CN206343462U - 处理汞污染土壤的热脱附系统 - Google Patents

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刘鹏
陈俊华
岳勇
金兆迪
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Abstract

本实用新型提出一种处理汞污染土壤的热脱附系统,包括可输送汞污染土壤的进料单元,进料单元连接有可加热汞污染土壤使汞蒸发的热脱附单元,热脱附单元设置有可输入汞污染土壤的土壤入口,以及可排出含汞混合气体的气体出口,土壤入口与进料单元的出口端连接,气体出口连接有可分离含汞混合气体中的汞及灰尘颗粒的混合气体处理机构,热脱附单元还设置有气体入口,气体入口与混合气体处理机构的出气端连接。本实用新型既能够实现废气零排放,又能够提高汞和灰尘的回收效率。

Description

处理汞污染土壤的热脱附系统
技术领域
本实用新型属于土壤净化处理技术领域,尤其涉及一种处理汞污染土壤的热脱附系统。
背景技术
热脱附技术是处理高浓度汞污染土壤的主要技术之一,其采用直接或间接的加热方式,将污染土壤加热到一定温度并保留一段时间,最终使土壤中的汞蒸发并与土壤分离,具有处理时间短、处理效果高等特点。目前,国内外已经有回转窑、间歇式加热炉等形式的热脱附设备用于汞污染土壤的处理,然而经热脱附设备排出的混合气体中含有较多的汞及灰尘颗粒需要进行高效的回收和处理,以避免对外界环境的污染。
中国发明专利公开了一种用于修复汞污染土壤的热脱附装置,包括进料系统、回转窑加热系统、除尘系统、降温冷凝系统、尾气过滤系统、气体排放系统、冷凝液收集系统、沉淀过滤系统、土壤冷却系统和出料系统。该用于修复汞污染土壤的热脱附装置,可以通过轻质柴油(天然气)燃烧间接加热回转窑炉体,以大幅度降低热脱附成本,同时,减少脱附过程中粉尘的产生,以降低末端对尾气的处置压力,此外,通过对除尘后的工艺尾气实现除尘和冷凝,最终达到尾气中汞的回收和利用。
然而上述热脱附装置,一方面由于对经冷凝后排出的废气直接排放至外界,以此不能实现废气的循环再利用,进而导致没完完全除汞的废气对外界空气的污染;另一方面,热脱附装置对经加热挥发生成的含汞混合气体的输出过程,无动力介入,从而使得含汞混合气体流通速度较慢,进而影响了对汞和灰尘的回收效率。
发明内容
本实用新型针对现有的热脱附技术污染环境并且工作效率低的技术问题,提出一种能够实现废气零排放,以及能够提高汞和灰尘的回收效率的处理汞污染土壤的热脱附系统。
为了达到上述目的,本实用新型采用的技术方案为:
一种处理汞污染土壤的热脱附系统,包括可输送汞污染土壤的进料单元,进料单元连接有可加热汞污染土壤使汞蒸发的热脱附单元,热脱附单元设置有可输入汞污染土壤的土壤入口,以及可排出含汞混合气体的气体出口,土壤入口与进料单元的出口端连接,气体出口连接有可分离含汞混合气体中的汞及灰尘颗粒的混合气体处理机构,热脱附单元还设置有气体入口,气体入口与混合气体处理机构的出气端连接。
作为优选,混合气体处理机构包括可分离含汞混合气体中的气相及固相物质的除尘单元,以及可冷却含汞混合气体以使汞液化的冷凝单元,除尘单元的进气端与热脱附单元的气体出口连接,除尘单元的出气端与冷凝单元连接,冷凝单元的出气端与热脱附单元的气体入口连接。
作为优选,混合气体处理机构的出气端与热脱附单元气体入口之间连接有可输送废气至热脱附单元的尾气处理单元。
作为优选,尾气处理单元包括可除去废气中雾气的除雾器,除雾器的进气端与混合气体处理机构的出气端连接,除雾器的出气端与热脱附单元的气体入口连接。
作为优选,尾气处理单元包括可加热废气的废气再热器,废气再热器的进气端与除雾器的出气端连接,废气再热器的出气端与热脱附单元的气体入口连接。
作为优选,废气再热器设置有可加热废气再热器内废气的加热端,热脱附单元设置有可输出热脱附单元余热的余热出口,热脱附单元的余热出口与废气再热器的加热端连接。
作为优选,冷凝单元包括可对含汞混合气体喷淋冷却的喷淋件,喷淋件的进气端与除尘单元的出气端连接,喷淋件的出气端与热脱附单元的气体入口连接,喷淋件设置有可输入冷却水的入水口,以及可输出含汞溶液的出水口,喷淋件的入水口连接有可提供冷却水的水冷却单元,喷淋件的出水口连接有可分离汞的汞水分离单元。
