有机污染土壤修复系统及工艺的制作方法

本发明涉及土壤修复技术领域，具体而言，涉及一种有机污染土壤修复系统及工艺。

背景技术：

随着经济的快速增长，环境的污染也随之而来。日益加重的环境的污染给人类的生存带来了严重的威胁。特别是土壤的污染，将直接影响到人们的正常生活。为了协调经济增长与土壤保护，土壤修复行业应运而生。且具备良好的发展前景，目前我国土壤修复行业正处于初级阶段，未来10年将迎来土壤修复行业的快速发展，市场巨大。当前欧美等发达国家对污染土壤修复技术进行多年研究，对于挥发性有机污染物污染的土壤修复技术，主要有气相抽提(sve)、土壤洗涤/淋洗、回转窑热解吸、监测式自然衰减(mna)、氧化还原、微生物修复等技术。

但上述方法均存在弊端，如气相抽提技术对土壤的渗透性要求较高和去除后期存在拖尾效应；土壤洗涤/淋洗技术处理后的洗涤/淋洗剂与土壤需要进一步处理，工艺要求较高，存在洗涤/淋洗二次污染的可能；回转窑热解吸技术热能利用率较低耗，土壤与热空气难以快速高效均匀混合，且有机污染土壤容易在回转窑内板结堵塞；氧化还原技术可能存在二次污染及成本较高；而基于微生物修复的监测式自然衰减(mna)、生物通风(bv)、可渗透反应墙技术(prb)等技术，则存在对处理环境参数要求较高，处理时间较长等问题。

因此，亟需开发革命性的新型尖端技术，为有机污染土壤提供一种快速、高效的处理修复方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供有机污染土壤修复系统及工艺，用以改善上述问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种有机污染土壤修复系统，所述有机污染土壤修复系统包括进料罐、流化床反应器、热风机、净化土壤卸料罐及尾气处理装置，所述热风机与所述流化床反应器底部一侧设置的气体分布室的进风口连通；所述进料罐临近所述流化床反应器顶部一侧的进料口设置，所述气体分布室与所述进料口相对，所述净化土壤卸料罐与所述流化床反应器底部一侧设置的出料口连通，所述尾气处理装置与所述流化床反应器顶部一侧设置气体出口连接；所述热风机产生的热风通过所述气体分布室进入所述流化床反应器，以使所述流化床反应器内气体调节为满足预定条件的流态化空气；所述进料罐将待修复土壤从所述进料口投放入所述流化床反应器内，以使所述待修复土壤与所述流态化空气接触及反应，以分离出修复土壤及有机污染气体；所述净化土壤卸料罐接收沉降于所述流化床反应器底部的所述修复土壤；所述尾气处理装置接收并处理所述有机污染气体。

进一步地，所述流化床反应器还包括壳体、反应器内筒及锁风进料室，所述气体分布室及锁风进料室均设置于所述壳体内，所述气体分布室设置于所述壳体的底部，所述锁风进料室设置于所述壳体的顶部，所述气体分布室与所述锁风进料室相对，所述反应器内筒竖直设置于所述壳体内，所述反应器内筒的一端开口与所述气体分布室的出风口连接，另一端开口朝向所述锁风进料室的投料口，所述锁风进料室的入料口与所述进料口重合，所述壳体与所述反应器内筒的侧壁之间构成土壤接收槽，所述净化土壤卸料罐通过所述出料口与所述土壤接收槽之间的连通；所述热风机产生的热风通过所述气体分布室进入所述反应器内筒，以将所述反应器内筒中气体调节为满足预定条件的所述流态化空气，其中，满足预定条件的所述流态化空气对应的温度在100～500℃之间且对应的流化速度在0.1m/s～2.5m/s之间；通过所述锁风进料室的翻板进料阀将接收所述进料罐投入的所述待修复土壤均匀投入所述反应器内筒，与所述流态化空气接触及反应；所述土壤接收槽接收从所述待修复土壤分离出来的所述修复土壤。

