污染土壤修复系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种污染土壤修复系统，包括通过管路依次相连通的热脱附装置、滤芯吸附装置、风机、填料塔和指示罐；热脱附装置包括炉腔、燃气加热组件、位于炉腔侧壁的进风阀和位于所述炉腔内的热管；炉腔的顶部通过管路与滤芯吸附装置相连通；热管有多根，热管的一端贴合在炉腔的底面，另一端向上延伸至炉腔的中上部；燃气加热组件用于加热所述炉腔的底面；指示罐内设有吸附指示剂，指示罐的顶部设有排气管。本发明的污染土壤修复系统可以快速均匀地加热污染土壤，热脱附效果好，节能环保。
【专利说明】
污染土壤修复系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种土壤热脱附修复设备，属于土壤修复技术领域。【背景技术】
[0002]土壤污染物大致可分为无机污染物和有机污染物两大类。无机污染物主要包括酸、碱、重金属，盐类、放射性元素铯、锶的化合物、含砷、硒、氟的化合物等。有机污染物主要包括有机农药、酚类、氰化物、石油、合成洗涤剂、3,4_苯并芘以及由城市污水、污泥及厩肥带来的有害微生物等。污染土壤修复技术的研究起步于20世纪70年代后期。污染土壤修复可以保障人类的食物安全和身体健康，具有重大的意义。
[0003]热脱附修复技术是经过直接加热或间接加热将污染土壤加热到足够的温度，使其所含的有机污染物(苯、甲苯、二甲苯、乙苯、TPH及多环芳烃类等物质)得以挥发或分离的过程。热脱附是将污染物从某一相转化为另一相的物理分离过程，通过控制热脱附系统的温度和物料停留时间可以有选择性的使目标污染物挥发。土壤热脱附技术工程化，广泛应用于高污染的场地有机污染土壤的离位或原位修复，但是仍然存在设备价格昂贵、脱附时间过长、处理成本过高等问题。
[0004]中国专利文献CN105032913A(申请号:201510494401.1)公开了一种热脱附装置、 热脱附修复系统以及污染土壤的热脱附方法，该热脱附装置包括槽式反射镜和集热管，所述集热管由自外向内依次穿套的外层套管、中间套管和内层套管组成，所述外层套管为透明，外层套管与中间套管之间设有真空隔层，所述中间套管和内层套管之间为热交换区，所述热交换区通过管路外接循环栗和油炉，所述内层套管的内部空间为工作区。该热脱附修复系统包括依次连接的预处理装置、进料装置以及所述热脱附装置、除尘装置和尾气处理系统。
[0005]中国专利文献CN102818816B(申请号:201210340236.0)公开了一种土壤热脱附回转炉测试系统及其测试方法所述测试系统包括载气装置、回转热脱附测试装置和尾气处理装置，所述载气装置包括氮气瓶、减压阀和进气耐腐蚀导气软管，所述回转热脱附测试装置包括有管式回转炉、进气气压阀、流量计和出气气压阀，所述尾气处理装置包括有出气耐腐蚀导气软管、冷凝器、洗气瓶和活性炭吸附器。
[0006]中国专利文献CN104226681A(申请号:201410474990.2)公开了一种持久性有机物污染土壤间接热脱附处置该装置包括污染土壤预处理系统、进料系统、热脱附系统、出料系统、尾气净化系统、自动控制系统;污染土壤预处理系统通过进料系统与热脱附系统的进料口相连，热脱附系统的固体出料口与出料系统相连，热脱附系统的气体出料口与尾气净化系统的进口相连。
[0007]上述专利文献的土壤热脱附系统，结构各有不同，功能上都是分为两步，一是加热污染土壤使其中的有机污染物挥发，二是对热脱附后的尾气处理。由于土壤的导热性差，如何对污染土壤进行加热会直接影响修复结果。大体积的热脱附炉对土壤加热不够均匀快速;连续进行处理的热脱附炉运行稳定性差，处理不同种类的土壤时需要进行预处理，以防止对设备的损坏。
