CN210966357U - 一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其包括挖掘机1、运输汽车2、密闭大棚3、料仓4、密封输送带5、直接热脱附滚筒6、燃烧器7、热能回收器8、旋风除尘器9、布袋除尘器10、对喷式冷凝器11、活性炭吸附器12、引风机13、排气筒14、有机废水处理及回用设施15、加湿冷却双轴搅拌机16、耐高温皮带机17、旋转皮带机18等。与现有技术相比，本实用新型的创新是：①由热能回收器回收烟气中的热量，提高污染物去除效率，回收了热能，节省燃料。②由对喷式冷凝器替代喷淋降温预处理系统，雾化冷却系统和冷凝降温系统，大大节省了相关设备，缩短了工艺流程，其投资及运行成本低。

Description

一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统

技术领域

本实用新型属于污染土壤修复领域，进一步是指一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统。

背景技术

原位热脱附技术(ISTT)是有机污染污染原位修复技术中一项重要手段，主要用于处理一些较难开展异位修复的区域，例如，深层土壤及建筑物下面的污染修复。原位热脱附技术是将污染土壤加热至目标污染物沸点以上，通过控制系统温度和物料停留时间有选择性地促进污染物气化挥发，使目标污染物与土壤颗粒分离、去除。热脱附过程可以使土壤中的有机化合物产生挥发和裂解等物理化学变化。当污染物转化为气态之后，其流动性将大大提高，挥发出来的气态产物通过收集和捕获后进行净化处理。

原位热脱附技术适合重污染区域，包括高浓度、非水相的、游离的以及源头的有机污染物。目前，原位热脱附技术可用于处理的污染物主要为含氯有机物 (CVOCs)、半挥发性有机物(SVOCs)、石油烃类(TPH)、多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)以及农业等。目前，热脱附技术在石化工厂、地下油库、木料加工和农药库房等区域以及在一些污染物源头修复治理工作中广泛应用。原位热脱附技术不仅可以用于修复大型石化厂，针对一些小的区域污染也可以进行修复，例如干洗店升至有居民居住的建筑物等，但是在修复过程中必须要对室内的空气质量进行全过程的监控，防止污染物超标。

原位热脱附的优势就是可以省去土壤的挖掘和运输，这样可以减少部分的费用。然而，原位热脱附需要的时间比异位热脱附处理要长很多，而且由于土壤的多样性以及蓄水层的特性，很难只用一种加热方式进行土壤原位热脱附处理。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，将有机污染土壤输送至直接热脱附滚筒，采用加热的方式提高土壤温度，使土壤中的挥发性有机污染物脱附出来，挥发出的污染组分随烟气经过热能回收、除尘、冷凝、活性炭吸附等单元处理后，烟气达标排放。大部分污染物被喷淋液吸收或被冷凝形成液体，喷淋形成的液体或冷凝液进入有机废水处理及回用设施进行处理后回用。

为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：

一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其包括挖掘机、运输汽车、密闭大棚、料仓、密封输送带、直接热脱附滚筒、燃烧器、热能回收器、旋风除尘器、布袋除尘器、对喷式冷凝器、活性炭吸附器、引风机、排气筒、有机废水处理及回用设施、加湿冷却双轴搅拌机、耐高温皮带机、旋转皮带机等等。

所述挖掘机为履带式正铲挖掘机。

所述运输汽车为大型翻斗式渣土车。

所述密闭大棚内分为预处理区(含粉碎筛分机，铲车等)、摊料区、净化后土壤暂存区。

所述料仓为矩形漏斗料仓，钢制，采用环氧富锌防腐。钢板厚度为8mm，料仓配置有料斗、筒体、收尘器、安全阀、料位计、振动器、人孔、爬梯、降温设备等。

所述密封输送带为倾斜式上进u型密封输送带，由两个端点、滚筒及紧套其上的闭合输送带构成，其上进倾角为∠30°。

所述热脱附滚筒前端设置有滚筒进料口、尾部底部设置有滚筒出料口、滚筒尾部中间设置有滚筒火焰入口、滚筒前端顶部设置有滚筒烟气出口、滚筒内部设置有刮板、滚筒外部设置有两道滚筒外加强圈、滚筒底部设置有基座。直接热脱附滚筒架设在基座上。

所述热能回收器内部顶端设置有循环水分布器；离循环水分布器往下 800mm设置有上层冷却填料。冷却填料为斜向流PVC波纹板，填料高度为 1000mm；上层冷却填料下面为散热空间，散热空间净空为1500mm；散热空间下面为下层冷却填料，下层冷却填料的材质及设置同上次冷却填料。底部为集水间。热能回收器外壁顶端设置有循环水管，循环水管和循环水分布器连接；循环水分布器下面设置有烟气出口；集水间水面上端设置有烟气进口；集水间底部设置有集水间出口。

所述旋风除尘器上部为圆柱体，下部为锥体。外壁上端一侧设置有旋风除尘器烟气进口；顶部设置有旋风除尘器烟气出口；锥体底部设置有旋风除尘器底部存灰斗出口；旋风除尘器的内部气流分别为上涡旋、外涡旋和内涡旋。旋风除尘器用旋风除尘器下部支架支撑。

