专利名称：强制通风－螺旋搅拌热解吸修复有机污染土壤的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种修复受挥发性/半挥发性有机污染物污染土壤的系 统，更具体的说是通过采用强制通风和电加热对有机污染土壤进行修复的强制通风一螺旋 搅拌热解吸修复有机污染土壤的系统。
背景技术：
近年来，随着我国工业化和城市化进程的加快，城市规划、城市扩容、功能区与城 市布局的调整，大量污染企业搬迁，遗留了大量受污染的工业场地，由此引发的环境污染事 故和对人类健康的危害已经成为制约城市土地开发利用的一个主要因素。据调查，污染企 业搬迁遗留场地的污染物主要涉及有机污染物和重金属等，其中挥发性/半挥发性有机污 染物对生态环境和人体健康的影响很大。热解吸方法是一种工业场地挥发性/半挥发性有机污染的修复方法。通过对污染 土壤加热，使污染土壤升温至足够温度，挥发性/半挥发性有机污染物从土壤中挥发、分离 出来，使得土壤得以净化。与其他技术相比，热解吸方法具有高效、快速和安全的优点。热 解吸装置修复效果的好坏关键在于能否提供足够高的加热温度以及确保挥发出来的气态 污染物能与土壤快速分离。中国专利(200910030305. 6)《土壤污染热脱附修复处理系统》公布了一种挥发性 和半挥发性土壤移位处理系统，该系统热脱附装置采用热提转炉；热媒采用燃料(煤、液化 气或天然气)燃烧产生的热烟气。利用热烟气加热冷空气，使冷空气升温，进入热提转炉与 污染土壤接触。该专利中热空气温度一般低于350°C，又由于空气的比热容较小，土壤加热 后的温度不会太高，因而仅能处理污染土壤中沸点较低的苯和苯系物，不能满足城市污染 场地有机污染物复杂性和多样性的需求。检索相关文献表明，在本专利申请日前未发现与本发明类似结构的有机污染土壤 修复系统的文献。
发明内容
本发明的目的是提供一种强制通风一螺旋搅拌热解吸修复有机污染土壤的系统， 被预热后的热空气进入热解吸装置中，与受污染的土壤充分接触，同时利用电加热元件加 热土壤，将受污染的土壤加热至足够温度，使得挥发性/半挥发性污染物从土壤中挥发回 来，被热气流快速带走并被处理，土壤得以净化。本发明采用如下技术方案
一种强制通风一螺旋搅拌热解吸修复有机污染土壤的系统，包括空气预热系统、尾气 处理系统、控制系统，除此更主要的是还包括了有电加热元件和螺旋搅拌器组成的螺旋搅 拌热解吸系统。所述螺旋搅拌热解吸系统位于空气预热系统和尾气处理系统之间。其中
(1)空气预热系统空气预热系统由鼓风机和空气加热器组成，空气通过鼓风机经由无缝钢管进入空气加 热器，然后再进入螺旋搅拌热解吸系统。( 2)螺旋搅拌 热解吸系统
一种螺旋搅拌热解吸系统，由螺旋搅拌热解吸装置和引风机组成，螺旋搅拌热解吸装 置为圆筒状设备，内装有螺旋搅拌器，外壁设置电加热元件。螺旋搅拌器由变频电机驱动， 并配以减速器，螺旋搅拌器转速可调。污染土壤由设有密封装置的进料斗加入，通过电加热 元件间接加热土壤，同时空气预热后进入热解吸装置与污染土壤混合接触，使得污染土壤 中挥发性/半挥发性有机物挥发出来，在压缩空气及引风机的作用下快速流出热解吸系统 进入尾气处理系统。内设的螺旋搅拌器一方面保证污染土壤的均勻受热，同时起到推进处 理土壤从进料口到达出料口并排出系统的作用，而且可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时间。另外，预热空气不仅直接加热土壤，提高了传热效率、而且提 高了热解吸系统内气流的扰动程度，降低了气相传质阻力，提高了污染物的挥发速率。变频 电机通过减速器连接连轴器，连轴器与轴连接，轴上设有叶轮。(3)尾气处理系统
尾气处理系统由旋风除尘器、除湿器和吸附塔组成，处理热解吸系统中排出的废气，使 其达标排放。旋风除尘器、除湿器和吸附塔依次连接在螺旋搅拌热解吸系统的螺旋搅拌热 解吸装置和引风机之间。(4)控制系统
