一种多层自动抽拉式土壤有机污染物热脱附装置的制作方法

本实用新型发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种有机污染土壤的催化燃烧修复装置。

背景技术：

挥发性有机物(VOCs)或半挥发性有机物(SVOCs)进入土壤后污染土壤，并对地表水、地下水造成次生污染，直接或间接危害人类健康。近年来，我国土壤VOCs或SVOCs污染问题日益凸现，大量土壤遭受了苯、甲苯、二甲苯、乙苯及TPH等有机污染物的污染，对生态环境、食品安全和人体健康构成了严重威胁，随着公众对有机污染物环境和健康危害的逐步认识，迫切的需要经济而有效方法处理这些毒性物质。主要的有机污染物污染土壤的修复技术有生物修复、化学修复、物理修复等，比较而言，物理修复或化学修复有着更广泛的适用性，特别适用于高浓度、多组分有机污染污染场地。一些果园、园林中经常喷洒农药、杀虫剂等，残余的农药、杀虫剂就会进入土壤，虽然土壤自身具有一定的净化能力，随着农药、杀虫剂长年累月的增长，土壤中的杀虫剂、农药的含量超过土壤的净化能力，这就会导致果树减产、水果品质下降、水果变味。因此，每隔几年就需要对园林中的土壤进行处理，以消除过量的农药、杀虫剂。

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得以挥发或分离的过程。热脱附是将污染物从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表面气体流速可促进目标污染物挥发。但现有技术的热脱附装置，若想处理大量的土壤则存在土壤分布不均匀，受热面积小，难以充分脱附的问题，且脱附出来的有机物大多直接排入大气或用活性炭吸附，容易造成二次污染，若将脱附气集中处理则往往存在设备能耗高、操作复杂、运行费用昂贵等问题。

技术实现要素：

本实用新型为了克服现有技术中的土壤热脱附装置脱附效果差、热能利用不充分、易造成二次污染等缺陷，提供了一种能将土壤有机污染物充分热脱附，且能催化降解脱附出来的多层自动抽拉式土壤有机污染物热脱附装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种多层自动抽拉式土壤有机污染物热脱附装置包括土壤传送装置、破碎装置、热脱附箱体，其特征在于，所述土壤传送装置的出口连接破碎装置的入口，所述破碎装置的出口设置于热脱附箱体的上端，所述热脱附箱体底部设置有鼓风口，顶部设置有排风口。所述多层自动抽拉式土壤有机污染物热脱附装置的箱体从底部至顶部由催化剂网层分隔为多层，所述催化剂网层所在部位的箱体侧面设置有可使催化剂网层抽拉运动的活动口，当催化剂网层被推送至箱体内之后，催化剂网层被锁定装置锁定，系统开始加热进行热脱附。

作为优选，所述热脱附箱体内壁两侧设有与催化剂网相同层数的隐藏式抽拉滑轨，所述催化剂网层在相应层数的隐藏式抽拉滑轨上滑动，每两层相邻的隐藏式抽拉滑轨之间的空间记为一层抽屉。

作为优选，所述催化剂网层包括双层电热网以及设置于双层电热网之间的催化剂。

作为优选，所述双层电热网由铁铬铝电热丝与线型电加热元件编织而成的经纬结构，可以进行电加热，所述线型电加热元件的输入端与供电系统的输出端连接。

作为优选，所述热脱附装置还包括控制系统，所述控制系统的第一控制端连接催化剂网层，可控制催化剂网层在隐藏式抽拉滑轨上滑动。所述热脱附装置还包括连接热脱附箱体的振动装置，所述控制系统的第二控制端连接振动装置，可带动每层土壤充分抖动，使其在催化剂网层上分布更均匀，增大土壤与催化剂网层的接触面积。

作为优选，所述顶部的排风口处有机物浓度检测器和报警器，所述的有机物浓度检测器可自设定阈值，若检测器超过此阈值则触发报警器报警，提示需要更换或再生催化剂，实现对脱附过程更加有效的监测和控制。

