專利名稱：污染土壤修復(fù)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護領(lǐng)域，特別涉及一種污染土壤修復(fù)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著我國工業(yè)化和城市化發(fā)展，近幾年出現(xiàn)了一大批關(guān)閉搬遷或即將退役的化工企業(yè)。這些化工企業(yè)由于產(chǎn)品的生產(chǎn)和處理、廢物的傾倒和排放、化學(xué)物質(zhì)的泄露等因素造成了相當(dāng)嚴(yán)重的場地污染問題。這類土壤污染主要是化工原料和產(chǎn)品產(chǎn)生的易揮發(fā)和半易揮發(fā)有機物。當(dāng)前大多數(shù)污染場地面臨著用地功能的轉(zhuǎn)換和二次開發(fā)，這些場地的污染土壤將成為“化學(xué)定時炸彈”，嚴(yán)重威脅人體健康和環(huán)境安全，成為當(dāng)前迫切需要解決的土壤環(huán)境問題。 目前對有機物污染土壤進行修復(fù)的技術(shù)包括換土/客土法、淋洗法陣、熱脫附法、蒸汽提取法、化學(xué)氧化法、固定/穩(wěn)定化法、焚燒法、生物法等。其中熱脫附是進行土壤修復(fù)的一項非常重要的技術(shù)。熱脫附是一項新型的非燃燒技術(shù)，主要針對揮發(fā)和半揮發(fā)性的污染物。熱脫附技術(shù)以直接或間接的加熱方式將受污染土壤加熱至污染物沸點以上，使吸附于土壤中的污染物飽和蒸汽壓增大，揮發(fā)成氣態(tài)進入氣相后逸出，再對氣態(tài)污染物依據(jù)其性質(zhì)、濃度等選擇冷凝、吸附或燃燒等方式進行處理。熱脫附設(shè)備的處理單元主要包括兩個第一個單元為加熱單元，用來對待處理的污染物進行加熱，使其中的有機污染物揮發(fā)成氣態(tài)后分離；另一個單元為氣狀污染物處理單元，含有污染物的氣體經(jīng)過該單元的處理后需達到法定標(biāo)準(zhǔn)，然后才能排放至大氣。氣態(tài)污染物的處理方式有多種，如冷凝、吸附或燃燒等，可依有機物的濃度及經(jīng)濟性進行選擇。現(xiàn)有的熱脫附技術(shù)一般采用回轉(zhuǎn)爐作為加熱設(shè)備。但是，回轉(zhuǎn)爐在運行過程中，設(shè)備的故障率較高，運行維護相對復(fù)雜，且固定設(shè)備的投資費用也相對較大。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出一種污染土壤修復(fù)系統(tǒng)及方法，以有效降低采用熱脫技術(shù)處理被污染土壤時，加熱設(shè)備的故障發(fā)生率，簡化運行維護過程，減少被污染土壤的修復(fù)成本。第一方面，本發(fā)明提供了一種污染土壤修復(fù)系統(tǒng)，包括熱源產(chǎn)生裝置和熱脫附裝置；所述熱源產(chǎn)生裝置與所述熱脫附裝置相連通，用于加熱所述熱脫附裝置中被污染的土壤；并且，所述熱脫附裝置包括埋管式加熱爐，所述埋管式加熱爐包括爐膛，所述爐膛內(nèi)設(shè)置有供煙氣流通的加熱管束，所述煙氣來自于所述熱源產(chǎn)生裝置。進一步地，上述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)還包括尾氣處理裝置，該尾氣處理裝置與所述加熱爐的煙氣出口相連通，用于對熱脫附處理產(chǎn)生的煙氣進行凈化和/或熱量回收。進一步地，上述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)還包括控制裝置，所述控制裝置分別與所述熱源裝置、所述熱脫附裝置和所述尾氣處理裝置相連接，用于采集運行數(shù)據(jù)和設(shè)備監(jiān)控。