【发明内容】
[0008]本发明要解决的技术问题是提供一种可以快速均匀地加热污染土壤，热脱附效果好，且节能环保的污染土壤修复系统。
[0009]本发明为解决上述技术问题提出的一种技术方案是:一种污染土壤修复系统，包括通过管路依次相连通的热脱附装置、滤芯吸附装置、风机、填料塔和指示罐;所述热脱附装置包括炉腔、燃气加热组件、位于所述炉腔侧壁的进风阀和位于所述炉腔内的热管；所述炉腔的顶部通过管路与滤芯吸附装置相连通；所述热管有多根，热管的一端贴合在炉腔的底面，另一端向上延伸至炉腔的中上部； 所述燃气加热组件用于加热所述炉腔的底面；所述指示罐内设有吸附指示剂，所述指示罐的顶部设有排气管。[〇〇1〇]上述热管竖直呈螺旋状设置。[〇〇11]上述填料塔内的填料为多孔不锈钢波纹板，所述滤芯吸附装置内设有多层高分子复合材料制成的滤芯。
[0012]上述填料塔内还设有循环喷淋组件，所述循环喷淋组件包括喷淋头和液栗，所述喷淋头设于填料塔内的顶部，所述液栗的出液口通过管道与喷淋头相连通，所述液栗的进液口与填料塔的底部相连通;所述填料塔的底部储存有有机物吸附溶液，所述填料塔进气的管路伸入填料塔内且位于有机物吸附溶液的液面以下。
[0013]上述指示罐进气的管路伸入指示罐内且位于吸附指示剂内；所述指示罐的侧面开设有观察窗。
[0014]上述排气管的顶端位于整个污染土壤修复系统的最高处。
[0015]上述热脱附装置还包括进风管和位于所述炉腔内的搅拌机构和网板框架;所述搅拌机构包括中空转轴和固定连接在所述中空转轴上的中空搅拌桨，所述中空转轴竖直设置且两端分别与所述炉腔的顶部和底部转动连接，所述中空转轴和中空搅拌桨的内腔形成连通的风道，所述进风管与所述风道相连通，所述中空转轴和中空搅拌桨上均设有通风口；所述网板框架与炉腔的内壁固定连接且位于所述炉腔的内壁与搅拌机构之间，所述热管固定连接在所述网板框架上;所述进风管位于所述炉腔的下方，所述燃气加热组件用于加热所述进风管，所述进风管上设有阀门。
[0016]上述燃气加热组件包括燃烧器、燃气混合器、燃气管、燃气阀、空气管和空气阀；所述燃气管和空气管分别与燃气混合器的两个进气口相连通，所述燃气混合器的出气口与所述燃烧器相连通，所述燃气管上设有燃气阀，所述空气管上设有空气阀。
[0017]上述热脱附装置和滤芯吸附装置之间的管路上还设有空气热交换器;所述空气热交换器的出气口通过气栗与所述空气管相连通。
[0018]上述污染土壤修复系统还包括中央控制器和设于所述炉腔内的温度传感器;所述温度传感器的信号输出端与所述中央控制器相连，所述中央控制器用于控制所述风机的开关状态和风量大小以及空气阀、进风阀和燃气阀的开关状态和开关程度。
[0019]上述污染土壤修复系统还包括设于所述排气管内的气体检测传感器，所述气体检测传感器的信号输出端与所述中央控制器相连。
[0020]本发明具有积极的效果:(1)本发明的污染土壤修复系统通过热脱附装置对污染土壤进行加热，使污染土壤中的有机污染物挥发，风机及附加设备配合，可以使得热脱附装置的炉腔内形成负压，降低有机污染物的沸点，使得有机污染物更容易挥发，热管作为导热介质使得污染土壤的加热更加快速均匀。本发明的污染土壤修复系统中的热脱附装置体积较大，热脱附效果好，效率高，适用于污染土壤的大批量处理。
