一种热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的方法及系统与流程

文档序号:15776486发布日期:2018-10-30 15:25阅读:2023来源:国知局

本发明属于污染土壤的再生领域,特别涉及一种热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的方法及系统。



背景技术:

我国土壤污染问题十分突出,修复技术需求迫切。污染土壤可分为有机污染土壤和无机污染土壤两类,根据有机污染物性质,从技术原理角度,有机污染土壤修复技术主要包括热脱附、蒸汽提取、化学氧化/还原、固定/稳定化法、焚烧法、微生物法、植物修复法等。热脱附技术是一项有效的有机污染土壤修复方法之一,采用不同的热源,通过加热的方式将有机污染土壤加热至接近或超过有机物的沸点,使有机污染物从土壤中挥发和分离,然后再对脱附废气进行处理,达到修复的目的。热脱附法可有效的去除土壤中的挥发性、半挥发性有机污染物,如:挥发性有机物(vocs)、多环芳烃(pahs)、多氯联苯(pcbs)等。这项技术始于20世纪80年代,在美国有机污染土壤采用热脱附技术进行修复的比例达到70%以上;而在我国,热脱附技术刚处于起步阶段。现有热脱附修复有机污染土壤技术主要区别在于采用的热源与燃料、能量回收与节能方式、脱附废气的处理与处置方式等方面。

热源与燃料是决定修复的成本和可行性的主要方面,低成本、易获取的热源与燃料有利于技术的实施与推广。现有技术采用的热源与燃料包括:(1)脱附有机污染物作为燃料产生的燃烧尾气(cn106216382a),(2)电能、天然气或热烟气(cn104971819a、cn106140801a、cn105964671a,cn106799392a、cn101972773b、cn102069088b),(3)高温烟气、高温空气、高温蒸汽或高温液体等余热(cn104307865a),(4)天然气、生物质燃料等(cn104646409a),(5)煤、液化气或天然气(cn101530858a、cn104759464a),(6)燃气与脱附废气混合燃烧高温烟气(cn103962374a),(7)电厂清洁尾气(cn101947543b)。现有技术一般以天然气等气体燃料、煤等固体燃料、生物质燃料等液体燃料作为燃料燃烧,产生高温气体用于脱附,或直接采用电解热实现热脱附,其中气体燃料在实际应用中存在成本较高,来源受限,不利于现场修复使用的问题;液体燃料运输方便,但如果仅将液体燃料用于产生高温气体,则存在成本较高的问题;固体燃料成本较低,但存在燃烧装置复杂,产生的高温气体杂质含量高,后续净化困难的问题。如申请公布号为cn106140801a的中国发明专利公开了一种有机物污染土壤的修复方法,以热脱附装置的热尾气预热重污染土壤,天然气燃烧装置的热烟气为热源,通过间接加热对重污染土壤进行热脱附处理,然后在与轻污染土壤混合后进行低温热解析,脱附产生的含有机污染物废气与天然气混合燃烧,从而达到分解的目的,该技术存在的问题是废气引入燃烧系统后会影响天然气的燃烧工艺条件,不利于燃烧过程的控制。申请公布号为cn106216382a的中国发明专利公开了一种有机污染土壤热脱附处理系统及方法,利用脱附有机污染物燃烧产生载热气体,载热气体与脱附废气进行热交换,部分或全部进入脱附系统通过间接加热脱附污染土壤。该系统利用脱附产生的废气作为能源,除系统启动阶段外不外加燃料,对于脱附废气热值足够高的高浓度有机物污染土壤,具有高效节能的效果,但如果土壤中有机污染物浓度较低,脱附废气不足以自主燃烧,并为脱附提供足够热量时,系统应用受到限制。目前未见公开将液体燃料作为脱附废气净化吸收剂,以及将液体燃料与脱附有机污染物混合物作为燃料的技术方案。

现有技术中含有机污染物的脱附废气的处理与处置方式包括不加燃料直接燃烧后作为脱附热源,除尘净化,与天然气等气体燃料混合燃烧分解(cn106140801a、cn103962374a),活性炭吸附净化(cn103658165a),除尘、燃烧或直接用于土壤预热(cn104307864a、cn104607455a),除尘后高温焚烧处理(cn103008337b、cn105964671a),冷凝法分离回收废气中的有机物(cn106799392a),化学氧化/还原净化处理(cn102580994b),用于预热解吸空气后吸附净化处理(cn101972773b、cn102069088b、cn104607455b),碱液吸收法净化(cn101530858a),水泥窑内焚烧净化(cn102513346b)。现有技术中,脱附废气余热利用方式主要是用于污染土壤预热或预脱附、预热解吸空气,未见通过脱附废气与燃烧助燃空气换热的利用方式公开;现有技术方案中,脱附废气采用活性炭吸附等干法净化方式,净化效率高,但对有机污染物浓度高、湿度大的脱附废气处理效果难以保证,成本高;冷凝回收法仅适用于高浓度废气处理,净化后气体难以达到排放标准;部分技术采用了利用燃烧系统分解处理废气的方法,如申请公布号为cn103962374a的中国发明专利公开了一种有机污染土壤热脱附修复处理系统,燃气和脱附废气在有燃烧室和燃烧器组成的燃烧及尾气处理系统中混合燃烧产生高温烟气,通过间接加热在双筒回转窑中实现有机污染土壤的热脱附处理。但未见采用燃油等有机溶剂吸收净化脱附废气的公开技术,也未见将分离后的有机污染物与燃料混合燃烧达到分解污染物并产生高温气体用于土壤热脱附的技术。