所述布袋除尘器为高压脉冲清灰袋式除尘器。上部外壳为圆柱体，下部灰斗为锥体。灰斗外壁中部设置有布袋除尘器烟气进口，外壳上部设置有布袋除尘器外壳烟气出口；布袋除尘器内部灰斗上部至烟气出口下设置有滤袋，滤袋为柱状，横断面为圆形，用纤维织物制成。滤袋垂直地悬挂在除尘器中；滤袋顶部设置有文氏管；文氏管上部为烟气净化室；灰斗底部设置有布袋除尘器底部存灰斗及出口；布袋除尘器用布袋除尘器下部支架支撑。

所述对喷式冷凝器上部为冷凝器外壳，圆柱体；下部为冷凝器下部锥斗；冷凝器外壳底部侧壁分别设置有冷凝器进气管和冷凝气出水管；冷凝器外壳上部设置有冷凝器循环水管；冷凝器内部设置有雾化喷嘴；冷凝器顶部分别设置有冷凝器顶部除雾层和冷凝器出气管；冷凝器下部锥斗底部设置有排污口；对喷式冷凝器用冷凝器下部支架支撑。

所述活性炭吸附器外壁底部设置有吸附器进气管；上部设置有活性炭吸附器出气管；活性炭吸附器内部底部分别为吸附器气体分配室，气体分配室净空高度为500mm；气体分配室上部为支撑栅板，支撑栅板为钢板，厚度为10mm，栅板上开有

小孔，中对中距离为70mm；支撑栅板上面为过滤层，过滤层滤料采用果壳活性炭，粒径为16～32mm，过滤层高度为1500mm；过滤层上面为吸附层，吸附层吸附材料为活性碳纤维块，其孔径为2nm，比表面积为 1000～2500m²/g，吸附层高度为2000mm；吸附层上面为气体净化室。

所述引风机为防爆离心机，风机风壳和叶轮均为304不锈钢，风机底座为减震底座。

所述排气筒材料为Q235B，规格为φ×H＝500×18000mm。

所述有机废水处理及回用设施包括缺氧池、好氧池、斜管沉淀池、清水及回用水池；

所述缺氧池前端池壁设置有缺氧池进水管；池底呈对角线设置有缺氧池底部推流搅拌器；池中设置有组合填料；池壁后端设计水面以下100mm处设置有缺氧池末端池壁出水孔。

所述好氧池中设置有纳米改性聚氨酯填料，好氧池下层的钢丝网上设置有曝气管；曝气管和池旁的曝气机连接；在后端池壁下部设置有好氧池末端池壁出水孔。

所述斜管沉淀池底部设置有排泥管，中间设置有斜管支架及斜管；后端池壁上部设计水面以下150mm处设置有斜管沉淀池末端池壁上部出水孔。

所述清水及回用水池底部设置有回用水泵；后端池壁设计水位以下200mm 处设置有回用水泵出水管。

以上缺氧池、好氧池、斜管沉淀池、清水及回用水池组成一体化撬装设备。

所述加湿冷却双轴搅拌机由双轴搅拌桨叶、进料孔口、加水孔口、出料孔口、电机及传动部件等部件组成。

所述耐高温皮带机由输送带(耐400℃高温、环形带)、输送机支腿、螺旋拉紧器、头部清扫器、防尘罩等部件组成。

所述旋转皮带机为左右旋转大倾角皮带输送机。由爬坡输送带、输送机支腿、旋转拉紧器、头部清扫器、空段清扫器、防尘罩等部件组成。

应用上述一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统的实施方法

(1)一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统的方法的工艺流程图见图 11。

(2)实施方法

①将现场有机污染土壤用挖掘机挖掘、清理后通过运输汽车运送至密闭大棚的预处理区，经过粉碎筛分机进行破碎、筛分至≤5cm，并降低含水率至18.5～20％；再通过铲车铲运至料仓。

②料仓中经过预处理后的有机污染土壤通过密封输送带输送至滚筒进料口进入直接热脱附滚筒，天然气通过燃烧器产生的热量来加热空气，热空气通过滚筒火焰入口逆向进入直接热脱附滚筒，热空气与有机污染土壤逆向接触，使得热空气与土壤污染充分混合，通过直接逆向热交换将污染土壤及其所含的有机污染物加热到150～800℃，停留时间30min，有机污染物从土壤中脱附挥发出来。高温烟气由滚筒烟气出口通过引风机至烟气进口进入热能回收器，开启循环水管，循环水从上至下经循环水分布器、上层冷却填料、散热空间、下层冷却填料与从下至上的热烟气进行逆向接触，烟气中的热量通过热能回收器中的填料传导至水中，使循环水升温至95℃左右，烟气温度降至80～120℃左右，经过热交换后的循环水由集水间出口通过管道进入有机废水处理及回用设施。

