磁分离强化电磁热解吸土壤修复方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于污染场地修复的磁分离强化电磁热解吸方法及装置，其方法特征为污染土壤异位混合搅拌掺入还原铁粉等铁磁材料，利用电磁加热螺旋搅拌的污染土壤，通过铁磁材料的原位电磁涡流加热提高热解吸传热气化效果，铁磁材料本身产热的同时提高了其反应活性和氧化还原能力，当热解吸完成后，表面反应和吸附污染物的铁磁材料可以通过磁分离从污染土壤中分离回收二次利用，实现连续修复污染土壤；装置也可用于污染土壤的原位修复，通过耕翻搅拌装置在土壤原位添加铁磁材料后，利用电磁感应线圈在污染土壤中通过励磁涡流升温原位加热土壤解吸污染物，同时提高磁性材料(如还原铁粉)的反应活性，待反应完全后可通过磁分离技术，将铁粉从污染土壤中分离出来，也可置于土中实现原位氧化还原降解，适用于周边大面积低浓度污染土壤的原位热解吸修复。
【专利说明】
磁分离强化电磁热解吸土壤修复方法及装置
技术领域
[0001]本发明涉及污染场地修复技术领域，具体说涉及一种设置在利用电磁热解吸技术快速有效分离土壤中污染物的环境修复技术及装置。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展和工业化的逐渐加剧，工业污染场地逐渐增多，造成了严重的环境危害；突发性水污染事件和石化化工厂爆炸事件时有发生，爆炸型或事故型污染场地常见的污染物有烷烃，苯系物，多环芳烃和其它半挥发性有机物。为了保证生态环境和人体的健康，污染场地中污染土壤的修复已变成必然趋势。
[0003]热解吸技术作为重要的污染土壤吸附技术，由于处理周期短，效果好，适用于污染土壤。目前国外已广泛应用于工程实践。1982-2004年约有70个美国超级基金项目采用该技术。可处理广泛意义上的挥发态有机物，半挥发态有机物，甚至高沸点氯代化合物(如石油烃、农药、多氯联苯、二噁英和呋喃类)金属汞和类金属砷污染土壤的治理和修复。该技术采用直接或间接加热，将污染土壤加热至目标污染物的沸点以上，通过控制系统温度和物料停留时间有选择地促使污染物气化挥发，使目标污染物与土壤颗粒分离去除。
[0004]热解吸比其他方法更快并提供更好的修复效果，特别是对于高浓度的污染物。如果一个污染场地正对社区造成威胁或是需要短时间修复以便再利用，更快的修复速度很重要。由于需要燃耗油或天然气，现有污染土壤热解吸修复技术能耗高，尾气处理量大，反应过程不容易控制等问题。目前存在装置体积巨大，需要吊车安装拆卸成本高，施工周期长，在实际处理过程中普遍存在着处理成本过高，导致污染土壤处理的巨大资金缺口。
[0005]目前，热解吸技术在国内土壤污染治理工程上应用较少，已有的热解吸设备存在装置复杂、不宜拆卸、能源消耗多等问题，如有的需要空气预热系统或安装布袋除尘器、吸附塔等，在成本及应用的方便性上存在不足。同时，某些设备存在加热温度相对较低的问题，对于处理土壤中熔沸点相差较大的污染物的能力不足，且尾气可能造成二次污染。导致污染土壤处理的巨大资金缺口并且在处置效果、施用成本和后续影响方面还存在着很多问题。
[0006]综上所示，目前异位热脱附技术存在装置体积巨大，需要吊车安装拆卸成本高，同时以石油或天然气为燃料加热费用高昂，每立方米土壤的处理成本在1000元左右。目前急需发展技术先进，成本较低的土壤污染土壤热解吸修复技术。研发可发能够成本较低，连续处理，成本低廉，体积较小便于运输和操作的移动式热脱附处理装置是目前需要解决的问题。可发能够连续处理，成本低廉，便于运输和操作的移动式热脱附处理装置。