技术实现要素:

针对现有有机物污染土壤修复技术存在的热脱附热源/燃料成本高,脱附废气处理方法复杂,脱附废气净化吸附剂吸收剂处置繁琐,热脱附、余热利用、脱附废气净化流程长,各功能单元间组合困难等问题,本发明提出了一种有机物污染土壤热脱附及脱附废气处理一体化方法及系统,利用燃料油对有机物具有高溶解能力的特性,以燃料油作为吸收剂吸收净化脱附废气中的有机污染物,净化气体达标排放;含有机污染物的燃料油作为燃料,通过热力焚烧在高温燃烧过程中实现有机物污染物分解和无害化处理;焚烧产生的高温烟气作为有机污染物土壤热脱附修复热载体。

本发明提出一种热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的方法,具体步骤如下:

(1)热力焚烧:将燃料油与助燃气体进行混合热力焚烧产生800-1500℃的高温烟气;

(2)烟气调温:将步骤(1)产生的高温烟气与常温气体进行混合得到热脱附烟气,通过改变高温烟气和常温气体流量的比例,将热脱附烟气温度调整至有机污染土壤热脱附所需的温度120~820℃;

(3)热脱附:将步骤(2)调温后得到的热脱附烟气与待处理的有机物污染土壤进行逆向接触5-25min,有机污染物在高温作用下脱附进入脱附烟气中,形成含有机污染物的脱附废气和经过热脱附处理的土壤;

(4)除尘:将步骤(3)得到的含有机污染物的脱附废气进行除尘,分离废气中的颗粒物,产生经除尘的含有机污染物脱附废气;

(5)热交换:将步骤(4)经除尘的含有机污染物脱附废气与助燃气体进行间接换热,降低含有机污染物脱附废气的温度,提高助燃气体温度,并以冷凝水的形式分离含有机污染物脱附废气中的水分,经过升温的助燃气体至步骤(1);

(6)吸收净化:将经过步骤(5)处理的含有机污染物脱附废气与新鲜燃料油逆流接触,废气中的有机污染物被燃料油吸收净化,废气达标排放;含有有机污染物的燃料油返回步骤(1)中热力焚烧;

(7)土壤冷却:将步骤(3)经过热脱附处理的土壤进行冷却降温,然后用步骤(5)中得到的冷凝水进行增湿排出。

步骤(1)所述燃料油为轻柴油、重柴油、煤油、重油、生物柴油、石油洗油、焦油洗油、乙醇、甲醇、庚烷、正己烷、正辛烷中的一种或两种以上按任意比例混合形成的液体混合物;所述助燃气体是为燃料油燃烧提供氧气的气体,包括空气或氧气体积分数为25%~100%的气体;步骤(2)所述常温气体为室温空气、室温氮气中的一种或两种任意比例的混合物。

步骤(3)所述有机物污染土壤为有机污染物的沸点在100~800℃的有机物污染土壤,有机物包括多环芳烃、多氯联苯、苯系物、农药、醚类、卤代脂肪烃或卤代芳烃,具体的有机污染物包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、萘、苯并蒽、苯并荧蒽、苯并芘、二茚并芘、二苯并蒽、滴滴涕、六六六中的一种或多种。

一种热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统,包括热力焚烧器、脱附烟气调温装置、热脱附反应器、除尘器、换热/汽水分离器、吸收反应器、星形卸料器、土壤冷却器,热力焚烧器、脱附烟气调温装置、热脱附反应器、除尘器、换热/汽水分离器、吸收反应器依次相连且两两连接之间均设有阀门,脱附烟气调温装置还与常温气体管路相连且两者之间设有阀门,热脱附反应器还与星形卸料器相连且两者之间设有阀门,星形卸料器与土壤冷却器相连,换热/汽水分离器还与助燃气体管路和热力焚烧器分别相连且两两连接之间均设有阀门,吸收反应器还与热力焚烧器相连且两者之间设有阀门,吸收反应器上还设有燃料油入口。

所述热力焚烧器为机械雾化燃油燃烧器、转杯式雾化燃油燃烧器、空气雾化燃油燃烧器或蒸汽雾化燃烧器。

所述热脱附反应器为回转窑、固定床反应器、流化床反应器或移动床反应器。

所述除尘器为布袋除尘器、静电除尘器、旋风除尘器、电-袋复合除尘器、喷淋塔、洗涤器或冲击式除尘器。

所述换热/汽水分离器为套管式换热器、板式换热器、固定管板式换热器、浮头式换热器或u型管式换热器。

所述吸收反应器为填料塔、湍球塔或筛板塔,填料塔作为吸收反应器,空塔气速控制在0.1~2.0m/s;湍球塔为吸收反应器,空塔气速控制在1.0~7.0m/s;筛板塔作为吸收反应器,空塔气速控制在0.8~3.0m/s。

