有机污染土壤热脱附修复装置的制作方法

本实用新型涉及一种有机污染土壤热脱附修复装置，属于土壤修复技术领域。

背景技术：

据发明人所知，热脱附技术是在真空条件下或通入载气时，通过直接或间接热交换，将土壤中的有机污染物加热到足够的温度，以使有机污染物从污染介质上得以挥发或分离，进入气体处理系统的过程。该过程是将污染物从一相转化为另一相的物理分离过程，在修复过程中并不出现对有机污染物的破坏作用；其中，通过控制热脱附系统的温度和污染土壤停留时间即可有选择地使污染物得以挥发，并不发生氧化、分解等化学反应。

以热脱附技术处理的污染物主要为挥发性和半挥发性有机污染物(如石油烃、农药、多环芳烃、多氯联苯)和汞等。热脱附技术对不同有机污染物种类及浓度有着良好的适应性，且修复效率高，速度快，周期短，修复土壤效果可靠稳定。然而，由于热脱附修复过程中需要对土壤进行较高温度的加热，这势必要消耗大量的传统能源，如电能或燃料(煤、油、燃气等)，从而导致该技术的成本较高。

此外，经热脱附处理所脱除的有机污染物必须经过有效地处理，避免产生二次污染。工程中应用较多的废气处理工艺主要有直接燃烧、活性炭吸附、低温等离子、液体吸收、生物净化法等。然而，这些工艺或多或少都存在一定的问题，比如，直接燃烧所需温度较高，通常需要助燃系统；采用活性炭吸附、低温等离子、生物净化法时，由于出口废气温度较高，必须在处理前对气体进行降温处理，若采用喷淋的方式进行降温，所产生的废液需要进一步处理，若仅采用热交换装置则余热得不到有效利用，而增加余热利用装置，会使得处理流程变得复杂；采用活性炭吸附处理，在活性炭饱和后需要进行处置或再生；液体吸收法产生的废液需要进一步处理。

经检索发现，申请号CN201510514506.9、申请公布号CN105170634A、名称《一种卤代烃污染土壤修复装置》的中国发明专利申请，其装置包括预分散模块、卤代烃脱除模块、催化燃烧模块、换热模块、尾气净化模块和引风机，预分散模块采用螺旋推进器，并在其螺旋叶片上设置分散结构；卤代烃脱除模块的土壤进料口与螺旋推进器的出料口连接，内部设有红外线照射部件，卤代烃脱除模块底部设有土壤出料口，顶部设有热气流出口，热气流出口依次连接催化燃烧模块、换热模块、尾气净化模块和引风机，用于治理卤代烃废气。该技术方案采用红外辐射的方式，利用卤代烃的X－C分子键能吸收特定波长红外光波的特性，对土壤中卤代烃进行针对性地加热与脱除。

申请号CN201510070842.9、申请公布号CN105983570A、名称《用于污染场地修复的电磁热解吸修复方法及装置》的中国发明专利申请，在铁磁材质搅拌装置及槽体内通过电磁加热搅拌输送的污染土壤，使其在装置内部被加热，提高热解吸传热性能和有机污染物分离效果，其包括送料装置，电磁加热装置，尾气处理及净化装置；电磁加热装置包括励磁控制器，加热线圈，保温材料，加热输送装置，温度探头，循环水冷却等部分组成，尾气处理及净化装置包括尾气收集管，除尘器，冷凝器收集器，催化氧化装置等部分组成；对于重金属通过添加低熔点玻璃粉和天然芒硝粉，加热升温形成玻璃态物质固化消除重金属污染。

以上述专利申请为代表的现有专利，并未解决能源消耗大的问题。

技术实现要素：

本实用新型目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种有机污染土壤热脱附修复装置，可避免对传统能源的消耗，从而降低成本。

为了达到以上目的，本实用新型的技术方案如下：

一种有机污染土壤热脱附修复装置，包括具有进料口、出料口和废气出口的热脱附仓，所述热脱附仓设有电加热器和物料推进器；其特征是，还包括太阳能发电组件、旋风除尘器、催化燃烧器和引风机，所述太阳能发电组件的电力输出端与电加热器、物料推进器、引风机分别电连接，所述旋风除尘器的进气口与热脱附仓的废气出口连通，所述旋风除尘器的出气口与催化燃烧器的进气口连通，所述催化燃烧器的出气口经引风机与外界大气相通。

