CN114993073A - 一种有机污染土壤热脱附尾气冷却装置 - Google Patents

一种有机污染土壤热脱附尾气冷却装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，包括冷却室、冷凝管、冷却池、喷淋管、布气管和收集室，冷却池设置在冷却室内底部，喷淋管设置在冷却室内顶部，喷淋管入口与冷却池连通；冷却室的上部侧壁设有进气口，冷却室顶端设有排气口；冷凝管设置在冷却室内，且位于喷淋管下方；冷凝管入口与进气口连通，冷凝管出口与收集室连通；布气管设置在冷却室内中下部且位于冷却池上方；收集室的上部侧壁设有出气口，出气口与布气管入口连通。本发明提供的一种有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，能够快速、高效地冷却热脱附尾气，降低热脱附尾气的处理成本。

Description

一种有机污染土壤热脱附尾气冷却装置
技术领域
本发明属于污染土壤环境修复工程技术领域，具体来说，涉及一种有机污染土壤热脱附尾气冷却装置。
背景技术
产业结构的优化调整和生态保护的从严要求，导致我国大量化工、农药生产企业搬迁，由此遗留了大量存在严重污染的土壤地块，尤其是有机物污染。土壤热脱附通过直接或间接热交换，将含有污染的土壤加热到足够高的温度，从而使有机污染物从土壤中挥发或分离，然后再对脱附废气进行处理，达到修复的目的。热脱附法可有效去除土壤中包括石油烃、多环芳烃、苯系物、有机氯农药、多氯联苯等在内的挥发性和半挥发性有机污染物。由于处理效率高、修复周期短及修复后土壤可再利用等显著优势，热脱附技术已广泛地应用于有机污染土壤的修复治理中。
热脱附是用高温将污染物从土壤转移到尾气的物理脱附过程，其处理产生的脱附尾气中含有固体颗粒物、气态污染物和水分等，具有温度高、含尘量高和污染物成分复杂等特点，需对其进行处理以达到相关排放标准，否则大量有毒有害物质将扩散到空气中，有产生二次污染的风险。因此，开发合适的热脱附尾气处理技术，对减少二次污染和降低热脱附的成本起到重要作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，能够快速、高效地冷却热脱附尾气，降低热脱附尾气的处理成本。
为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：
一种有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，包括冷却室、冷凝管、用于容纳冷却水的冷却池、喷淋管、布气管和收集室，所述冷却池设置在冷却室内底部，喷淋管设置在冷却室内顶部，喷淋管入口与冷却池连通；冷却室的上部侧壁设有进气口，冷却室顶端设有排气口；所述冷凝管设置在冷却室内，且位于喷淋管下方；冷凝管入口与进气口连通，冷凝管出口与收集室连通；布气管设置在冷却室内中下部且位于冷却池上方；收集室的上部侧壁设有出气口，出气口与布气管入口连通。
作为优选例，所述冷却室内还设有封闭的布气室，进气口与布气室连通；所述冷凝管呈直线排列，冷凝管入口高于冷凝管出口，且多根冷凝管从上向下平行间隔布设；冷凝管入口与布气室连通。
作为优选例，所述冷凝管呈S形排列，冷凝管入口高于冷凝管出口。
作为优选例，所述冷凝管的下部位于冷却池内冷却水中。
作为优选例，所述冷却池的一侧设有顶端开口的第一污染物收集箱，冷却池和第一污染物收集箱通过隔板隔开，隔板的顶端高度高于冷却池内液面高度3～5cm。
作为优选例，隔板上部设有可开闭的泄流口，泄流口打开时，冷却池与第一污染物收集箱连通。
作为优选例，所述泄流口沿隔板高度方向间隔布设。
作为优选例，所述布气管的高度高于冷却池内液面高度3～30cm。
作为优选例，所述冷却池和喷淋管通过冷却塔连通。
作为优选例，所述收集室内底部设有顶端开口的第二污染物收集箱。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：本发明提供的有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，将间接冷凝方式和直接冷凝方式进行耦合，先通过间接冷却收集高浓度污染物液体，降低尾气中的污染物浓度后，再通过直接冷却收集低沸点低浓度污染物液体，大幅减少冷凝废水处理量，同时冷却水既可用于间接冷却也可用于直接冷却，减少冷却水的使用量。本发明的有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，能够快速、高效地冷却热脱附尾气，减少尾气二次污染的可能性，降低热脱附尾气的处理成本。
附图说明
图1为本发明实施例的有机污染土壤热脱附尾气冷却装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中冷凝管的结构示意图；
图3是本发明实施例中布气管的结构示意图；
