一種持久性有機物汙染土壤間接熱脫附處置裝置製造方法
2023-12-08 07:10:21
一種持久性有機物汙染土壤間接熱脫附處置裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種持久性有機物汙染土壤間接熱脫附處置裝置。該裝置包括汙染土壤預處理系統、進料系統、熱脫附系統、出料系統、尾氣淨化系統、自動控制系統；汙染土壤預處理系統通過進料系統與熱脫附系統的進料口相連，熱脫附系統的固體出料口與出料系統相連，熱脫附系統的氣體出料口與尾氣淨化系統的進口相連。本實用新型採用間接加熱，有效避免脫附過程產生二噁英等毒害物質的風險；採用雙層圓筒迴轉窯式爐體，爐體軸線與地面呈0度角，降低運行維護費用和維護成本。
【專利說明】一種持久性有機物汙染土壤間接熱脫附處置裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於汙染土壤物化處置【技術領域】，具體涉及一種持久性有機物汙染土壤間接熱脫附處置裝置。
【背景技術】
[0002]持久性有機汙染物(POPs)是指通過各種環境介質(大氣、水、生物體等)能夠長距離遷移並長期存在於環境，具有長期殘留性、生物蓄積性、半揮發性和高毒性，對人類健康和環境具有嚴重危害的天然或人工合成的有機汙染物質，主要包括有機氯殺蟲劑、多氯聯苯和二噁英等。近年來，隨著我國產業結構調整和城市化進程的加快，以及《關於持久性有機汙染物(POPs)的斯德哥爾摩公約》的籤訂和履行，大批原本位於城市主城區的農藥、化工、煉焦、鋼鐵等高汙染企業紛紛搬遷或關閉，使得越來越多的持久性有機物汙染場地暴露出來。土壤中持久性有機汙染物不僅直接對土壤動植物、微生物及生態系統造成巨大危害，還可通過淋溶、粉塵攜帶等作用擴散進入周圍空氣或水體環境中，並可通過土壤攝入、皮膚接觸、蒸汽吸入、食物鏈等途徑進入人體，並最終在人體內積累，對人體健康產生巨大危害。目前，汙染土壤對中國的用地安全構成了嚴重的威脅，由汙染土壤引發的環境糾紛和人身危害事故時有發生和報導，汙染土壤的治理工作成為中國不可避免的、關係民生的重大事件。
[0003]熱脫附修復技術是重要的土壤修復技術之一，其在國外持久性有機物汙染土壤修復中具有非常成熟和廣泛的應用。近年來，國內也出現了一些關於熱脫附處置工藝和方法的報導，但均存在一定的不足。
[0004]專利號為CN 101530858 A的發明公布了一種土壤熱脫附修復處理系統，該系統包括進料系統、熱源系統和控制系統，其特徵在於還包括熱脫附系統4和熱提轉爐組成，尾氣處理裝置由除塵器和鹼液吸收塔組成。該發明熱脫附溫度較低，在50?300°C，只能處置沸點較低的有機汙染物，不能有效處置高沸點的持久性有機汙染物。同時，其處置效率低，對苯系物一般只有70?80 %左右；該發明由除塵器和鹼液吸收塔組成的尾氣處理裝置不能實現對尾氣中微量有機物的有效處理；該發明熱提轉爐軸線與地面之間5?10度夾角的設計增加了系統運行維護的費用和難度；該發明沒有提供明確的設備運行控制參數。
[0005]專利號為CN 102218446 A的發明公布了一種汙染土的熱脫附方法，該發明將汙染土在400?650°C下進行熱脫附，脫附產生煙氣在750?1200°C下進行焚燒處置，該發明沒有提供完整熱脫附裝置用於實現上述熱脫附處置。
[0006]專利號為CN 102357521 A的發明公布了一種連續的持久性有機汙染土壤直接熱脫附的方法，專利號為CN 102513346 A的發明公布了一種基於水泥工藝的有機汙染土壤熱脫附方法和裝置，上述2種專利採用焚燒方式對脫附尾氣進行處置，即增加能耗和處置成本，又有產生二噁英汙染的風險。