所述土壤冷却器为水冷螺旋输送机。

所述脱附烟气调温装置为可以将高温气体和常温气体置于其中混合调温的容器。

本发明的有益效果包括:

1、本发明可同时实现有机污染物的热脱附、脱附废气中污染物的吸收净化、有机污染物的高效彻底分解等目的,燃料油同时具备吸收剂和燃料两种功能,无需常规热脱附的复杂脱附废气处理系统,无需常规脱附废气吸收净化所必须的饱和吸收剂处理装置,具有流程短、能耗低、设备简单、成本低等优势。

2、本发明的燃料油不直接作为热源,而是首先利用燃料油对有机物具有高溶解能力的特性,以燃料油作为吸收剂吸收净化脱附废气中的有机污染物,净化气体达标排放;然后将含有机污染物的吸收剂作为燃料,通过热力焚烧在高温燃烧过程中实现有机物污染物分解和无害化处理;焚烧产生的高温燃气作为有机污染物土壤热脱附修复热载体,为热脱附提供热量。

附图说明

图1为本发明实施例1热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统的结构示意图;

图中,1-热力焚烧器,2-脱附烟气调温装置,3-常温气体管路,4-热脱附反应器,5-星形卸料器,6-土壤冷却器,7-除尘器,8-换热/汽水分离器,9-助燃气体管路,10-吸收反应器。

具体实施方式

实施例1

一种热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统,如图1所示,包括热力焚烧器1、脱附烟气调温装置2、热脱附反应器4、星形卸料器5、土壤冷却器6、除尘器7、换热/汽水分离器8、吸收反应器10,热力焚烧器1、脱附烟气调温装置2、热脱附反应器4、除尘器7、换热/汽水分离器8、吸收反应器10依次相连且两两连接之间均设有阀门,脱附烟气调温装置2还与常温气体管路3相连且两者之间设有阀门,热脱附反应器4还与星形卸料器5相连,星形卸料器5与土壤冷却器6相连,换热/汽水分离器8还与助燃气体管路9和热力焚烧器1分别相连且两两连接之间均设有阀门,吸收反应器10还与热力焚烧器1相连且两者之间设有阀门,吸收反应器10上还设有燃料油入口,其中热力焚烧器1为机械雾化燃油燃烧器,热脱附反应器4为固定床反应器,除尘器7为旋风除尘器,换热/汽水分离器8为套管式换热器,吸收反应器10为填料塔,土壤冷却器6为水冷螺旋输送机。

某化工场地有机污染土壤,土壤污染物多环芳烃(蒽)含量为17.22mg/kg,该土壤经预处理系统后含水率为14%,粒径为25mm,利用本实施例的热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统进行热脱附及脱附废气处理,具体步骤如下:

(1)热力焚烧:将燃料油轻柴油与助燃气体纯氧分别进入机械雾化燃油燃烧器,进行混合热力焚烧7s产生800℃的高温烟气;

(2)烟气调温:将步骤(1)产生的高温烟气与室温空气在脱附烟气调温装置进行混合得到热脱附烟气,通过改变高温烟气和室温空气流量的比例,将热脱附烟气温度调整至400℃;

(3)热脱附:将含多环芳烃(蒽)污染土壤放到固定床反应器中,将步骤(2)调温后的热脱附烟气与固定床反应器中待处理的多环芳烃(蒽)污染土壤进行逆向接触17min,有机污染物在高温作用下脱附进入脱附烟气中,形成含有机污染物的脱附废气和经过热脱附处理的土壤;

(4)除尘:将步骤(3)得到的含有机污染物的脱附废气进入旋风除尘器进行除尘,分离废气中的颗粒物,产生经除尘的含有机污染物脱附废气;

(5)热交换:将步骤(4)经除尘的含有机污染物脱附废气与助燃气体纯氧在套管式换热器中进行间接换热,经除尘的含有机污染物脱附废气通入助燃气体纯氧在套管式换热器内换热降温,回收热量,降低含有机污染物脱附废气的温度,提高助燃气体温度,并以冷凝水的形式分离含有机污染物脱附废气中的水分,经过升温的助燃气体至步骤(1),助燃气体同步骤(1);

(6)吸收净化:将经过步骤(5)处理的含有机污染物脱附废气与新鲜燃料油轻柴油在填料塔中逆流接触,空塔气速控制在0.1m/s,填料塔中新鲜轻柴油作为吸收剂,废气中的有机污染物被燃料油吸收净化,净化气体中多环芳烃(蒽)含量低于0.03g/m3,符合国家排放标准,废气达标排放;含有有机污染物多环芳烃(蒽)的燃料油返回步骤(1)中热力焚烧;

(7)土壤冷却:将步骤(3)经过热脱附处理的土壤经星形卸料器进入水冷螺旋输送机进行冷却降温,然后用步骤(5)中得到的冷凝水进行增湿排出,出料土壤中多环芳烃(蒽)含量达到场地修复目标0.65mg/kg的限值要求,多环芳烃(蒽)去除率达到96.23%。

