高沸点有机物污染土壤修复系统的制作方法

本实用新型涉及一种高沸点有机物污染土壤修复系统。

背景技术：

面对我国的严峻的土壤污染形势，2004年国家环保部就下发了《关于切实做好企业搬迁过程中环境污染防治工作的通知》。2008年环保部下发了《关于加强土壤污染防治工作的意见》。从2011年国务院批准实施《湘江流域重金属污染治理实施方案》以来，重金属污染土壤治理成效显著。2014年环保部下发《关于加强工业企业关停、搬迁及原址场地再开发利用过程中污染防治工作的通知》，严控污染场地流转和开发建设审批。

2016年5月31日，国务院印发《土壤污染防治行动计划》（俗称“土十条”），对今后一个时期我国土壤污染防治工作做出了全面战略部署。

国际上土壤修复技术发展的主要历程如下：1980年以前，以挖掘填埋、客土法、固化/稳定化、土壤气蒸汽抽提、化学萃取为主；1980-2000年，以多相提取、淋洗、化学萃取、氧化还原、玻璃化、热脱附等技术为主；2000年以后，根据土壤污染特点，土壤修复以制定多种修复技术联合方案为主。

相比于国外，我国热脱附修复污染土壤研究处于起步和逐步推广应用阶段，其中直接热脱附技术主要应用于处理挥发性和半挥发性有机污染物的土壤、污泥、沉淀物、滤渣等污染场地的修复。

直接热脱附技术是通过直接加热的方式使土壤中的有机污染物挥发去除，土壤粘土含量、水含量和有机物性质是影响热脱附热能利用率和污染物脱附效率的关键因素。但是我国大部分污染场地的土壤粘性高，含水量高，尤其在南部发达地区。因此直接热脱附存在设备能耗大、热回收率低、设备故障率高（布袋堵塞、锅炉等换热部件结垢）等难题。

间接热脱附技术是通过间接加热的方式使土壤中的有机污染物挥发去除，但是存在换热面积有限，换热系数低等问题，使得其处理能力有限，难以满足市场的要求。

专利号为CN 104607455A的实用新型公布了一种有机污染土壤多级热脱附修复系统，单纯的采用多级热脱附设备来提高热量的回收率，实际上为防止有机物重新冷凝下来，最后一级热脱附设备的出口烟气温度必须要求保证在有机物沸点以上。因此该系统热回收率有限，而且采用湿法喷淋的方式脱除有机物，会增加废水处理和活性炭的成本。

因此，开发一种用来处理农药，多环芳烃，多氯联苯等高沸点有机物污染土壤的高效节能环保分段式热脱附处理系统是非常必要的。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种运行能耗低的高沸点有机物污染土壤修复系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：高沸点有机物污染土壤修复系统，包括依次连通的给料机构、脱水机构和热脱附机构，所述脱水机构包括间接式脱水窑，间接式脱水窑外套设有加热夹套，所述热脱附机构包括直接式热脱附窑，所述直接式热脱附窑的排气口依次连通有燃烧分解器，燃烧分解器的烟气出口与换热器的供热介质入口连通；所述加热夹套的出口与换热器的吸热介质入口连通，换热器的吸热介质出口与加热夹套的进口连通，所述加热夹套的出口与换热器的吸热介质入口之间和/或换热器的吸热介质出口与加热夹套的进口之间设有循环泵；间接式脱水窑的排气口连通有真空泵。

进一步地，所述给料机构包括土壤缓冲仓，所述土壤缓冲仓与间接式脱水窑通过给料阀连通。

进一步地，所述间接式脱水窑的排气口连通有第一尾气处理装置。

进一步地，所述第一尾气处理装置包括依次连通的冷凝器和活性炭槽，所述冷凝器的进气口与间接式脱水窑的排气口连通。活性炭槽可用于吸附可能在间接式脱水窑脱附的少量的有机物，保证排放气体达标。进一步地，所述冷凝器为水冷凝器。

进一步地，所述换热器为水汽换热器。

进一步地，间接式脱水窑的出料口与直接式热脱附窑的进料口通过螺旋输送机连通。螺旋输送机可保证间接式脱水窑、直接式热脱附窑之间的连续输料，而且可有效防止直接式热脱附窑产生的烟气导流入间接式脱水窑中，另外，也可对间接式脱水窑起到一定密封作用，有利于间接式脱水窑内负压的形成及压力的保持。负压的大小根据设备的处理能力、含水率、以及水汽换热器回收热量介质的温度来进行综合考虑。