[0007]專利號為CN 102029287 B的發明公布了一種有機物汙染土壤滾筒式逆向熱脫附系統，該發明通過直接加熱形式，即將熱源直接作用於土壤實現有機汙染物與土壤顆粒的分離，處置過程會發生不完全燃燒現象，具有產生二噁英等毒害物質的環境風險。
[0008]上述所有專利公開的發明都沒有對熱脫附裝置組成系統進行移動式、模塊化的集成設計，不能實現裝置快速拆裝、方便移動的功能要求。
【發明內容】
[0009]本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種持久性有機物汙染土壤間接熱脫附處置裝置，實現汙染物和土壤有效分離的同時，採用分離-噴淋-乾燥-脫除的多段式淨化工藝對脫附尾氣進行處置達標後排放。
[0010]本實用新型裝置包括汙染土壤預處理系統、進料系統、熱脫附系統、出料系統、尾氣淨化系統、自動控制系統；所述的熱脫附系統的一端設有進料口，另一端設有固體出料口、氣體出料口 ；汙染土壤預處理系統通過進料系統與熱脫附系統的進料口相連，熱脫附系統的固體出料口通過管道與出料系統相連，熱脫附系統的氣體出料口通過管道與尾氣淨化系統的進口相連，自動控制系統採用聯控形式，對進料系統、熱脫附系統、尾氣淨化系統、出料系統進行控制，集成對土壤進料量、脫附溫度、升溫梯度、脫附爐體轉速、燃油風量、脫附氣氛、出料溫度進行控制；
[0011]所述的汙染土壤預處理系統包括篩分機、破碎機，使得汙染土壤風乾、篩分、破碎預處理後溼度小於20 % ,粒徑小於20mm ；
[0012]所述的進料系統包括進料傳送皮帶、進料鬥；進料傳送皮帶的一端與汙染土壤預處理系統的出料口相連，另一端與進料鬥的進口相連，進料鬥的出口與熱脫附系統的進料口相連；
[0013]所述的進料傳送皮帶配備有變速裝置，皮帶運轉速度通過變速裝置控制，皮帶機拖輪底部裝有稱重傳感器、稱重變送模塊，通過稱重傳感器、稱重變送模塊控制進料量；
[0014]所述的進料鬥內上、下端各設有光點傳感器，對進料鬥內物料料位進行掃描，當料位過高時，自動停止進料皮帶機運轉，當料位過低時，自動啟動進料皮帶機恢復運轉，並發出警報提醒現場操作人員恢復或停止往進料傳送皮帶上進料，進料鬥內設有星型鎖氣裝置，該星型鎖氣裝置為葉輪結構，通過PLC控制系統直接採集工況數據，再輸出信號控制葉輪的轉速，進而控制進入熱脫附系統的土壤量；
[0015]所述的熱脫附系統為雙層圓筒迴轉窯式爐體，該爐體的軸線與水平面呈O度角設置，確保設備運行過程中保持穩定，減少運行過程設備磨損和損耗，降低運行維護費用和維護成本；所述的雙層圓筒迴轉窯式爐體內外窯體同心同軸，汙染土壤在內外窯體之間的空隙部分進行熱脫附處置，內外窯體之間的空隙部分厚度為2(T35cm ;雙層圓筒迴轉窯式爐體的熱源分別作用於內窯體的內壁與外窯體的外壁，增強加熱效果，實現汙染土壤快速有效處置；雙層圓筒迴轉窯式爐體的外窯體內壁設多個抄板，抄板高度為l(T30cm，通過抄板作用實現土壤在迴轉窯式爐體內的行進運行；所述的雙層圓筒迴轉窯式爐體材質為310S不鏽鋼，310S不鏽鋼具有良好的抗氧化性、固溶狀態下無磁性、良好的可焊性、最高耐溫1200°C，在1150°C以下可連續使用；
[0016]所述的雙層圓筒迴轉窯式爐體熱源為油、氣兩用式，可根據場地條件選擇柴油或天然氣為熱源；