实施例2

一种热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统,与实施例1的不同点在于:热力焚烧器1为转杯式雾化燃油燃烧器,热脱附反应器4为流化床反应器,除尘器7为布袋除尘器,换热/汽水分离器8为板式换热器。

某有机污染土壤,土壤污染物vocs(苯)含量为34.5mg/kg,该土壤经预处理系统后含水率为11%,粒径为8mm,利用本实施例的热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统进行热脱附及脱附废气处理,具体步骤如下:

(1)热力焚烧:将燃料油重油与助燃气体分别进入转杯式雾化燃油燃烧器,进行混合热力焚烧5s产生900℃的高温烟气,助燃气体中含氧气体积分数25%、含氮气体积分数75%;

(2)烟气调温:将步骤(1)产生的高温烟气与室温空气在脱附烟气调温装置进行混合得到热脱附烟气,通过改变高温烟气和常温气体流量的比例,将热脱附烟气温度调整至120℃;

(3)热脱附:将vocs(苯)污染土壤放到流化床反应器中,将步骤(2)调温后的热脱附烟气与流化床反应器中待处理的vocs(苯)污染土壤进行逆向接触5min,vocs(苯)在高温作用下脱附进入脱附烟气中,形成含有机污染物的脱附废气和经过热脱附处理的土壤;

(4)除尘:将步骤(3)得到的含有机污染物的脱附废气进入布袋除尘器进行除尘,分离废气中的颗粒物,产生经除尘的含有机污染物脱附废气;

(5)热交换:将步骤(4)经除尘的含有机污染物脱附废气与助燃气体在板式换热器中进行间接换热,经除尘的含有机污染物脱附废气通入助燃气体在板式换热器内换热降温,回收热量,降低含有机污染物脱附废气的温度,提高助燃气体温度,并以冷凝水的形式分离含有机污染物脱附废气中的水分,经过升温的助燃气体至步骤(1),助燃气体同步骤(1);

(6)吸收净化:将经过步骤(5)处理的含有机污染物脱附废气与新鲜燃料油重油在填料塔中逆流接触,空塔气速控制在2m/s,填料塔中新鲜重油作为吸收剂,废气中的有机污染物被燃料油吸收净化,净化气体中vocs(苯)含量低于0.35g/m3,符合国家排放标准,废气达标排放;含有有机污染物vocs(苯)的燃料油返回步骤(1)中热力焚烧;

(7)土壤冷却:将步骤(3)经过热脱附处理的土壤经星形卸料器进入水冷螺旋输送机进行冷却降温,然后用步骤(5)中得到的冷凝水进行增湿排出,出料土壤中vocs(苯)含量达到场地修复目标0.04mg/kg的限值要求,vocs(苯)去除率达到99.8%。

实施例3

一种热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统,与实施例1的不同点在于:热力焚烧器1为转杯式雾化燃油燃烧器,热脱附反应器4为流化床反应器,除尘器7为布袋除尘器,换热/汽水分离器8为板式换热器。

某有机污染土壤,土壤污染物vocs(苯)含量为34.5mg/kg,该土壤经预处理系统后含水率为11%,粒径为8mm,利用本实施例的热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统进行热脱附及脱附废气处理,具体步骤如下:

(1)热力焚烧:将燃料油重柴油与助燃气体分别进入转杯式雾化燃油燃烧器,进行混合热力焚烧8s产生800℃的高温烟气,助燃气体中含氧气体积分数35%、含氮气体积分数65%;

(2)烟气调温:将步骤(1)产生的高温烟气与室温空气在脱附烟气调温装置进行混合得到热脱附烟气,通过改变高温烟气和常温气体流量的比例,将热脱附烟气温度调整至120℃;

(3)热脱附:将vocs(苯)污染土壤放到流化床反应器中,将步骤(2)调温后的热脱附烟气与流化床反应器中待处理的vocs(苯)污染土壤进行逆向接触6min,vocs(苯)在高温作用下脱附进入脱附烟气中,形成含有机污染物的脱附废气和经过热脱附处理的土壤;

(4)除尘:将步骤(3)得到的含有机污染物的脱附废气进入布袋除尘器进行除尘,分离废气中的颗粒物,产生经除尘的含有机污染物脱附废气;

(5)热交换:将步骤(4)经除尘的含有机污染物脱附废气与助燃气体在板式换热器中进行间接换热,经除尘的含有机污染物脱附废气通入助燃气体在板式换热器内换热降温,回收热量,降低含有机污染物脱附废气的温度,提高助燃气体温度,并以冷凝水的形式分离含有机污染物脱附废气中的水分,经过升温的助燃气体至步骤(1),助燃气体同步骤(1);

(6)吸收净化:将经过步骤(5)处理的含有机污染物脱附废气与新鲜燃料油重柴油在填料塔中逆流接触,空塔气速控制在1m/s,填料塔中新鲜重柴油作为吸收剂,废气中的有机污染物被燃料油吸收净化,净化气体中vocs(苯)含量低于0.35g/m3,符合国家排放标准,废气达标排放;含有有机污染物vocs(苯)的燃料油返回步骤(1)中热力焚烧;