作为优选,汞水分离单元的出水端与水冷却单元连接。
与现有技术相比,本实用新型的优点和积极效果在于:
1、本实用新型处理汞污染土壤的热脱附系统通过将热脱附单元的气体入口与混合气体处理机构的出气端连接,以使混合气体处理机构产生的废气得到循环再利用,同时,利用废气在热脱附单元内对挥发的含汞混合气体进行吹扫,从而加速含汞混合气体的流动,进而实现了废气的零排放,以及降低了处理废气所需活性炭的量,同时,提高了整个热脱附装置对汞和灰尘的回收效率。
2、本实用新型处理汞污染土壤的热脱附系统通过设置喷淋件、汞水分离单元及水冷却单元,并且将汞水分离单元及水冷却单元连接,以使经汞水分离单元输出的废水得到循环再利用,同时,利用废水在喷淋件内对含汞混合气体进行冷却,从而实现了废水的零排放,同时,节约了成本。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
以上各图中:1、尾气处理单元;2、冷凝单元。
具体实施方式
下面,通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解,在没有进一步叙述的情况下,一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
如图1所示,一种处理汞污染土壤的热脱附系统,包括可输送汞污染土壤的进料单元,进料单元连接有可加热汞污染土壤使汞蒸发的热脱附单元,热脱附单元设置有可输入汞污染土壤的土壤入口,以及可排出含汞混合气体的气体出口,土壤入口与进料单元的出口端连接,气体出口连接有可分离含汞混合气体中的汞及灰尘颗粒的混合气体处理机构,热脱附单元还设置有气体入口,气体入口与混合气体处理机构的出气端连接。
本实用新型处理汞污染土壤的热脱附系统通过将热脱附单元的气体入口与混合气体处理机构的出气端连接,以使混合气体处理机构产生的废气得到循环再利用,同时,利用废气在热脱附单元内对挥发的含汞混合气体进行吹扫,从而加速含汞混合气体的流动,进而实现了废气的零排放,同时,提高了整个热脱附装置对汞和灰尘的回收效率。
进一步,热脱附单元可连接有可接收热脱附单元输出处理后土壤的土壤收集件,热脱附单元设置有可输出处理后土壤的土壤出口,土壤出口与土壤收集件连接。
针对上述混合气体处理机构的结构,具体为:混合气体处理机构包括可分离含汞混合气体中的气相及固相物质的除尘单元,以及可冷却含汞混合气体以使汞液化的冷凝单元2,除尘单元的进气端与热脱附单元的气体出口连接,除尘单元的出气端与冷凝单元2连接,冷凝单元2的出气端与热脱附单元的气体入口连接。本实用新型设置除尘单元及冷凝单元2的作用在于,能够实现对从热脱附单元排出的含汞混合气体依次进行除尘及除汞的处理,进而提高了对含汞混合气体的净化效率。
优选的,除尘单元可以为旋风除尘器、袋式除尘器或电除尘器其中之一种。
进一步,混合气体处理机构的出气端与热脱附单元气体入口之间连接有可输送废气至热脱附单元的尾气处理单元1。
针对上述尾气处理单元1的结构,具体为:尾气处理单元1包括可除去废气中雾气的除雾器,除雾器的进气端与混合气体处理机构的出气端连接,除雾器的出气端与热脱附单元的气体入口连接。本实用新型设置除雾器的作用在于,可对从混合气体处理机构排出废气中的水汽和吸附于水汽内的汞进行分离,以对汞进行进一步地分离。
进一步,尾气处理单元1还包括可加热废气的废气再热器,废气再热器的进气端与除雾器的出气端连接,废气再热器的出气端与热脱附单元的气体入口连接。本实用新型设置废气再热器的作用在于,通过将经加热处理的废气输入至热脱附单元内,以辅助热脱附单元的供热源对热脱附单元内地汞污染土壤进行加热,从而减少了热脱附单元供热源的能量输出,进而节约了成本。
另外,废气再热器设置有可加热废气再热器内废气的加热端,热脱附单元设置有可输出热脱附单元余热(若热脱附单元通过燃烧天热气进行加热,则余热的载体为烟气)的余热出口,热脱附单元的余热出口与废气再热器的加热端连接。本实用新型上述设置的作用在于,实现对热脱附单元余热的利用,以避免余热的浪费,同时,减少了热脱附单元供热源的能量输出,进而节约了成本。
进一步,尾气处理单元1还包括可分离废气中汞的活性炭吸附件,活性炭吸附件为如图1所示的与冷凝单元2的出气端连接,此时,活性炭吸附件的出气端与大气连通;此外,活性炭吸附件还可以连接于捕雾器及废气再热器所在的气路上。