[0007]面对我国土地资源稀缺、修复工期紧、污染土量大的实际情况，创新适合我国国情的修复技术非常必要。对国外成熟的热解吸和常温解吸技术进行研究、改进和联用，对修复我国有机物污染场地有很重要的意义。基于目前的热分离设备存在热量利用率低，烟气余热全部排放等问题。基于目前的热分离设备存在热量利用率低，烟气余热全部排放等问题。
【发明内容】
[0008]本发明提出一种结构简单，使用可靠，其特征是通过电磁涡流技术使得污染污染被螺旋搅拌装置从内部被加热，使吸附于土壤中的有机物挥发成气态后再分离处理的装置。通过还原铁粉实现原位电磁热解吸修复污染土壤的装置，其特征是以在污染土壤中搅拌掺入还原铁粉，通过电磁线圈使得铁粉产生励磁涡流，从而使得铁粉在污染土壤的内部实现加热解吸，还原铁粉本身产热的同时提高了其反应活性和还原能力，当热解吸完成后，表面反应和吸附污染物的剩余铁粉通过磁分离从污染土壤中分离，可以实现二次利用。
[0009]本发明所述磁分离强化电磁热解吸修复装置，其特征是指以电磁加热方式将受有机物污染的土壤加热至有机物沸点以上。主要由土壤预处理系统、电磁热解吸系统、尾气处理系统组成。本发明所述热解吸单元，其特征是通过电磁作用使得搅拌装置产生涡流，用以加热待处理的物质，将物质中有机污染物挥发成气态后分离；磁分离热解吸不但在一些温度达到要求的情况下，用于分离汞和类金属砷，而且在加入铁粉原位吸附并磁分离后，可以吸附处理土壤中的金属污染物。
[0010]本发明所述磁分离强化电磁热解吸修复装置，其特征是主要由土壤预处理系统、铁粉混合搅拌系统、电磁热解吸系统，铁粉磁分离收集系统和尾气收集处理系统组成。
[0011]本发明所述磁分离强化电磁热解吸修复装置，其土壤预处理系统包括土壤水分调节单元、土壤杂质筛分装置、土壤破碎装置。土壤筛分破碎设备包括:振动筛、筛分破碎斗、破碎机、土壤破碎斗、旋耕机等作为处理前的准备，当颗粒粒径超过5-10mm，对大颗粒土壤进行粉碎、过筛等预处理手段保证土壤粒径的均一性，使污染物受热分离的过程更容易、更均匀。污染土壤含水率一般小于25?30%，当高于30%时加入生石灰脱水剂或采用自然晾晒，土壤预热，机械脱水不同方式降低含水率。
[0012]本发明所述磁分离强化电磁热解吸修复装置，其土壤与铁粉混合搅拌装置包括进料漏斗和搅拌喂料机，其可以为双轴搅拌机、单轴螺旋搅拌机、链锤式搅拌机、切割锤击混合式搅拌机等。污染土壤由设有密封装置的进料斗加入，所述进料漏斗螺旋由减速电机和传动小齿轮驱动。进料斗安装喂料螺旋，电机变频调速，调速范围0.03-30r/min，用于铁粉与土壤搅拌和控制进料程度。
[0013]本发明所述磁分离强化电磁热解吸修复装置，其电磁热解吸系统包括电磁加热装置为螺旋搅拌热解吸装置，槽体为圆筒状或U型筒状，内装有铁质螺旋搅拌器，外壁包裹有隔热材料，其上缠绕电磁感应线圈。螺旋搅拌器由变频电机驱动，变频电机通过减速器连接连轴器，与连轴器相连的主轴，设有循环水冷却装置，保护电机和减速器过热，螺旋搅拌器转速可调0.0l-lOr/min，滚筒倾角0_5°。其可针对不同污染物的性质通过改变搅拌螺旋的转速及倾角调节物料在热解吸筒内的停留时间，提高处理效率。
[0014]本发明所述磁分离强化电磁热解吸修复装置，电磁加热装置包括电磁控制器，电源控制柜，电磁加热线圈，电磁保温装置，电机冷却装置，多点温度传感器等。优选地，控制柜用以调节和控制电磁热解吸的温度、转速、真空度的参数。通过人工智能温控仪和晶闸管模块进行调功控制，该人工智能温控仪具有超温报警功能。
