一种高效处理含汞污染土壤热解吸废气的装置的制作方法

本实用新型属于一种汞污染土壤尾气处理装置技术领域，具体涉及一种高效处理含汞污染土壤热解吸废气的装置。

背景技术：

土壤汞污染已经严重危害到人类健康和生态环境，成为一个世界性问题，汞污染具有持久性和易挥发性，可造成区域性或局地性的污染，更能通过大气输送到世界各地，是一种显著的全球性污染物。在20世纪60年代，人们就意识到汞污染的严重性，并通过控制汞的使用量和排放量来减少汞污染的危害。

目前，对于土壤中汞污染的去除，通过热解吸技术可充分使其土壤中的汞迁移至水相和气相中，并通过处理含汞废水和废气达到清洁土壤的目的。在污染尾气处理过程中，因为废气的温度、汞的形态以及处理方法各异，目前常用的处理工艺对于热解吸土壤中的含汞废气处理净化度低，资源消耗高。本实用新型通过对尾气装置的设计，可在降低能耗和资源的情况下，显著提高含汞废气的净化度。达到废气排放标准的要求。在本装置中，喷淋水内直接加入脱汞药剂，减少后续多级喷淋的设置，节省设备制造成本；活性炭吸附罐前增加吸附预处理装置，并用列管式冷凝器降低含汞废气温度，提高处理效果。整套装置集成式设计，可便捷移动，快速组装，满足不同情况下的含汞废气处理需求。

申请公布号为cn207042219u、申请公布日为2018年2月27日的发明公开了一种汞污染土壤热脱附尾气净化系统，该系统包括，包括喷淋洗涤塔、氧化塔、硫化反应塔、除雾塔、活性炭吸附塔、引风机和烟囱。改实用新型专利中系统设置多级喷淋和多级活性炭过滤，造成活性炭填充量的提高及总体装置制造成本的上升，且仅仅依附药剂脱附和活性炭过滤。处理后尾气汞蒸气排放值存在过高现象。本专利中脱汞药剂直接加在喷淋水中，既起到了喷淋效果又吸收了部分汞元素。且在活性炭吸附罐前端进行冷凝预处理，减少活性炭罐多级设置。节省活性炭成本。

申请公布号为cn104289513a、申请公布日为2016年8月31日的发明公开了一种汞污染土壤热脱附处理装置及处理方法。该装置包括预处理单元、进料单元、燃料供应单元、热脱附单元、高温除尘单元、工艺水处理单元、出料单元、尾气冷却单元和尾气处理单元。该装置中尾气冷却单元和尾气处理单元针对尾气处理，处理中无除汞药剂喷淋，在处理汞污染浓度较高的污染场地有一定的局限性。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种高效处理含汞污染土壤热解吸废气的装置，其结构紧凑，运行平稳且密封性好，可实现自动进料、自动排料，大大降低了操作人员的劳动强度，搅拌均匀且稳定可靠。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种高效处理含汞污染土壤热解吸废气的装置，其中：包括热解废气出口管、循环喷淋进水管、喷淋塔、列管式冷凝器、烟囱、引风机、活性炭吸附罐、集汞槽、电磁阀和气液分离器，所述的热解废气出口管安装在喷淋塔底部的进气孔里，所述的循环喷淋进水管与喷淋塔左侧的进水口连通，所述的喷淋塔顶端出口通过管路与气液分离器左侧进口连接，所述的气液分离器顶端出口通过管路与列管式冷凝器顶端入口连接，所述的列管式冷凝器右侧出口通过管路与活性炭吸附罐左侧入口连接，所述的活性炭吸附罐顶端出口通过管路与引风机入口连接，所述的引风机出口通过管路与烟囱连通，所述的列管式冷凝器底部通过管路与电磁阀上端接口连接，所述的电磁阀下端出口通过管路与集汞槽连接。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的喷淋塔内设置有填料且填料采用鲍尔环、拉西环、阶梯环或矩鞍环填料。