[0017]所述的出料系統包括第一出土器、出料口除塵系統、出料傳送皮帶；第一出土器的一端通過管道與熱脫附系統的固體出料口相連，第一出土器的另一端開有出料口，該出料口下方設有出料傳送皮帶，出料口設於出料口除塵系統的吸風罩內；
[0018]所述的出料口除塵系統為附著式振動除塵器，包括吸風罩、抽風口 ；抽風口處設置篩網和多個噴嘴；通過風機作用，將第一出土器的出料口粉塵引至抽風口，同時噴嘴啟動噴水，使揚塵粘附在篩網上，實現有效除塵，除塵後蒸汽通過煙?排放；
[0019]所述的尾氣淨化系統包括旋風除塵器、第二出土器、噴淋塔、填料塔、沉降池、混合池、壓濾機、澄清池；旋風除塵器設有進氣口、氣體出口、固體出口，旋風除塵器的進氣口通過管道與熱脫附系統的氣體出料口相連，旋風除塵器的固體出口通過管道與第二出土器的一端相連，第二出土器的另一端開有出料口，該出料口設於出料口除塵系統的吸風罩內，該出料口的下方同時設有出料傳送皮帶，旋風除塵器的氣體出口通過管路與噴淋塔的氣體進口相連，噴淋塔的液體出口通過管路與沉降池的進口相連，噴淋塔的氣體出口通過管路與填料塔的進口相連；沉降池的固體出口通過管路與混合池的進口相連，混合池的出口通過管路與壓濾機的進口相連，壓濾機的液體出口通過管道與澄清池的進口相連，壓濾機壓濾後產生的液體經液體出口通過管道引入澄清池，澄清池內澄清後液體經澄清池出口通過管道用於噴淋出料傳送皮帶上的土壤；沉降池的液體出口通過管路與熱交換器的第一進口相連，熱交換器的第二進口通過管路與冷凝塔相連，熱交換器的第一出口通過管路與噴淋塔的液體進口相連，熱交換器的第二出口通過管路與第一出土器、第二出土器的夾套相連，用於第一出土器和第二出土器夾套通循環水；
[0020]所述的第一、第二出土器採用圓形螺杆型夾套形式，在螺杆推進器外圍設置夾套，該夾套通循環水，實現脫附后土壤的初步冷卻，冷卻過程避免土壤與水的直接接觸，有效解決溼土容易導致螺杆推進器堵塞的問題；
[0021]與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果:
[0022]1.本實用新型採用間接加熱的形式，即熱脫附系統採用雙層圓筒迴轉窯式爐體，熱源作用於迴轉窯外壁，汙染土壤與加熱熱源不直接接觸，不會發生不完全燃燒的現象，有效避免脫附過程產生二噁英等毒害物質的風險。同時，脫附尾氣成分較簡單，其處置成本以及對環境的二次汙染風險顯著降低。
[0023]2.本實用新型採用雙層圓筒迴轉窯式爐體實現汙染土壤的間接熱脫附處置，爐體軸線與地面呈O度角設計。相比與現有其它裝置5?10度斜角的設計，本實用新型O度角的設計確保設備運行過程中保持穩定，減少運行過程設備磨損和損耗，降低運行維護費用和維護成本。
[0024]3.本實用新型採用雙層圓筒迴轉窯式爐體實現汙染土壤的間接熱脫附處置，內外窯體同心同軸，汙染土壤在兩個窯體之間的空隙部分進行處置，熱源同時作用於內窯體的內壁與外窯體的外壁，增強加熱效果，實現汙染土壤快速有效處置。
[0025]4.本實用新型採用圓形螺杆型夾套形式的第一、第二出土器，出土冷卻過程中避免土壤與水的直接接觸，有效解決溼土容易導致螺杆推進器堵塞的問題。
[0026]5.本實用新型採用旋風除塵一二級噴淋一乾燥一活性炭吸附/滑動弧降解的多段式一體化淨化工藝的非焚燒方式對熱脫附尾氣進行處置，處置過程不會產生二噁英等毒吾物質。
[0027]6.本實用新型自動控制系統與進料系統、熱脫附系統，以及出料系統連接，並採用聯控形式的設計，實現對脫附過程更加有效的監測和控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型裝置的示意圖；