[0015]本发明所述磁分离强化电磁热解吸修复装置，其特征是设备材料槽体要耐腐蚀，耐高温，性质稳定，选择微晶玻璃，玻璃钢，陶瓷，钢筋水泥，铝框架搪瓷等绝热材质，内部搅拌器可以为碳钢，不锈钢，铁合金等材质。外部电磁感应线圈同时涡流加热槽体和内螺旋装置，螺旋螺距为2-25cm，螺旋上可以有针形，球形，片形，圆锥形等凸起，增强搅拌和传热效果；外部隔热材料可以为渣棉，岩棉，玻璃丝，耐火纤维结构，厚度为0.l-5cm。
[0016]本发明所述磁分离强化电磁热解吸修复装置，其特征还包括所加磁性物质主要为还原铁粉、铁精粉或镍粉，还可以为Fe基、FeMn基、Co基、FeNi基磁性玻璃或磁性合金粉末，如FeNi (Mo) ,FeSi,FeAl等，以及FeNi (Mo)、FeSiAl、羰基铁和尖晶石型或磁铅石型等铁氧体粉料，具有磁性和催化氧化还原作用；也可以将活性炭和铁粉经混合包覆和粘合后按要求压制成形的磁性吸附颗粒。铁磁材料与污染土壤的质量比为1: 20-1: 500，磁性颗粒的粒径在10-300目之间。
[0017]由于其不通过空气和热火焰加热，加入铁磁材料(如还原铁粉，铁锰复合氧化物)后的热解吸由于其铁磁材料的催化氧化或还原性质和自身产热促进反应，可以大幅度的减少二噁英的产生，对热解吸过程中的有机物脱氯，因此可以应用处理含有酸性腐蚀性气体的土壤。在不通空气或通入少量空气的情况下铁粉被氧化加热到300-400°C时，被分解成磁铁矿，依然具有磁性。而常规热解吸技术燃耗大量烟气同时有可能导致产生二噁英，且不可以应用于含腐蚀性气体。
[0018]本发明所述磁分离强化电磁热解吸修复装置，其特征是根据土壤含水率及热容、土壤颗粒大小分布、腐殖酸的浓度、可塑性、容重等土壤特性和污染物成分、污染程度、污染物浓度及沸点、辛醇/水分配系数、水相溶解度等污染物特点确定处理温度、升温曲线和停留时间等热解吸调控参数。在实际操作运行时，加热炉的温度要根据待处理污染土壤的组分及含量进行调节，加热温度范围为60-600°C，停留时间范围为10-120min。对于不同有机物含量和有机物种类的污染土壤，要达到满足80?95%的热分离效率，在实际操作过程中，要根据污染土壤有机物的种类和含量并结合试验结果调整。
[0019]本发明所述磁分离强化电磁热解吸修复装置，通过磁鼓或磁辊分离污染土壤和铁磁材料，磁源采用高性能永久磁性材料如合金永磁材料或铁氧永磁体，稀土铷铁硼，钕铁硼(Nd2Fe14B)、钐钴(SmCo)、铝镍钴(AINiCo)，将电磁热解吸后土壤在出料口经过振动电机振动布料，出料口的大小可通过手轮或电动阀门来精确调整给料量的大小，磁棍通过调速电机拖动，转速的快慢通过调速电机来进行调节，可控制磁鼓对铁粉的收集和分离程度。
[0020]本发明所述磁分离强化电磁热解吸修复装置，其特征是所述热解吸土壤经输送带或直接被送入磁辊分选，由于加入的铁磁粉体具有磁性，立即被强磁场吸附在磁辊或磁鼓上，而土壤本身(石英，长石，粘土类矿物和腐殖质等)由于没有磁性，磁辊的强磁对它不产生吸力，随着磁辊的转动，铁磁粉体一直被吸附在表面，而热解吸土壤在磁辊转到前端位置时被抛出掉在隔离板的前面(通过改变隔离板角度的大小可调整分离效果)，铁粉粒继续被磁辊带到脱磁区时自动掉入回收斗；对于有些没有被分离的铁粉在土壤中，可以设置多级磁辊或磁鼓继续进行磁选，磁选后的修复土壤被排出，磁选分离后的铁磁材料收集后可以继续进行二次利用。
