CN102489500B - 污染土壤低温振动热解吸处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污染土壤低温振动热解吸处理装置及方法，污染土壤经螺旋输料管进入振动床，由进料口向出料口振动推进，推进过程中被热风加热，温度逐渐升高；在振动床前部时，大量的水分和部分污染土壤中的挥发性/半挥发性有机污染物挥发出来，从振动床前部排出，依次经旋风除尘、布袋除尘和水幕除尘、去除有机污染物这三级处理后，排入大气中；污染土壤到达振动床后部时，污染土壤中剩余的水分和大量挥发性/半挥发性有机污染物挥发出来，从振动床后部排出，经旋风除尘和布袋除尘后通入燃烧器，在燃烧器内高温分解；污染土壤到达振动床尾部时，被冷风冷却后，由振动床的出料口排出；应用本发明处理污染土壤，净化效果可以达到80%-90%。

Description

污染土壤低温振动热解吸处理装置及方法

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，尤其涉及一种污染土壤低温振动热解吸处理装置及方法。

背景技术

随着我国城市布局改造中“退二进三”战略的实施，城市化进程的日益加快，全国几乎所有的大中城市正面临着农药、化工、石化等重污染企业的成批关停和搬迁问题，涌现的大量污染场地土壤亟待处置，其中以农药、化工、石化行业退役场地为代表的苯系物、氯代有机溶剂和石油烃等挥发性/半挥发性有机污染土壤问题尤为突出。因其成分复杂、潜在危险性大，群众敏感性高，该类污染场地土壤的修复受到广泛关注。挥发性/半挥发性有机污染土壤已经成为部分退役场地开发再利用的主要制约因素，如何对其进行有效、快速的修复已经成为亟需解决的技术难题

挥发性和半挥发性有机物污染土壤场外治理工艺及装置（ZL200410056888.7）公布了一种挥发性/半挥发性有机物污染土壤的场外治理工艺及其装置，该装置是由抽排井、控温传感器和加热装置埋入土筒中组成。该专利使用真空抽提的方法进行挥发性/半挥发性有机物污染土壤的处理，处理量比较小，加热温度低，处理污染物适用范围较小，难以满足污染场地污染土壤的大规模修复。

土壤污染热脱附修复处理系统（200910030305.6）公布了一种土壤污染热脱附修复处理系统，该系统由进料系统、热源系统和控制系统组成。该专利主要通过热脱附法对挥发性/半挥发性有机物污染土壤进行修复处理，处理主要污染物挥发性/半挥发性有机物的污染土壤的净化效果只能达到70%-80%，且尾气需要另外处理，增加了处理成本。

相关文献检索表明，在本专利申请日前没有发现与本发明类似结构处理装置的文献。

发明内容

本发明的目的就是针对现有的用于处理土壤中挥发性/半挥发性有机污染物的处理装置解吸速率慢、处理能力低、处理效果差、处置成本高的不足，提供一种污染土壤低温振动热解吸处理装置及方法，进行污染场地污染土壤大规模修复处理。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种污染土壤低温振动热解吸处理装置，它包括：料仓、螺旋输料管、燃烧器、第一鼓风机、过滤器、振动床、振动电机、第二鼓风机、第一旋风分离器、第一布袋、第一引风机、温度传感器、水幕喷淋系统、第二旋风分离器、第二布袋、第二引风机和自控箱等；其中，所述料仓通过螺旋输料管与振动床的进料口相连，过滤器与第一鼓风机相连，第二引风机和第一鼓风机均与燃烧器的进口相连，燃烧器的出口与振动床的热风进口相连，振动电机与振动床相连，温度传感器固定在振动床内，第二鼓风机与振动床尾部的冷风进口相连，振动床前部的第一出风口与第一旋风分离器相连，第一旋风分离器、第一布袋、第一引风机和水幕喷淋系统依次相连，振动床后部的第二出风口与第二旋风分离器相连，第二旋风分离器、第二布袋和第二引风机依次相连；自控箱分别通过数据线与螺旋输料管、燃烧器、振动电机和温度传感器相连。