图4是本发明实施例中喷淋管的结构示意图。
图5是本发明实施例中隔板处的局部结构放大示意图。
图中：1冷却室、11进气口、12排气口、2冷凝管、3冷却池、4喷淋管、5布气管、61出气口、7第一污染物收集箱、71隔板、8第二污染物收集箱、9冷却塔、h隔板顶端高于冷却池内液面的高度。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行详细的说明。
本发明实施例提供一种有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，如图1所示，包括冷却室1、冷凝管2、用于容纳冷却水的冷却池3、喷淋管4、布气管5和收集室。冷却池3设置在冷却室1内底部，喷淋管4设置在冷却室1内顶部，喷淋管4入口与冷却池3连通。冷却池3中设有水泵，泵的出口通过管道与喷淋管4入口连通。冷却室1的上部侧壁设有进气口11，冷却室1顶端设有排气口12。冷凝管2设置在冷却室1内，且位于喷淋管4下方。冷凝管2入口与进气口11连通，冷凝管2出口与收集室连通。布气管5设置在冷却室1内中下部且位于冷却池3上方。收集室的上部侧壁设有出气口61，出气口61与布气管5入口连通。
上述实施例的有机污染土壤热脱附尾气冷却装置的工作流程如下：
有机污染土壤热脱附处理后产生的热脱附尾气，有机污染物浓度为1000～100000ppm。高温高浓度的热脱附尾气经进气口11进入冷凝管2中，冷却池3中的水泵抽吸冷却水输送至喷淋管中，喷淋管向下喷洒冷却水，冷却水下落过程中与冷凝管进行热交换，冷却冷凝管中的热脱附气，使得热脱附气中高沸点的污染物冷凝成液态，由于热脱附气中的绝大多数污染物沸点较高，故经冷凝管冷却后，均形成液态，冷凝管出口输出高浓度污染物液和低浓度污染气体，此时气体中的有机污染物浓度小于10ppm。高浓度污染液和低浓度污染物气体进入收集室后，高浓度污染液被收集在收集室中，低浓度污染气体经出气口61输送至布气管5中。布气管5将低浓度污染气体分布在冷却室1中，喷淋管4向下喷洒的冷却水直接与低浓度污染气体进行热交换，使得低浓度污染气体中的低沸点污染物冷凝成液态，随冷却水落入冷却池3中，洁净的气体从排气口12排出。由于低沸点污染物大都是轻油(LNAPL)，会漂浮在表面，不会溶于冷却水中。随冷却水落入冷却池3中的少量重油，会聚集到冷却池3底部，也不会溶于冷却水中。当冷却水表面的轻油聚集后到一定量后，可进行收集处理。当冷却池底部的重油聚集到一定量后，可通过冷却池3底部的排污口排出。
本发明实施例的有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，将间接冷凝方式和直接冷凝方式进行耦合，先通过间接冷却收集高浓度污染物液体，降低尾气中的污染物浓度后，再通过直接冷却收集低沸点低浓度污染物液体，大幅减少冷凝废水处理量，同时冷却水既可用于间接冷却也可用于直接冷却，减少冷却水的使用量。本发明实施例的有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，能够快速、高效地冷却热脱附尾气，减少尾气二次污染的可能性，降低热脱附尾气的处理成本。
其中，冷凝管2优选采用蛇形冷凝管，如图2所示，蛇形冷凝管的换热面积大且换热路径长，可在间接冷却环节实现冷却水和高温气态污染物的充分热交换，达到迅速降温冷却的效果。
优选的，冷凝管2可以呈直线排列，且冷凝管2入口高于冷凝管2出口。多根冷凝管从上向下平行间隔布设。冷却室1内还设有封闭的布气室，进气口11与布气室连通，所有冷凝管的入口与布气室连通。热脱附气经进气口11进入布气室，再分别经各冷凝管入口进入所有冷凝管中，冷却后经各冷凝管出口汇集到收集室中。每根冷凝管的入口高于出口，便于冷凝后形成的高浓度污染液在重力作用下顺利流入收集室，防止堵塞冷凝管。
或者，冷凝管2呈S形上下排列，冷凝管2入口高于冷凝管2出口。
如果冷凝管2呈S形布设，优选的，冷凝管2的下部位于冷却池3内冷却水中。本优选实施例中，冷凝管2的上部位于冷却室中，冷凝管2的下部位于冷却水中，即沿冷凝管中气体流向，冷凝管2的上游通过喷淋的冷却水进行冷却，冷凝管的下游通过冷却水浸泡进行冷却。与将冷凝管2全部采用喷淋的冷却水进行冷却的方案相比，本实施例冷凝管下部采用冷却水浸泡进行冷却，冷却效果要明显得到提高。与将冷凝管全部采用冷却水浸泡进行冷却的方案相比，本实施例采用逐级降温冷却方式，对管道材料要求低，保护管道；而且如果一开始快速降温冷凝，形成含有重油成份的高浓度污染物有可能堵塞冷凝管路。
作为优选例，冷却池3的一侧设有顶端开口的第一污染物收集箱7，冷却池3和第一污染物收集箱7通过隔板71隔开，如图5所示，隔板71的顶端高度高于冷却池3内液面高度3～5cm。第一污染物收集箱7用于收集聚集在冷却水表面的轻油，当轻油在冷却水表面不断聚集，使得冷却池内液面逐渐升高，当液面升高高于隔板71顶端后，液面最上方的轻油会流入第一污染物收集箱7中，而冷却水不会流入第一污染物收集箱7。