[0021]由于电磁加热污染土壤中铁粉可以均匀有效快速的调控污染土壤的热解吸温度和时间，通过励磁电流加热使得铁粉在土壤之中加热，可以随时调控升温速率，控制升温曲线和加热模式，升温响应速度快，反应效果好。而对于不同有机污染的热解吸时间不一样，因此可以有效调节不同的热解吸温度，实现不同类型污染物的热解吸分离。
[0022]本发明所述技术在实际操作运行时，电磁加热使其在不同热解吸反应区间的精确控制，每个区域设置单独设尾气抽提装置，能同时分离不同类型的污染物，并对铁粉吸附污染物进行磁分离。根据待处理土壤的污染组分及含量，对电磁热解吸的铁粉投加、升温曲线、停留时间进行调节，并结合磁分离技术，使得对复合污染土壤也有脱附和分离效果。
[0023]本发明所述磁分离强化电磁热解吸修复装置，其特征是铁粉添加的电磁热解吸技术也可用于污染土壤的原位修复，利用翻地搅拌装置、原位添加铁粉后，通过电磁加热线圈、涡流加热原位土壤中的铁粉，通过励磁涡流作用使得铁粉升温原位加热土壤解吸污染物，同时提高零价铁的还原性和反应活性，待反应完全后，通过磁分离技术，将铁粉从污染土壤中分离出来，实现原位的热解吸修复和对重金属的吸附分离，也可置于土中实现原位氧化还原降解，适用于周边大面积低浓度污染土壤的原位热解吸修复。
[0024]本发明所述磁分离强化电磁热解吸修复装置，其尾气处理系统包括尾气收集管路，除尘过滤器，冷凝收集器，催化氧化吸附塔等组成。气态污染物之处理方式，可依有机物的性质、浓度及经济性等因素选择冷凝、吸附或燃烧等方式处理，将含有污染物的气体处理至法规标准后排放至大气。除尘过滤器包括干式(旋风集尘器、袋滤式集尘器)及湿式(文式洗涤器)控制系统处理；挥发性有机物也可冷凝收集，对于剩余的尾气通过催化氧化燃烧破坏，使用铁锰负载活性炭对热解吸废气进行电催化协同化学氧化处理技术；所述冷凝器的内部由多个毛细管柱冷凝管构成，多级连接以对不同温度下的解吸气体进行冷凝，冷凝器用循环水进行冷凝，提高冷凝效率，实现对有机污染物的收集。对于高浓度尾气采用燃烧器燃烧，排气温度可达760-870°C，其效率范围为95-99%，本处理单元能将含有污染物的气体处理至法规标准后排放至大气，同时在尾气处理装置中设有直接排气管，以便在无污染物的情况下提高排气效率。
[0025]优选地，所述抽风真空栗、除尘过滤装置、冷凝收集器、活性炭吸附装置均由耐热不锈钢材料制成，所述炉膛为耐火纤维结构。设备材料要耐腐，耐高压，耐高温，性质稳定，选择碳钢，不锈钢或合金材质。
[0026]本发明方法和装置的创新性是通过电磁作用，使得驱动污染土壤物料的铁质搅拌螺旋及铁粉从内部直接加热土壤，直接与污染土壤接触，减少了传热阻力，从而达到精确高效热解吸的效果，其与现有技术有显著的优点，主要包括以下六个方面:
[0027]1.传热效率高，节能降耗:由于铁粉本身与土壤充分混合，通过电磁加热使得铁粉和铁质搅拌装置在土壤中原位热解污染物，具有传质效果好，节约能源加热均匀，无需热空气间接热传导，现有采用石油或天然气的燃烧热解吸方式，均需要加热空气传导后再直接或间接接触污染土壤实现解吸。电磁热解吸直接实现同时搅拌送料和加热解吸功能。
[0028]2.调控性好:电磁热解吸温度连续可调，分段控制，可以随时调节加热的功率大小，比燃油或天然气加热对污染土壤的温控精度高出一个数量级。温度可同时设不同区间调节，利于连续蒸馏分离不同种类污染物；现有技术参数复杂:送风速率，燃烧方式，炉内气体压力等关键参数对热分离效率和尾气热分解效率。