一种应用上述装置的污染土壤低温振动热解吸处理方法，该方法包括以下步骤：

（1）空气通过过滤器后，由第一鼓风机通入燃烧器，工作介质（如柴油、汽油或天然气）在燃烧器内燃烧，产生热风。

（2）步骤1产生的热风由热风进口进入振动床，料仓内的污染土壤经螺旋输料管从进料口进入振动床，振动电机带动振动床振动，污染土壤在振动床内由进料口向出料口振动推进，推进过程中被热风加热，温度逐渐升高。

（3）污染土壤在振动床前部时，温度较低，大量的水分和部分污染土壤中的挥发性/半挥发性有机污染物挥发出来，从振动床前部的第一出风口排出；排出的混合气体依次经第一旋风分离器旋风除尘，第一布袋布袋除尘和水幕喷淋系统水幕除尘、去除有机污染物这三级处理后，排入大气中。

（4）污染土壤到达振动床后部时，温度较高，污染土壤中剩余的水分和大量挥发性/半挥发性有机污染物挥发出来，从振动床后部的第二出风口排出，排出的混合气体经第二旋风分离器旋风除尘和第二布袋布袋除尘后，由第二引风机通入燃烧器，混合气体中的有机污染物在燃烧器内高温分解。

（5）污染土壤到达振动床尾部时，被与振动床尾部的冷风进口相连的第二鼓风机鼓入的冷风冷却后，由振动床的出料口排出。

本发明的有益效果是：

1、振动床床体的温度在100-300℃范围内，因此工作环境的温度较低。

2、含高浓度有机污染物的尾气收集进入燃烧室燃烧共处置，且燃烧室内燃烧温度达到900℃-1000℃，能够有效地减少二噁英的产生。

3、本发明采用振动与低温热解吸相结合的工艺，能够有效缩短污染土壤处理时间，提高有机物净化效果。

4、与国外的同类产品相比，设备成本只为其1/3-1/2。

5、本发明的设计思想包含了污染全过程控制，严格控制污染土壤处理过程中可能带来的二次污染问题。

6、本发明采用自控箱作为自动控制系统，操作简便。

7、本发明处理主要污染物为挥发性/半挥发性有机物的污染土壤的净化效果可以达到80%-90%。

附图说明

图1为污染土壤低温振动热解吸处理装置的结构示意图；

图中，料仓1、螺旋输料管2、燃烧器3、第一鼓风机4、过滤器5、振动床6、振动电机7、第二鼓风机8、第一旋风分离器9、第一布袋10、第一引风机11、温度传感器12、水幕喷淋系统13、第二旋风分离器14、第二布袋15、第二引风机16、自控箱17。

具体实施方式

本发明污染土壤低温振动热解吸处理装置包括：料仓1、螺旋输料管2、燃烧器3、第一鼓风机4、过滤器5、振动床6、振动电机7、第二鼓风机8、第一旋风分离器9、第一布袋10、第一引风机11、温度传感器12、水幕喷淋系统13、第二旋风分离器14、第二布袋15、第二引风机16、自控箱17。其中，料仓1通过螺旋输料管2与振动床6的进料口相连，过滤器5与第一鼓风机4相连，第二引风机16和第一鼓风机4均与燃烧器3的进口相连，燃烧器3的出口与振动床6的热风进口相连，振动电机7与振动床6相连，温度传感器12固定在振动床6内，第二鼓风机8与振动床6尾部的冷风进口相连，振动床6前部的第一出风口与第一旋风分离器9相连，第一旋风分离器9、第一布袋10、第一引风机11和水幕喷淋系统13依次相连，振动床6后部的第二出风口与第二旋风分离器14相连，第二旋风分离器14、第二布袋15和第二引风机16依次相连。自控箱17分别通过数据线与螺旋输料管2、燃烧器3、振动电机7和温度传感器12相连，从而通过控制螺旋输料管2的输送速率、燃烧器3的功率和振动电机7的频率来调节振动床6内部的温度。