(7)土壤冷却:将步骤(3)经过热脱附处理的土壤经星形卸料器进入水冷螺旋输送机进行冷却降温,然后用步骤(5)中得到的冷凝水进行增湿排出,出料土壤中vocs(苯)含量达到场地修复目标0.04mg/kg的限值要求,vocs(苯)去除率达到99.8%。

实施例4

一种热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统,与实施例1的不同点在于:热力焚烧器1为空气雾化燃油燃烧器,热脱附反应器4为移动床反应器,除尘器7为静电除尘器,换热/汽水分离器8为固定管板式换热器,吸收反应器10为湍球塔。

某农药污染场地有机污染土壤,土壤污染物甲苯含量为843.42mg/kg,该土壤经预处理系统后含水率为12%,粒径为18mm,利用本实施例的热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统进行热脱附及脱附废气处理,具体步骤如下:

(1)热力焚烧:将燃料油生物柴油与助燃气体分别进入空气雾化燃油燃烧器,进行混合热力焚烧10s产生1000℃的高温烟气,助燃气体中含氧气体积分数45%、含氮气体积分数55%;

(2)烟气调温:将步骤(1)产生的高温烟气与室温空气在脱附烟气调温装置进行混合得到热脱附烟气,通过改变高温烟气和常温气体流量的比例,将热脱附烟气温度调整至300℃;

(3)热脱附:将甲苯污染土壤放到移动床反应器中,将步骤(2)调温后的热脱附烟气与移动床反应器中待处理的甲苯污染土壤进行逆向接触25min,甲苯在高温作用下脱附进入脱附烟气中,形成含有机污染物的脱附废气和经过热脱附处理的土壤;

(4)除尘:将步骤(3)得到的含有机污染物的脱附废气进入静电除尘器进行除尘,分离废气中的颗粒物,产生经除尘的含有机污染物脱附废气;

(5)热交换:将步骤(4)经除尘的含有机污染物脱附废气与助燃气体在固定管板式换热器中进行间接换热,经除尘的含有机污染物脱附废气通入助燃气体在固定管板式换热器内换热降温,回收热量,降低含有机污染物脱附废气的温度,提高助燃气体温度,并以冷凝水的形式分离含有机污染物脱附废气中的水分,经过升温的助燃气体至步骤(1),助燃气体与步骤(1)的相同;

(6)吸收净化:将经过步骤(5)处理的含有机污染物脱附废气与新鲜燃料油生物柴油在湍球塔中逆流接触,空塔气速控制在1m/s,湍球塔中新鲜生物柴油作为吸收剂,废气中的有机污染物被燃料油吸收净化,净化气体中甲苯含量低于0.02g/m3,符合国家排放标准,废气达标排放;含有有机污染物甲苯的燃料油返回步骤(1)中热力焚烧;

(7)土壤冷却:将步骤(3)经过热脱附处理的土壤经星形卸料器进入水冷螺旋输送机进行冷却降温,然后用步骤(5)中得到的冷凝水进行增湿排出,出料土壤中甲苯含量达到场地修复目标1.0mg/kg的限值要求,甲苯去除率达到99.9%。

实施例5

一种热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统,与实施例1的不同点在于:热力焚烧器1为蒸汽雾化燃烧器,除尘器7为电-袋复合除尘器,换热/汽水分离器8为浮头式换热器,吸收反应器10为湍球塔。

某农药污染场地有机污染土壤,土壤污染物乙苯含量为642.35mg/kg,该土壤经预处理系统后含水率为14%,粒径为12mm,利用本实施例的热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统进行热脱附及脱附废气处理,具体步骤如下:

(1)热力焚烧:将燃料油石油洗油与助燃气体分别进入蒸汽雾化燃油燃烧器,进行混合热力焚烧4s产生1500℃的高温烟气,助燃气体中含氧气体积分数65%、含氮气体积分数35%;

(2)烟气调温:将步骤(1)产生的高温烟气与室温氮气在脱附烟气调温装置进行混合得到热脱附烟气,通过改变高温烟气和常温气体流量的比例,将热脱附烟气温度调整至500℃;

(3)热脱附:将乙苯污染土壤放到固定床反应器中,将步骤(2)调温后的热脱附烟气与固定床反应器中待处理的乙苯污染土壤进行逆向接触21min,乙苯在高温作用下脱附进入脱附烟气中,形成含有机污染物的脱附废气和经过热脱附处理的土壤;

(4)除尘:将步骤(3)得到的含有机污染物的脱附废气进入电-袋复合除尘器进行除尘,分离废气中的颗粒物,产生经除尘的含有机污染物脱附废气;

(5)热交换:将步骤(4)经除尘的含有机污染物脱附废气与助燃气体在浮头式换热器中进行间接换热,经除尘的含有机污染物脱附废气通入助燃气体在浮头式换热器内换热降温,回收热量,降低含有机污染物脱附废气的温度,提高助燃气体温度,并以冷凝水的形式分离含有机污染物脱附废气中的水分,经过升温的助燃气体至步骤(1),助燃气体与步骤(1)的相同;