考虑到冷却池3中的冷却水被不断抽吸到喷淋管进行喷淋，间接冷凝后的气体中污染物浓度较低，故直接冷凝捕集的污染物量不大，冷却池中的液面上升高度有限。为了有效使液面上的污染物进入第一污染收集箱而防止冷却水进入第一污染物收集箱，优选的，隔板71上部设有可开闭的泄流口，泄流口打开时，冷却池3与第一污染物收集箱7连通。当液面高度达到泄流口高度时，可打开泄流口，使得液面上的污染物进入第一污染收集箱7，使得液面下降，关闭泄流口，冷却水无法进入第一污染收集箱7。
进一步优选，泄流口沿隔板71高度方向间隔布设。通过设置不同高度的泄流口，可根据需要在冷却池3不同液面高度情况下收集液面上的污染物。
作为优选例，布气管5的高度高于冷却池3内液面高度3～30cm。如果布气管5设置太高，低浓度污染气无法充分分布在冷却室中，且向上流动与喷淋管喷洒的冷却水接触时间短，冷凝效果不好。
布气管5优选采用多管并列排列方式，如图3所示，每根布气管5间隔布设布气孔。既可以充分布气，又可以避免冷却水和冷却的污染物在收集过程中堵塞布气口。喷淋管4的管体优选为面板状，喷淋孔在面板状管体上呈阵列布设，如图4所示，这样可以充分实现低温冷却水充分铺满整个冷却室，提高整体冷却效率。
优选的，冷却池3和喷淋管4通过冷却塔9连通，冷却塔9用于将冷却池3中的冷却水冷却后输送给喷淋管4进行喷洒冷凝，实现冷却水的循环利用。水泵抽吸冷却池3中的冷却水后，先输送到冷却塔9，冷却塔9对冷却水进行降温后输送给喷淋管4。
为了便于收集处理收集室中的高浓度污染液，收集室内底部设有顶端开口的第二污染物收集箱8。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，其特征在于，包括冷却室(1)、冷凝管(2)、用于容纳冷却水的冷却池(3)、喷淋管(4)、布气管(5)和收集室，所述冷却池(3)设置在冷却室(1)内底部，喷淋管(4)设置在冷却室(1)内顶部，喷淋管(4)入口与冷却池(3)连通；冷却室(1)的上部侧壁设有进气口(11)，冷却室(1)顶端设有排气口(12)；所述冷凝管(2)设置在冷却室(1)内，且位于喷淋管(4)下方；冷凝管(2)入口与进气口(11)连通，冷凝管(2)出口与收集室连通；布气管(5)设置在冷却室(1)内中下部且位于冷却池(3)上方；收集室的上部侧壁设有出气口(61)，出气口(61)与布气管(5)入口连通。
2.根据权利要求1所述的有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，其特征在于，所述冷却室(1)内还设有封闭的布气室，进气口(11)与布气室连通；所述冷凝管(2)呈直线排列，冷凝管(2)入口高于冷凝管(2)出口，且多根冷凝管从上向下平行间隔布设；冷凝管入口与布气室连通。
3.根据权利要求1所述的有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，其特征在于，所述冷凝管(2)呈S形排列，冷凝管(2)入口高于冷凝管(2)出口。
4.根据权利要求3所述的有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，其特征在于，所述冷凝管(2)的下部位于冷却池(3)内冷却水中。
5.根据权利要求1所述的有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，其特征在于，所述冷却池(3)的一侧设有顶端开口的第一污染物收集箱(7)，冷却池(3)和第一污染物收集箱(7)通过隔板(71)隔开，隔板(71)的顶端高度高于冷却池(3)内液面高度3～5cm。
6.根据权利要求5所述的有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，其特征在于，隔板(71)上部设有可开闭的泄流口，泄流口打开时，冷却池(3)与第一污染物收集箱(7)连通。
7.根据权利要求6所述的有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，其特征在于，所述泄流口沿隔板(71)高度方向间隔布设。
8.根据权利要求1所述的有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，其特征在于，所述布气管(5)的高度高于冷却池(3)内液面高度3～30cm。
9.根据权利要求1所述的有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，其特征在于，所述冷却池(3)和喷淋管(4)通过冷却塔(9)连通。
10.根据权利要求1所述的有机污染土壤热脱附尾气冷却装置，其特征在于，所述收集室内底部设有顶端开口的第二污染物收集箱(8)。
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