用于污染土壤热脱附的装置及方法与流程

本发明属于污染土壤修复领域，更具体地，涉及一种用于污染土壤热脱附的装置及方法。

背景技术：

近年来，污染土壤异位热脱附技术在国内的污染土壤修复中得到了大规模的应用。目前，主要使用的热脱附模式是将污染土壤开挖出来，经预处理后，由专门的热脱附设备进行加热处理。热脱附设备体积庞大、运输和安装费用较高，对于污染土壤量较小(小于10000吨)的场地，采用热脱附设备处理污染土壤的成本过高。

基于上述问题，期待开发一种能够减少现场施工的准备工作、提高施工效率的热脱附装置。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的热脱附设备体积庞大、运输和安装灵活性差的问题，提供一种能够减少现场施工的准备工作、提高施工效率的热脱附装置。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提出一种污染土壤热脱附的装置，包括：

保温箱体，所述保温箱体用于盛放污染土壤，所述保温箱体上设有进料口和抽气口；

给料模块，所述给料模块与所述进料口连接，用于将所述污染土壤输送到保温箱内；

加热模块，所述加热模块设置于所述保温箱体内，用于对所述污染土壤加热；

抽提模块，所述抽提模块的进风口通过抽气管路与所述抽气口连接，用于抽提污染土壤加热后挥发的气体污染物；

尾气处理模块，所述尾气处理模块通过排气管路与所述抽提模块的出风口连接。

优选地，所述尾气处理模块包括相连接的冷凝单元和气液分离单元，以及分别与所述气液分离单元连接的废水处理单元和活性炭吸附单元。

优选地，还包括温度监测模块，所述温度监测模块设置于所述保温箱体内。

优选地，还包括换热模块，所述换热模块设置于所述抽气管路上，所述换热模块用于与所述抽气管路内的所述气体污染物进行热交换。

优选地，还包括能源供给模块，所述能源供给模块用于向所述加热模块供能。

优选地，还包括控制模块，所述控制模块分别与所述给料模块、能源供给模块、抽提模块、尾气处理模块通信连接，用于远程控制所述给料模块、能源供给模块、抽提模块、尾气处理模块。

优选地，所述能源供给模块的供能模式包括供电、供燃气、供燃油、供水蒸汽或供热空气。

优选地，所述加热模块包括多个加热棒，所述保温箱体的侧壁设有多个通孔，每个所述加热棒插入一个所述通孔内。

优选地，所述加热棒为电加热棒、电磁加热棒、燃气加热棒、燃油加热棒或蒸汽加热棒。

优选地，所述抽气管路包括插入所述保温箱体内的第一管路和设置于所述保温箱体外的第二管路，所述第一管路表面均布有多个进气孔，所述第一管路外部包覆有滤网。

根据本发明的另一方面，提出一种污染土壤热脱附方法，所述方法包括：

将污染土壤经由给料模块加入保温箱体内；

通过加热模块对污染土壤进行加热；

通过抽提模块将污染土壤加热后挥发的气体污染物输送至尾气处理模块，通过尾气处理模块对所述气体污染物进行处理。

优选地，所述通过尾气处理模块对所述气体污染物进行处理包括：

对所述气体污染物进行冷凝和气液分离，对分离出的液体进行废水处理，对分离出的气体进行活性炭吸附处理。

本发明提供的有益效果在于：

1、该装置将保温箱体分别与给料模块和抽提模块连接，将污染土壤输送至保温箱体内，污染土壤经过加热模块加热后，通过抽提模块将污染土壤加热后挥发的气体污染物抽提，并利用尾气处理模块将抽提模块抽提出的气体污染物进行处理，去除土壤中污染物。该装置实现热脱附设备的模块化，便于运输、安装灵活，既可用于工程实施，也可用于现场中试样，有效减少了热脱附施工阶段筑堆、保温层构建等工序，用于工程实施时，便于污染土壤量较小场地的热脱附处理。