[0021](2)本发明的污染土壤修复系统采用空气热交换器对从热脱附装置出来的尾气进行冷却，使得有机污染物冷凝，从而可以被吸附处理干净，空气热交换器，产生的热空气用于与燃气混合，节能环保。[〇〇22](3)本发明的污染土壤修复系统的尾气处理没有采用燃烧尾气的方法，而是滤芯吸附装置、喷淋填料塔、指示罐等依次进行吸附处理，多层过滤，排放的气体清洁无污染，指示罐可以对尾气的排放进行指示，最后的排气管中设置传感器可以对尾气的排放进行监测，达到双保险的效果，有效地防止了二次污染。[〇〇23](4)本发明的污染土壤修复系统采用中央控制器可以对污染土壤的加热过程和尾气处理过程进行自动化的监控，智能化程度高。【附图说明】
[0024]下面结合附图对本发明实施方式所述的污染土壤修复系统作进一步说明。
[0025]图1是实施例1的污染土壤修复系统的结构示意图。
[0026]图2是实施例2的污染土壤修复系统的热脱附装置的结构示意图。[〇〇27] 上述附图的标记如下:热脱附装置1，炉腔11，燃气加热组件12，燃烧器12-1，燃气混合器12-2，燃气管12-3，燃气阀12-4，空气管12-5，空气阀12-6，搅拌机构13，中空转轴13-1，中空搅拌桨13-2，热管14， 进风阀15,网板框架16,进风管17，空气热交换器2,气栗21，滤芯吸附装置3，风机4，填料塔5，波纹板51，喷淋头52，液栗53，有机物吸附溶液54，指示罐6，吸附指示剂61，观察窗62，排气管63。【具体实施方式】 [〇〇28] 实施例1见图1，本实施例的污染土壤修复系统，包括通过管路依次相连的热脱附装置1、空气热交换器2、滤芯吸附装置3、风机4、填料塔5和指示罐6。[〇〇29]热脱附装置1包括炉腔11、燃气加热组件12、位于炉腔11侧壁的进风阀15和位于炉腔11内和热管14。炉腔11是耐压隔热炉腔，炉腔11的顶部中央通过管路与滤芯吸附装置3相连通。
[0030]热管14有多根。热管14的一端贴合在炉腔11的底面，另一端向上延伸至炉腔11的中上部。热管14竖直设置且等间距分布，使得污染土壤可以多点受热，加热更加均匀迅速(热管14还可以呈螺旋状设置)。[〇〇31]燃气加热组件12包括燃烧器12-1、燃气混合器12-2、燃气管12-3、燃气阀12-4、空气管12-5和空气阀12-6。燃气管12-3和空气管12-5分别与燃气混合器12-2的两个进气口相连通，燃气混合器12-2的出气口与燃烧器12-1相连通，燃气管12-3上设有燃气阀12-4,空气管12-5上设有空气阀12-6。[〇〇32] 空气热交换器2的出气口通过气栗21与空气管12-5相连通。
[0033]滤芯吸附装置3内设有多层高分子复合材料制成的滤芯，滤芯可以是聚酯纤维、活性炭纤维、玻璃纤维等材料复合而成的HEPA滤芯。[〇〇34]风机4是抽真空风机。
[0035]燃气加热组件12的燃烧器12-1用于加热炉腔11的底面。填料塔5内的填料为多孔不锈钢波纹板51，可以使得气液接触更加充分，有利于有机挥发物的吸附。填料塔5内还设有循环喷淋组件。循环喷淋组件包括喷淋头52和液栗53。喷淋头52设于填料塔5内的顶部， 液栗53的出液口通过管道与喷淋头52相连通，液栗53的进液口与填料塔5的底部相连通。填料塔5的底部储存有有机物吸附溶液54。填料塔5进气的管路伸入填料塔5内且位于有机物吸附溶液54的液面以下。