③热脱附高温烟气经过热能回收器回收其中的热能后，80～120℃左右的尾气由烟气出口经管道和旋风除尘器烟气进口进入旋风除尘器进行初步除尘。当含尘气体进入旋风除尘器后，沿外壁由上向下作旋转运动，同时有少量气体沿径向运动到中心区域。当旋转气流的大部分到达锥体底部后，转而向上沿轴心旋转，形成上涡旋，最后经过旋风除尘器烟气出口排出。旋转向下的外圈气流为外涡旋，旋转向上的中心气流为内涡旋，两者的旋转方向是相同的。气流作旋转运动时，尘粒在离心力作用下逐步移向外壁，到达外壁的尘粒在气流的重力共同作用下沿壁面落入旋风除尘器底部存灰斗。存灰斗的沉粒经旋风除尘器底部存灰斗出口返回到直接热脱附滚筒和污染土壤一并处理，烟气经过旋风除尘器，得以去除大部分粉尘后由旋风除尘器烟气出口和管道与布袋除尘器烟气进口进入布袋除尘器，布袋除尘器为脉冲喷吹清灰式，滤袋采用上部开口、下部闭合。含尘气体通过滤袋时粉尘被阻留于滤袋外表面上，净化后的气体由袋内经文氏管洗涤后进入上部烟气净化室，然后由布袋除尘器烟气器出口经管道和对喷式冷却器下部的冷凝器进水管进入对喷式冷凝器。压缩空气的脉冲(脉冲持续时间为0.1～0.2s)，使滤袋振动，导致积附在滤袋上的粉尘脱落至布袋除尘器底部存灰斗及出口返回到直接热脱附滚筒和污染土壤一并处理。

④经过布袋除尘器深度除尘后的烟气进入对喷式冷凝器后，由于烟气(废气) 从下部进入冷凝器内往上流动，而由冷凝器循环水管提供的循环水通过冷凝器上部的三层雾化喷嘴往下喷出冷却水水雾，废气和水雾在相互逆流接触过程中完成降温与蒸发过程，冷凝器顶部设置的冷凝器顶部除雾层，当水雾经过除雾层时，带有雾沫的气体以一定的速度上升通过除雾层时，由于雾沫上升的惯性作用，雾沫与除雾层相碰撞而被附着在表面上。由于雾沫的扩散，雾沫的重力沉降，使雾沫形成较大的液滴沿着除雾层流至两层的交接处。除雾层的可湿润性、液体的表面张力及除雾层表面水分的下沉作用，使得液滴越来越大，直到聚集的液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升与液体表面张力的结合时，液滴从除雾层上下分离下落，与热气发生二次中和，完成蒸发过程，气体通过除雾层后由冷凝器出气管经管道和与之连接的吸附器进气管进入活性炭吸附器。经过热交换后的冷凝水降温至50℃左右后由冷凝器出水管排入有机废水处理及回用设施。

⑤对喷式冷凝器经热交换降温后的烟气进入活性炭吸附器后，从下往上依次经过吸附器气体分配室、支撑栅板、过滤层、吸附层。由于。由于吸附层活性碳纤维微孔范围在0.5～1.4nm，比表面积大，对有机气体有很大的吸附量和很快的吸附速率，其吸附能力比一般活性炭高出10倍左右。另外，活性碳纤维具有使用寿命长、吸附系统运行阻力低、净化效率高的特点，在完成吸附过程后，尾气已经达到国家《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)二级标准。经过过滤吸附后的净化尾气由顶部气体净化室通过活性炭吸附器出水管与管道和与之连接的引风机由排气筒排出。

⑥由热能回收器底部集水间排出的冷却水、对喷式冷凝器的冷凝器出水管排出的冷凝水是经热交换和洗涤有机废气之后的有机废水，排往有机废水处理及回用设施，首先由缺氧池进水管进入缺氧池，由缺氧池底部推流搅拌器提供缺氧微生物反应所需的≤1.5mg/L的溶解氧DO，池中设置的组合填料是为了提高缺氧微生物浓度，且生物相丰富，使缺氧微生物栖息代谢环境得到改善，以提高缺氧池处理效果。缺氧池出水经缺氧池末端池壁出水孔进入好氧池，由曝气器及曝气管提供好氧微生物反应所需要的2～4mg/L的溶解氧DO，池中设置的纳米改性聚氨酯填料具有孔隙率高、优越的亲水性、微生物负载量大的优点，其池内单位容积的固体量较高；另外纳米改性聚氨酯填料供好氧微生物群栖息生长，形成稳定的生态体系，能大幅度提高好氧微生物处理有机废水的效果。好氧池出水由好氧池末端池壁出水孔进入斜管沉淀池进行泥水分离，沉淀污泥经排泥管由市政吸污车抽吸后处理，沉淀后的上清液即清水由斜管沉淀池末端池壁上部出水孔进入清水及回用水池，处理后达到回用标准的清水经过回用水泵和回用水泵出水管及与之连接的热能回收器的循环水管、对喷式冷凝器的冷凝器循环水管提供循环冷却水；

⑦由直接热脱附滚筒处理净化后的土壤经加湿冷却双轴搅拌机进行处理以控制土壤产生量，加湿后的土壤经耐高温皮带机、旋转皮带机输送至密闭大棚的摊料区，经反复堆置、翻抛后，对处理后的土壤进行检测，待检测达到《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)要求后由铲车铲运至净化后土壤暂存区，用苫布覆盖防尘。待目标场地清理整治完毕后，再填回原场地。