本实用新型装置的工作方法为：

将含有残留农药等有机污染物的土壤通过传送装置运输到破碎装置的入口处，土壤由于重力作用自动掉入破碎装置，由破碎装置打碎成土壤细粒并从热脱附箱体的上方掉入热脱附箱体内，初始工位时所述热脱附箱体的箱盖开启，只有最底层催化剂网层被推送至箱体内，其余上层催化剂网层均处于完全抽拉开的状态，以空余出箱体，保证箱体上方掉落的土壤优先掉落于底层催化剂网层，待最底层抽屉装满土壤后，上一层催化剂网层自动被推送至箱体内以接收掉落的土壤，同时催化剂网层被锁定装置锁定，如此层层推送闭合，保证每一层抽屉均装满土壤，最后箱盖闭合，箱体完全密封，箱体振动装置自动开启，每层土壤在振动状态下抖动从而均匀分布，使得土壤与催化剂网层的接触更充分；之后开启加热装置，热脱附箱体中的土壤的有机污染物在高温条件下热脱附出来，与土壤分离，与热脱附系统内的催化剂网层反应，被催化剂催化降解成无害气体从排风口排出；其排气过程全程由排风口处的有机物浓度检测器监控，若处理后的有机物浓度超过检测器设定的阈值则触发报警器，工作人员可根据提示更换或再生催化剂。

采用以上技术方案，本实用新型的多层自动抽拉式热脱附装置具有如下的技术特点和优点：

1.采用多层自动抽拉式热脱附装置，该结构可灵活变换层数增加土壤与加热元件的接触面积，使有机物污染的土壤热脱附更为充分，并且自动化程度高可减少污染土壤对操作人员的健康危害。

2.在金属网之间固定催化剂可利用热脱附的热能维持催化燃烧反应进行，可对脱附出来的有机物进行降解处理，避免二次污染，并且本装置的设计使得催化燃烧的热能也得以被金属网利用，又反过来促进土壤有机污染物的脱附，从而充分利用热能，节约能耗。

附图说明

图1为本实用新型土壤有机污染物热脱附系统的结构图；

图2为本实用新型土壤有机污染物热脱附系统锁定过程的结构示意图；在所有的附图中，相同的附图标记表示相同的元件或结构；

其中，1-土壤传送装置，2-破碎装置，3-热脱附箱体，3-1-催化剂网层，3-2-活动把手，3-21-锁钥，3-22-第一复位弹簧，3-23-活动块，3-3-锁定装置，3-31-凸块，3-32-第二复位弹簧，3-33-固定架，3-4箱盖，4-鼓风口，5-排风口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

如图1所示的一种多层自动抽拉式热脱附装置，包括土壤传送装置1、破碎装置2、热脱附箱体3，其特征在于，所述土壤传送装置1的出口连接破碎装置2的入口，所述破碎装置2的出口设置于热脱附箱体3的上端，所述热脱附箱体3底部设置有鼓风口4，顶部设置有排风口5。所述热脱附箱体3从底部至顶部由催化剂网层3-1分隔为多层，热脱附箱体还包括最上层的箱盖3-4，所述催化剂网层3-1所在部位的热脱附箱体3侧面设置有活动口，用于催化剂网层3-1进出，所述热脱附箱体3侧面活动口对应部位设置有可用于抽拉催化剂网层3-1的活动把手3-2，所述热脱附箱体3侧面活动口下方固定有锁定装置3-3，可在热脱附前锁定活动把手，所述活动把手3-2与热脱附箱体3接触的部位为具有密封效果的隔热材料，可减少催化剂网层3-1锁定后箱体内的热量散失。

所述热脱附箱体3内壁两侧设置有与催化剂网层3-1相同层数的隐藏式抽拉滑轨，所述催化剂网层3-1在相应层数的隐藏式抽拉滑轨上滑动，每两层相邻的隐藏式抽拉滑轨之间的空间记为一层抽屉，抽屉的高度为150mm～500mm。

所述热脱附箱体3还包括供电系统，所述催化剂网层3-1包括双层电热网以及设置于双层电热网之间的催化剂，催化剂的厚度为5mm～30mm。所述双层电热网由铁铬铝电热丝与线型电加热元件编织而成的经纬结构，可以进行电加热，所述线型电加热元件的输入端与供电系统的输出端连接。

所述箱盖3-4为隔热材料，所述活动把手3-1靠近活动口的一侧为隔热材料。

所述多层自动抽拉式热脱附装置还包括控制系统，所述控制系统用于发出第一控制信号、第二控制信号，所述控制系统的第一控制端连接活动把手3-2，活动把手3-2根据第一控制信号，控制催化剂网层3-1进行抽拉运动，当催化剂网层3-1完全推送至热脱附箱体3内后，锁定装置自动将活动把手3-2锁定。所述热脱附装置还包括连接热脱附箱体3的振动装置，与所述控制系统的第二控制端连接，根据第二控制信号启动振动，从而可使每层土壤充分抖动，使土壤在催化剂网层3-1上分布更均匀，增大土壤与催化剂网层3-1的接触面积，让热脱附更为充分。