2、污染土壤进入密封的保温箱体，污染土壤在密封保温箱体内被加热，通过抽提模块将加热箱内挥发出的污染物进行抽提，抽提出的尾气进入尾气处理系统进行达标处理。该方法提高了施工效率、同时实现了对保温材料的重复使用，减少了材料浪费，降低了成本。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。其中，在示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本发明一个实施例中的用于污染土壤热脱附的装置的连接示意图。

图2示出了本发明一个实施例中的保温箱尺寸结构示意图。

图3示出了本发明一个实施例中的保温箱的侧板结构示意图。

图4示出了本发明一个实施例中的保温箱的进料口结构示意图。

图5示出了本发明一个实施例中的污染土壤热脱附方法的流程图。

附图标记说明：

1、保温箱体；2、给料模块；3、进料口；4、抽气口；5、换热模块；6、抽提模块；7、尾气处理模块；8、通孔。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明，而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明的实施例提供一种污染土壤堆内热脱附的装置，包括：

保温箱体，保温箱体用于盛放污染土壤，保温箱体上设有进料口和抽气口；给料模块，给料模块与进料口连接，用于将污染土壤输送到保温箱内；加热模块，加热模块设置于保温箱体内，用于对污染土壤加热；抽提模块，抽提模块的进风口通过抽气管路与抽气口连接，用于抽提污染土壤加热后挥发的气体污染物；尾气处理模块，尾气处理模块通过排气管路与抽提模块的出风口连接。

该装置将保温箱体分别与给料模块和抽提模块连接，将污染土壤输送至保温箱体内，污染土壤经过加热模块加热后，通过抽提模块将污染土壤加热后挥发的气体污染物抽提，并利用尾气处理模块将抽提模块抽提出的气体污染物进行处理，去除土壤中污染物。该装置实现热脱附设备的模块化，便于运输、安装灵活，既可用于工程实施，也可用于现场中试样，有效减少了热脱附施工阶段筑堆、保温层构建等工序，用于工程实施时，便于污染土壤量较小场地的热脱附处理。

具体地，保温箱体为密封保温箱体，其主要功能是盛放污染土壤并在加热阶段起到保温、防止污染物外溢的作用。保温箱体外部主要由耐候钢制成，保温箱体的四个侧面、顶部和底部均为可打开侧面，各个相邻侧面之间用螺栓拧紧连接并用耐高温密封条实现密封效果；保温箱体内侧壁、底部和顶部均敷设有保温夹层，保温夹层内的材料主要由硅酸铝保温棉构成，保温箱体内壁的材质为耐候钢；保温箱体顶盖上设置有多个进料口，进料时，给料模块的出料口与保温箱体的进料口相连接；对保温箱体内的污染土壤加热时，进料口用法兰密封拧紧，保证保温箱体内的密封效果。具体地，抽提模块的功能主要是用于抽提保温箱中，污染土壤被加热后挥发出来的水蒸气和污染物，抽提模块可以采用罗茨风机、真空抽气泵等抽气设备实现抽提。

具体地，给料模块主要功能是把污染土壤输送到保温箱体中。给料模块由密闭给料设备构成，给料模块包括螺旋上料机、真空上料机等。

作为优选方案，尾气处理模块包括相连接的冷凝单元和气液分离单元，以及分别与气液分离单元连接的废水处理单元和活性炭吸附单元。

具体地，尾气处理模块用于将抽提的气体污染物进行达标处理，尾气处理模块的处理工艺根据污染物的性质进行调整，主要包括尾气冷凝、气液分离、废水处理、活性炭吸附等处理单元。