上述的循环喷淋进水管中的喷淋水中加入脱汞药剂且脱汞药剂采用与含汞元素反应相互结合的化学药剂调配而成。

上述的列管式冷凝器采用低温氮气进行换热。

上述的活性炭吸附罐采用载硫活性炭进行吸附。

本实用新型对含汞污染土壤解吸出的含汞废气进行无害化处置，使其满足排放要求。在本装置中，喷淋水内直接加入脱汞药剂，减少后续多级喷淋的设置，节省设备制造成本；活性炭吸附罐前增加吸附预处理装置，并用列管式冷凝器降低含汞废气温度，提高处理效果。整套装置集成式设计，可便捷移动，快速组装，满足不同情况下的含汞废气处理需求。喷淋塔内采用鲍尔环填料。增加气液接触面积，充分洗脱废气中的扬尘及颗粒物。喷淋塔循环水中加入脱汞药剂，喷淋药剂在喷淋过程中可对含汞元素进行化学反应。添加比例为20-25g/l。通过喷淋环节含汞物质的吸收，降低进入后端装置废气中的含汞量。喷淋塔后端设置气液分离器，在喷淋过程中，汞污染废气会夹带小液滴进入到废气处理系统。通过设置气液分离器，将液体分离，保证进入到后续处理装置中的废气处于干燥状态，不影响载硫活性炭的吸附活性。在活性炭吸附罐前设置列管式冷凝器，通过气体热量交换，降低喷淋塔出口废气温度，含汞废气温度在列管式冷凝器中急剧下降。同时，汞蒸气凝集，降低了进入活性炭吸附罐中汞蒸气含量。含汞废气在进入列管式冷凝器前温度可达80-90℃左右。通过列管式冷凝器后温度降至20-30℃。低温下，含少量汞蒸气的废气进入活性炭吸附罐。载硫活性炭吸附罐对污染废气中的污染物质和少量汞蒸气进行吸附过滤。在载硫活性炭吸附罐前设置列管式冷凝器，可将净化效率提高25％左右。

本实用新型的优点在于以下几点：

(1)喷淋塔采用填料，气液接触充分，可在喷淋中直接将扬尘、颗粒物洗脱，避免将扬尘颗粒物带入到后续吸附系统，造成载硫活性炭堵塞，影响吸附效率。

(2)冷凝法常作为吸附法或者吸收法的前端处理。针对单质汞易挥发，仅靠吸附法处理效果有限，所以本装置引入列管式冷凝器，对喷淋后的含汞废气进行降温处理。在列管冷凝器内，汞蒸气在低温下凝析，和在喷淋过程中未液化的水蒸气混合，定期收集到集汞槽内。再送至含汞废水处理装置，最终净化效率大于98％。

(3)将化学药剂脱除与喷淋结合，且活性炭吸附罐前采取冷凝法设计，载硫活性炭进行一级吸附设置，节约载硫活性炭使用量。

(4)集成式设计，占地面积小，便于移动组装。整体装机功率小，土壤热解吸含汞废气在整套装置系统的迁移通过后端设置引风机带动，耗电量小。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

其中的附图标记为：热解废气出口管1、循环喷淋进水管2、喷淋塔3、列管式冷凝器4、烟囱5、引风机6、活性炭吸附罐7、集汞槽8、电磁阀9、气液分离器10。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作出进一步说明：