(6)吸收净化:将经过步骤(5)处理的含有机污染物脱附废气与新鲜燃料油石油洗油在湍球塔中逆流接触,空塔气速控制在7m/s,湍球塔中新鲜石油洗油作为吸收剂,废气中的有机污染物被燃料油吸收净化,净化气体中乙苯含量低于0.02g/m3,符合国家排放标准,废气达标排放;含有有机污染物乙苯的燃料油返回步骤(1)中热力焚烧;

(7)土壤冷却:将步骤(3)经过热脱附处理的土壤经星形卸料器进入水冷螺旋输送机进行冷却降温,然后用步骤(5)中得到的冷凝水进行增湿排出,出料土壤中乙苯含量达到场地修复目标1.92mg/kg的限值要求,乙苯去除率达到99.7%。

实施例6

一种热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统,与实施例1的不同点在于:热力焚烧器1为蒸汽雾化燃烧器,除尘器7为电-袋复合除尘器,换热/汽水分离器8为浮头式换热器,吸收反应器10为湍球塔。

某农药污染场地有机污染土壤,土壤污染物乙苯含量为642.35mg/kg,该土壤经预处理系统后含水率为14%,粒径为12mm,利用本实施例的热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统进行热脱附及脱附废气处理,具体步骤如下:

(1)热力焚烧:将燃料油石油洗油与助燃气体分别进入空气雾化燃油燃烧器,进行混合热力焚烧5s产生1450℃的高温烟气,助燃气体中含氧气体积分数65%、含氮气体积分数35%;

(2)烟气调温:将步骤(1)产生的高温烟气与室温氮气在脱附烟气调温装置进行混合得到热脱附烟气,通过改变高温烟气和常温气体流量的比例,将热脱附烟气温度调整至500℃;

(3)热脱附:将乙苯污染土壤放到固定床反应器中,将步骤(2)调温后的热脱附烟气与固定床反应器中待处理的乙苯污染土壤进行逆向接触22min,乙苯在高温作用下脱附进入脱附烟气中,形成含有机污染物的脱附废气和经过热脱附处理的土壤;

(4)除尘:将步骤(3)得到的含有机污染物的脱附废气进入电-袋复合除尘器进行除尘,分离废气中的颗粒物,产生经除尘的含有机污染物脱附废气;

(5)热交换:将步骤(4)经除尘的含有机污染物脱附废气与助燃气体在浮头式换热器中进行间接换热,经除尘的含有机污染物脱附废气通入助燃气体在浮头式换热器内换热降温,回收热量,降低含有机污染物脱附废气的温度,提高助燃气体温度,并以冷凝水的形式分离含有机污染物脱附废气中的水分,经过升温的助燃气体至步骤(1),助燃气体与步骤(1)的相同;

(6)吸收净化:将经过步骤(5)处理的含有机污染物脱附废气与新鲜燃料油石油洗油在湍球塔中逆流接触,空塔气速控制在5m/s,湍球塔中新鲜石油洗油作为吸收剂,废气中的有机污染物被燃料油吸收净化,净化气体中乙苯含量低于0.02g/m3,符合国家排放标准,废气达标排放;含有有机污染物乙苯的燃料油返回步骤(1)中热力焚烧;

(7)土壤冷却:将步骤(3)经过热脱附处理的土壤经星形卸料器进入水冷螺旋输送机进行冷却降温,然后用步骤(5)中得到的冷凝水进行增湿排出,出料土壤中乙苯含量达到场地修复目标1.92mg/kg的限值要求,乙苯去除率达到99.7%。

实施例7

一种热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统,与实施例1的不同点在于:热脱附反应器1为流化床反应器,除尘器7为冲击式除尘器,换热/汽水分离器8为u型管式换热器,吸收反应器10为筛板塔。

某化工场地有机污染土壤,土壤污染物石油烃化合物(tph)含量为520.23mg/kg,该土壤经预处理系统后含水率为14%,粒径为12mm,利用本实施例的热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统进行热脱附及脱附废气处理,具体步骤如下:

(1)热力焚烧:将燃料油焦油洗油与助燃气体分别进入机械雾化燃油燃烧器,进行混合热力焚烧6s产生950℃的高温烟气,助燃气体中含氧气体积分数75%、含氮气体积分数25%;

(2)烟气调温:将步骤(1)产生的高温烟气与室温氮气在脱附烟气调温装置进行混合得到热脱附烟气,通过改变高温烟气和常温气体流量的比例,将热脱附烟气温度调整至500℃;

(3)热脱附:将石油烃化合物(tph)污染土壤放到流化床反应器中,将步骤(2)调温后的热脱附烟气与流化床反应器中待处理的石油烃化合物(tph)污染土壤进行逆向接触18min,石油烃化合物(tph)在高温作用下脱附进入脱附烟气中,形成含有机污染物的脱附废气和经过热脱附处理的土壤;

(4)除尘:将步骤(3)得到的含有机污染物的脱附废气进入冲击式除尘器进行除尘,分离废气中的颗粒物,产生经除尘的含有机污染物脱附废气;

