CN115026118A - 一种土壤有机物热脱附系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提出了一种土壤有机物热脱附系统及方法，涉及污染场地土壤修复技术领域。一种土壤有机物热脱附系统，包括送料装置，与送料装置对接的热脱附反应器，与热脱附反应器对接的出料装置，向热脱附反应器输入热风的风热装置，以及输出热脱附反应器内热空气的尾气处理装置。本申请通过将土壤利用送料装置输送土壤，而后利用热脱附反应器内的高温对土壤加热，能够将土壤中的有机物通过尾气进行回收处理，起到净化效果，而在热脱附反应器内会对土壤进行搅拌，能够有效增大土壤与空气的接触面积，从而加速有机物的脱附效率，此外尾气的温度较高，通过尾气处理装置对余热进行回收利用，能够有效节约资源。
Description
技术领域
本申请涉及污染场地土壤修复技术领域，具体而言，涉及一种土壤有机物热脱附系统及方法。
背景技术
近年来，随着工农业的发展和城镇化进程的加快，产业结构的调整及城市化进程的加快，大批涉及化工、冶金、石油、交通运输和轻工等行业的污染企业先后搬迁或关闭，城市企业搬迁后遗留的工业场地中苯系物、石油烃、氯代烃、氯代苯、多环芳烃和多氯联苯等挥发性有机污染物被高频检出。这些挥发性有机污染物具有浓度高、毒性大、种类多和易扩散等特点，对环境安全和人类健康造成严重危害，并影响城市退役工业用地的再开发利用。因此，寻找高效的土壤污染治理手段，逐步开展污染场地修复成为亟待解决的问题。
土壤是指陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层，当排入土壤的有害物质过多超过土壤自净能力时就会引起土壤的组成、结构和功能发生变化，微生物活动受到抑制，土壤中的挥发性及半挥发性污染物可以通过“土壤→植物→人体”和“土壤→水→人体”间接被人体吸收，危害人类健康。土壤中的挥发性及半挥发性污染物被列为环境中潜在危险性大、应优先控制的毒害性污染物。
热脱附，是指通过直接或间接的热量交换方式，使污染土壤中的有机污染物和金属汞等受热挥发而与之分离，并对挥发出的污染物进行有效收集并处理的过程。因该技术具有处理范围宽、处理效率高、设备可移动、修复成本低和修复后土壤可再利用等优势，被广泛用于挥发和半挥发有机污染土壤的修复。早在上世纪80年代，美国的超级基金项目已将热脱附技术用于污染土壤的修复。而我国对于热脱附技术设备的自主研发和应用起步较晚，现有技术、设备和经验缺乏，在工业场地治理修复领域缺乏核心竞争力。
现有的热脱附修复方法，一方面无法对土壤均匀加热，会导致局部热脱附效果差，无法实现有效的土壤净化；另一方面还会导致热量的大量流失，造成资源的浪费。
因此，急需一种对土壤热脱附效果好且充分利用资源的方法。
发明内容
本申请的目的在于提供一种土壤有机物热脱附系统，此土壤有机物热脱附系统具有对土壤热脱附效果好且充分利用资源的有点。
本申请的另一目的在于提供一种土壤有机物热脱附方法，以与系统配合对土壤进行热脱附。
本申请解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
一方面，本申请实施例提供一种土壤有机物热脱附系统，包括送料装置，与送料装置对接的热脱附反应器，与热脱附反应器对接的出料装置，向热脱附反应器输入热风的风热装置，以及输出热脱附反应器内热空气的尾气处理装置。
另一方面，本申请实施例提供土壤有机物热脱附方法，包括如下步骤：
热脱附：将土壤通过送料装置输送到热脱附反应器内，对热脱附反应器开始加热，同时启动风热装置，在风热装置加热后，向热脱附反应器输入热风，启动热脱附反应器，旋转搅拌土壤并对土壤进行热脱附，热脱附完成后，将土壤从出料装置输出；
尾气处理：土壤热脱附过程中产生的尾气通过尾气处理装置进行净化。
相对于现有技术，本申请的实施例至少具有如下优点或有益效果：