[0029]3.活化作用，提尚去除效果:铁磁材料(如零价铁，铁猛复合氧化物，铁氧体等)本就具有氧化还原反应作用，铁粉搅拌投加到污染土壤中，可以去除有机污染物，还原铁粉在污染土壤中的固相，污染水液相以及VOC气相中本身作为热活化反应中心，电磁加热促进了与污染物的反应速率，提高了对污染物的降解。
[0030]4.尾气量少，无二次污染:本发明所述磁分离强化电磁热解吸修复装置，由于电磁热解吸加热来自于土壤内部铁粉和铁质搅拌轴，内部直接加热使其排放烟气量小，气流速度慢，粉尘夹带少，且还原性气氛下二次氧化污染物产生也受到抑制。后续尾气采用热交换冷凝的处理方式，能耗低且可以回收不凝气和一部分有用的液相有机物。传统的热解吸设备尾气处理量大，设备复杂，装置庞大，能耗高且吸附存在易饱和，再生困难等问题。
[0031]5.磁分离可二次利用:经过热解吸反应后的铁磁材料，本身可以通过磁选分离技术与污染土壤进行分离，其对重金属的吸附和污染物的氧化还原降解之后，从污染土壤分离，实现对污染土壤的有机和无机污染物的同时去除。
[0032]6.安全性高，传统热解吸技术运行中的热解吸设备在现场成为一个热源，作为燃料的重油或天然气的存储存在一定的危险性，涉及安全的存储输送风险。本发明于传统所有的有火直接或间接传导热解吸，电磁热解吸过程中不鼓风不存在明火，对周围环境不产生热辐射，对于处理高浓度有机污染土壤，大大降低爆炸风险。
[0033]与国内外同类产品比，本发明的磁分离电磁加热污染土壤热解吸装置，系统操作简单、安全，传热效率高，成本低；尾气量少，其尾气处理单元较小，便于设计集成到挂车等移动平台上，增加灵活性。通过调节铁粉投加量和电磁加热温度对污染土壤进行有效配置，确保对污染土壤进行经济有效的处理；适用范围广。不仅可处理污染土壤中复杂性有机污染物有很好的适应能力，而且磁分离铁磁粉体对污染土壤重金属污染也有处理效果。
【附图说明】
[0034]图1示出了根据本发明的铁粉投加电磁热解吸修复装置的原理示意图；
[0035]图2示出了根据本发明的污染土壤铁粉投加磁分离电磁热解吸修复装置结构示意图；
[0036]图例说明:1_搅拌螺旋喂料口，2-循环水冷却装置，3-热解吸装置槽体，4-电磁感应线圈，5-电磁控制器，6-搅拌螺旋，7-尾气收集管，8-抽风除尘过滤器，9-冷凝分离器，10-催化氧化吸附塔，11-分离磁鼓，12-磁分离传送带，13-污染土壤，14-还原铁粉，15-保温材料，16-驱动电机
【具体实施方式】
[0037]为充分了解本发明的发明目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。
[0038]本发明所述磁分离强化电磁热解吸修复装置的原理如图1所示，污染土壤13与还原铁粉14混合后置于铁质搅拌装置内，内部有耐热不锈钢搅拌装置，为了保证电磁通透性，槽体3可以为玻璃钢和陶瓷材质，外层为电磁感应线圈4，线圈匝数在1-50根每厘米，具体根据实际功率大小确定，线圈外包裹保温材料19，材料为渣棉与玻璃丝保温棉和添加阻燃剂的聚氨酯，当施加交流电源之后，电磁线圈使得铁质搅拌装置和还原铁粉升温加热污染土壤。
[0039]具体实施例
[0040]本发明的一种实施方式的结构示意图见图2。本发明磁分离强化螺旋搅拌电磁热解吸系统由入料搅拌装置，电磁热解吸装置，磁分离装置，尾气处理装置及控制系统组成。电磁热解吸装置为圆筒状，内筒直径200_，长3000_，由耐热陶瓷制作，内置不锈钢搅拌装置，外敷设硅酸铝棉保温材料，装置内设温度传感器与电磁控制器5相连，可自动显示和控制加热温度。