(5)热交换:将步骤(4)经除尘的含有机污染物脱附废气与助燃气体在浮头式换热器中进行间接换热,经除尘的含有机污染物脱附废气通入助燃气体在u型管式换热器内换热降温,回收热量,降低含有机污染物脱附废气的温度,提高助燃气体温度,并以冷凝水的形式分离含有机污染物脱附废气中的水分,经过升温的助燃气体至步骤(1),助燃气体与步骤(1)的相同;

(6)吸收净化:将经过步骤(5)处理的含有机污染物脱附废气与新鲜燃料油焦油洗油在筛板塔中逆流接触,空塔气速控制在0.8m/s,筛板塔中新鲜焦油洗油作为吸收剂,废气中的有机污染物被燃料油吸收净化,净化气体中石油烃化合物(tph)含量低于0.02g/m3,符合国家排放标准,废气达标排放;含有有机污染物石油烃化合物(tph)的燃料油返回步骤(1)中热力焚烧;

(7)土壤冷却:将步骤(3)经过热脱附处理的土壤经星形卸料器进入水冷螺旋输送机进行冷却降温,然后用步骤(5)中得到的冷凝水进行增湿排出,出料土壤中石油烃化合物(tph)含量达到场地修复目标1.56mg/kg的限值要求,石油烃化合物(tph)去除率达到99.7%。

实施例8

一种热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统,与实施例1的不同点在于:热力焚烧器1为空气雾化燃油燃烧器,热脱附反应器4为移动床反应器,除尘器7为洗涤器,换热/汽水分离器8为u型管式换热器,吸收反应器10为筛板塔。

某化工场地有机污染土壤,土壤污染物含氯有机物(cvocs)含量为758.15mg/kg,该土壤经预处理系统后含水率为15%,粒径为17mm,利用本实施例的热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统进行热脱附及脱附废气处理,具体步骤如下:

(1)热力焚烧:将燃料油甲醇与助燃气体分别进入空气雾化燃油燃烧器,进行混合热力焚烧8s产生1100℃的高温烟气,助燃气体中含氧气体积分数85%、含氮气体积分数15%;

(2)烟气调温:将步骤(1)产生的高温烟气与室温氮气在脱附烟气调温装置进行混合得到热脱附烟气,通过改变高温烟气和常温气体流量的比例,将热脱附烟气温度调整至820℃;

(3)热脱附:将含氯有机物(cvocs)污染土壤放到移动床反应器中,将步骤(2)调温后的热脱附烟气与移动床反应器中待处理的含氯有机物(cvocs)污染土壤进行逆向接触25min,含氯有机物(cvocs)在高温作用下脱附进入脱附烟气中,形成含有机污染物的脱附废气和经过热脱附处理的土壤;

(4)除尘:将步骤(3)得到的含有机污染物的脱附废气进入洗涤器,分离废气中的颗粒物,产生经除尘的含有机污染物脱附废气;

(5)热交换:将步骤(4)经除尘的含有机污染物脱附废气与助燃气体在管板式换热器中进行间接换热,经除尘的含有机污染物脱附废气通入助燃气体在管板式换热器内换热降温,回收热量,降低含有机污染物脱附废气的温度,提高助燃气体温度,并以冷凝水的形式分离含有机污染物脱附废气中的水分,经过升温的助燃气体至步骤(1),助燃气体与步骤(1)的相同;

(6)吸收净化:将经过步骤(5)处理的含有机污染物脱附废气与新鲜燃料油甲醇在筛板塔中逆流接触,空塔气速控制在3m/s,筛板塔中新鲜甲醇作为吸收剂,废气中的有机污染物被燃料油吸收净化,净化气体中含氯有机物(cvocs)含量低于0.02g/m3,符合国家排放标准,废气达标排放;含有有机污染物含氯有机物(cvocs)的燃料油返回步骤(1)中热力焚烧;

(7)土壤冷却:将步骤(3)经过热脱附处理的土壤经星形卸料器进入水冷螺旋输送机进行冷却降温,然后用步骤(5)中得到的冷凝水进行增湿排出,出料土壤中含氯有机物(cvocs)含量达到场地修复目标1.52mg/kg的限值要求,含氯有机物(cvocs)去除率达到99.8%。

实施例9

一种热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统,与实施例1的不同点在于:热力焚烧器1为空气雾化燃油燃烧器,热脱附反应器4为移动床反应器,除尘器7为洗涤器,换热/汽水分离器8为固定管板式换热器,吸收反应器10为筛板塔。

某化工场地有机污染土壤,土壤污染物含氯有机物(cvocs)含量为758.15mg/kg,该土壤经预处理系统后含水率为15%,粒径为17mm,利用本实施例的热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统进行热脱附及脱附废气处理,具体步骤如下:

(1)热力焚烧:将燃料油甲醇与助燃气体分别进入空气雾化燃油燃烧器,进行混合热力焚烧7s产生1150℃的高温烟气,助燃气体中含氧气体积分数85%、含氮气体积分数15%;