所述顶部的排风口5处设置有机物浓度检测器、报警器和设定装置，设定装置连接报警器的第一输入端，有机物浓度检测器的输出端连接报警器的第二输入端，所述设定装置用于设定报警器的阈值，有机物浓度检测器用于获得有机物浓度信号，报警器用于在有机物浓度信号超过阈值时报警，提示需要更换或再生催化剂。实现对脱附过程更加有效的监测和控制。

如图2所示的一种多层自动抽拉式热脱附装置，所述锁定装置3-3包括凸块3-31、第一复位弹簧3-32、固定架3-33，所述固定架3-33固定于热脱附箱体3侧面活动口下方，固定架3-33上端设置有凸块入口，所述第一复位弹簧3-32竖直位于固定架3-33内部，上端连接凸块3-31，第一复位弹簧3-32非伸缩状态时所述凸块3-31位于凸块入口处，第一复位弹簧3-32压缩状态时凸块3-31被压至固定架3-33内部。

所述活动把手3-2包括活动块3-23、第二复位弹簧3-22、锁钥3-21，所述活动块3-23与催化剂网层3-1连接，底端设置有卡槽；所述第二复位弹簧3-22竖直位于活动块3-23内部、卡槽正上方；所述锁钥3-21包括外部件和内部件，外部件位于活动块3-23外表面顶部，内部件套设于第二复位弹簧3-22内部，所述内部件与外部件固定连接，所述卡槽3-23形状与凸块3-31相同，催化剂网层3-1完全推送至接热脱附箱体3内时，所述卡槽3-23与凸块3-31啮合连接，从而完成锁定，第二复位弹簧3-22压缩状态时锁钥3-21的内部件与凸块3-31相抵，可将凸块3-31压入固定架3-33内部，从而解除锁定。

结合附图，本实用新型的工作步骤如下：

S1：将含有残留农药等有机污染物的土壤通过传送装置运输到破碎装置2的入口处，土壤由于重力作用自动掉入破碎装置2，由破碎装置2打碎成小于20mm的土壤细粒并从热脱附箱体3的上方掉入热脱附箱体3内，初始工位时所述热脱附箱体3的箱盖3-4开启，只有最底层催化剂网层被推送至箱体内，其余上层催化剂网层均处于完全抽拉开的状态，以空余出箱体，保证箱体上方掉落的土壤优先掉落于底层催化剂网层，待最底层抽屉装满土壤后，上一层催化剂网层自动被推送至箱体内以接收掉落的土壤，同时催化剂网层3-1侧面的活动把手3-2锁定，如此层层推送闭合，保证每一层抽屉均装满土壤，最后箱盖3-4闭合，箱体振动装置自动开启，每层土壤在振动状态下充分抖动，均匀分布，使得土壤与催化剂网层3-1的接触更充分；

S2：热脱附装置的加热装置开启，加热催化剂网层3-1至300℃～650℃，箱体下方的鼓风口4开启，自动向箱体内鼓入氧气或空气，箱体上方的排风口5开启，以排除尾气，第N层催化剂网层3-1上的土壤中的农药、苯、甲苯、二甲苯、乙苯及TPH等有机污染物在高温条件下热脱附出来，与土壤分离，上升至第(N+1)层催化剂网层3-1时被催化剂催化降解成二氧化碳和水蒸气，进而从排风口5排出；

S3：排风口5处设置有有机物浓度检测器和报警器，有机物浓度检测器可自设定阈值，若排风口5处的检测值超过此阈值则触发报警器报警，提示需要更换或再生催化剂，作为优选，该催化剂为沸石多孔材料或其改性材料或过渡金属氧化物，可原位进行热脱附再生。热脱附完成后，可按压活动把手上的锁钥解除催化剂网层锁定，取出完成处理的土壤。

修复效果：经过上述热脱附装置处理，污染土壤中的甲苯浓度由初始615mg/kg降至2.52mg/kg，符合《展览会用地土壤环境质量评价标准暂行HJ350-2007》A级标准，达到修复目标。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。