[0029]其中，I為汙染土壤預處理系統，2為進料傳送皮帶，3為進料鬥，4為熱脫附系統，5為第一出土器，6為出料口除塵系統，7為出料傳送皮帶，8為旋風除塵器，9為噴淋塔，10為填料塔，11為沉降池，12為冷凝塔，13為澄清池，14為壓濾機，15為第二出土器，16為熱交換器，17為混合池。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明。
[0031]如圖1所示，本實用新型裝置包括汙染土壤預處理系統1、進料系統、熱脫附系統4、出料系統、尾氣淨化系統、自動控制系統；所述的熱脫附系統4的一端設有進料口，另一端設有固體出料口、氣體出料口 ；汙染土壤預處理系統I通過進料系統與熱脫附系統4的進料口相連，熱脫附系統4的固體出料口通過管道與出料系統相連，熱脫附系統4的氣體出料口通過管道與尾氣淨化系統的進口相連，自動控制系統採用聯控形式，對進料系統、熱脫附系統4、出料系統進行控制，集成對土壤進料量、脫附溫度、升溫梯度、脫附爐體轉速、燃油風量、脫附氣氛、出料溫度進行控制；
[0032]所述的汙染土壤預處理系統I包括篩分機、破碎機，使得汙染土壤風乾、篩分、破碎預處理後溼度小於20 %，粒徑小於20mm ；
[0033]所述的進料系統包括進料傳送皮帶2、進料鬥3 ;進料傳送皮帶2的一端與汙染土壤預處理系統I的出料口相連，另一端與進料鬥3的進口相連，進料鬥3的出口與熱脫附系統4的進料口相連；
[0034]所述的進料傳送皮帶2配備有變速裝置，皮帶運轉速度通過變速裝置控制，皮帶機拖輪底部裝有稱重傳感器、稱重變送模塊，通過稱重傳感器、稱重變送模塊控制進料量；
[0035]所述的進料鬥3內上、下端各設有光點傳感器，對進料鬥3內物料料位進行掃描，當料位過高時，自動停止進料皮帶機運轉，當料位過低時，自動啟動進料皮帶機恢復運轉，並發出警報提醒現場操作人員恢復或停止往進料傳送皮帶2上進料，進料鬥3內設有星型鎖氣裝置，該星型鎖氣裝置為葉輪結構，通過PLC控制系統直接採集工況數據，再輸出信號控制葉輪的轉速，由此控制進入熱脫附系統的土壤量；
[0036]所述的熱脫附系統4為雙層圓筒迴轉窯式爐體，該爐體的軸線與水平面呈O度角設置，確保設備運行過程中保持穩定，減少運行過程設備磨損和損耗，降低運行維護費用和維護成本；所述的雙層圓筒迴轉窯式爐體內外窯體同心同軸，汙染土壤在內外窯體之間的空隙部分進行熱脫附處置，內外窯體之間的空隙部分高度為2(T35cm ;雙層圓筒迴轉窯式爐體的熱源分別作用於內窯體的內壁與外窯體的外壁，增強加熱效果，實現汙染土壤快速有效處置；雙層圓筒迴轉窯式爐體的外窯體內壁設多個抄板，抄板高度為l(T30cm，通過抄板作用實現土壤在迴轉窯式爐體內的行進運行；所述的雙層圓筒迴轉窯式爐體材質為310S不鏽鋼，310S不鏽鋼具有良好的抗氧化性、固溶狀態下無磁性、良好的可焊性、最高耐溫1200°C，在1150°C以下可連續使用；
[0037]所述的熱脫附系統4的熱源為油、氣兩用式，可根據場地條件選擇柴油或天然氣為熱源；
[0038]所述的出料系統包括第一出土器5、出料口除塵系統6、出料傳送皮帶7 ;第一出土器5的一端通過管道與熱脫附系統4的固體出料口相連，第一出土器5的另一端開有出料口，該出料口下方設有出料傳送皮帶7，且出料口設於出料口除塵系統6的吸風罩內；