与现有技术相比，本实用新型的创新是：

①由热能回收器回收烟气中的热量，提高污染物去除效率，回收了热能，节省燃料。

②由对喷式冷凝器替代喷淋降温预处理系统，雾化冷却系统和冷凝降温系统，大大节省了相关设备，缩短了工艺流程，其投资及运行成本低。

③采用对喷式冷凝器+活性炭吸附器吸附工艺，提高了有机污染的去除率，避免采用二次燃烧技术。

④土壤热气(烟气)逆向接触，介质传热均匀，污染物去除高。

⑤经热能回收器、对喷式冷凝器进行热交换后的有机废水进行处理后，循环利用，做到了废水处理零排放。

附图说明

图1是一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统及其方法的系统图；

图2是一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统及其方法的其中序号3 平面图；

图3是一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统及其方法的其中序号6 构造图；

图4是一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统及其方法的其中序号8 立面图；

图5是一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统及其方法的其中序号9 结构及内部气流图；

图6是一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统及其方法的其中序号10 结构及内部气流图；

图7是一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统及其方法的其中序号11 结构图；

图8是一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统及其方法的其中序号12 结构图；

图9是一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统及其方法的其中序号15 结构图；

图10是一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统及其方法的其中序号16 结构图；

图11是一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统及其方法的工艺流程图；

在图中：

1-挖掘机；

2运输汽车；

3-密闭大棚；3-1-预处理区；3-2-粉碎筛分去；3-3-铲车；3-4-摊料区；3-5- 净化后土壤暂存区；

4-料仓；

5-密封输送带；

6-直接热脱附滚筒；6-1-滚筒进料口；6-2-滚筒出料口；6-3-滚筒火焰入口； 6-4-滚筒烟气出口；6-5-刮板；6-6-滚筒外加强圈；6-7-基座；

7-燃烧器；

8-热能回收器；8-1-循环水分布器；8-2-上层冷却填料；8-3-散热空间；8-4- 下层冷却填料；8-5-烟气进口；8-6-烟气出口；8-7-集水间出口；8-8-循环水管； 8-9-集水间；

9-旋风除尘器；9-1-圆柱体；9-2-锥体；9-3-旋风除尘器烟气进口；9-4-旋风除尘器烟气出口；9-5-旋风除尘器底部存灰斗出口；9-6-上涡旋；9-7-外涡旋；9-8- 内涡旋；9-9-旋风除尘器下部支架；

10-布袋除尘器；10-1-外壳；10-2-灰斗；10-3-布袋除尘器烟气进口；10-4- 布袋除尘器外壳烟气出口；10-5-滤袋；10-6-文氏管；10-7-烟气净化室；10-8-布袋除尘器底部存灰斗及出口；10-9-布袋除尘器下部支架；

11-对喷式冷凝器；11-1-冷凝器外壳；11-2-冷凝器下部锥斗；11-3-冷凝器进气管；11-4-冷凝器顶部除雾层和冷凝气出水管11-6；冷凝器外壳上部设置有冷凝器循环水管11-8；冷凝器内部设置有雾化喷嘴11-7；冷凝器顶部分别设置有和冷凝器出气管11-5；冷凝器下部锥斗底部设置有排污口11-9；对喷式冷凝器用冷凝器下部支架11-10支撑。

12-活性炭吸附器；12-1-吸附器进气管；12-2-吸附器气体分配室；12-3-支撑栅板；12-4-过滤层；12-5-吸附层；12-6-气体净化室；12-7-活性炭吸附器出气管。

13-引风机。

14-排气筒。

15-有机废水处理及回用设施；15a-缺氧池；15a-1-缺氧池进水管；15a-2-缺氧池底部推流搅拌器；15a-3-组合填料；15a-4-缺氧池末端池壁出水孔；15b-好氧池；15b-1-纳米改性聚氨酯填料；15b-2-曝气管；15b-3-曝气机；15b-4-好氧池末端池壁出水孔；15c-斜管沉淀池；15c-1-排泥管；15c-2-斜管支架及斜管；15c-3- 斜管沉淀池末端池壁上部出水孔；15d-清水及回用水池；15d-1-回用水泵；15d-2- 回用水泵出水管。

16-加湿冷却双轴搅拌机；16-1-双轴搅拌桨叶；16-2-进料孔口；16-3-加水孔口；16-4-出料孔口；16-5-电机及传动部件；16-6底座。

17-耐高温皮带机。

18-旋转皮带机。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型进一步详细说明。

实施例1

如图1～图10所示，一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统及其方法，其处理系统包括括挖掘机1、运输汽车2、密闭大棚3、料仓4、密封输送带5、直接热脱附滚筒6、燃烧器7、热能回收器8、旋风除尘器9、布袋除尘器10、对喷式冷凝器11、活性炭吸附器12、引风机13、排气筒14、有机废水处理及回用设施15、加湿冷却双轴搅拌机16、耐高温皮带机17、旋转皮带机18等。

所述挖掘机1为履带式正铲挖掘机。

所述运输汽车2为大型翻斗式渣土车。

所述密闭大棚3采用轻型钢结构，大棚内地面用抗渗混凝土做硬化处理，混凝土地面厚200mm，水泥标号400MG/MC。表面覆盖采用PVC或PVDF建筑材料膜，形成全封闭的大棚。大棚内分为预处理区3-1(含粉碎筛分机3-2，铲车 3-3等)、摊料区3-4、净化后土壤暂存区3-5。

所述料仓4为矩形漏斗料仓，钢制，采用环氧富锌防腐。钢板厚度为8mm，料仓配置有料斗、筒体、收尘器、安全阀、料位计、振动器、人孔、爬梯、降温设备等。

所述密封输送带5为倾斜式上进u型密封输送带，由两个端点、滚筒及紧套其上的闭合输送带构成，其上进倾角为∠30°。

所述热脱附滚筒6前端设置有滚筒进料口6-1、尾部底部设置有滚筒出料口 6-2、滚筒尾部中间设置有滚筒火焰入口6-3、滚筒前端顶部设置有滚筒烟气出口 6-4、滚筒内部设置有刮板6-5、滚筒外部设置有两道滚筒外加强圈6-6、滚筒底部设置有基座6-7。直接热脱附滚筒6架设在基座6-7上。