本申请通过将土壤利用送料装置输送土壤，而后利用热脱附反应器内的高温对土壤加热，能够将土壤中的有机物通过尾气进行回收处理，起到净化效果，而在热脱附反应器内会对土壤进行搅拌，能够有效增大土壤与空气的接触面积，从而加速有机物的脱附效率，此外尾气的温度较高，通过尾气处理装置对余热进行回收利用，能够有效节约资源。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例的土壤有机物热脱附系统的结构示意图。
图标：1-送料漏斗；2-旋转输料机；3-热脱附反应器；4-壳体；5-搅拌转轴；6-搅拌叶；7-电机；8-电加热层；9-保温层；10-进风管道；11-进风机；12-风热机；13-空气压缩机；14-出风管道；15-出风机；16-气体检测器；17-布袋除尘器；18-换热器；19-尾气吸附塔；20-出料装置。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
如图1所示，图1为本申请实施例的土壤有机物热脱附系统的结构示意图。
本实施例提供一种土壤有机物热脱附系统，包括送料装置，与送料装置对接的热脱附反应器3，与热脱附反应器3对接的出料装置20，向热脱附反应器3输入热风的风热装置，以及输出热脱附反应器3内热空气的尾气处理装置。
在本实施例中，上述送料装置可以将污染土壤输送到热脱附反应器3内进行反应，其与热脱附反应器3的进料口对接；热脱附反应器3的进料口与送料装置对接，其出料口与出料装置20对接，便于输出处理后的土壤；出料装置20为螺旋式输料机或传送带，能够将处理后的土壤输出，便于后续处理；风热装置能够对空气加热，将热气流从热脱附反应器3底部输入，对土壤从下往上进行加热，能够保证对所有土壤的均匀热脱附，保证土壤脱附效果；尾气处理装置与热脱附反应器3顶端连接，可以将脱附后产生的尾气输出并净化，从而对环境起到保护作用。
实施例2
如图1所示，图1为本申请实施例的土壤有机物热脱附系统的结构示意图。
本实施例提供一种土壤有机物热脱附系统，与实施例1基本相同，区别在于：送料装置包括送料漏斗1，以及与送料漏斗1对接的旋转输料机2，其中，旋转输料机2与热脱附反应器3的进料口对接。
在本实施例中，上述送料漏斗1可以将土壤输送到旋转输料机2中，其出料口与旋转输料机2进料口对接；旋转输料机2与热脱附反应器3的进料口对接，便于将污染土壤输送到热脱附反应器3的进料口对接内，进行处理，在输送污染土壤时，其由于旋转，会对土壤有一定的分散作用，便于后续土壤热脱附。
实施例3
如图1所示，图1为本申请实施例的土壤有机物热脱附系统的结构示意图。
本实施例提供一种土壤有机物热脱附系统，与实施例1基本相同，区别在于：热脱附反应器3包括壳体4，安装于壳体4内的搅拌转轴5，安装于搅拌转轴5上的搅拌叶6，以及与搅拌转轴5同轴连接的电机7。
在本实施例中，上述壳体4内部为中空，其用于便利污染土壤在其中进行热脱附；搅拌转轴5转动安装在壳体4内，其上安装有搅拌叶6；搅拌叶6为螺旋状，其位于壳体4内，在旋转时，能够将土壤分散，增大土壤于空气的接触面积，便于其中的有机物被脱离出来，而且其在旋转时，能够将土壤输送到出料口处，便于在热脱附结束后，将土壤输出；电机7位于壳体4外，其能够带动搅拌转轴5转动。
实施例4
如图1所示，图1为本申请实施例的土壤有机物热脱附系统的结构示意图。
本实施例提供一种土壤有机物热脱附系统，与实施例3基本相同，区别在于：壳体4内层设置有一层电加热层8，电加热层8外包裹有一层保温层9。
在本实施例中，上述电加热层8固定在壳体4的内层，能够对土壤进行加热，保证热脱附的效果；保温层9固定在电加热层8，能够防止热量散失，节约能源。
实施例5
如图1所示，图1为本申请实施例的土壤有机物热脱附系统的结构示意图。
本实施例提供一种土壤有机物热脱附系统，与实施例1基本相同，区别在于：风热装置包括与热脱附反应器3底部连接的多个进风管道10，安装于进风管道10的进风机11，与进风机11连接的风热机12，以及与风热机12管道连接的空气压缩机13。
在本实施例中，上述进风管道10数量有多个，均匀连接于热脱附反应器3的底部，用于对热脱附反应器3内均匀输入热空气；进风机11数量有多个，均安装在进风管道10上，便于抽取热空气；风热机12能够将从空气压缩机13收到的空气进行加热，并将空气输送到进风管道10内；空气压缩机13能够抽取空气，并将其输送到风热机12内进行处理。