[0039]所述的出料口除塵系統6為附著式振動除塵器，包括吸風罩、抽風口 ；抽風口處設置篩網和多個噴嘴；通過風機作用，將粉塵引至抽風口，同時噴嘴啟動噴水，使揚塵粘附在篩網上，實現有效除塵，除塵後蒸汽通過煙囪排放；
[0040]所述的尾氣淨化系統包括旋風除塵器8、第二出土器15、噴淋塔9、填料塔10、沉降池11、混合池17、壓濾機14、澄清池13 ;旋風除塵器8設有進氣口、氣體出口、固體出口，旋風除塵器8的進氣口通過管道與熱脫附系統4的氣體出料口相連，旋風除塵器8的固體出口通過管道與第二出土器15的一端相連，第二出土器15的另一端開有出料口，該出料口設於出料口除塵系統6的吸風罩內，該出料口的下方同時設有出料傳送皮帶7，旋風除塵器8的氣體出口通過管路與噴淋塔9的氣體進口相連，噴淋塔9的液體出口通過管路與沉降池11的進口相連，噴淋塔9的氣體出口通過管路與填料塔10的進口相連；沉降池11的固體出口通過管路與混合池17的進口相連，混合池17的出口通過管路與壓濾機14相連，壓濾機14的液體出口通過管道與澄清池13的進口相連，壓濾機14壓濾後產生的液體經液體出口通過管道引入澄清池13，澄清池13內澄清後液體經澄清池13出口通過管道用於噴淋出料傳送皮帶7上的土壤；沉降池11的液體出口通過管路與熱交換器16的第一進口相連，熱交換器16的第二進口通過管路與冷凝塔12相連，熱交換器16的第一出口通過管路與噴淋塔9的液體進口相連，熱交換器的第二出口通過管路用於第一出土器5和第二出土器15夾套通循環水；
[0041]所述的第一出土器5、第二出土器15採用圓形螺杆型夾套形式，在螺杆推進器外圍設置夾套，該夾套通循環水，實現脫附后土壤的初步冷卻，冷卻過程避免土壤與水的直接接觸，有效解決溼土容易導致螺杆推進器堵塞的問題。
[0042]工作過程:利用上述裝置有機物汙染土壤間接熱脫附處置方法，包括以下步驟:
[0043]步驟(1).汙染土壤加入到汙染土壤預處理系統經風乾、破碎、篩分預處理後，得到溼度小於20 %，粒徑小於20mm的汙染土壤；
[0044]步驟(2).將步驟(1)預處理後的汙染土壤通過進料系統輸送至熱脫附系統，400?600°C下脫附10?40min,得到脫附土壤與脫附廢氣；
[0045]步驟(3).脫附土壤通過出料系統出料；
[0046]步驟(4).脫附廢氣通過尾氣淨化系統採用旋風除塵一二級噴淋一乾燥一活性炭吸附/滑動弧降解的多段式一體化淨化工藝，具體是:
[0047]脫附廢氣首先通過旋風除塵器分離出脫附廢氣中的揚塵，旋風除塵處理後的高溫尾氣通過噴淋塔液化尾氣中有機汙染物，得到噴淋降溫後的尾氣與噴淋後的廢水；噴淋降溫後的尾氣依次經噴淋過濾、冷凍乾燥、活性炭吸附/滑動弧降解，去除有機汙染物後，得到可達標排放的氣體；噴淋後的廢水通過沉降池沉澱、混合池攪拌處理後，經壓濾機壓濾得到高濃度的壓縮濾餅。
[0048]實際運行處置表明:脫附溫度為400?600°C，脫附時間為10?40min的脫附條件下，裝置對土壤中多氯聯苯的去除效率達99 %以上。脫附後尾氣沒有檢出二噁英等毒害物質，經淨化工藝處置後達到國家排放標準。