采用该结构，整个修复装置由太阳能发电组件来提供能源，从而避免对传统能源的消耗，高效清洁，大大降低运行成本。

为废气的催化燃烧过程更有效率：所述催化燃烧器中的催化剂为负载有铂的氧化铝催化剂。

该催化剂又名铂氧化铝催化剂，为市售品，能使热脱附仓排出的废气无需加温或降温就能直接催化燃烧，即便排出废气的温度实在过高，稍补冷风使其降温即可，不需要喷淋降温或换热降温。

本实用新型进一步完善的优选方案如下：

优选地，所述太阳能发电组件包括太阳能电池板、太阳能控制器以及蓄电池；所述太阳能控制器具有输入端、电池连接端和输出端；所述太阳能控制器的输入端与太阳能电池板的输出端连接，所述太阳能控制器的电池连接端与蓄电池连接，所述太阳能控制器的输出端为太阳能发电组件的电力输出端。

更优选地，所述太阳能发电组件还包括逆变器，所述太阳能控制器的输出端与逆变器的输入端连接；所述太阳能发电组件的电力输出端包括太阳能控制器的输出端和逆变器的输出端，其中，太阳能控制器的输出端为直流电压输出端，逆变器的输出端为交流电压输出端。

更优选地，所述太阳能发电组件还包括电控柜，所述太阳能控制器、蓄电池、逆变器位于电控柜内。

优选地，所述热脱附仓包括外壳和保温层，所述保温层设于外壳外壁。

更优选地，所述电加热器设于热脱附仓的外壳内壁，且覆盖外壳内壁除进料口、出料口和废气出口外的其余部分。

更优选地，所述外壳内空间呈圆筒状，所述物料推进器包括位于外壳内的螺旋搅拌器和位于外壳外侧的电机，所述螺旋搅拌器的中心轴与外壳内空间的中心轴重合，所述螺旋搅拌器的一端穿过外壳与电机输出端传动连接。

优选地，所述旋风除尘器的材质为耐高温材料；所述催化燃烧器具有尾气热交换器。

采用本实用新型后，整个修复装置由太阳能发电组件来提供能源，从而避免对传统能源的消耗，高效清洁，大大降低运行成本。此外，采用负载有铂的氧化铝催化剂，能使废气无需加温或降温就能直接催化燃烧，不产生废液和废活性炭等危险废物，环保高效。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为图1实施例中太阳能发电组件的结构示意图。

具体实施方式

实施例

如图1所示，本实施例的有机污染土壤热脱附修复装置，包括具有进料口11、出料口12和废气出口13的热脱附仓14，热脱附仓14设有电加热器15和物料推进器；还包括太阳能发电组件、旋风除尘器16、催化燃烧器17和引风机18，太阳能发电组件的电力输出端与电加热器15、物料推进器、引风机18分别电连接，旋风除尘器16的进气口与热脱附仓14的废气出口13连通，旋风除尘器16的出气口与催化燃烧器17的进气口连通，催化燃烧器17的出气口经引风机18与外界大气相通。该结构采用太阳能作为能源对有机污染土壤进行加热，可减少对电能或化石燃料的消耗，清洁高效，大大降低了处理运行成本。

催化燃烧器17中的催化剂为负载有铂的氧化铝催化剂。

以该催化剂(如，市售的负载0.2％铂的氧化铝催化剂)进行的催化燃烧，可使有机废气在较低的起燃温度条件(约为250℃～400℃)下，发生无焰燃烧，将大多数有机化合物燃烧并氧化分解为CO₂和H₂O，从而达到去除废气中的有害物的目的。热脱附仓14排出废气的温度即能达到上述起燃温度条件，即便其温度过高，如高于500℃，稍补冷风使其降至500℃以下即可。此外，上述催化燃烧不受碳氢化合物浓度的限制，不产生废液和废活性炭等危险废物，只需在催化燃烧前端进行除尘处理，工艺简单，处理效果好，操作简便。