实施例6
如图1所示，图1为本申请实施例的土壤有机物热脱附系统的结构示意图。
本实施例提供一种土壤有机物热脱附系统，与实施例1基本相同，区别在于：尾气处理装置包括与热脱附反应器3顶部连接的多个出风管道14，安装于出风管道14上的出风机15和气体检测器16，与出风管道14连接的布袋除尘器17，与布袋除尘器17管道连接的换热器18，以及与换热器18管道连接的尾气吸附塔19。
在本实施例中，上述出风管道14数量有多个，且均匀分布在热脱附反应器3顶部，能够将热脱除的化合物气体收集并输送出去进行净化处理；出风机15数量有多个，且安装在出风管道14上，能够对热脱附反应器3内的气体产生吸力，从而排出热脱附反应器3内的化合物气体；气体检测器16安装在多条出风管道14连接的总管上，能够监测气体内化合物情况，在化合物含量少了后，可以停止出风机15抽取气体，排出土壤；不带除尘器17能够把气体中的灰尘土壤收集，净化气体，便于后续处理；换热器18与布袋除尘器17连接，能够将气体中的余热吸收，并对水进行加热，能够充分利用热能；尾气吸附塔19能够吸附尾气中的有机物，其中安装有活性炭和其余吸附物质，能够将其吸附，将干净的气体排出。
实施例7
一种土壤有机物热脱附方法，包括如下步骤：
热脱附：将土壤依次通过送料漏斗1和旋转输料机2，输送到热脱附反应器3内，通过电加热层8进行加热，升温到500℃，同时启动空气压缩机13，抽取气体，输送到风热机12内，风热机12对空气进行加热，升温到600℃，升温后，开启进风机11，向热脱附反应器3内输入热空气，启动电机7，控制搅拌转轴5的转速为5r/min，旋转搅拌土壤并对土壤进行热脱附，热脱附完成后，将土壤从出料装置20输出；
尾气处理：土壤热脱附过程中产生的尾气通过出风机15抽取，经过出风管道14输出，而后经过布袋除尘器17除尘，再经过换热器18换热后，输入尾气吸附塔19净化。
净化后，对土壤进行采样，检测到土壤中的氯苯类有机物的去除率达到90％。
实施例8
一种土壤有机物热脱附方法，包括如下步骤：
热脱附：将土壤依次通过送料漏斗1和旋转输料机2，输送到热脱附反应器3内，通过电加热层8进行加热，升温到520℃，同时启动空气压缩机13，抽取气体，输送到风热机12内，风热机12对空气进行加热，升温到620℃，升温后，开启进风机11，向热脱附反应器3内输入热空气，启动电机7，控制搅拌转轴5的转速为8r/min，旋转搅拌土壤并对土壤进行热脱附，热脱附完成后，将土壤从出料装置20输出；
尾气处理：土壤热脱附过程中产生的尾气通过出风机15抽取，经过出风管道14输出，而后经过布袋除尘器17除尘，再经过换热器18换热后，输入尾气吸附塔19净化。
净化后，对土壤进行采样，检测到土壤中的氯苯类有机物的去除率达到90％。
实施例9
一种土壤有机物热脱附方法，包括如下步骤：
热脱附：将土壤依次通过送料漏斗1和旋转输料机2，输送到热脱附反应器3内，通过电加热层8进行加热，升温到540℃，同时启动空气压缩机13，抽取气体，输送到风热机12内，风热机12对空气进行加热，升温到630℃，升温后，开启进风机11，向热脱附反应器3内输入热空气，启动电机7，控制搅拌转轴5的转速为10r/min，旋转搅拌土壤并对土壤进行热脱附，热脱附完成后，将土壤从出料装置20输出；
尾气处理：土壤热脱附过程中产生的尾气通过出风机15抽取，经过出风管道14输出，而后经过布袋除尘器17除尘，再经过换热器18换热后，输入尾气吸附塔19净化。
净化后，对土壤进行采样，检测到土壤中的氯苯类有机物的去除率达到94％。
实施例10
一种土壤有机物热脱附方法，包括如下步骤：
热脱附：将土壤依次通过送料漏斗1和旋转输料机2，输送到热脱附反应器3内，通过电加热层8进行加热，升温到550℃，同时启动空气压缩机13，抽取气体，输送到风热机12内，风热机12对空气进行加热，升温到650℃，升温后，开启进风机11，向热脱附反应器3内输入热空气，启动电机7，控制搅拌转轴5的转速为12r/min，旋转搅拌土壤并对土壤进行热脱附，热脱附完成后，将土壤从出料装置20输出；
