特征在于，所述的布袋除尘器(5)采用线筒式结构与流光等离子体器(6)连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220726 |