一种高效处理含汞污染土壤热解吸废气的装置，其中：包括热解废气出口管1、循环喷淋进水管2、喷淋塔3、列管式冷凝器4、烟囱5、引风机6、活性炭吸附罐7、集汞槽8、电磁阀9和气液分离器10，所述的热解废气出口管1安装在喷淋塔3底部的进气孔里，所述的循环喷淋进水管2与喷淋塔3左侧的进水口连通，所述的喷淋塔3顶端出口通过管路与气液分离器10左侧进口连接，所述的气液分离器10顶端出口通过管路与列管式冷凝器4顶端入口连接，所述的列管式冷凝器4右侧出口通过管路与活性炭吸附罐7左侧入口连接，所述的活性炭吸附罐7顶端出口通过管路与引风机6入口连接，所述的引风机6出口通过管路与烟囱5连通，所述的列管式冷凝器4底部通过管路与电磁阀9上端接口连接，所述的电磁阀9下端出口通过管路与集汞槽8连接。

实施例中，喷淋塔3内设置有填料且填料采用鲍尔环、拉西环、阶梯环或矩鞍环填料。

实施例中，循环喷淋进水管2中的喷淋水中加入脱汞药剂且脱汞药剂采用与含汞元素反应相互结合的化学药剂调配而成。

实施例中，列管式冷凝器4采用低温氮气进行换热。

实施例中，活性炭吸附罐7采用载硫活性炭进行吸附。

本实用新型的工作原理是：来自热解吸装置加热含汞污染土壤产生的150-180℃的汞蒸气废气，进入到喷淋塔3内。来自热解吸装置配套水处理设备将带有喷淋药剂的循环水空冷降温后泵至喷淋塔3。喷淋药剂与高温含汞废气在喷淋塔填料结合吸收，土壤热解吸后的飞灰和颗粒物以及部分汞元素与喷淋药剂反应，随着喷淋废水带走，送去水处理设备。经过喷淋塔3喷淋后的含汞废气温度降至80-90℃。夹带着喷淋小液滴的含汞废气进入到气液分离器10内。气液分离器10内上部设置折流挡板。小液滴和废气在重力沉降作用和折流分离原理下进行废气和液体的分离。分离出的液相汇聚至气液分离器底部，排至水处理设备。气相通过顶端出口引入至列管冷凝器4内，通过与低温氮气换热，实现含汞废气的冷凝处理。其中，未经过喷淋药剂吸收的汞蒸气和含汞化合物在低温下凝析，形成液态，定期收集在集汞槽8内，可进一步进行回收利用或危废处置。在列管式冷凝器的作用下，土壤废气在冷凝器出口处温度降至20-30℃，在引风机6作用下，引入废气至载硫活性炭吸附罐7内。载硫活性炭与未凝析完全的含汞物质结合吸附，进一步脱除含汞物质及蒸发出的有机物质。在低温状态下，载硫活性炭的吸附效率更高。通过本实用新型高效处理含汞污染土壤热解吸废气的装置，废气排放满足《锡、锑、汞工业污染物排放标准》(gb30770-2014)要求，经处置后的含汞废气排放浓度达到0.01mg/nm3以下。满足排放标准的尾气通过引风机6排至烟囱5。由烟囱5排放至高空大气中。

实施例一，某汞污染场地实施治理过程中，采用热解吸设备进行生产，配套上述含汞污染土壤热解吸废气处理装置。整体装置设计处理量为15kg/h。对污染废气的关键点位进行汞浓度监测。进入喷淋塔的烟气总量为20000nm³/h，烟气中汞含量为750mg/nm³。经过脱汞药剂喷淋后出口烟气总量为8000nm³/h，烟气含汞量为206.3mg/nm³，喷淋塔中对汞的去除效率为72.5％。烟气进入到气液分离器，气液分离器气体出口烟气中汞含量为115.8mg/nm³，喷淋系统和气液分离系统对汞的去除效率为84.56％。烟气进入列管式冷凝器后，测得出口汞含量为34.92mg/nm³。汞去除效率为95.34。经过活性炭吸附罐后，在载硫活性炭的吸附下，罐体出口汞含量浓度为0.0049mg/nm³。含汞污染土壤热解吸废气处理装置的汞的去除效率达到99.9％。满足生产区域内汞蒸汽排放浓度的要求，防止二次污染的发生，对环境清洁友好。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。