[0049]上述實施例並非是對於本實用新型的限制，本實用新型並非僅限於上述實施例，只要符合本實用新型要求，均屬於本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種持久性有機物汙染土壤間接熱脫附處置裝置，其特徵在於該裝置包括汙染土壤預處理系統、進料系統、熱脫附系統、出料系統、尾氣淨化系統、自動控制系統；汙染土壤預處理系統通過進料系統與熱脫附系統的進料口相連，熱脫附系統的固體出料口通過管道與出料系統相連，熱脫附系統的氣體出料口通過管道與尾氣淨化系統的進口相連，自動控制系統採用聯控形式，對進料系統、熱脫附系統、尾氣淨化系統、出料系統進行控制； 所述的進料系統包括進料傳送皮帶、進料鬥；進料傳送皮帶的一端與汙染土壤預處理系統的出料口相連，另一端與進料鬥的進口相連，進料鬥的出口與熱脫附系統的進料口相連； 所述的出料系統包括第一出土器、出料口除塵系統、出料傳送皮帶；第一出土器的一端通過管道與熱脫附系統的固體出料口相連，第一出土器的另一端開有出料口，該出料口下方設有出料傳送皮帶，出料口設於出料口除塵系統的吸風罩內； 所述的出料口除塵系統為附著式振動除塵器，包括吸風罩、抽風口 ；抽風口處設置篩網和多個噴嘴； 所述的尾氣淨化系統包括旋風除塵器、第二出土器、噴淋塔、填料塔、沉降池、混合池、壓濾機、澄清池；旋風除塵器設有進氣口、氣體出口、固體出口，旋風除塵器的進氣口通過管道與熱脫附系統的氣體出料口相連，旋風除塵器的固體出口通過管道與第二出土器的一端相連，第二出土器的另一端開有出料口，該出料口設於出料口除塵系統的吸風罩內，該出料口的下方同時設有出料傳送皮帶，旋風除塵器的氣體出口通過管路與噴淋塔的氣體進口相連，噴淋塔的液體出口通過管路與沉降池的進口相連，噴淋塔的氣體出口通過管路與填料塔的進口相連；沉降池的固體出口通過管路與混合池的進口相連，混合池的出口通過管路與壓濾機的進口相連，壓濾機的液體出口通過管道與澄清池的進口相連，壓濾機壓濾後產生的液體經液體出口通過管道引入澄清池，澄清池內澄清後液體經澄清池出口通過管道用於噴淋出料傳送皮帶上的土壤；沉降池的液體出口通過管路與熱交換器的第一進口相連，熱交換器的第二進口通過管路與冷凝塔相連，熱交換器的第一出口通過管路與噴淋塔的液體進口相連，熱交換器的第二出口通過管路與第一出土器、第二出土器的夾套相連，用於第一出土器和第二出土器夾套通循環水。
2.如權利要求1所述的一種持久性有機物汙染土壤間接熱脫附處置裝置，其特徵在於所述的熱脫附系統為雙層圓筒迴轉窯式爐體，該爐體的內外窯體同心同軸，熱源分別作用於內窯體的內壁與外窯體的外壁。
3.如權利要求1所述的一種持久性有機物汙染土壤間接熱脫附處置裝置，其特徵在於所述的雙層圓筒迴轉窯式爐體的軸線與水平面呈O度角設置。
4.如權利要求2所述的一種持久性有機物汙染土壤間接熱脫附處置裝置，其特徵在於雙層圓筒迴轉窯式爐體的外窯體內壁設多個抄板，抄板高度為l(T30cm。
5.如權利要求2所述的一種持久性有機物汙染土壤間接熱脫附處置裝置，其特徵在於所述的雙層圓筒迴轉窯式爐體為310S不鏽鋼。
6.如權利要求2所述的一種持久性有機物汙染土壤間接熱脫附處置裝置，其特徵在於所述的雙層圓筒迴轉窯式爐體熱源為油、氣兩用式。
7.如權利要求1所述的一種持久性有機物汙染土壤間接熱脫附處置裝置，其特徵在於所述的進料鬥內設有星型鎖氣裝置，該星型鎖氣裝置為葉輪結構。
8.如權利要求1所述的一種持久性有機物汙染土壤間接熱脫附處置裝置，其特徵在於第一出土器、第二出土器均採用圓形螺杆型夾套形式，在螺杆推進器外圍設置夾套。
【文檔編號】B01D50/00GK204093828SQ201420535244
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2014年9月17日
【發明者】張文輝, 章偉鵬, 戴綦文, 元妙新, 郭海峰, 張昊甲 申請人:杭州大地環保工程有限公司