一種有機物汙染土壤的修複方法與流程
2023-11-11 03:50:32
本發明涉及一種有機物汙染土壤的修複方法。
背景技術：
隨著工業化和城市化的發展，近些年我國出現了一批關閉搬遷或即將退役的化工廠、農藥廠、煉油廠和焦化廠等企業。在這些企業過去的生產過程中，廢物的傾倒和排放、化學物質的洩漏等因素必然會造成嚴重的場地汙染問題。大多數汙染場地面臨著用地功能的轉換和二次開發，但這些場地的汙染土壤會嚴重威脅人體健康和環境安全，成為當前迫切需要解決的問題。
按汙染物的種類，可將汙染土壤分為有機物汙染土壤和無機物汙染土壤。有機物汙染土壤中的有機物主要包括石油類、苯系物、農藥、多環芳烴和多氯聯苯等。目前有機物汙染土壤的修復技術主要包括熱脫附法、蒸汽提取法、化學氧化法、固定/穩定化法、焚燒法和生物法等。
中國專利CN103962374A公開了一種環保節能的有機汙染土壤熱脫附修復處理系統，包括進料系統、熱脫附系統、土壤出料系統、燃燒及尾氣處理系統、煙氣控溫系統、尾氣降溫除塵系統和尾氣排放系統。熱脫附系統包括間接加熱雙筒迴轉窯；操作過程中，外筒中的熱氣流加熱內筒中的土壤後成為熱尾氣。熱尾氣流經尾氣降溫除塵系統中的旋風除塵器和噴淋降溫除塵設備，最後在尾氣排放系統中的排風機的作用下排入煙囪後進入大氣。該系統存在的問題是，在操作過程中，熱尾氣的餘熱未進行利用；熱脫附後的土壤在土壤出料系統中噴淋降溫後裝車運出，其餘熱也未進行利用；這樣就使能量利用率不高。CN103495598A公開了一種有機汙染土壤修複方法，將有機汙染土壤送入焙燒室，燃燒爐產生的熱氣體進入加熱通道對焙燒室內的有機汙染土壤進行加熱修復。有機汙染土壤分離出的有機汙染物和水分進入燃燒爐被完全分解燃燒，燃燒後產生的煙氣經加熱通道、袋除塵器、排風機、煙囪、除酸裝置，最後排放。修復後的土壤進入冷卻機與冷風進行換熱，產生的熱風進入燃燒爐內做二次熱風使用。上述過程中，由加熱通道流出的熱氣體和煙氣即熱尾氣，其餘熱未進行利用，也使能量利用率不高。
上述技術存在的另一個問題是，未根據有機物汙染土壤的汙染狀況對其分別進行修復。當有重汙染土壤和輕汙染土壤需要修復時，輕汙染土壤也隨重汙染土壤進入熱脫附裝置進行熱脫附，這勢必會造成能量的不必要浪費。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種有機物汙染土壤的修複方法，以解決現有技術所存在的能量利用率不高等問題。
為解決上述問題，本發明採用的技術方案是：一種有機物汙染土壤的修復 方法，其特徵在於該方法包括如下步驟：
A、重汙染土壤進入預熱裝置，由來自熱脫附裝置的熱尾氣間接加熱進行預熱，分離出的有機物由吹掃空氣吹掃出預熱裝置，換熱後的熱尾氣進入尾氣處理裝置進行處理；
B、預熱後的重汙染土壤進入熱脫附裝置，由來自天然氣燃燒裝置的熱煙氣間接加熱進行熱脫附，分離出的有機物由吹掃空氣吹掃出熱脫附裝置，換熱後的熱煙氣成為熱尾氣，由熱脫附裝置進入預熱裝置；
C、熱脫附後的重汙染土壤進入混合裝置，與進入混合裝置的輕汙染土壤混合，形成混合土壤；