进一步地，所述有机污染土壤修复系统还包括热风缓冲罐，所述热风缓冲罐设置于所述气体分布室与所述热风机之间，以连通所述气体分布室与所述热风机。

进一步地，所述气体分布室的出风口设置一用于防止气体分布室被堵塞的分布板。

进一步地，所述壳体的顶部的内侧壁及所述锁风进料室的外侧壁设置多个内挡板，所述内挡板的板体与所述土壤接收槽的槽口相对。

进一步地，所述内挡板的板体与水平面之间构成预设夹角，所述内挡板的自由端朝向所述壳体的底部。

进一步地，所述有机污染土壤修复系统还包括锁风卸料阀，所述锁风卸料阀设置于所述净化土壤卸料罐与所述出料口之间，用于控制净化土壤卸料罐与所述出料口之间通道的连通或断开。

进一步地，所述尾气处理装置包括布袋除尘器及尾气净化箱，所述气体出口、布袋除尘器及尾气净化箱依次连接。

第二方面，本发明实施例提供了一种利用前述有机污染土壤修复系统的有机污染土壤修复工艺，包括以下步骤：启动所述热风机将所述流化床反应器内的气体调节为满足预定条件的稳定的流态化空气；所述进料罐将待修复土壤从所述进料口投放入所述流化床反应器内，以使所述待修复土壤与所述流态化空气接触及反应，以分离出修复土壤及有机污染气体；所述净化土壤卸料罐接收沉降于所述流化床反应器底部的所述修复土壤；所述尾气处理装置接收并处理所述有机污染气体。

与现有技术相比，本发明提供的所述有机污染土壤修复系统及工艺。其中，所述进料罐将待修复土壤从所述进料口投放入所述流化床反应器内，使所述待修复土壤与所述流态化空气接触及反应，以分离出修复土壤及有机污染气体，过程快速且土壤与流态化空气接触充分，便于高效的将土壤与污染物分开。通过从流化床反应器上端进料，热空气从流化床反应器下端鼓入的方式，通过这种逆向进料，更易实现土壤的提升、输送与流态化，降低启动压降，阻力降较小。所述净化土壤卸料罐接收沉降于所述流化床反应器底部的所述修复土壤，不需要采用气固流态化稀相输送，降低了流化风与尾气处理系统的处理负荷。所述尾气处理装置接收并处理所述有机污染气体，放置污染物随意排泄，对环境产生影响。修复过程快捷、高效，具有广阔的应用价值。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明较佳实施例提供的有机污染土壤修复系统的结构示意图。

图2为图1示出的有机污染土壤修复系统沿ii-ii的剖面示意图。

图3示出了本发明较佳实施例提供的有机污染土壤修复工艺的步骤流程图。

图标：100-有机污染土壤修复系统；10-进料罐；20-流化床反应器；21-气体分布室；211-分布板；22-锁风进料室；221-入料口；222-投料口；23-壳体；24-反应器内筒；25-土壤接收槽；26-内挡板；30-热风机；40-净化土壤卸料罐；50-尾气处理装置；51-布袋除尘器；52-尾气净化箱；60-热风缓冲罐；70-锁风卸料阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

第一实施例

请结合图1及图2参考，本发明实施例所提供的一种有机污染土壤修复系统100。所述有机污染土壤修复系统100包括进料罐10、流化床反应器20、热风机30、净化土壤卸料罐40及尾气处理装置50，热风机30、净化土壤卸料罐40及尾气处理装置50分别与流化床反应器20连接。进料罐10临近流化床反应器20设置。

在本发明实施例中，所述热风机30与所述流化床反应器20底部一侧设置的气体分布室21的进风口连通。热风机30产生的热风通过所述气体分布室21进入所述流化床反应器20，以使所述流化床反应器20内气体调节为满足预定条件的流态化空气。

进一步地，有机污染土壤修复系统100还包括热风缓冲罐60。热风缓冲罐60设置于所述气体分布室21与所述热风机30之间，以连通所述气体分布室21与所述热风机30。热风机30产生的热风先于热风缓冲罐60内聚集，形成稳定且所述流态化空气稳定后再由热风缓冲罐60进入气体分布室21内。所述气体分布室21的出风口设置一用于防止气体分布室21被堵塞的分布板211。