直接热脱附滚筒材质采用310S，壁厚16mm，外部采用陶瓷纤维保温，保温厚度50mm。

所述热能回收器8内部顶端设置有循环水分布器8-1；离循环水分布器往下 800mm设置有上层冷却填料8-2。冷却填料为斜向流PVC波纹板，填料高度为 1000mm；上层冷却填料下面为散热空间8-3，散热空间净空为1500mm；散热空间下面为下层冷却填料8-4，下层冷却填料的材质及设置同上次冷却填料。底部为集水间8-9。热能回收器外壁顶端设置有循环水管8-8，循环水管和循环水分布器连接；循环水分布器下面设置有烟气出口8-6；集水间水面上端设置有烟气进口8-5；集水间底部设置有集水间出口8-7。

热能回收器材料采用Q235，钢板厚度为10mm。

所述旋风除尘器9上部为圆柱体9-1，下部为锥体9-2。外壁上端一侧设置有旋风除尘器烟气进口9-3；顶部设置有旋风除尘器烟气出口9-4；锥体底部设置有旋风除尘器底部存灰斗出口9-5；旋风除尘器的内部气流分别为上涡旋9-6、外涡旋9-7和内涡旋9-8。旋风除尘器用旋风除尘器下部支架9-9支撑。

旋风除尘器材料用Q235，钢板厚度为8mm。

所述布袋除尘器10为高压脉冲清灰袋式除尘器。上部外壳10-1为圆柱体，下部灰斗10-2为锥体。灰斗外壁中部设置有布袋除尘器烟气进口10-3，外壳上部设置有布袋除尘器外壳烟气出口10-4；布袋除尘器内部灰斗上部至烟气出口下设置有滤袋10-5，滤袋为PTFE耐高温布袋，滤袋为柱状，横断面为圆形，滤袋垂直地悬挂在除尘器中；滤袋顶部设置有文氏管10-6；文氏管上部为烟气净化室 10-7；灰斗底部设置有布袋除尘器底部存灰斗及出口10-8；布袋除尘器用布袋除尘器下部支架10-9支撑。

布袋除尘器材料采用Q235，钢板厚度为8mm。

所述对喷式冷凝器11上部为冷凝器外壳11-1，圆柱体；下部为冷凝器下部锥斗11-2；冷凝器外壳底部侧壁分别设置有冷凝器进气管11-3和冷凝气出水管 11-6；冷凝器外壳上部设置有冷凝器循环水管11-8；冷凝器内部设置有雾化喷嘴 11-7；冷凝器顶部分别设置有冷凝器顶部除雾层11-4和冷凝器出气管11-5；冷凝器下部锥斗底部设置有排污口11-9；对喷式冷凝器用冷凝器下部支架11-10支撑。

对喷式冷凝器材料采用Q235，钢板厚度6mm，内衬1600型陶瓷纤维。

所述活性炭吸附器12外壁底部设置有吸附器进气管12-1；上部设置有活性炭吸附器出气管12-7；活性炭吸附器内部底部分别为吸附器气体分配室12-2，气体分配室净空高度为500mm；气体分配室上部为支撑栅板12-3，支撑栅板为钢板，厚度为10mm，栅板上开有

小孔，中对中距离为70mm；支撑栅板上面为过滤层12-4，过滤层滤料采用果壳活性炭，粒径为16～32mm，过滤层高度为1500mm；过滤层上面为吸附层12-5，吸附层吸附材料为活性碳纤维块，规格为50mm×20mm，厚度为2mm，活性碳纤维块孔径为2nm，比表面积为 1000～2500m²/g，吸附层高度为2000mm；吸附层上面为气体净化室12-6。

活性炭吸附器材料为ss304，板材厚度为8mm。

所述有机废水处理及回用设施15包括缺氧池15a、好氧池15b、斜管沉淀池 15c、清水及回用水池15d。

所述缺氧池15a前端池壁设置有缺氧池进水管15a-1；池底呈对角线设置有缺氧池底部推流搅拌器15a-2；池中设置有组合填料15a-3(组合填料塑料环片直径为75mm，单片填料直径150mm，片间距离60mm，池内布置间距为150mm)；池壁后端设计水面以下100mm处设置有缺氧池末端池壁出水孔15a-4。

所述好氧池15b中设置的纳米改性聚氨酯填料15b-1，填充在由上、下钢丝网形成的隔室内，上下钢丝网的间距为2500mm(纳米改性聚氨酯填料的填充率为50％，单个填料尺寸40mm立方体，填料微生物负载量≥10g/L，比表面积 3.6×10³m²/m³容积负荷2～5kgBOD/m³·d)，好氧池下层的钢丝网上设置有曝气管 15b-2；曝气管和池旁的曝气机15b-3连接；在后端池壁下部设置有好氧池末端池壁出水孔15b-4。

所述斜管沉淀池15c底部设置有排泥管15c-1，中间设置有斜管支架及斜管 15c-2(斜管支架为∠50×5角钢，塑料斜管规格d＝80mm，Q＝60°，斜长1000mm，垂长867mm)；后端池壁上部设计水面以下150mm处设置有斜管沉淀池末端池壁上部出水孔15c-3。

