联合热脱附和热活化氧化的多环芳烃污染土壤修复方法与流程

本发明涉及土壤修复领域，具体涉及一种联合热脱附和热活化氧化的多环芳烃污染土壤修复方法。

背景技术：

1、多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，简称pahs)是一类由苯环构成的具有致癌、致畸、致突变的持久性有机污染物，在工业污染地块中较为常见。对于高浓度多环芳香烃污染土壤的修复，常见的修复技术为物理修复和化学修复，物理修复如热脱附技术，化学修复如化学氧化技术。

2、热脱附技术是通过对污染土壤的直接或间接加热，使得吸附在土壤中的pahs挥发进入气相当中，然后再对气相当中的pahs进行处理；

3、化学氧化技术是指向土壤中加入氧化剂，在氧化剂产生的活性自由基的作用下，与pahs发生氧化还原反应，将其转化为无毒无害的小分子化合物或者直接矿化为co2和h2o的一项技术。

4、热脱附技虽然处理效率较高、修复周期较短，但是其修复过程中能耗较高且二次污染防控难度大；化学氧化技术相较于热脱附技术具有能耗低和二次污染小的优点，但是修复周期较长且针对高浓度的pahs污染修复效果不太理想的缺点。

5、现有技术存在热脱附技术和化学氧化技术联合的技术进行有机污染土壤修复，现有技术如公开号为cn106040731a的发明专利公开了一种有机污染土壤修复方法，具体公开了将待处理的土壤破碎、过筛后经过换热器预热后再进行热脱附处理，热脱附产生的气体在燃烧室内1100℃下进行焚烧，焚烧产生的烟气经过余热回收、除尘、除酸后排放，焚烧烟气中回收的热量用于破碎筛分后的土壤预热；热脱附后的土壤再加入表面活性剂水溶液后密封养护4天，再加入氧化剂密封氧化4天。

6、其通过先进行热脱附然后再进行化学氧化，化学氧化只是对热脱附进行补充，如此反而增加了能耗。

技术实现思路

1、为了降低能耗的同时保证土壤中多环芳烃的处理效果，本发明提供了一种联合热脱附和热活化氧化的多环芳烃污染土壤修复方法，联合热脱附工艺和化学氧化工艺，通过热脱附工艺降低土壤中多环芳烃的浓度后利用化学氧化工艺进行处理，此外将热脱附工艺产生的热量用于化学氧化工艺中的氧化剂活化，有效降低热脱附工艺的能耗。

2、本发明的技术目的是通过以下技术方案实现的：

3、联合热脱附和热活化氧化的多环芳烃污染土壤修复方法，该方法包括：

4、步骤1、将土壤加入热脱附反应仓中加热进行热脱附，降低土壤中多环芳烃的浓度；

5、步骤2、土壤从热脱附反应仓转移至氧化反应仓，将氧化剂溶液加入氧化反应仓的土壤中进一步进行氧化反应；

6、步骤3、收集热脱附过程中产生的烟气和脱附尾气，利用烟气和脱附尾气的余热继续对氧化剂进行加热活化。

7、进一步地，氧化剂溶液在热脱附反应仓出料处加入，调整土壤含水率至25-45％，调整土壤温度至40-80℃。

8、进一步地，在步骤3中烟气和脱附尾气的余热通过热交换的方式对氧化剂进行加热活化。

9、进一步地，在步骤1中进行热脱附的土壤中多环芳烃的浓度为大于等于20mg/kg，热脱附加热至高环多环芳烃的去除率达到60％以上。

10、进一步地，热脱附反应仓的加热温度为250-300℃，加热10-30min。

11、进一步地，脱附尾气热交换前包括将脱附尾气导入燃烧室加热不低于2秒，燃烧室的温度在850-1000℃，加热后将脱附尾气在1-2秒内急速冷却至200℃后再进行热交换。