[0041]污染土壤由搅拌螺旋喂料进入热解吸装置，所加入铁粉与污染土壤的质量比为I: 50;热解吸筒为薄层耐火瓷砖材质，筒内装设一螺旋搅拌装置，为不锈钢材质由螺旋状叶片与搅拌轴6组成，叶轮直径180mm，间距50mm，变频驱动电机16功率为3kW，转速可调，调速范围为I?50转/分钟；外壁设有电磁感应线圈4，通过电磁控制器功能，功率为30kW ;电磁加热圈4外设置保温层。污染土壤经粉碎处理后，过筛，粒径小于2cm的污染土壤通过设有密封装置的搅拌喂料斗I进入螺旋搅拌热解吸装置槽体3内，在螺旋搅拌热解吸装置3，筒体内的污染土壤在还原铁粉和搅拌螺旋状叶轮的作用下产生涡流传热给污染土壤，同时在搅拌螺旋的作用下向前推进。铁质螺旋叶轮和还原铁粉电磁感应升温直接接触加热污染土壤换热。螺旋搅拌器作用下还原铁粉还能保证污染土壤的充分混合，使其受热均匀。处理后的修复土壤通过在永磁磁鼓转动皮带进行磁分离，铁粉与修复土壤磁回收后继续投加二次利用。
[0042]本实施例适用的是含汽油、硝基苯、有机氯农药等污染土壤，初始浓度分别为汽油30.89mg/kg、硝基苯19.5mg/kg、DDTs31.2mg/kg的焦化和农药污染土壤。当土壤达到足够温度时，污染土壤中挥发性/半挥发性有机物挥发出来，苯、汽油之类的挥发性有机物很容易在加热时挥发，处理汽油的操作温度为180°C，当采用解吸温度280°C，停留时间15min时，DDTs去除率均达到了 95%;苯系物沸点相对烷烃高，维持窑内温度350°C可实现硝基苯分离，均低于国家土壤环境质量标准二级标准(0.5mg/kg)。
[0043]在抽风机及真空栗的作用下经由尾气收集管7快速流出螺旋搅拌热解吸装置进入尾气处理系统；加热处理后的土壤在螺旋搅拌装置的作用下经由尾气收集管7排出热解吸系统。螺旋搅拌热解吸装置与引风抽风机均与控制箱相连，通过调节螺旋搅拌器转速控制土壤在热解吸系统中的停留(加热)时间，当最小转速0.2转/分钟时，污染土壤在热解吸系统内的停留时间最高可达80分钟。处理后的
[0044]尾气处理系统由高效除尘器8、冷凝分离器9和催化氧化吸附塔10组成，均由碳钢材料制作。由螺旋搅拌热解吸系统3排出的尾气首先进入旋风除尘器4，尾气中的颗粒物在离心力的作用下与气流分离，气流离开旋风除尘器8后进入冷凝分离器9，由多个冷凝管构成，所述冷凝器的外部由循环水冷却；冷凝后的尾气流入吸附塔10中，吸附塔10内装有自行制备的铁锰负载活性炭，尾气中的挥发性/半挥发性有机物被吸附剂吸附，吸附处理后尾气可达标排放。尾气过滤装置和吸附装置可以采用不锈钢制作，烟道为0 50管、长度2米，并带有I对联接法兰。
[0045]整套设备占地面积为8mX 5m，约需40m2，总装机容量为23?42kW，土壤温度最高可达450°C以上；处理量随加热温度的变化而变化，以处理苯为例，加热至100°C，处理量约为0.5吨/小时。处理后的污染土壤基本上对农作物及环境不造成影响，且修复后对土壤有机质、PH、阳离子交换量、全氮等理化性质的影响较小，而速效磷显著增加。说明热解吸技术对土壤自然肥力破坏较小，使得处理后土壤可恢复耕作。
[0046]需要声明的是，上述
【发明内容】