作为优选方案，还包括温度监测模块，温度监测模块设置于保温箱体内。

具体地，温度监测模块为设置在密封保温箱体的内表面的温度传感器构成。

更为优选地，保温箱体内各个侧面上的表面温度传感器的距离不大于2m。

作为优选方案，还包括换热模块，换热模块设置于抽气管路上，换热模块用于与抽气管路内的气体污染物进行热交换。

具体地，换热模块能够充分利用抽提气体污染物中的热量，可以通过热交换，对进料土壤进行加热。例如，在螺杆进料器的螺杆外部或者真空进料器的进料管外部设置一个空气热交换管道，热交换模块进气口设置在螺旋管或进料管的接近保温箱体的一端，热交交换模块的出气口设置在靠近给料的一端。

作为优选方案，还包括能源供给模块，能源供给模块用于向加热模块供能，能源供给模块可以根据加热方式的不同灵活变化能源供给模式，能源供给模块的供能模式包括供电、供燃气、供燃油、供水蒸汽或供热空气。

作为优选方案，还包括控制模块，控制模块分别与给料模块、能源供给模块、抽提模块、尾气处理模块通信连接，用于远程控制给料模块、能源供给模块、抽提模块、尾气处理模块。

具体地，通过控制模块实现对于给料模块、能源供给模块、抽提模块、温度监测模块、换热模块、尾气处理模块的自动化控制和远程控制，便于在电脑、手机等移动终端对其进行远程控制。

作为优选方案，加热模块包括多个加热棒，保温箱体的侧壁设有多个通孔，每个加热棒插入一个通孔内。

作为优选方案，加热棒为电加热棒、电磁加热棒、燃气加热棒、燃油加热棒或蒸汽加热棒。

具体地，在保温箱体的一个侧面上布设至少一个抽气口和多个通孔，保温箱体上的通孔用来向保温箱内穿插加热棒，抽气口用来向保温箱体内穿插抽气管路。

作为优选方案，抽气管路包括插入保温箱体内的第一管路和设置于保温箱体外的第二管路，第一管路表面均布有多个进气孔，第一管路外部包覆有滤网。

更为优选地，抽气管路为dn30-dn50不锈钢管，其中置于密封保温箱体内的第一管路为表面具多个进气孔的不锈钢管，孔的直径为1mm-2mm，第一管路外部包裹有30目至60目铁丝滤网。

根据本发明的另一方面，提出一种污染土壤热脱附方法，该方法包括：

将污染土壤经由给料模块加入保温箱体内；

通过加热模块对污染土壤进行加热；

通过抽提模块将污染土壤加热后挥发的气体污染物输送至尾气处理模块，通过尾气处理模块对气体污染物进行处理。

更为优选地，通过尾气处理模块对气体污染物进行处理包括：

对气体污染物进行冷凝和气液分离，对分离出的液体进行废水处理，对分离出的气体进行活性炭吸附处理。

具体地，污染土壤进入密封的保温箱体，污染土壤在密封保温箱体内被加热，通过抽提模块将加热箱内挥发出的污染物进行抽提，抽提出的尾气进入尾气处理系统进行达标处理。该方法提高了施工效率、同时实现了对保温材料的重复使用，减少了材料浪费，降低了成本。

实施例1

图1示出了本发明一个实施例中的污染土壤热脱附的装置的连接示意图，图2示出了本发明一个实施例中的保温箱尺寸结构示意图，图3示出了本发明一个实施例中的保温箱的侧板结构示意图，图4示出了本发明一个实施例中的保温箱的进料口结构示意图。

如图1至图4所示，实施例提供一种污染土壤热脱附的装置，包括：

保温箱体1，保温箱体1用于盛放污染土壤，保温箱体1上设有进料口3和抽气口4；给料模块2，给料模块2与进料口3连接，用于将污染土壤输送到保温箱体1内；加热模块，加热模块设置于保温箱体1内，用于对污染土壤加热；抽提模块6，抽提模块6的进风口通过抽气管路与抽气口4连接，用于抽提污染土壤加热后挥发的气体污染物；尾气处理模块7，尾气处理模块7通过排气管路与抽提模块6的出风口连接，尾气处理模块7包括相连接的冷凝单元和气液分离单元，以及分别与气液分离单元连接的废水处理单元和活性炭吸附单元。