所述清水及回用水池15d底部设置有回用水泵15d-1；后端池壁设计水位以下200mm处设置有回用水泵出水管15d-2。

以上缺氧池15a、好氧池15b、斜管沉淀池15c、清水及回用水池15d组成一体化撬装设备。

所述加湿冷却双轴搅拌机16由双轴搅拌桨叶16-1、进料孔口16-2、加水孔口16-3、出料孔口16-4、电机及传动部件16-5等部件组成。

所述耐高温皮带机17由输送带(耐400℃高温、环形带)、输送机支腿、螺旋拉紧器、头部清扫器、防尘罩等部件组成。

所述旋转皮带机18为左右旋转大倾角皮带输送机。由爬坡输送带、输送机支腿、旋转拉紧器、头部清扫器、空段清扫器、防尘罩等部件组成。

实施例2

应用上述一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统的实施方法

(1)一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统的方法的工艺流程图见图 11。

(2)实施方法

①将现场有机污染土壤用挖掘机1挖掘、清理后通过运输汽车2运送至密闭大棚3的预处理区3-1，经过粉碎筛分机3-2进行破碎、筛分至≤5cm，并降低含水率至18.5～20％；再通过铲车3-3铲运至料仓4。粒径＞5mm的土壤返回到粉碎筛分机继续粉碎。

②料仓4中经过预处理后的有机污染土壤通过密封输送带5输送至滚筒进料口6-1进入直接热脱附滚筒6，天然气通过燃烧器7产生的热量来加热空气，热空气通过滚筒火焰入口6-3逆向进入直接热脱附滚筒，热空气与有机污染土壤逆向接触，使得热空气与土壤污染充分混合(为防止土壤在滚筒内壁粘连，通过设置在内壁的旋转刮板6-5连续刮扫)，通过直接逆向热交换将污染土壤及其所含的有机污染物加热到150～800℃，停留时间30min，有机污染物从土壤中脱附挥发出来。高温烟气由滚筒烟气出口6-4通过引风机至烟气进口8-5，进入热能回收器8，开启循环水管8-8，循环水从上至下经循环水分布器8-1、上层冷却填料8-2、散热空间8-3、下层冷却填料8-4与从下至上的热烟气进行逆向接触，烟气中的热量通过热能回收器中的填料传导至水中，使循环水升温至95℃左右，烟气温度降至80～120℃左右，经过热交换后的循环水由集水间出口8-7通过管道进入有机废水处理及回用设施15。

③热脱附高温烟气经过热能回收器回收其中的热能后，80～120℃左右的尾气由烟气出口8-6经管道和旋风除尘器烟气进口9-3进入旋风除尘器9进行初步除尘。当含尘气体进入旋风除尘器后，沿外壁由上向下作旋转运动，同时有少量气体沿径向运动到中心区域。当旋转气流的大部分到达锥体底部后，转而向上沿轴心旋转，形成上涡旋9-6，最后经过旋风除尘器烟气出口9-4排出。旋转向下的外圈气流为外涡旋9-7，旋转向上的中心气流为内涡旋9-8，两者的旋转方向是相同的。气流作旋转运动时，尘粒在离心力作用下逐步移向外壁，到达外壁的尘粒在气流的重力共同作用下沿壁面落入旋风除尘器底部存灰斗。存灰斗的沉粒经旋风除尘器底部存灰斗出口9-5返回到直接热脱附滚筒6和污染土壤一并处理，烟气经过旋风除尘器，得以去除大部分粉尘后由旋风除尘器烟气出口9-4和管道与布袋除尘器烟气进口10-3进入布袋除尘器10，布袋除尘器10为脉冲喷吹清灰式，滤袋10-5采用上部开口、下部闭合。含尘气体通过滤袋时粉尘被阻留于滤袋外表面上，净化后的气体由袋内经文氏管10-6洗涤后进入上部烟气净化室 10-7，然后由布袋除尘器烟气器出口10-4经管道和对喷式冷却器11下部的冷凝器进水管11-3进入对喷式冷凝器。压缩空气的脉冲(脉冲持续时间为0.1～0.2s)，使滤袋振动，导致积附在滤袋上的粉尘脱落至布袋除尘器底部存灰斗及出口10-8 返回到直接热脱附滚筒6和污染土壤一并处理。

④经过布袋除尘器10深度除尘后的烟气进入对喷式冷凝器11后，由于烟气 (废气)从下部进入冷凝器内往上流动，而由冷凝器循环水管11-8提供的循环水通过冷凝器上部的三层雾化喷嘴11-7往下喷出冷却水水雾，废气和水雾在相互逆流接触过程中完成降温与蒸发过程，冷凝器顶部设置的冷凝器顶部除雾层 11-4，当水雾经过除雾层时，带有雾沫的气体以一定的速度上升通过除雾层时，由于雾沫上升的惯性作用，雾沫与除雾层相碰撞而被附着在表面上。由于雾沫的扩散，雾沫的重力沉降，使雾沫形成较大的液滴沿着除雾层流至两层的交接处。除雾层的可湿润性、液体的表面张力及除雾层表面水分的下沉作用，使得液滴越来越大，直到聚集的液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升与液体表面张力的结合时，液滴从除雾层上下分离下落，与热气发生二次中和，完成蒸发过程，气体通过除雾层后由冷凝器出气管11-5经管道和与之连接的吸附器进气管12-1 进入活性炭吸附器12.经过热交换后的冷凝水降温至50℃左右后由冷凝器出水管 11-6排入有机废水处理及回用设施。