自控箱17可以由单片机或计算机来实现。 

本发明污染土壤低温振动热解吸处理方法包括以下步骤：

1、空气通过过滤器5后，由第一鼓风机4通入燃烧器3，工作介质（如柴油、汽油或天然气）在燃烧器3内燃烧，产生热风。

2、步骤1产生的热风由热风进口进入振动床6，料仓1内的污染土壤经螺旋输料管2从进料口进入振动床6，振动电机7带动振动床6振动，污染土壤在振动床6内由进料口向出料口振动推进，推进过程中被热风加热，温度逐渐升高。

3、污染土壤在振动床6前部时，温度较低，大量的水分和部分污染土壤中的挥发性/半挥发性有机污染物挥发出来，从振动床6前部的第一出风口排出；排出的混合气体依次经第一旋风分离器9旋风除尘，第一布袋10布袋除尘和水幕喷淋系统13水幕除尘、去除有机污染物这三级处理后，排入大气中。

4、污染土壤到达振动床6后部时，温度较高，污染土壤中剩余的水分和大量挥发性/半挥发性有机污染物挥发出来，从振动床6后部的第二出风口排出，排出的混合气体经第二旋风分离器14旋风除尘和第二布袋15布袋除尘后，由第二引风机16通入燃烧器3，混合气体中的有机污染物在燃烧器内高温分解。

5、污染土壤到达振动床6尾部时，被与振动床6尾部的冷风进口相连的第二鼓风机8鼓入的冷风冷却后，由振动床6的出料口排出。

应用本发明处理污染土壤，处理效率达到80%-90%，高于现有设备的处理效率；且尾气经除尘处理后，进入燃烧器3高温分解或进入水幕喷淋系统13进行水幕除尘、去除有机污染物，无二次污染。

    下面根据实施例进一步描述本发明，本发明的效果将体现得更加明显。

实施例1

某污染场地的污染土壤，其主要污染物为挥发性/半挥发性有机物，如苯系物中的苯、甲苯、二甲苯等。以该污染场地的污染土壤为具体的实施案例来进一步说明本发明专利的装置。

污染土壤经破碎预处理后，粒径小于1cm，然后经料仓1进入螺旋输料管2输送，通过振动床6进料口进入振动床6。

燃烧器3由燃烧器和燃烧室组成，其中燃烧器输出功率为118-328kw，燃烧室连接在燃烧器上，Q235钢材质，内搪耐火材料。鼓风机4的电机功率为0.37kw,风量为480 m³/h。过滤器5根据需要选择网目数。工作介质（如柴油、汽油或天然气）经燃烧器3点燃后，在燃烧室内与鼓风机4通入的空气和第二引风机16中出来的含高浓度污染物的气体共同燃烧加热，再由热风进口输送到振动床6，燃烧器3的开启和阀组的开启程度由自控箱17控制，燃烧室内的热空气温度也在自控箱17中显示。

振动床6为长方体型设备，具有良好密封性，与地面平行，通过隔振簧与水泥基座相连接。振动床6床体上有进料口、出料口、热风进口、冷风进口、第一出气口和第二出气口，进料口与螺旋输料管2相连。污染土壤从进料口进入振动床6床体，同时热空气从热风进口进入，二者在床体内充分接触，使得污染土壤中挥发性/半挥发性有机污染物挥发分离出来，含低浓度污染物和大量水蒸气的尾气从第一出气口依次经过第一旋风分离器9和第一布袋10，进入水幕喷淋系统13处理达标后排空；含高浓度污染物和少量水蒸气的尾气从第二出气口依次经过第二旋风分离器14、第二布袋15和第二引风机16回到燃烧器3，热解吸后的洁净土壤从出料口排出。冷空气由鼓风机8通过冷风进口进入振动床6，调节土壤床层温度。振动电机7安装在振动床6外部，调节振动床6床体的振动幅度和频率。振动电机7与自控箱17相连，土壤床层的温度也在自控箱17显示。