[0036]指示罐6内设有吸附指示剂61。吸附指示剂61是显颜色的氧化剂溶液，当气体到达指示罐6内如果含有有机污染物，吸附指示剂61在吸附残存气体的同时退色)，指示罐6进气的管路伸入指示罐6内且位于吸附指示剂61内。指示罐6的侧面开设有观察窗62,用于观察吸附指示剂61的颜色变化。指示罐6的顶部设有排气管63。排气管63的顶端位于整个污染土壤修复系统的最高处，以防止气体倒灌。[〇〇37]本实施例的污染土壤修复系统还包括中央控制器、设于排气管63内的气体检测传感器和设于炉腔11内的温度传感器。温度传感器的信号输出端和气体检测传感器的信号输出端分别与中央控制器相连。中央控制器是单片机。本实施例的污染土壤修复系统污染土壤通过炉腔11上部的进料口，投入炉腔11内，开启燃气加热组件12对污染土壤进行加热，炉腔11内设有温度传感器，中央控制器可以根据温度传感器检测到的温度对燃气阀12-4和空气阀12-6的开关程度进行控制，对风机4的风量以及进风阀15-1的进风量进行控制，从而控制升温速度，使得炉腔11内形成负压，污染土壤达到并维持指定温度，排出的有机挥发物， 通过空气热交换器2冷凝后经滤芯吸附装置3吸附，填料塔5循环喷淋吸附，指示罐6内吸附指示剂61吸附，最后排出，气体检测传感器可以监控排出气体的质量，由于没有尾气没有燃烧，所以不会产生二次污染物。中央控制器还可以控制液栗53,从而对填料塔5的喷淋进行自动化控制，还可以控制气栗21，从而对空气热交换器2的冷却效率进行控制。
[0038]实施例2见图2,本实施例的污染土壤修复系统其余部分与实施例1相同，不同之处在于:热脱附装置1还包括进风管17和位于炉腔11内的搅拌机构13和网板框架16。
[0039]搅拌机构13包括中空转轴13-1和固定连接在中空转轴13-1上的中空搅拌桨13-2。 中空转轴13-1竖直设置且两端分别与炉腔11的顶部和底部转动连接，中空转轴13-1和中空搅拌桨13-2的内腔形成连通的风道。进风管17与风道相连通。中空转轴13-1和中空搅拌桨 13-2上均设有通风口。通过搅拌机构13的风道进风可以使得土壤与热风接触更加充分，有利于土壤热量的传导和挥发性有机物的排出。搅拌机构13是热的良好导体，在炉腔11的底面和进风管17被加热时也会成为均匀导热的部件，有利于土壤均匀快速的加热。
[0040]网板框架16与炉腔11的内壁固定连接且位于炉腔11的内壁与搅拌机构13之间。热管14固定连接在网板框架16上。增设网板框架16可以增加热管14固定的牢固度，避免土壤搅拌过程中对热管14造成冲击。
[0041]进风管17位于炉腔11的下方。燃气加热组件12用于加热进风管17。进风管15上设有阀门。[〇〇42]显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明实施方式所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【主权项】
1.一种污染土壤修复系统，其特征在于:包括通过管路依次相连通的热脱附装置(1)、 滤芯吸附装置(3)、风机(4)、填料塔(5)和指示罐(6);所述热脱附装置(1)包括炉腔(11)、燃 气加热组件(12)、位于所述炉腔(11)侧壁的进风阀(15)和位于所述炉腔(11)内的热管 (14)；所述炉腔(11)的顶部通过管路与滤芯吸附装置(3)相连通；所述热管(14)有多根，热管(14)的一端贴合在炉腔(11)的底面，另一端向上延伸至炉 腔(11)的中上部；所述燃气加热组件(12)用于加热所述炉腔(11)的底面；所述指示罐(6)内设有吸附指示剂(61)，所述指示罐(6)的顶部设有排气管(63)。2.根据权利要求1所述的污染土壤修复系统，其特征在于:所述热管(14)竖直呈螺旋状设置。3.根据权利要求1所述的污染土壤修复系统，其特征在于:所述填料塔(5)内的填料为 多孔不锈钢波纹板(51)，所述滤芯吸附装置(3)内设有多层高分子复合材料制成的滤芯。