如图2所示，太阳能发电组件包括太阳能电池板19、太阳能控制器以及蓄电池；太阳能控制器具有输入端、电池连接端和输出端；太阳能控制器的输入端与太阳能电池板19的输出端连接，太阳能控制器的电池连接端与蓄电池连接；太阳能发电组件还包括逆变器，太阳能控制器的输出端与逆变器的输入端连接；太阳能发电组件的电力输出端包括太阳能控制器的输出端和逆变器的输出端，其中，太阳能控制器的输出端为直流电压输出端，逆变器的输出端为交流电压输出端。此外，太阳能发电组件还包括电控柜20，太阳能控制器、蓄电池、逆变器位于电控柜20内。

具体而言，热脱附仓14包括外壳21和保温层22，保温层22设于外壳21外壁。电加热器15设于热脱附仓14的外壳21内壁，且覆盖外壳21内壁除进料口11、出料口12和废气出口13外的其余部分。外壳内空间呈圆筒状，物料推进器包括位于外壳21内的螺旋搅拌器24和位于外壳21外侧的电机23，螺旋搅拌器24的中心轴与外壳内空间的中心轴重合，螺旋搅拌器24的一端穿过外壳21与电机23输出端传动连接。旋风除尘器16的材质为耐高温材料；催化燃烧器17具有尾气热交换器。

本实施例采用的太阳能发电组件详述如下：

太阳能发电系统由太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为：

(1)太阳能电池板(Solar Panels)：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。

(2)太阳能控制器(Solar Controller)：太阳能控制器专门为太阳能发电系统提供蓄电池充电、放电管理功能。太阳能电池板发出的直流电力，经过太阳能控制器对蓄电池充电，在蓄电池未充满时，控制器的作用是最大限度地对蓄电池充电，当蓄电池被充满时，控制太阳能电池板的电力，使蓄电池处于浮充状态。当蓄电池放电至接近蓄电池过放点电压时，控制器将发出蓄电池电量不足告警并切断蓄电池的放电回路，以保护蓄电池。

(3)蓄电池(Battery)：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。

(4)逆变器(Inverter)：不含逆变器时，太阳能发电组件的直接输出一般都是12VDC(直流电压，单位伏特)、24VDC、48VDC。为能向220VAC(交流电压，单位伏特)的电器提供电能，需要将太阳能发电组件所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC－AC逆变器。发电组件示意图如图2所示。

太阳能电池板数量的计算过程如下：

(1)每日所需用电量的计算：

Q＝N×t

式中：

Q—每日所需用电量(kWh/d或度/d)，

N—系统的负载功率(kW)，

t—系统每天需要工作的时间(h/d)。

(2)所需太阳能电池板的数量：

Q₁＝n×q×T

即mQ＝m×N×t＝n×q×m×t

由此可推导出

式中：

Q₁—连续最大供电量(kWh或度)，

n—太阳能电池板的数量(块)，

q—每块太阳能电池板的功率(kW/块)，

m—设计供电天数(d)，

T—需连续供电的最长时间(h)，T＝m×t。

由此可知，所需太阳能电池板的数量为系统设计的总负载功率与每块电池板功率的比值。本实施例所设计的总负载功率包括电加热器15、物料推进器的电机23和引风机18功率之和。

本实施例的具体运行过程如下：

有机污染土壤经进料口11进入到热脱附仓14内，通过控制热脱附系统的温度和污染土壤停留时间可以有选择地使污染物得以挥发；电加热器15为可调节温度式；通过控制螺旋搅拌器24的转速，调节土壤的搅拌和输运速度，从而控制热脱附过程的停留时间。

随后，处理后的土壤由出料口12排出；处理过程中产生的有机废气经废气出口13进入旋风除尘器16，旋风除尘器16由耐高温材料制成，用于去除夹杂的土壤粉尘颗粒，防止催化剂的中毒和堵塞。经除尘后的废气进入催化燃烧器17进行催化燃烧，产生的高温尾气经尾气热交换器进行换热冷却，最终以较低的温度经引风机18排入大气。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。