进一步地，直接式热脱附窑的排气口设置于直接式热脱附窑的进料端，这样直接式热脱附窑内的烟气流向与物料流向相反，充分换热，提升热脱附效果。

进一步地，直接式热脱附窑出料口所在端设有第一燃烧器；所述燃烧分解器内设有第二燃烧器，工作时，第二燃烧器喷出火焰，与燃烧分解器内的烟气接触，使得烟气中的有机物燃烧分解。

进一步地，直接式热脱附窑的排气口与燃烧分解器之间连通有收尘器。优选地，所述收尘器为旋风收尘器。

进一步地，所述换热器的供热介质出口连通有引风机，可促进系统内气体的流动。

进一步地，所述换热器的供热介质出口连通有第二尾气处理装置，优选地，所述第二尾气处理装置包括依次连通的脱酸塔、除尘器和烟囱。进一步地，所述脱酸塔为半干法脱酸塔。所述除尘器为布袋除尘器。

利用如上述的系统进行土壤修复的方法，包括如下步骤：

（1）通过给料机构将待修复土壤输入间接式脱水窑，同时，启动间接式脱水窑、真空泵、直接式热脱附窑、燃烧分解器和循环泵，控制间接式脱水窑内压力为负压，控制间接式脱水窑内温度在当前压力下水的沸点以上，使得待修复土壤中的水被汽化；

（2）将经过步骤（1）脱水后的土壤输送至直接式热脱附窑内，进行直接热脱附处理，使得土壤中的高沸点有机物挥发进入烟气中，将热脱附处理完的土壤排出，进行后续处理；

（3）将步骤（2）中混有高沸点有机物的烟气送入燃烧分解器中，燃烧分解，获得温度为900℃以上的高温烟气；

（4）将步骤（3）中的高温烟气通入换热器中，高温烟气与从加热夹套输送来的循环介质充分换热，获得低温烟气和加热后的循环介质，低温烟气送入下一步处理工序，加热后的循环介质送入加热夹套进行下一轮脱水处理。

进一步地，步骤（1）中，间接式脱水窑内压力控制在-10Pa左右，优选为-5-15Pa。

进一步地，步骤（2）中，控制直接式热脱附窑内温度高于有机物沸点。

进一步地，步骤（2）中经热脱附处理后的土壤排出，回填处理。

进一步地，步骤（3）中，燃烧分解器中温度控制在900℃以上。进一步地，控制烟气在燃烧分解器中停留时间在2s以上。

进一步地，所述低温烟气的温度为400-500℃。

进一步地，所述循环介质包括水。

本实用新型根据水和有机物沸点的差异，将土壤中的水分和有机污染物分步脱除，减少进入燃烧分解器的烟气中水的含量，降低烟气的总量，减少燃烧分解器能源消耗，降低设备运行的能耗，同时减少设备运行堵塞的风险性。同时，有机污染物脱附处理产生的高温烟气与加热夹套内的循环介质在换热器内高效换热，换热后的循环介质重新投入下一轮脱水处理，有机物燃烧分解产生的热量和热脱附窑内燃料燃烧产生的热量得到有效利用，大幅降低能耗。另外，通过真空泵可使得间接式脱水窑内处于负压状态，从而降低水的沸点，降低土壤脱水难度，即使循环介质为温度不超过100℃的热水，也可使得间接式脱水窑内温度高于脱水窑内土壤中所含水的沸点，使得土壤中水有效脱出，并降低能耗，从而降低运行成本。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型的高沸点有机物污染土壤修复系统根据水和有机物沸点的差异将土壤中的水分和有机污染物先后分步脱除，其中在间接式脱水窑中脱附出来的水蒸汽可通过冷凝器冷凝后排放，经过间接式脱水窑处理后的土壤含水率大幅度下降，再进入直接式热脱附窑脱除有机污染物，因污染土壤含水率大幅度下降，所以直接式热脱附窑的燃料耗量大幅度下降，同时进入燃烧分解器处理的气体总量也跟着大幅度下降，进而使得燃烧分解器燃料耗量也大幅度下降，同时在燃烧分解器后部设置了热量回收设备--换热器，回收的热量用于加热间接式脱水窑。活性炭槽、脱酸塔、除尘器等尾气处理设施的设置，可保证系统排放的尾气满足国家环保的要求。

本实用新型的高沸点有机物污染土壤修复系统，可有效实现高沸点有机物污染土壤中有机物的脱附，具有运行成本低、脱除效率高、无二次污染的特点，特别适合现有的被农药、多环芳烃、多氯联苯等高沸点有机物污染的土壤的修复处理。