4.根据权利要求1所述的污染土壤修复系统，其特征在于:所述填料塔(5)内还设有循 环喷淋组件，所述循环喷淋组件包括喷淋头(52)和液栗(53)，所述喷淋头(52)设于填料塔 (5)内的顶部，所述液栗(53)的出液口通过管道与喷淋头(52)相连通，所述液栗(53)的进液 口与填料塔(5 )的底部相连通;所述填料塔(5 )的底部储存有有机物吸附溶液(54 )，所述填 料塔(5)进气的管路伸入填料塔(5)内且位于有机物吸附溶液(54)的液面以下。5.根据权利要求1所述的污染土壤修复系统，其特征在于:所述指示罐(6)进气的管路 伸入指示罐(6)内且位于吸附指示剂(61)内；所述指示罐(6)的侧面开设有观察窗(62);所 述排气管(63)的顶端位于整个污染土壤修复系统的最高处。6.根据权利要求1所述的污染土壤修复系统，其特征在于:所述热脱附装置(1)还包括 进风管(17)和位于所述炉腔(11)内的搅拌机构(13)和网板框架(16);所述搅拌机构(13 )包括中空转轴(13-1)和固定连接在所述中空转轴(13-1)上的中空 搅拌桨(13-2)，所述中空转轴(13-1)竖直设置且两端分别与所述炉腔(11)的顶部和底部转 动连接，所述中空转轴(13-1)和中空搅拌桨(13-2)的内腔形成连通的风道，所述进风管 (17)与所述风道相连通，所述中空转轴(13-1)和中空搅拌桨(13-2)上均设有通风口；所述 网板框架(16)与炉腔(11)的内壁固定连接且位于所述炉腔(11)的内壁与搅拌机构(13)之 间，所述热管(14)固定连接在所述网板框架(16)上;所述进风管(17)位于所述炉腔(11)的 下方，所述燃气加热组件(12)用于加热所述进风管(17)，所述进风管(15)上设有阀门。7.根据权利要求1至6中任一项所述的污染土壤修复系统，其特征在于:所述燃气加热 组件(12)包括燃烧器(12-1)、燃气混合器(12-2)、燃气管(12-3)、燃气阀(12-4)、空气管 (12-5)和空气阀(12-6);所述燃气管(12-3)和空气管(12-5)分别与燃气混合器(12-2)的两 个进气口相连通，所述燃气混合器(12-2)的出气口与所述燃烧器(12-1)相连通，所述燃气 管(12-3)上设有燃气阀(12-4)，所述空气管(12-5)上设有空气阀(12-6)。8.根据权利要求7所述的污染土壤修复系统，其特征在于:所述热脱附装置(1)和滤芯 吸附装置(3)之间的管路上还设有空气热交换器(2);所述空气热交换器(2)的出气口通过 气栗(21)与所述空气管(12-5)相连通。9.根据权利要求7所述的污染土壤修复系统，其特征在于:还包括中央控制器和设于所述炉腔(11)内的温度传感器;所述温度传感器的信号输出端与所述中央控制器相连，所述 中央控制器用于控制所述风机(4)的开关状态和风量大小以及空气阀(12-6)、进风阀(15-1)和燃气阀(12-4)的开关状态和开关程度。10.根据权利要求9所述的污染土壤修复系统，其特征在于:还包括设于所述排气管 (63)内的气体检测传感器，所述气体检测传感器的信号输出端与所述中央控制器相连。
【文档编号】B09C1/06GK105983571SQ201610543589
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年7月11日
【发明人】黄晓峰, 葛宇翔, 李向阳, 钱程远, 蒋慕贤, 曾段明
【申请人】无锡市太湖湖泊治理有限责任公司