针对上述冷凝单元2的结构,具体为:如图1所示,冷凝单元2包括可对含汞混合气体喷淋冷却的喷淋件,喷淋件的进气端与除尘单元的出气端连接,喷淋件的出气端与热脱附单元的气体入口连接,喷淋件设置有可输入冷却水的入水口,以及可输出含汞溶液的出水口,喷淋件的入水口连接有可提供冷却水的水冷却单元,喷淋件的出水口连接有可分离汞的汞水分离单元。
另外,汞水分离单元的出水端与水冷却单元连接。本实用新型处理汞污染土壤的热脱附系统通过设置喷淋件、汞水分离单元及水冷却单元,并且将汞水分离单元及水冷却单元连接,以使经汞水分离单元输出的废水得到循环再利用,同时,利用废水在喷淋件内对含汞混合气体进行冷却,从而实现了废水的零排放,同时,节约了成本。
进一步,冷凝单元2还包括可对喷淋件输出的混合气体进一步冷却的冷凝件,冷凝件的进气端与喷淋件的出气端连接,冷凝件的出气端与热脱附单元的气体入口连接,冷凝件设置有可输出含汞溶液的冷凝件出水口,冷凝件出水口与汞水分离单元连接,冷凝件连接有可提供冷凝件制冷剂的制冷机。本实用新型通过设置喷淋件和冷凝件,以实现对含汞混合气体进行二级冷却,以充分分离含汞混合气体中的汞。
优选的,汞水分离单元为水力旋流器、离心机或沉淀池其中之一种。
进一步参见如图1,本实用新型还涉及一种处理汞污染土壤的热脱附方法,包括以下步骤:
S0:将待处理的汞污染土壤通过进料单元输入至热脱附单元内进行处理,将热脱附单元加热,以使汞污染土壤中的汞气化。
针对步骤S0中热脱附单元的处理过程,具体为:将预处理后的均质含汞污染土壤输送至热脱附单元内进行处理,通过燃料燃烧方式将含汞污染土壤间接加热,以使含汞污染土壤中的汞和水分发生气化挥发,并实现与固相的彻底分离。
优选的,热脱附单元将含汞污染土壤加热至350~600℃,且加热时间为30~60min。
S1:经热脱附单元分离出的土壤经降温后排出,经热脱附单元分离出的含汞混合气体输入至混合气体处理机构,以对含汞混合气体中的汞及灰尘进行分离,以排出废气。
针对步骤S1中混合气体处理机构处理含汞混合气体的方法,具体为,包括步骤S3:经热脱附单元分离出的土壤经降温后排出,经热脱附单元分离出的含汞混合气体输入至除尘单元,通过除尘单元将含汞混合气体中的灰尘颗粒分离,同时,将处理后的含汞混合气体从除尘单元排出。
进一步,将处理后的含汞混合气体排出至冷凝单元2,上述过程中,为防止含汞混合气体降温,除尘单元可由40~150mm厚的保温材料包裹。
针对上述冷凝单元2对含汞混合气体处理的方法,具体为,包括步骤S4:将从除尘单元中排出的含汞混合气体输入至喷淋件内,以对含汞混合气体进行降温处理,同时,使汞冷却液化,并将含汞溶液从喷淋件排出。
优选的,通过喷淋单元的喷淋作用,可将含汞混合气体的温度降至40~70℃。
进一步,冷凝单元2对含汞混合气体处理的方法还包括步骤S5:将从喷淋件排出的含汞溶液输入至汞水分离单元内,以对含汞溶液中的汞进行分离,并将处理后获得的水从汞水分离单元排出。
进一步,冷凝单元2对含汞混合气体处理的方法还包括步骤S6:将从汞水分离单元排出的水输入至水冷却单元内,以对水进行冷却处理,并将冷却处理后的冷却水从水冷却单元排出;
进一步,冷凝单元2对含汞混合气体处理的方法还包括步骤S7:将从水冷却单元排出的冷却水输入至喷淋件内,以对喷淋件内的含汞混合气体进行冷却处理;
另外,冷凝单元2对含汞混合气体处理的方法还包括:将从喷淋件排出的含汞混合气体输送至冷凝件内,冷凝件对含汞混合气体作进一步地冷却,并向尾气处理单元排出废气。
优选的,冷凝件可将含汞混合气体的温度进一步降低至0~10℃。
S2:将从混合气体处理机构中排出的废气通过热脱附单元的气体入口输入至热脱附单元中,以加快热脱附单元中挥发的含汞混合气体的流通。
另外,步骤S2还包括以下步骤:废气经捕雾器的干燥,以及废气再热器的加热后通过热脱附单元的气体入口输入至热脱附单元中,以加快热脱附单元中挥发的含汞混合气体的流通,过程中,如需要向外部排放废气,则先对废气在活性炭吸附件除汞处理后,再排放至大气。
经测试,应用本发明处理汞污染土壤的热脱附系统及方法在以8t/h的处理量,以及350~600℃的热脱附单元内部运行温度下,对含汞污染土壤进行处理,得到土壤中总汞浓度为小于10mg/kg,同时,尾气经处理后达到《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)。