⑤对喷式冷凝器11经热交换降温后的烟气进入活性炭吸附器12后，从下往上依次经过吸附器气体分配室12-2、支撑栅板12-3、过滤层12-4、吸附层12-5。由于。由于吸附层活性碳纤维微孔范围在0.5～1.4nm，比表面积大，对有机气体有很大的吸附量和很快的吸附速率，其吸附能力比一般活性炭高出10倍左右。另外，活性碳纤维具有使用寿命长、吸附系统运行阻力低、净化效率高的特点，在完成吸附过程后，尾气已经达到国家《大气污染物综合排放标准》 (GB16297-1996)二级标准。经过过滤吸附后的净化尾气由顶部气体净化室12-6 通过活性炭吸附器出水管12-7与管道和与之连接的引风机13由排气筒14排出。

⑥由热能回收器8底部集水间8-9排出的冷却水、对喷式冷凝器11的冷凝器出水管11-6排出的冷凝水是经热交换和洗涤有机废气之后的有机废水，排往有机废水处理及回用设施15，首先由缺氧池进水管15a-1进入缺氧池15a，由缺氧池底部推流搅拌器15a-2提供缺氧微生物反应所需的≤1.5mg/L的溶解氧DO，池中设置的组合填料15a-3是为了提高缺氧微生物浓度，且生物相丰富，使缺氧微生物栖息代谢环境得到改善，以提高缺氧池处理效果。缺氧池15a出水经缺氧池末端池壁出水孔15a-4进入好氧池15b，由曝气器15b-3及曝气管15b-2提供好氧微生物反应所需要的2～4mg/L的溶解氧DO，池中设置的纳米改性聚氨酯填料15b-1具有孔隙率高、优越的亲水性、微生物负载量大的优点，其池内单位容积的固体量较高；另外纳米改性聚氨酯填料供好氧微生物群栖息生长，形成稳定的生态体系，能大幅度提高好氧微生物处理有机废水的效果。好氧池15b出水由好氧池末端池壁出水孔15b-4进入斜管沉淀池15c进行泥水分离，沉淀污泥经排泥管15c-1由市政吸污车抽吸后处理，沉淀后的上清液即清水由斜管沉淀池末端池壁上部出水孔15c-3进入清水及回用水池15d，处理后达到回用标准的清水经过回用水泵15d-1和回用水泵出水管15d-2及与之连接的热能回收器8的循环水管8-8、对喷式冷凝器11的冷凝器循环水管11-8提供循环冷却水；

⑦由直接热脱附滚筒6处理净化后的土壤经加湿冷却双轴搅拌机16进行处理以控制土壤产生量，加湿后的土壤经耐高温皮带机17、旋转皮带机18输送至密闭大棚3的摊料区3-4，经反复堆置、翻抛后，对处理后的土壤进行检测，待检测达到《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)要求后由铲车铲运至净化后土壤暂存区3-5，用苫布覆盖防尘。待目标场地清理整治完毕后，再填回原场地。

Claims (16)

1.一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其特征是包括挖掘机、运输汽车、密闭大棚、料仓、密封输送带、直接热脱附滚筒、燃烧器、热能回收器、旋风除尘器、布袋除尘器、对喷式冷凝器、活性炭吸附器、引风机、排气筒、有机废水处理及回用设施、加湿冷却双轴搅拌机、耐高温皮带机、旋转皮带机。

2.根据权利要求1所述一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其特征是：所述挖掘机为履带式正铲挖掘机。

3.根据权利要求1所述一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其特征是：所述运输汽车为大型翻斗式渣土车。

4.根据权利要求1所述一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其特征是：所述密闭大棚采用轻型钢结构，大棚内地面用抗渗混凝土做硬化处理，混凝土地面厚200mm，水泥标号400MG/MC，表面覆盖采用PVC或PVDF建筑材料膜，形成全封闭的大棚，大棚内分为预处理区、摊料区、净化后土壤暂存区。

5.根据权利要求1所述一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其特征是：所述料仓为矩形漏斗料仓，钢制，采用环氧富锌防腐，钢板厚度为8mm，料仓配置有料斗、筒体、收尘器、安全阀、料位计、振动器、人孔、爬梯、降温设备。

6.根据权利要求1所述一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其特征是：所述密封输送带为倾斜式上进u型密闭输送带，由两个端点、滚筒及紧套其上的闭合输送带构成，其上进倾角为∠30°。

7.根据权利要求1所述一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其特征是：所述热脱附滚筒前端设置有滚筒进料口、尾部底部设置有滚筒出料口、滚筒尾部中间设置有滚筒火焰入口、滚筒前端顶部设置有滚筒烟气出口、滚筒内部设置有刮板、滚筒外部设置有两道滚筒外加强圈、滚筒底部设置有基座，直接热脱附滚筒架设在基座上，直接热脱附滚筒材质采用310S，壁厚16mm，外部采用陶瓷纤维保温，保温厚度50mm。