控制系统集成了鼓风机、空气加热器、螺旋搅拌热解吸装置及引风机的自动控制。通过调节鼓风机出风管阀门开度可调节空气流量、控制空气加热器加热温度可调 节预热空气温度、控制螺旋搅拌器转速可调节土壤的停留(加热)时间，控制电加热元件加 热温度可调节土壤温度。有益效果
根据本发明的强制通风一热解吸法修复有机污染土壤的系统，能对挥发性/半挥发性 有机物污染土壤进行有效修复。其有益效果具体说有以下
(1)与国内外同类产品比，设备流程简单有效，占地小，投资费用低；
(2)本发明对污染土壤采用电加热方式，清洁可靠，弥补了采用燃料燃烧产生高温烟气 加热土壤方式而导致烟气排放增加大气环境风险的不足，且在整个设备流程中，对尾气进 行有效处理，可达标排放，杜绝了二次污染的产生；
(3)本发明的螺旋搅拌热解吸系统其螺旋搅拌器转速可调，处理土壤在热解吸装置内 停留(加热)时间可控，土壤加热温度可控；处理系统包含预热空气强制通风直接加热和电 加热元件间接加热两种加热方式，且可通过调节预热空气流量和加热温度对两种方式进行 有效配置，确保对污染土壤进行经济有效的处理；因而对污染土壤中有机污染物复杂性有 很好的适应能力，不仅可处理沸点较低的苯、甲苯等有机物，对较高沸点的有机物也有很好 的处理效果；
(4)本发明对污染土壤中挥发性/半挥发性有机污染物的一次性净化效果一般可以达 到 70-90%。
图1为本发明一种实施方式的结构示意图。图1中1为鼓风机、2为空气加热器、3为螺旋搅拌热解吸装置、4为旋风除尘器、 5为除湿器、6为吸附塔、7为引风机、8为控制箱。
图2为螺旋搅拌热解吸装置结构示意图。图2中3 — 1为变频电机、3 — 2为减速器、3— 3为联轴器、3— 4为进气管、 3 - 5为轴、3 - 6为叶轮、3 - 7为进料斗、3 — 8为铸铝加热圈、3 — 9为筒体、3 — 10为 出料管、3 — 11为出气管。
具体实施例方式以下根据附图具体说明本发明。本发明的一种实施方式的结构示意图见图1。本发明由空气预热系统、螺旋搅拌热 解吸系统、尾气处理系统及控制系统组成。空气预热系统由鼓风机1与空气加热器2组成。空气通过鼓风机1鼓入空气加热 器2，加热至所需温度后进入螺旋搅拌热解吸装置3。在鼓风机1后空气管路上装设球阀及 转子流量计，调节阀门控制空气流量；空气加热器2为圆筒状，内筒直径200mm，长1300mm， 由不锈钢材料制作，内置U形不锈钢加热管，外敷设硅酸铝棉保温材料，加热空气量可达 120m3/h,加热温度可达300°C。鼓风机1与空气加热器2均与控制箱8相连，可自动显示和 控制加热空气温度。螺旋搅拌热解吸系统由螺旋搅拌热解吸装置3和引风机7组成。螺旋搅拌热解吸 装置3结构示意图见图2。螺旋搅拌热解吸装置3为圆筒状设备，由不锈钢材料制作。筒 体3 — 9内径250mm，长2500mm，厚11. 5mm ；筒内装设一螺旋搅拌装置，由螺旋状叶轮3 — 6与轴3 — 5组成，轴3 — 5在联轴器3 - 3的作用下与变频电机3 — 1和减速器3 — 2 相联，其中轴3 — 5直径50mm，叶轮3 — 6直径230mm，间距50mm，变频电机3 — 1功率为 3kW，转速可调，调速范围为0. 5 50转/分钟；电加热元件采用铸铝加热圈，筒外壁设有6 只铸铝加热圈3 - 8，每只功率3kW，共ISkW ；铸铝加热圈3 - 8外设置保温层。污染土壤 经粉碎处理后，过筛，粒径小于Icm的污染土壤通过设有密封装置的进料斗3 - 7进入螺旋 搅拌热解吸装置3，预热空气由进气管3 - 4进入螺旋搅拌热解吸装置3，筒体3 — 9内的 污染土壤在螺旋状叶轮3 — 6的作用下向前推进，并与预热空气混合、接触、直接换热，同时 铸铝加热圈3 - 8间接加热土壤。螺旋搅拌器还能保证污染土壤的充分混合，使其受热均 勻。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，在压缩空气及 引风机的作用下经由出气管3 — 11快速流出螺旋搅拌热解吸装置3进入尾气处理系统；力口 热处理后的土壤在螺旋搅拌装置的作用下经由出料管3 — 10排出热解吸系统。螺旋搅拌 热解吸装置3与引风机7均与控制箱相连，螺旋搅拌器转速与土壤加热温度均可自动显示 和控制。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. 5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。另外，预热空 气不仅直接加热土壤，提高了传热效率、而且提高了热解吸系统内气流的扰动程度，降低了 气相传质阻力，提高了污染物的挥发速率。