及【具体实施方式】尽管已经结合特定的实施例描述了本发明，但是并不是限定于此处描述的特定形式。而是，本发明的范围仅仅由后附的权利要求限制。在权利要求中，术语“包括”不排除存在其它部件或步骤。此外，尽管各个特征可以包括在不同的权利要求中，但是这些特征可以被有利地组合，且在不同权利要求中包含的内容不意味着特征的组合是不可行和/或不利的。此外，单个的含义不排除多个。此外，权利要求中的附图标记不应被解释为对范围的限制。
[0047]以上所述仅是本发明的【具体实施方式】，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明精神的前提下，可以作出若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。
【主权项】
1.一种磁分离强化电磁加热污染土壤热解吸修复方法及装置，其特征是污染土壤中加入还原铁粉等铁磁材料混匀，通过电磁作用使得污染土壤的铁粉和铁质搅拌输料装置产生感应涡流，使其从污染土壤内部直接加热解吸污染物；铁磁材料本身产热的同时提高了其反应活性和氧化还原能力，当热解吸完成后，表面反应和吸附污染物的铁磁材料可以通过磁分离从污染土壤中分离回收二次利用，实现污染土壤连续修复。2.根据权利要求1所述的磁分离强化电磁热解吸污染土壤方法及装置，其特征包括主要由土壤预处理系统、铁粉混合搅拌系统、电磁热解吸系统，铁粉磁分离收集系统和尾气收集处理系统组成。所述电磁加热装置包括励磁控制器，电源控制柜，电磁加热线圈，电磁保温装置，电机冷却装置，多点温度传感器等部分组成，热解吸温度和升温曲线可精确调节，搅拌输料装置通过连轴器连接，连轴器处配有循环水冷降温装置保护电机，变频电机驱动并配以减速器，减速器通过铰链或齿轮与连轴器连接；其槽体螺旋搅拌器转速可调0.01-10r/min，滚筒倾角0_5°，污染土壤的停留时间为10_120min，可针对不同污染物改变搅拌螺旋的转速及倾角调节物料停留时间；在槽体内顶部有多个热解吸排气孔，槽体内多点布设温度传感器，信号传给控制单片机，通过电磁控制器和电源控制柜控制电磁感应强度；尾气处理单元包括尾气收集管，除尘器，冷凝器收集器，催化氧化装置等部分组成。3.根据权利要求1-2所述的磁分离强化电磁热解吸污染土壤方法及装置，其所述特征还包括设备材料槽体要耐腐蚀，耐高温，选择微晶玻璃，玻璃钢，陶瓷，钢筋水泥，铝框架搪瓷等绝热材质，内部搅拌器可以为碳钢，不锈钢，铁合金等材质；外部电磁感应线圈涡流加热内部搅拌装置和填充铁磁粉体，螺旋螺距为2-25cm，螺旋上可以有长条状，圆柱状，圆锥状，环状，三角锥状，球状，针状，锯齿状，花状，波浪状等凸起，增强搅拌和传热效果；外部隔热材料可以为渣棉，岩棉，玻璃丝，耐火纤维结构，厚度为0.l-5cm，污染土壤的填充系数大于45 %，形成垂直于轴向的垮塌料流，增加污染土壤的侧向搅拌滑动，提高搅拌效果。4.根据权利要求1-2所述的磁分离强化电磁热解吸污染土壤方法及装置，其特征包括所加铁磁材料主要为还原铁粉、铁精粉或镍粉，还可以为Fe基、FeMn基、Co基、FeNi基磁性玻璃或磁性合金粉末，以及羰基铁和尖晶石型或磁铅石型等铁氧体粉料，具有磁性和催化氧化还原作用；也可以将活性炭铁粉经混合包覆和粘合后按要求压制成形的磁性吸附颗粒，铁磁材料与污染土壤的质量比为1: 20-1: 500，磁性颗粒的粒径在10-300目之间。5.