8.根据权利要求1所述一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其特征是：所述热能回收器内部顶端设置有循环水分布器；离循环水分布器往下800mm设置有上层冷却填料，冷却填料为斜向流PVC波纹板，填料高度为1000mm；上层冷却填料下面为散热空间，散热空间净空为1500mm；散热空间下面为下层冷却填料，下层冷却填料的材质及设置同上次冷却填料，底部为集水间，热能回收器外壁顶端设置有循环水管，循环水管和循环水分布器连接；循环水分布器下面设置有烟气出口；集水间水面上端设置有烟气进口；集水间底部设置有集水间出口，热能回收器材料采用Q235，钢板厚度为10mm。

9.根据权利要求1所述一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其特征是：所述旋风除尘器上部为圆柱体，下部为锥体，外壁上端一侧设置有旋风除尘器烟气进口；顶部设置有旋风除尘器烟气出口；锥体底部设置有旋风除尘器底部存灰斗出口；旋风除尘器的内部气流分别为上涡旋、外涡旋和内涡旋，旋风除尘器用旋风除尘器下部支架支撑，旋风除尘器材料用Q235，钢板厚度为8mm。

10.根据权利要求1所述一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其特征是：所述布袋除尘器为高压脉冲清灰袋式除尘器，上部外壳为圆柱体，下部灰斗为锥体，灰斗外壁中部设置有布袋除尘器烟气进口，外壳上部设置有布袋除尘器外壳烟气出口；布袋除尘器内部灰斗上部至烟气出口下设置有滤袋，滤袋为PTFE耐高温布袋，滤袋为柱状，横断面为圆形，滤袋垂直地悬挂在除尘器中；滤袋顶部设置有文氏管；文氏管上部为烟气净化室；灰斗底部设置有布袋除尘器底部存灰斗及出口；布袋除尘器用布袋除尘器下部支架支撑，布袋除尘器材料采用Q235，钢板厚度为8mm。

11.根据权利要求1所述一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其特征是：所述对喷式冷凝器上部为冷凝器外壳，圆柱体；下部为冷凝器下部锥斗；冷凝器外壳底部侧壁分别设置有冷凝器进气管和冷凝气出水管；冷凝器外壳上部设置有冷凝器循环水管；冷凝器内部设置有雾化喷嘴；冷凝器顶部分别设置有冷凝器顶部除雾层和冷凝器出气管；冷凝器下部锥斗底部设置有排污口；对喷式冷凝器用冷凝器下部支架支撑，对喷式冷凝器材料采用Q235，钢板厚度6mm，内衬1600型陶瓷纤维。

12.根据权利要求1所述一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其特征是：所述活性炭吸附器外壁底部设置有吸附器进气管；上部设置有活性炭吸附器出气管；活性炭吸附器内部底部分别为吸附器气体分配室，气体分配室净空高度为500mm；气体分配室上部为支撑栅板，支撑栅板为钢板，厚度为10mm，栅板上开有φ15mm小孔，中对中距离为70mm；支撑栅板上面为过滤层，过滤层滤料采用果壳活性炭，粒径为16~32mm，过滤层高度为1500mm；过滤层上面为吸附层，吸附层吸附材料为活性碳纤维块，规格为50mm×20mm，厚度为2mm，活性碳纤维块孔径为2nm，比表面积为1000~2500m²/g，吸附层高度为2000mm；吸附层上面为气体净化室，活性炭吸附器材料为ss304，板材厚度为8mm。

13.根据权利要求1所述一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其特征是：所述有机废水处理及回用设施包括缺氧池、好氧池、斜管沉淀池、清水及回用水池，所述缺氧池前端池壁设置有缺氧池进水管；池底呈对角线设置有缺氧池底部推流搅拌器；池中设置有组合填料，组合填料塑料环片直径为75mm，单片填料直径150mm，片间距离60mm，池内布置间距为150mm；池壁后端设计水面以下100mm处设置有缺氧池末端池壁出水孔，所述好氧池中设置的纳米改性聚氨酯填料，填充在由上、下钢丝网形成的隔室内，上下钢丝网的间距为2500mm，纳米改性聚氨酯填料的填充率为50%，单个填料尺寸40mm立方体，填料微生物负载量≥10g/L，比表面积3.6×10³m²/m³容积负荷2~5kgBOD/m³·d，好氧池下层的钢丝网上设置有曝气管；曝气管和池旁的曝气机连接；在后端池壁下部设置有好氧池末端池壁出水孔，所述斜管沉淀池底部设置有排泥管，中间设置有斜管支架及斜管，斜管支架为∠50×5角钢，塑料斜管规格d=80mm，Q=60°，斜长1000mm，垂长867mm；后端池壁上部设计水面以下150mm处设置有斜管沉淀池末端池壁上部出水孔，所述清水及回用水池底部设置有回用水泵；后端池壁设计水位以下200mm处设置有回用水泵出水管；缺氧池、好氧池、斜管沉淀池、清水及回用水池组成一体化撬装设备。

14.根据权利要求1所述一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其特征是：所述加湿冷却双轴搅拌机由双轴搅拌桨叶、进料孔口、加水孔口、出料孔口、电机及传动部件组成。

15.根据权利要求1所述一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其特征是：所述耐高温皮带机由输送带、输送机支腿、螺旋拉紧器、头部清扫器、防尘罩组成。

16.根据权利要求1所述一种有机污染土壤异位直接热脱附处理系统，其特征是：所述旋转皮带机为左右旋转大倾角皮带输送机，由爬坡输送带、输送机支腿、旋转拉紧器、头部清扫器、空段清扫器、防尘罩组成。

Images