尾气处理：土壤热脱附过程中产生的尾气通过出风机15抽取，经过出风管道14输出，而后经过布袋除尘器17除尘，再经过换热器18换热后，输入尾气吸附塔19净化。
净化后，对土壤进行采样，检测到土壤中的氯苯类有机物的去除率达到95％。
实施例11
一种土壤有机物热脱附方法，包括如下步骤：
热脱附：将土壤依次通过送料漏斗1和旋转输料机2，输送到热脱附反应器3内，通过电加热层8进行加热，升温到560℃，同时启动空气压缩机13，抽取气体，输送到风热机12内，风热机12对空气进行加热，升温到650℃，升温后，开启进风机11，向热脱附反应器3内输入热空气，启动电机7，控制搅拌转轴5的转速为15r/min，旋转搅拌土壤并对土壤进行热脱附，热脱附完成后，将土壤从出料装置20输出；
尾气处理：土壤热脱附过程中产生的尾气通过出风机15抽取，经过出风管道14输出，而后经过布袋除尘器17除尘，再经过换热器18换热后，输入尾气吸附塔19净化。
净化后，对土壤进行采样，检测到土壤中的氯苯类有机物的去除率达到94％。
分析实施例7-实施例11的氯苯类有机物的去除率可以看出，本申请的土壤有机物热脱附方法配合系统一起，能够有效的脱除土壤中的有机物，有效的修复污染的土壤。
综上所述，本申请通过将土壤利用送料装置输送土壤，而后利用热脱附反应器3内的高温对土壤加热，能够将土壤中的有机物通过尾气进行回收处理，起到净化效果，而在热脱附反应器3内会对土壤进行搅拌，能够有效增大土壤与空气的接触面积，从而加速有机物的脱附效率，此外尾气的温度较高，通过尾气处理装置对余热进行回收利用，能够有效节约资源。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。
Claims (10)
1.一种土壤有机物热脱附系统，其特征在于，包括送料装置，与所述送料装置对接的热脱附反应器，与所述热脱附反应器对接的出料装置，向所述热脱附反应器输入热风的风热装置，以及输出所述热脱附反应器内热空气的尾气处理装置。
2.根据权利要求1所述的一种土壤有机物热脱附系统，其特征在于，所述送料装置包括送料漏斗，以及与所述送料漏斗对接的旋转输料机，其中，所述旋转输料机与热脱附反应器的进料口对接。
3.根据权利要求1所述的一种土壤有机物热脱附系统，其特征在于，所述热脱附反应器包括壳体，安装于所述壳体内的搅拌转轴，安装于所述搅拌转轴上的搅拌叶，以及与所述搅拌转轴同轴连接的电机。
4.根据权利要求3所述的一种土壤有机物热脱附系统，其特征在于，所述壳体内层设置有一层电加热层，所述电加热层外包裹有一层保温层。
5.根据权利要求1所述的一种土壤有机物热脱附系统，其特征在于，所述风热装置包括与所述热脱附反应器底部连接的多个进风管道，安装于所述进风管道的进风机，与所述进风机连接的风热机，以及与所述风热机管道连接的空气压缩机。
6.根据权利要求1所述的一种土壤有机物热脱附系统，其特征在于，所述尾气处理装置包括与所述热脱附反应器顶部连接的多个出风管道，安装于所述出风管道上的出风机和气体检测器，与所述出风管道连接的布袋除尘器，与所述布袋除尘器管道连接的换热器，以及与所述换热器管道连接的尾气吸附塔。
7.一种土壤有机物热脱附方法，其特征在于，包括如下步骤：
热脱附：将土壤通过送料装置输送到热脱附反应器内，对热脱附反应器开始加热，同时启动风热装置，在风热装置加热后，向热脱附反应器输入热风，启动热脱附反应器，旋转搅拌土壤并对土壤进行热脱附，热脱附完成后，将土壤从出料装置输出；
尾气处理：土壤热脱附过程中产生的尾气通过尾气处理装置进行净化。
8.根据权利要求7所述的一种土壤有机物热脱附方法，其特征在于，所述热脱附反应器的加热温度为500-560℃。
9.根据权利要求7所述的一种土壤有机物热脱附方法，其特征在于，所述风热装置的加热温度为600-650℃。
10.根据权利要求7所述的一种土壤有机物热脱附方法，其特征在于，所述热脱附反应器的搅拌转速为5-15r/min。
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