在本发明实施例中，所述进料罐10临近所述流化床反应器20顶部一侧的进料口设置。所述气体分布室21与所述进料口相对。

进一步地，所述流化床反应器20还包括锁风进料室22。锁风进料室22设置于所述流化床反应器20的顶部一侧，与所述气体分布室21相对。所述锁风进料室22的入料口221与所述进料口重合，锁风进料室22的投料口222朝向气体分布室21的出风口。

进料罐10将待修复土壤从流化床反应器20顶部一侧的进料口投入锁风进料室22中，再由锁风进料室22的翻板进料阀将该待修复土壤均匀地朝气体分布室21的出风口一侧投放。由热风缓冲罐60鼓入的满足预设条件的所述流态化空气从流化床反应器20底部一侧进入该流化床反应器20，并朝向锁风进料室22的投料口222。通过这种逆向进料，更易实现土壤的提升与输送，降低启动压降。待修复土壤及流态化空气在流化床反应器20逆向充分混合，可实现气固流态化状态，待修复土壤颗粒及流态化空气在流化床反应器20内进行激烈碰撞、摩擦、翻滚，实现高效的动量传递、热量传递、质量传递以及物理化学反应，从而将土壤中的有机污染物解吸去除，使待修复土壤得到净化处理。

在本发明实施例中，所述净化土壤卸料罐40与所述流化床反应器20底部一侧设置的出料口连通。进一步地，所述有机污染土壤修复系统100还包括锁风卸料阀70。所述锁风卸料阀70设置于所述净化土壤卸料罐40与所述出料口之间，用于控制净化土壤卸料罐40与所述出料口之间通道的连通或断开。

需要说明的是，通过采用锁风进料室22及锁风卸料阀70确保整个流化床反应器20的密闭性，无大气污染物的释放与逃逸，且能避免气味挥发扰民。

在本发明实施例中，所述尾气处理装置50与所述流化床反应器20顶部一侧设置气体出口连接。气体出口远离所述进料口设置。所述尾气处理装置50包括布袋除尘器51及尾气净化箱52，所述气体出口、布袋除尘器51及尾气净化箱52依次连接。上述尾气净化箱52通过活性炭或等离子技术将尾气中的有机物去除，使从待修复土壤中分离出来的有机污染气体进过处理后达标后外排。

在本发明实施例中，所述流化床反应器20还包括壳体23及反应器内筒24。所述气体分布室21及锁风进料室22均设置于所述壳体23内，所述气体分布室21设置于所述壳体23的底部，所述锁风进料室22设置于所述壳体23的顶部，所述气体分布室21与所述锁风进料室22相对，所述反应器内筒24竖直设置于所述壳体23内，所述反应器内筒24的一端开口与所述气体分布室21的出风口连接，另一端开口朝向所述锁风进料室22的投料口222。从气体分布室21鼓入的满足预设要求的流态化空气从反应器内筒24的下端进入反应器内筒24内，以使将所述反应器内筒24中气体调节为满足预定条件的所述流态化空气，其中，满足预定条件的所述流态化空气对应的温度在100～500℃之间且对应的流化速度在0.1m/s～2.5m/s之间。待修复土壤由进料罐10通过锁风进料室22从反应器内筒24的上端进入反应器内筒24内，与所述流态化空气接触及反应。具体地，待修复土壤与上述流态化空气逆向相遇、接触、充分混合，可实现气固流态化状态，待修复土壤颗粒及流态化空气在流化床反应器20内进行激烈碰撞、摩擦、翻滚，实现高效的动量传递、热量传递、质量传递以及物理化学反应。