根据权利要求1-2所述的磁分离强化电磁热解吸污染土壤方法及装置，其特征土壤与铁粉混合搅拌装置包括进料漏斗和搅拌喂料机，其可以为双轴搅拌机、单轴螺旋搅拌机、链锤式搅拌机、切割锤击混合式搅拌机等；铁粉与污染土壤的投加比为1: 20-1: 200，进料斗安装喂料螺旋，由减速电机和传动小齿轮驱动，电机变频调速范围0.03-30r/min，用于铁粉与土壤搅拌和控制进料程度。6.根据权利要求1-2所述的磁分离强化电磁热解吸污染土壤方法及装置，其所述特征还包括磁分离强化电磁热解吸技术也可用于污染土壤的原位修复，通过耕翻搅拌装置在土壤原位添加铁磁材料后，利用电磁感应线圈在污染土壤中通过励磁涡流升温原位加热土壤解吸污染物，同时提高磁性材料(如零价铁)的反应活性，待反应完全后通过磁分离技术，将铁粉从污染土壤中分离出来，实现原位的热解吸修复和对重金属的吸附分离，也可置于土中实现原位氧化还原降解，适用于周边大面积低浓度污染土壤的原位热解吸修复。7.根据权利要求1-2所述的磁分离强化电磁热解吸污染土壤方法及装置，其所述通过磁鼓或磁辊分离污染土壤和铁磁材料，磁源采用高性能永久磁性材料包括合金永磁材料或铁氧永磁体，如稀土铷铁硼，钕铁硼(Nd2Fe14B)、钐钴(SmCo)、铝镍钴(AlNiCo)，将电磁热解吸后土壤在出料口经过振动电机振动布料，出料口的大小可通过手轮或电动阀门来精确调整给料量的大小，磁棍通过调速电机拖动，转速的快慢通过调速电机来进行调节，可控制磁鼓对铁粉的收集和分离程度。8.根据权利要求1-2所述的磁分离强化电磁热解吸污染土壤方法及装置，其所述特征为搅拌装置耐腐蚀、耐高温，为碳钢，铸铁，镍钴合金或耐热不锈钢等铁磁材料，铁磁材料表面采用微晶玻璃或搪瓷工艺提高耐腐蚀性能；其外部硅化物纤维、玻璃纤维棉板/毡、石棉、岩棉、真空腔体等隔热；其上设置电磁感应线圈和保温层，所述隔热层为耐火纤维或耐火保温棉，如渣棉，玻璃丝，碳纤维等材质，保温层为耐热酚醛树脂或添加阻燃剂的聚氨酯等，蓄散热量少。9.根据权利要求1-2所述的磁分离强化电磁热解吸污染土壤方法及装置，其所述特征热解吸土壤经输送带或直接被送入磁辊分选，由于加入的铁磁粉体具有磁性，立即被强磁场吸附在磁辊或磁鼓上，而土壤本身(石英，长石，粘土类矿物和腐殖质等)由于没有磁性，磁辊的强磁对它不产生吸力；随着磁辊的转动，铁磁粉体一直被吸附在表面，而热解吸土壤在磁辊转到前端位置时被抛出掉在隔离板的前面(通过改变隔离板角度的大小可调整分离效果)，铁粉粒继续被磁辊带到脱磁区时自动掉入回收斗；对于有些没有被分离的铁磁粉体在土壤中，可以设置多级磁辊或磁鼓继续进行磁选，磁选后的修复土壤被排出，铁磁材料磁选牧集后可以继续进行二次利用。10.根据权利要求1-2所述的磁分离强化电磁热解吸污染土壤方法及装置，其特征包括热解吸单元可以多级串联使用，每一级区域设定不同的热解吸温度，每个区域设置单独加热尾气抽提装置，能够连续在不同区域已设定的温度梯度同时分离不同类型的污染物；尾气处理系统包括尾气收集管路，除尘过滤器，冷凝器，催化氧化吸附塔等装置组成:尾气收集管路由多个收集孔组成，收集孔具有金属网等防堵塞部件组成；所述冷凝器的可以为板状冷凝器或管状冷凝器，内部由多个冷凝管构成，可分散高温气体，提高冷凝效率，外部由循环水冷却，可以对不同蒸发温度的有机污染物进行分类冷凝浓缩，有机气体可被冷却和压缩至液态收集利用，可以回收不凝气和一部分有用的液相有机物。
【文档编号】B09C1/06GK105983569SQ201510070829
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月11日
【发明人】李泽唐
【申请人】李泽唐