一种新型有机污染土壤微波热解处理装置的制作方法

本实用新型涉土壤处理设备领域，具体涉及一种新型有机污染土壤微波热解处理装置。

背景技术：

2005年4月至2013年12月，环境保护部会同国土资源部开展了首次全国土壤污染状况调查，结果显示：全国土壤总的点位超标率为16.1％，土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，工矿业废弃地土壤环境问题突出。在调查的13个采油区的494个土壤点位中，超标点位占23.6％，主要污染物为石油烃和多环芳烃，其中化工类园区及周边土壤的主要污染物为多环芳烃。而且，随着城市化进程加快和产业结构调整政策的实施，我国由工业企业搬迁而废弃遗留下来的“棕地”超过50多万块，成为许多大中城市土地资源安全再利用的限制因素。

随着土壤环境问题凸显、公众环保意识提高，国家对土壤环境保护工作越来越重视，“土十条”的发布预示着将会有大量的污染场地开展治理。目前常用的有机污染场地修复方法主要有化学氧化、焚烧、气相抽提、微生物降解、植物修复以及热解等，其中热解为目前非常受追捧的有机污染场地的修复技术，被中国环境保护产业协会列为《2017年土壤污染防治先进技术装备目录》首要技术。其中，微波热解具有更高的可控性、高能效、经济性，更节省热解时间和能量，是替代当前传统热解方式用于处理与处置废弃物的理想选择。

微波是波长介于100～0.1cm(相应的频率为300MHz～300GHz)的一种电磁波，可以通过介质转化为热量。其加热物料的机理主要是极性分子在外加微波电磁场的作用下，原来杂乱无章的分子随之快速改变方向，分子或原子的电子云发生偏移导致偶极子发生运动，呈现正负极性，由于电磁场的变化导致的高速的轮摆运动，使分子间摩擦产生热能。因此，将微波的热效应作为一种加热方式使用，其特点为加热所需时间短，升温速率快，反应灵敏，只需传统加热方法所需时间的百分之一到十分之一，而且关闭后也无滞后性；其次微波具有很强的穿透能力，并非从物质材料的表面开始加热，而是从各方向均衡地穿透材料后均匀加热，所以热源可以不与材料直接接触，而以电磁波的形式直接穿透到介质内部；微波能够对物质内部整体进行加热，可均匀加热物质，实现“无温度梯度加热”。

基于以上，微波加热可使物料内外受热均匀甚至内部温度更高，相较于常规热解方式，微波热解具有更高的可控性、高能效、经济性，更节省热解时间和能量，是替代当前传统热解方式用于处理与处置废弃物的理想选择。这就为微波热解处理有机污染土壤提供了理论基础优势与现实的可行性。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种新型有机污染土壤微波热解处理装置，装置内空间的微波辐射全覆盖，加热快速均匀，在处理有机污染物的同时，可实现土壤物料中重金属的固化，实现复合污染治理。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种新型有机污染土壤微波热解处理装置，包括内设有螺旋推进器的石英圆筒反应器，套设在石英圆筒反应器外的保护外壳，分散设置在保护外壳内壁前后上下四个方向的四个波导系统，以及均与四个波导系统连接的微波发生控制器；所述石英圆筒反应器两端穿出保护外壳、并在两端侧面分别设置有进料口和出料口，所述螺旋推进器设置有驱动机构、并通过该驱动机构驱动将进料口进入的物料输送到出料口，所述出料口包括设置在石英圆筒反应器上部的挥发组分出口和设置在石英圆筒反应器下部的残渣出口，所述进料口和残渣出口均设置有双翻板阀。

进一步的，所述保护外壳为金属层。

再进一步的，还包括与所述挥发组分出口连接的冷凝器，以及与冷凝器连接的尾气处理装置。

更进一步的，还包括氮气保护系统，所述氮气保护系统通过管路与圆筒反应器连接。

更进一步的，所述驱动机构为变频电机。

更进一步的，所述残渣出口设置有冷却水夹层。

更进一步的，所述保护外壳下部设置有可移动小车。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型的反应筒采用石英材料制成，微波穿透能力强，无反射截留作用，不影响微波的传播，能够保证微波顺利穿透并对其中的土壤物料进行辐射加热，配合保护外壳内层的金属层，金属层吸波能力弱，射向保护外壳内壁的微波被反射到物料体系中，避免了微波的泄露，提高了微波加热性能，和微波利用率；