所述壳体23与所述反应器内筒24的侧壁之间构成土壤接收槽25。具体地，所述壳体23的内径大于所述反应器内筒24的内径，反应器内筒24与壳体23之间的间距均匀，以构成环形的土壤接收槽25。所述土壤接收槽25接收从所述待修复土壤分离出来的所述修复土壤。所述净化土壤卸料罐40通过所述出料口与所述土壤接收槽25之间的连通。进一步地，所述壳体23的顶部的内侧壁及所述锁风进料室22的外侧壁设置多个内挡板26，所述内挡板26的板体与所述土壤接收槽25的槽口相对。所述内挡板26的板体与水平面之间构成预设夹角，所述内挡板26的自由端朝向所述壳体23的底部。内挡板26有助于分离出的修复土壤会向反应器内筒24的四周沉降，并沉降入到土壤接收槽25内。修复土壤通过内挡板26沉降后，使其从流化床反应器20的下端卸料，无需以气固流态化稀相从流化床反应器20上端输送，降低了流化风与尾气处理系统的处理负荷。

请参考图3，本发明实施例还提供了一种利用本实施例中的有机污染土壤修复系统100的有机污染土壤修复工艺，包括以下步骤：

步骤s101，启动所述热风机30将所述流化床反应器20内的气体调节为满足预定条件的稳定的流态化空气。

具体地，所述热风机30产生热风在热风缓冲罐60中汇聚并形成稳定的满足预设条件的流态化空气，该流态化空气再通过气体分布室21进入流化床反应器20的反应器内筒24，以将反应器内筒24内的气体调节为满足预定条件的所述流态化空气。可选地，满足预定条件的所述流态化空气对应的温度在100～500℃之间，根据处理的待修复土壤对应的有机污染物的不同，在该温度区间内确定对应的温度。上述流态化空气对应的流化速度可以在0.1m/s～2.5m/s之间。优选地，对应的流化速度可以在0.5m/s～1.5m/s之间。

步骤s102，所述进料罐10将待修复土壤从所述进料口投放入所述流化床反应器20内，以使所述待修复土壤与所述流态化空气接触及反应，以分离出修复土壤及有机污染气体。待修复土壤由进料罐10通过锁风进料室22从反应器内筒24的上端进入反应器内筒24内，与所述流态化空气接触及反应。

具体地，待修复土壤与上述流态化空气逆向相遇、接触、充分混合，可实现气固流态化状态，待修复土壤颗粒及流态化空气在流化床反应器20内进行激烈碰撞、摩擦、翻滚，实现高效的动量传递、热量传递、质量传递以及物理化学反应，以使有机污染物与土壤分离。

在本发明实施例中，上述待修复土壤对应的含水率低于20％，对应的土壤粒径低于10mm。

步骤s103，所述净化土壤卸料罐40接收沉降于所述流化床反应器20底部的所述修复土壤。

步骤s104，所述尾气处理装置50接收并处理所述有机污染气体。

在本发明实施例中，少量随着有机污染气体进入布袋除尘器51，且被布袋除尘器51拦截的土壤粉尘，由于在传输过程中会受到有机污染气体的二次污染。因此，可以对其进行喷洒氧化剂的方式处理达标，最终与净化土壤卸料罐40内的修复土壤混合后进行补水回填。

综上所述，本发明实施例提供的有机污染土壤修复系统及工艺，至少具有以下优点：

(1)采取有机污染土壤从流化床反应器上端进料，热空气从流化床反应器下端鼓入的方式，通过这种逆向进料，更易实现土壤的提升、输送与流态化，降低启动压降，阻力降较小。

(2)已修复土壤借助内挡板沉降后，从流化床反应器的下端卸料，不需要后续的气固流态化稀相输送，降低了流化风与尾气处理系统的处理负荷。

(3)在完全密封环境内进行，完成土壤中有机污染物的去除与降解，采用锁风料阀，无大气污染物的释放与逃逸，且能避免气味挥发扰民。

(4)逆向流化床高效修复技术具有可操作性强、可采用标准设备、修复周期可控、处理污染物的范围宽和受气候变化影响较低的优点。

(5)待修复土壤与流态化空气逆向充分混合，有机污染土壤处于一种流态化状态，能实现高效的动量传递、热量传递、质量传递以及物理化学反应，从而将土壤中的有机污染物解吸去除，污染物去除与热能利用率较高。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。