附图说明

图1是本实用新型第一种实施方式的高沸点有机物污染土壤修复系统结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1所示，高沸点有机物污染土壤修复系统，包括依次连通的给料机构、脱水机构和热脱附机构，所述脱水机构包括间接式脱水窑3，间接式脱水窑3外套设有加热夹套，所述热脱附机构包括直接式热脱附窑5，所述直接式热脱附窑5的排气口依次连通有燃烧分解器7，燃烧分解器7的烟气出口与换热器8的供热介质入口连通；所述加热夹套的出口与换热器8的吸热介质入口连通，换热器8的吸热介质出口与加热夹套的进口连通，所述加热夹套的出口与换热器8的吸热介质入口之间设有依次连通的循环泵17和储存箱16；间接式脱水窑3的排气口连通有真空泵14。

其中，所述给料机构包括土壤缓冲仓1，所述土壤缓冲仓1与间接式脱水窑3通过给料阀2连通。

所述间接式脱水窑3的排气口连通有第一尾气处理装置。所述第一尾气处理装置包括依次连通的冷凝器13和活性炭槽15，所述冷凝器13的进气口与间接式脱水窑3的排气口连通。真空泵14设置于冷凝器和活性炭槽之间。

间接式脱水窑3的出料口与直接式热脱附窑5的进料口通过螺旋输送机4连通。

直接式热脱附窑5出料口所在端设有第一燃烧器18；所述燃烧分解器7内设有第二燃烧器19。

直接式热脱附窑5的排气口与燃烧分解器7之间连通有收尘器6。优选地，所述收尘器为旋风收尘器。

间接式脱水窑3、直接式热脱附窑5可采用现有相关设备。

所述换热器8的供热介质出口连通有引风机11。所述换热器8的供热介质出口连通有第二尾气处理装置，优选地，所述第二尾气处理装置包括依次连通的脱酸塔9、除尘器10和烟囱12。所示引风机11设置于除尘器10和烟囱12之间。

运行时，待处理污染土壤可通过铲车人工输送至土壤缓冲仓1，再通过给料阀2进入间接式脱水窑3，在间接式脱水窑3内污染土壤被加热，控制窑内的温度使得污染土壤中的水被汽化，有机物进入直接式热脱附窑5再脱附，间接式脱水窑3中产生的水蒸汽进入气相中通过真空泵14的抽取作用进入冷凝器13内重新冷却成水，部分不凝性气体进入活性炭槽15处理后排空。

经过间接式脱水窑3进行脱水后的污染土壤通过螺旋输送机4输送至直接热脱附窑5与第一燃烧器18产生的高温烟气进行逆流接触。使得污染土壤中的高沸点有机物进行汽化脱附进入烟气中，烟气在引风机11的抽取作用下，进入除尘器6进行初步除尘，再进入燃烧分解器7，利用第二燃烧器19产生的热能使得烟气温度达到900℃以上，进而使得烟气中的有机污染物全部燃烧分解成CO2、H2O、SO2等物质。从燃烧分解器7出来的高温烟气进入换热器8，利用循环泵17来的水作为冷源将其冷却，使得经过换热器8后烟气温度下降至400℃~500℃，再进入脱酸塔9脱除SO2、HCl、HF等酸性气体，同时喷入含水碱液使得烟气温度急冷至180℃后进入布袋除尘进行深度除尘，后通过烟囱排放12。

所述给料阀2采用变频回转给料阀保证土壤进料的连续性和可调性，同时具有一定的密封性，有利于窑内压力维持在负压。

进一步地，所述间接式脱水窑3为外部设有加热夹套的梨刀式加热混合器，进一步地，控制间接式脱水窑3内窑内压力控制为负压，控制窑内温度在当前压力下水沸点温度以上，负压有利于污染土壤中水份的脱除，减少进入直接式热脱附窑5中有机物污染土壤的含水率，进而减少设备的能耗和后续设备因烟气中水份含量大、酸露点低，而导致烟气中的粉尘结垢堵塞设备的风险性，另外，间接式脱水窑3所需的热源采用从换热器8换热出来的热水或者蒸汽，提高设备的热利用率。

进一步地，控制冷凝器13烟气出口温度低于30℃，减少活性炭槽15中活性炭的用量。

所述换热器8利用循环泵17来的水作为冷源，冷却从燃烧分解器7出来的高温烟气，使得经过水汽换热器8后烟气温度下降至400℃~500℃，换热器8产生的热水或者蒸汽做为间接式脱水窑3的热源使得污染土壤脱水，提高设备的热量回收率。

所述脱酸塔9采用的喷淋液为低浓度碱液，用于脱除酸性气体，同时喷入大量含水碱液使得烟气温度急冷至180℃，喷入大量的含水碱液的目的使得烟气从400~500℃下降至180℃，在保证布袋运行安全的同时，防止二噁英的重新聚合，而且因直接式热脱附窑5的污染土壤在间接式脱水窑3中脱水后，使得进入脱酸塔9的烟气中含水量低，因此喷入大量含水碱液不会增加布袋堵塞的风险性。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。