保温箱体1外部由耐候钢制成，其尺寸为l＝5800mm，w＝2300mm，h＝2360mm，保温箱体1的四个侧面、顶部和底部均为可打开侧面，各个相邻侧面之间用螺栓拧紧连接并用耐高温密封条实现密封效果；保温箱体1的一个w＝2300mm，h＝2360m侧面的均布四个通孔8和一个抽气口4，其中上部两个通孔8和下部两个通孔8用于插入加热棒，中部一个抽气口4用来穿插抽提管路，加热棒可为电加热棒、电磁加热棒、燃气加热棒、燃油加热棒或蒸汽加热棒。保温箱体1顶盖上设置有三个进料口3，相邻的两个进料口3的距离为1500mm，进料口3进料时与进料口上料系统相连接，加热修复过程用法兰密封拧紧；保温箱体1内侧壁、底部和顶部均敷设有保温夹层，保温夹层内的材料主要由硅酸铝保温棉构成，保温箱体1内壁的材质为耐候钢。

还包括温度监测模块(未示出)，温度监测模块设置于保温箱体1内。

还包括换热模块5，换热模块5设置于抽气管路上，换热模块5用于与抽气管路内的气体污染物进行热交换。还包括能源供给模块(未示出)，能源供给模块用于向加热模块供能。

还包括控制模块(未示出)，控制模块分别与给料模块4、能源供给模块、抽提模块6、尾气处理模块7通信连接，用于远程控制给料模块4、能源供给模块、抽提模块6、尾气处理模块7。

能源供给模块的供能模式包括供电、供燃气、供燃油、供水蒸汽或供热空气。抽气管路包括插入保温箱体内的第一管路和设置于保温箱体1外的第二管路，第一管路表面均布有多个进气孔，第一管路外部包覆有滤网。

实施例2

图5示出了本发明一个实施例中的污染土壤堆内热脱附方法的流程图。

如图5所示，提出一种污染土壤热脱附方法，该方法包括：

步骤一：将保温箱体1底部置于经过压实的地面上，将其与四个侧面和顶部依次连接并拧紧，将加热棒和抽气管路分别放入保温箱体1侧面的通孔8和抽气口4，并用法兰拧紧、密封，对空气进行加热调试设备。

步骤二：将污染土壤经由给料模块加入保温箱体1内；

将预处理后的污染土壤由给料模块2逐渐加入到保温箱体1内，待土壤加满后，停止进料，采用法兰对进料口3进行封堵和密封。

步骤三：通过加热模块对污染土壤进行加热；

启动加热模块，加热保温箱体1内的土壤，根据处理污染物的性质，加热到预设温度后，对保温箱体1进行保温、定时加热。

步骤四：通过抽提模块6将污染土壤加热后挥发的气体污染物输送至尾气处理模块7，通过尾气处理模块7对气体污染物进行处理。

待温度升高到30℃以上时，启动抽提模块6和尾气处理模块7，但保持尾气处理模块7的持续运行。尾气处理过程产生的热气，通过换热模块5实现对另外一个保温箱体进料土壤的预热，从而实现预热的循环利用。

通过尾气处理模块对气体污染物进行处理包括：

对气体污染物进行冷凝和气液分离，对分离出的液体进行废水处理，对分离出的气体进行活性炭吸附处理。

步骤五：土壤处理达标后，关闭加热系统，保持尾气处理系统持续运行，待土壤温度降低到50℃以下后关闭尾气处理模块7，通过进料口3，向保温箱体1内的土壤中通水，通水的量控制在使箱体内土壤的含水率在30％-40％。

步骤六：通水一周后，将保温箱体1侧壁、顶部拆开，并将加热棒、抽提管道拔出，采用机械设备将箱体内的土壤逐层清理干净。将相关箱体内壁冲洗干净后对设备进行保存，或者继续组装后用于污染土壤的处理。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。