Claims (8)

1.一种处理汞污染土壤的热脱附系统,包括可输送汞污染土壤的进料单元,进料单元连接有可加热汞污染土壤使汞蒸发的热脱附单元,热脱附单元设置有可输入汞污染土壤的土壤入口,以及可排出含汞混合气体的气体出口,土壤入口与进料单元的出口端连接,气体出口连接有可分离含汞混合气体中的汞及灰尘颗粒的混合气体处理机构,其特征在于:热脱附单元还设置有气体入口,气体入口与混合气体处理机构的出气端连接。
2.根据权利要求1所述的处理汞污染土壤的热脱附系统,其特征在于:混合气体处理机构包括可分离含汞混合气体中的气相及固相物质的除尘单元,以及可冷却含汞混合气体以使汞液化的冷凝单元(2),除尘单元的进气端与热脱附单元的气体出口连接,除尘单元的出气端与冷凝单元(2)连接,冷凝单元(2)的出气端与热脱附单元的气体入口连接。
3.根据权利要求1或2所述的处理汞污染土壤的热脱附系统,其特征在于:混合气体处理机构的出气端与热脱附单元气体入口之间连接有可输送废气至热脱附单元的尾气处理单元(1)。
4.根据权利要求3所述的处理汞污染土壤的热脱附系统,其特征在于:尾气处理单元(1)包括可除去废气中雾气的除雾器,除雾器的进气端与混合气体处理机构的出气端连接,除雾器的出气端与热脱附单元的气体入口连接。
5.根据权利要求4所述的处理汞污染土壤的热脱附系统,其特征在于:尾气处理单元(1)包括可加热废气的废气再热器,废气再热器的进气端与除雾器的出气端连接,废气再热器的出气端与热脱附单元的气体入口连接。
6.根据权利要求5所述的处理汞污染土壤的热脱附系统,其特征在于:废气再热器设置有可加热废气再热器内废气的加热端,热脱附单元设置有可输出热脱附单元余热的余热出口,热脱附单元的余热出口与废气再热器的加热端连接。
7.根据权利要求2所述的处理汞污染土壤的热脱附系统,其特征在于:冷凝单元(2)包括可对含汞混合气体喷淋冷却的喷淋件,喷淋件的进气端与除尘单元的出气端连接,喷淋件的出气端与热脱附单元的气体入口连接,喷淋件设置有可输入冷却水的入水口,以及可输出含汞溶液的出水口,喷淋件的入水口连接有可提供冷却水的水冷却单元,喷淋件的出水口连接有可分离汞的汞水分离单元。
8.根据权利要求7所述的处理汞污染土壤的热脱附系统,其特征在于:汞水分离单元的出水端与水冷却单元连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI702994B (zh) * 2017-09-05 2020-09-01 中國石油化學工業開發股份有限公司 含汞及戴奧辛之汙染土之回收方法及設備

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