D、混合土壤進入低溫解吸裝置進行低溫解吸，分離出的有機物由吹掃空氣吹掃出低溫解吸裝置，解吸合格後的混合土壤由低溫解吸裝置排出；
上述的操作過程中，在預熱裝置、熱脫附裝置、低溫解吸裝置分離出的有機物與吹掃空氣形成含有機物的空氣，流出上述裝置後均進入天然氣燃燒裝置，向天然氣燃燒裝置通入天然氣，天然氣與上述的含有機物的空氣混合、燃燒，生成的熱煙氣進入熱脫附裝置。
採用本發明，具有如下的有益效果：(1)由熱脫附裝置流出的熱尾氣進入預熱裝置對重汙染土壤進行預熱，熱尾氣的餘熱得到了充分利用。(2)熱脫附後的重汙染土壤在混合裝置中與輕汙染土壤混合，重汙染土壤的餘熱傳遞給輕汙染土壤；所形成的混合土壤的溫度較高，有利於其在低溫解吸裝置中進行低溫解吸時分離出更多的有機物，且可縮短低溫解吸過程的修復時間。因此，熱脫附後重汙染土壤的餘熱得到了充分利用。(3)由預熱裝置、熱脫附裝置、低溫解吸裝置流出的含有機物的空氣均進入天然氣燃燒裝置助燃，有機物能被完全燃燒分解，無次生汙染；且由熱脫附裝置流出的含有機物的空氣的餘熱得到了利用。因此，本發明的能量利用率較高。
本發明對重汙染土壤和輕汙染土壤按不同方式同時進行修復，輕汙染土壤不進入熱脫附裝置進行熱脫附，不造成能量的不必要浪費。
總之，本發明可以有效地降低單位質量土壤修復的能耗，從而降低土壤修復成本、減少投資。
下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。附圖和具體實施方式並不限制本發明要求保護的範圍。
附圖說明
圖1是本發明有機物汙染土壤的修複方法的流程簡圖。
具體實施方式
參見圖1，本發明有機物汙染土壤的修複方法，包括如下步驟：
A、重汙染土壤1進入預熱裝置2，由來自熱脫附裝置3的熱尾氣31間接加熱 進行預熱。分離出的有機物由吹掃空氣9吹掃出預熱裝置2，換熱後的熱尾氣31進入尾氣處理裝置7進行處理。
換熱後的熱尾氣31進入尾氣處理裝置7進行處理，主要是冷卻、除塵，再用有機胺溶液對換熱後的熱尾氣31進行吸收淨化處理。所用的有機胺優選為一乙醇胺、二乙醇胺、甲基二乙醇胺和哌嗪之中的一種，或兩種以上的混合胺。熱尾氣31淨化達標後排入大氣。
上述的間接加熱，即熱尾氣31不直接與重汙染土壤1接觸而進行加熱。
B、預熱後的重汙染土壤1進入熱脫附裝置3，由來自天然氣燃燒裝置8的熱煙氣82間接加熱進行熱脫附。分離出的有機物由吹掃空氣9吹掃出熱脫附裝置3，換熱後的熱煙氣成為熱尾氣31，由熱脫附裝置3進入預熱裝置2。
上述的間接加熱，即熱煙氣82不直接與預熱後的重汙染土壤1接觸而進行加熱。
C、熱脫附後的重汙染土壤1進入混合裝置4，與進入混合裝置4的輕汙染土壤6混合，形成混合土壤10。
D、混合土壤10進入低溫解吸裝置5進行低溫解吸，分離出的有機物由吹掃空氣9吹掃出低溫解吸裝置5。解吸合格後的混合土壤10由低溫解吸裝置5排出。
上述的操作過程中，在預熱裝置2、熱脫附裝置3、低溫解吸裝置5分離出的有機物與吹掃空氣9形成含有機物的空氣91，流出上述裝置後均作為天然氣燃燒所用的空氣進入天然氣燃燒裝置8。進入天然氣燃燒裝置8之前，含有機物的空氣91需要在除塵裝置(圖略)中進行除塵，以免土壤的微細顆粒堵塞管道和設備。向天然氣燃燒裝置8通入天然氣81，天然氣81與上述的含有機物的空氣91混合、燃燒，生成的熱煙氣82進入熱脫附裝置3。