(2)外壳保护层外设保温层，减少热能损失，同时进一步避免微波泄露；

(3)进料口和残渣出口均设置有双翻板阀，密封效果好；

(4)波导系统分散设置在保护外壳内壁的前后上下四个方向，实现装置内空间的微波辐射的全覆盖，传热快，加热均匀；

(5)本实用新型设置有螺旋推进器，能实现连续进料；

(6)本实用新型设置冷凝器和尾气处理装置，对处理尾气进行处理，减少对环境的二次污染。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-螺旋推进器，2-石英圆筒反应器，3-保护外壳，4-波导系统，5-微波发生控制器，6-进料口，7-驱动机构，8-挥发组分出口，9-残渣出口，10-冷凝器，11-尾气处理装置，12-氮气保护系统，13-冷却水夹层，14-可移动小车。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。

如图1所示，一种新型有机污染土壤微波热解处理装置，包括内设有螺旋推进器1的石英圆筒反应器2，套设在石英圆筒反应器2外的保护外壳3，分散设置在保护外壳3内壁前后上下四个方向的四个波导系统4，以及均与四个波导系统4连接的微波发生控制器5；石英圆筒反应器2与保护外壳3之间直接采取嵌入式连接，连接处使用耐高温密封垫进行密封，同时防止微波泄漏。石英圆筒反应器2两端穿出保护外壳3、并在两端侧面分别设置有进料口6和出料口，螺旋推进器1设置有驱动机构7、并通过该驱动机构7驱动将进料口6进入的物料输送到出料口，除了螺旋推进器1也可采用皮带输送机器进行物料输送，出料口6包括设置在石英圆筒反应器2上部的挥发组分出口8和设置在石英圆筒反应器2下部的残渣出口9，进料口6和残渣出口9均设置有双翻板阀，有效保证了密封效果。驱动机构7为变频电机，可对螺旋推荐器1变频调速，控制物料停留时间。保护外壳3为金属层，金属层吸波能力弱，射向内壁的微波被反射到物料体系中，减少微波损失，提高微波利用率，同时金属层还兼具保温效果，其中四个波导系统4前后上下分散设置在保护外壳3内壁，实现对物料的全方位加热，加热速度快，而且加热均匀。四个波导系统4在微波发生控制器5控制下可将加热温度控制在300～800℃之间，在此温度条件下处理有机污染物的同时，可实现物料中重金属的固化，同时达到治理重金属污染的目的。

本处理装置还设有与挥发组分出口8连接的冷凝器10，以及与冷凝器10连接的尾气处理装置11，冷凝器10将水、扬尘和可凝气体冷凝再排入外设的液相收集罐，不凝性气体在通过尾气处理装置处理后排放，减少二次污染，其中冷凝器10和尾气处理装置11都是现有技术，可直接采买，其具体结构就不再赘述。

本处理装置需在无氧条件下运行，为避免氧气超标，本处理装置还设有氮气保护系统12，氮气保护系统12通过管路与石英圆筒反应器2连接。在装置初始运行时，通过氮气保护系统12吹扫对反应区腔体内的空气进行置换，确保得到一个无氧的反应环境条件。氮气保护系统12采用现有的常规技术，直接采买，其具体结构就不再赘述

为降低排出的物料残渣的温度，残渣出口9设置有冷却水夹层13，冷却水夹层13外接冷却水管路进行冷却降温。

为进一步方便本装置的移动，保护外壳3下部设置有可移动小车14，整个装置安装在移动小车14上。

本实用新型使用时，通过外部设备将待处理的污染土壤输送进入进料口，开动变频电机，同时开启微波发生控制器，待处理的污染土壤在螺旋推进器作用下向出料口运动，并被微波热解，残渣经过残渣出口的冷却水夹层冷却后排放，挥发性物质从挥发组分出口排出，再经过尾气处理装置排放，避免二次污染。本实用新型处理速度快、传热快、加热均匀，不产生二次污染，由于从内及外的加热方式，进料预处理要求低，简单破碎即可。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。