(2)烟气调温:将步骤(1)产生的高温烟气与室温氮气在脱附烟气调温装置进行混合得到热脱附烟气,通过改变高温烟气和常温气体流量的比例,将热脱附烟气温度调整至700℃;

(3)热脱附:将含氯有机物(cvocs)污染土壤放到移动床反应器中,将步骤(2)调温后的热脱附烟气与移动床反应器中待处理的含氯有机物(cvocs)污染土壤进行逆向接触24min,含氯有机物(cvocs)在高温作用下脱附进入脱附烟气中,形成含有机污染物的脱附废气和经过热脱附处理的土壤;

(4)除尘:将步骤(3)得到的含有机污染物的脱附废气进入洗涤器,分离废气中的颗粒物,产生经除尘的含有机污染物脱附废气;

(5)热交换:将步骤(4)经除尘的含有机污染物脱附废气与助燃气体在固定管板式换热器中进行间接换热,经除尘的含有机污染物脱附废气通入助燃气体在固定管板式换热器内换热降温,回收热量,降低含有机污染物脱附废气的温度,提高助燃气体温度,并以冷凝水的形式分离含有机污染物脱附废气中的水分,经过升温的助燃气体至步骤(1),助燃气体与步骤(1)的相同;

(6)吸收净化:将经过步骤(5)处理的含有机污染物脱附废气与新鲜燃料油甲醇在筛板塔中逆流接触,空塔气速控制在2m/s,筛板塔中新鲜甲醇作为吸收剂,废气中的有机污染物被燃料油吸收净化,净化气体中含氯有机物(cvocs)含量低于0.02g/m3,符合国家排放标准,废气达标排放;含有有机污染物含氯有机物(cvocs)的燃料油返回步骤(1)中热力焚烧;

(7)土壤冷却:将步骤(3)经过热脱附处理的土壤经星形卸料器进入水冷螺旋输送机进行冷却降温,然后用步骤(5)中得到的冷凝水进行增湿排出,出料土壤中含氯有机物(cvocs)含量达到场地修复目标1.52mg/kg的限值要求,含氯有机物(cvocs)去除率达到99.8%。

实施例10

一种热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统,与实施例1的不同点在于:热力焚烧器为空气雾化燃油燃烧器,热脱附反应器为移动床反应器,除尘器为洗涤器,换热/汽水分离器8为固定管板式换热器,吸收反应器为筛板塔。

某化工场地有机污染土壤,土壤污染物含氯有机物(cvocs)含量为758.15mg/kg,该土壤经预处理系统后含水率为15%,粒径为17mm,利用本实施例的热脱附处理有机污染土壤及脱附废气处理的系统进行热脱附及脱附废气处理,具体步骤如下:

(1)热力焚烧:将燃料油柴油和焦化洗油按1:1的比例混合,与助燃气体分别进入空气雾化燃油燃烧器,进行混合热力焚烧7s产生1000℃的高温烟气,助燃气体中含氧气体积分数85%、含氮气体积分数15%;

(2)烟气调温:将步骤(1)产生的高温烟气与室温氮气在脱附烟气调温装置进行混合得到热脱附烟气,通过改变高温烟气和常温气体流量的比例,将热脱附烟气温度调整至700℃;

(3)热脱附:将含氯有机物(cvocs)污染土壤放到移动床反应器中,将步骤(2)调温后的热脱附烟气与移动床反应器中待处理的含氯有机物(cvocs)污染土壤进行逆向接触24min,含氯有机物(cvocs)在高温作用下脱附进入脱附烟气中,形成含有机污染物的脱附废气和经过热脱附处理的土壤;

(4)除尘:将步骤(3)得到的含有机污染物的脱附废气进入洗涤器,分离废气中的颗粒物,产生经除尘的含有机污染物脱附废气;

(5)热交换:将步骤(4)经除尘的含有机污染物脱附废气与助燃气体在管板式换热器中进行间接换热,经除尘的含有机污染物脱附废气通入助燃气体在管板式换热器内换热降温,回收热量,降低含有机污染物脱附废气的温度,提高助燃气体温度,并以冷凝水的形式分离含有机污染物脱附废气中的水分,经过升温的助燃气体至步骤(1),助燃气体与步骤(1)的相同;

(6)吸收净化:将经过步骤(5)处理的含有机污染物脱附废气与新鲜混合燃料油在筛板塔中逆流接触,空塔气速控制在2m/s,筛板塔中新鲜混合燃料油作为吸收剂,废气中的有机污染物被混合燃料油吸收净化,净化气体中含氯有机物(cvocs)含量低于0.02g/m3,符合国家排放标准,废气达标排放;含有有机污染物含氯有机物(cvocs)的燃料油返回步骤(1)中热力焚烧;

(7)土壤冷却:将步骤(3)经过热脱附处理的土壤经星形卸料器进入水冷螺旋输送机进行冷却降温,然后用步骤(5)中得到的冷凝水进行增湿排出,出料土壤中含氯有机物(cvocs)含量达到场地修复目标1.52mg/kg的限值要求,含氯有机物(cvocs)去除率达到99.8%。

以上所述的实施例仅仅是对本发明优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

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