第一旋风分离器9和第二旋风分离器14均为Q235钢材质，处理风量3000-5000 m³/h，第一布袋10和第二布袋15采用一般防水防油材质，第一引风机11和第二引风机16的风量为3000-5000 m³/h，风压1300Pa，水幕喷淋系统13功率为20-30kw。水幕喷淋系统13中的水由其自带的循环水泵提升循环流动。

在自控箱17中集成了螺旋输料管2、燃烧器3和振动电机7的自动控制，以及燃烧器3和振动床6的温度监测。

处理量为0.2t-0.5t/h，燃烧器的工作温度为900℃-1000℃，振动床内土壤床层温度为100℃-300℃。处理效率达到80%-90%。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种污染土壤低温振动热解吸处理装置，其特征在于，它包括：料仓（1）、螺旋输料管（2）、燃烧器（3）、第一鼓风机（4）、过滤器（5）、振动床（6）、振动电机（7）、第二鼓风机（8）、第一旋风分离器（9）、第一布袋（10）、第一引风机（11）、温度传感器（12）、水幕喷淋系统（13）、第二旋风分离器（14）、第二布袋（15）、第二引风机（16）和自控箱（17）；其中，所述料仓（1）通过螺旋输料管（2）与振动床（6）的进料口相连，过滤器（5）与第一鼓风机（4）相连，第二引风机（16）和第一鼓风机（4）均与燃烧器（3）的进口相连，燃烧器（3）的出口与振动床（6）的热风进口相连，振动电机（7）与振动床（6）相连，温度传感器（12）固定在振动床（6）内，第二鼓风机（8）与振动床（6）尾部的冷风进口相连，振动床（6）前部的第一出风口与第一旋风分离器（9）相连，第一旋风分离器（9）、第一布袋（10）、第一引风机（11）和水幕喷淋系统（13）依次相连，振动床（6）后部的第二出风口与第二旋风分离器（14）相连，第二旋风分离器（14）、第二布袋（15）和第二引风机（16）依次相连；自控箱（17）分别通过数据线与螺旋输料管（2）、燃烧器（3）、振动电机（7）和温度传感器（12）相连。

2.一种应用权利要求1所述装置的污染土壤低温振动热解吸处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）空气通过过滤器（5）后，由第一鼓风机（4）通入燃烧器（3），工作介质在燃烧器（3）内燃烧，产生热风，所述工作介质为柴油、汽油或天然气；

（2）步骤1产生的热风由热风进口进入振动床（6），料仓（1）内的污染土壤经螺旋输料管（2）从进料口进入振动床（6），振动电机（7）带动振动床（6）振动，污染土壤在振动床（6）内由进料口向出料口振动推进，推进过程中被热风加热，温度逐渐升高；

（3）污染土壤在振动床（6）前部时，温度较低，大量的水分和部分污染土壤中的挥发性/半挥发性有机污染物挥发出来，从振动床（6）前部的第一出风口排出；排出的混合气体依次经第一旋风分离器（9）旋风除尘，第一布袋（10）布袋除尘和水幕喷淋系统（13）水幕除尘、去除有机污染物这三级处理后，排入大气中；

（4）污染土壤到达振动床（6）后部时，温度较高，污染土壤中剩余的水分和大量挥发性/半挥发性有机污染物挥发出来，从振动床（6）后部的第二出风口排出，排出的混合气体经第二旋风分离器（14）旋风除尘和第二布袋（15）布袋除尘后，由第二引风机（16）通入燃烧器（3），混合气体中的有机污染物在燃烧器内高温分解；

（5）污染土壤到达振动床（6）尾部时，被与振动床（6）尾部的冷风进口相连的第二鼓风机（8）鼓入的冷风冷却后，由振动床（6）的出料口排出。

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