尾气处理系统由旋风除尘器4、除湿器5和吸附塔6组成。旋风除尘器4、除湿器 5和吸附塔6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4后进入除湿器 5。除湿器5内装有规整填料，除湿器5的作用主要是去除空气及污染土壤因高温加热挥发 进入尾气中的水分，以保证后续尾气吸附处理的高效运行，并起到保护引风机的作用。除湿 后的尾气流入吸附塔6中，吸附塔6内装有自行制备的高性能生物质环境吸附材料或活性 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。控制系统是在控制箱中集成了鼓风机1、空气加热器2、螺旋搅拌热解吸装置3和 引风机7的自动控制。
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。
权利要求
一种强制通风－螺旋搅拌热解吸修复有机污染土壤的系统，包括空气预热系统、尾气处理系统和控制系统，其特征在于还包括了由螺旋搅拌热解吸装置(3)和引风机(7)组成的螺旋搅拌热解吸系统，所述螺旋搅拌热解吸系统位于空气预热系统和尾气处理系统之间。
2.根据权利要求1所述的强制通风一螺旋搅拌热解吸修复有机污染土壤的系统，其特 征在于所述螺旋搅拌热解吸装置(3)为圆筒状设备，由筒体、螺旋搅拌器和电加热元件组 成，其中所述螺旋搅拌器由变频电机(3 - 1)、减速器(3 - 2)、连轴器(3 - 3)、轴(3 - 5) 和叶轮(3 - 6)组成，所述变频电机(3 - 1)通过减速器(3 - 2)连接连轴器(3 - 3)，连轴 器(3 - 3)与轴(3 - 5)连接，轴(3 - 5)上设有叶轮(3 — 6)。
3.根据权利要求2所述的强制通风一螺旋搅拌热解吸修复有机污染土壤的系统，其 特征在于所述螺旋搅拌器的叶轮(3 - 6)为转速可调的螺旋状叶轮，其转速调节范围为 0. 5 50转/分钟。
4.根据权利要求2所述的强制通风一螺旋搅拌热解吸修复有机污染土壤的系统，其特 征在于所述电加热元件设于所述筒体外壁，所述电加热元件为铸铝加热圈。
5.根据权利要求1所述的强制通风一螺旋搅拌热解吸修复有机污染土壤的系统，其特 征在于所述空气预热系统由鼓风机(1)和空气加热器(2)组成。
6.根据权利要求1所述的强制通风一螺旋搅拌热解吸修复有机污染土壤的系统，其特 征在于所述尾气处理系统由旋风除尘器(4)、除湿器(5)和吸附塔(6)组成，旋风除尘器 (4)、除湿器(5)和吸附塔(6)依次连接在螺旋搅拌热解吸系统的螺旋搅拌热解吸装置(3) 和引风机(7)之间。
全文摘要
本发明提供了一种强制通风－螺旋搅拌热解吸修复有机污染土壤的系统，包括空气预热系统、螺旋搅拌热解吸系统、尾气处理系统和控制系统，其中空气预热系统由鼓风机与空气加热器组成，螺旋搅拌热解吸系统由螺旋搅拌热解吸装置和引风机组成，尾气处理系统由旋风除尘器、除湿器和吸附塔组成，控制系统可实现螺旋搅拌器的转速、空气预热温度及土壤加热温度的有效控制。该系统可用于修复挥发性/半挥发性有机物污染的土壤。
文档编号B09C1/06GK101972773SQ201010555400
公开日2011年2月16日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者孔火良, 张攀, 高彦征 申请人:南京农业大学