本發明需修復的輕汙染土壤6，所含的有機物主要為易揮發有機物，如苯、甲苯和二甲苯，它們在溫度高於40℃時即可逐漸從受汙染的土壤中分離出來。本發明需修復的重汙染土壤1所含的有機物除上述的易揮發有機物外，還有難揮發有機物；難揮發有機物例如是石油焦或大分子有機物，大分子有機物例如是多環芳烴或多氯聯苯。這些難揮發有機物在溫度達到300℃以上時才能逐漸從受汙染的土壤中分離出來。
本發明需修復的重汙染土壤1，要求其含水量低於20％(本發明以％表示質量百分數)，粒徑小於10mm。重汙染土壤1的有機物含量一般為0.6％～20％，其中難揮發有機物含量一般為0.4％～10％。
本發明需修復的輕汙染土壤6，要求其含水量低於20％，粒徑小於10mm，有機物含量一般為0.6％～15％。
重汙染土壤1和輕汙染土壤6分別預先經過乾燥和篩分處理，以使其含水量和粒徑達到本發明的要求。
進入預熱裝置2的重汙染土壤1、進入混合裝置4的輕汙染土壤6的溫度一般均為-20～40℃。
在預熱裝置2中，重汙染土壤1預熱後的溫度一般為100℃～200℃，預熱時間一般為10～200min。
在熱脫附裝置3中，預熱後的重汙染土壤1一般被加熱至300～700℃，熱脫附時間一般為1～200min。熱脫附後重汙染土壤1的有機物含量一般不高於0.5％，其中難揮發有機物含量一般不高於0.2％。
進入預熱裝置2的熱尾氣31的溫度，略高於預熱後的重汙染土壤1在熱脫附裝置3中被加熱到的溫度。進入熱脫附裝置3的熱煙氣82的溫度一般為800～1000℃。
進入混合裝置4的輕汙染土壤6與熱脫附後的重汙染土壤1的質量比一般為1:1～4:1。
在低溫解吸裝置5中，混合土壤10的溫度一般為50～300℃，低溫解吸時間一般為3～48h。由低溫解吸裝置5排出的解吸合格後的混合土壤10，有機物含量一般不高於0.3％，其中難揮發有機物含量一般不高於0.1％。
本發明的一些優選參數如下：重汙染土壤1的含水量低於10％，粒徑小於5mm；重汙染土壤1的有機物含量為2％～15％，其中難揮發有機物含量為1％～7％。輕汙染土壤6的含水量低於10％，粒徑小於5mm，有機物含量為2％～10％。在熱脫附裝置3中，預熱後的重汙染土壤1被加熱至500～600℃，熱脫附時間為10～100min。進入混合裝置4的輕汙染土壤6與熱脫附後的重汙染土壤1的質量比為2:1～3:1。在低溫解吸裝置5中，混合土壤10的溫度為100～150℃。
本發明所用的各種裝置，都可以是現有土壤修復技術所使用的。其中預熱裝置2所用的主要設備為間接換熱的換熱器或換熱盤管，熱脫附裝置3所用的主要設備為間壁式旋轉窯，混合裝置4所用的主要設備為混合機或攪拌機，低溫解吸裝置5所用的主要設備為翻拋機，天然氣燃燒裝置8所用的主要設備為燃燒器。尾氣處理裝置7主要由冷卻器、除塵器(旋風或布袋除塵器)和有機胺吸收塔組成。進入各裝置的土壤主要採用上料皮帶機輸送，而各種氣體的輸送主要採用引風機和管道。