12、进一步地，脱附尾气导入燃烧室之前进行除尘工艺，去除脱附尾气中的粉尘颗粒。

13、进一步地，氧化剂的活化温度为40-80℃。

14、相比与现有技术，本发明的有益效果在于：

15、1、本发明通过将热脱附工艺和化学氧化工艺联合对土壤中的多环芳烃进行处理，降低了热脱附的能耗的同时实现了土壤中多环芳烃的有效处理；土壤中的多环芳烃可以分为可提取态和残留态，低温热脱附(250-300℃下)使土壤中可提取态多环芳烃解吸，土壤理化性质改变后，此时土壤含水率较低，再加入氧化剂溶液，使土壤与氧化剂更充分混合接触，分解土壤中残留态的多环芳烃，使热脱附和化学氧化均在其最高效区间发挥作用。

16、2、本发明通过对热脱附工艺中产生的土壤余热对氧化剂进行活化的同时，可以调整土壤温度和含水率；热脱附产生的烟气和脱附尾气的余热可以保持化学氧化工艺过程中对氧化剂活化需求的温度环境，提升了化学反应的速率，缩短工艺时间。

17、3、本发明通过将热脱附工艺中产生的烟气导入燃烧室内在高温下加热，进一步降低了烟气中残留的有机污染物；

18、4、经过燃烧室加热后将高温烟气迅速降至200℃以下，可防止二噁英的重新生成，再经过热交换利用后烟气可除尘、洗气后直接排入大气。

技术特征：

1.联合热脱附和热活化氧化的多环芳烃污染土壤修复方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的联合热脱附和热活化氧化的多环芳烃污染土壤修复方法，其特征在于，氧化剂溶液在热脱附反应仓出料处加入，调整土壤含水率至25-45％，调整土壤温度至40-80℃。

3.根据权利要求1所述的联合热脱附和热活化氧化的多环芳烃污染土壤修复方法，其特征在于，所述步骤3中烟气和脱附尾气的余热通过热交换的方式对氧化剂进行加热活化。

4.根据权利要求1所述的联合热脱附和热活化氧化的多环芳烃污染土壤修复方法，其特征在于，所述步骤1进行热脱附的土壤中多环芳烃的浓度为大于等于20mg/kg，热脱附加热至高环多环芳烃的去除率达到60％以上。

5.根据权利要求4所述的联合热脱附和热活化氧化的多环芳烃污染土壤修复方法，其特征在于，所述热脱附反应仓的加热温度为250-300℃，加热10-30min。

6.根据权利要求3所述的联合热脱附和热活化氧化的多环芳烃污染土壤修复方法，其特征在于，所述脱附尾气热交换前包括将脱附尾气导入燃烧室加热不低于2秒，燃烧室的温度在850-1000℃，加热后将脱附尾气在1-2秒内急速冷却至200℃后再进行热交换。

7.根据权利要求6所述的联合热脱附和热活化氧化的多环芳烃污染土壤修复方法，其特征在于，所述脱附尾气导入燃烧室之前进行除尘工艺，去除脱附尾气中的粉尘颗粒。

8.根据权利要求1所述的联合热脱附和热活化氧化的多环芳烃污染土壤修复方法，其特征在于，所述氧化剂的活化温度为40-80℃。

技术总结
本发明涉及联合热脱附和热活化氧化的多环芳烃污染土壤修复方法，该方法包括：步骤1、将土壤加入热脱附反应仓中加热进行热脱附，降低土壤中多环芳烃的浓度；步骤2、土壤从热脱附反应仓转移至化学氧化反应仓，加入氧化剂溶液，调整土壤含水率和温度，进一步进行氧化反应；步骤3、收集热脱附过程中产生的烟气和脱附尾气，利用高温烟气和脱附尾气的余热维持化学氧化反应养护期间的温度环境。本发明通过将热脱附工艺和化学氧化工艺联合对土壤中的多环芳烃进行处理，降低了热脱附的能耗的同时实现了土壤中多环芳烃的有效处理，同时热脱附工艺中产生的余热用以化学氧化工艺过程中对氧化剂的活化，提升了化学反应的速率，缩短工艺时间。

技术研发人员：郦汇源,衣俊,杨真惠,蔡子杨,徐晟晨
受保护的技术使用者：上海建工环境科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11