進一步地，上述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)中，所述熱脫附裝置還包括引風(fēng)機；并且，所述埋管式加熱爐、所述尾氣處理裝置和所述弓I風(fēng)機順序連接。進一步地，上述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)中，所述尾氣處理裝置包括一級尾氣處理設(shè)備；所述一級尾氣處理設(shè)備包括順序連接的旋風(fēng)分離器和活性炭吸附床；所述旋風(fēng)分離器的進口與所述埋管式加熱爐的煙氣出口相連通，所述活性炭吸附床的出口與所述引風(fēng)機相連接。進一步地，上述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)中，所述一級尾氣處理設(shè)備還包括換熱器；所述換熱器連接于所述活性炭吸附床和所述引風(fēng)機之間。進一步地，上述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)中，所述尾氣處理裝置還包括二級尾氣處理設(shè)備；所述二級尾氣處理設(shè)備包括順序連接的第二燃燒室、堿液吸收塔和脫附風(fēng)機。進一步地，上述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)中，所述二級尾氣處理設(shè)備還包括鼓風(fēng)機；所述熱源產(chǎn)生裝置為第一燃燒室，所述鼓風(fēng)機與所述第二燃燒室、所述換熱器相連接，并且，所·述換熱器還與所述第一燃燒室相連通。進一步地，上述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)中，所述活性炭吸附床包括并聯(lián)的兩套吸附床。第二方面，本發(fā)明還提供了一種污染土壤修復(fù)方法，所述方法基于上述的污染土壤修復(fù)系統(tǒng)，包括如下步驟步驟1)，將被污染土壤送入所述埋管式加熱爐的爐膛內(nèi)；步驟2)，將所述熱源產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱煙氣引入所述加熱管束，間接加熱所述埋管式加熱爐內(nèi)的被污染土壤，進行熱脫附處理；步驟3)，將熱脫附處理后的土壤通過所述埋管式加熱爐底部的排渣口排出，并對產(chǎn)生的混合廢蒸汽進行尾氣處理。本發(fā)明中采用埋管式加熱爐內(nèi)的加熱管束間接加熱被污染土壤，土壤中的有害物質(zhì)被有效分離，脫附后的土壤通過鍋爐底部排渣口連續(xù)排出，脫附出來的混合廢蒸汽通過爐膛頂部出口進入后續(xù)尾氣處理設(shè)備處理后排空。與傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)式加熱爐相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點第一、熱源產(chǎn)生裝置無運轉(zhuǎn)和傳動部件，因此，設(shè)備故障率低，運行程序簡化，設(shè)備投資低。第二、埋管式加熱爐采用間接加熱方式，使得尾部廢氣處理量大大減少，尾氣處理系統(tǒng)的設(shè)備投資及運行費用大大降低。


構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖I為本申請污染土壤修復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本申請污染土壤修復(fù)系統(tǒng)優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明I 第一燃燒室2 燃燒器3 料斗
4計量皮帶秤5上料皮帶機6埋管管束7液化氣8循環(huán)水泵9埋管式加熱爐10旋風(fēng)分離器 IlA第一活性炭吸附床IlB第二活性炭吸附床12換熱器13鼓風(fēng)機14弓丨風(fēng)機15脫附風(fēng)機16堿液吸收塔17第二燃燒室
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。參照圖1，圖I為本申請污染土壤修復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖，包括熱源產(chǎn)生裝置和熱脫附裝置；熱源產(chǎn)生裝置與熱脫附裝置相連通，用于加熱熱脫附裝置中被污染的土壤；并且，熱脫附裝置包括埋管式加熱爐，埋管式加熱爐包括爐膛，爐膛內(nèi)設(shè)置有供煙氣流通的加熱管束，煙氣來自于熱源產(chǎn)生裝置。本申請中采用埋管式加熱爐內(nèi)的加熱管束間接加熱被污染土壤，土壤中的有害物質(zhì)被有效分離，脫附后的土壤通過鍋爐底部排渣口連續(xù)排出，脫附出來的混合廢蒸汽通過爐膛頂部出口進入后續(xù)尾氣處理設(shè)備處理后排空。與傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)式加熱爐相比，本申請具有如下優(yōu)點第一、熱源產(chǎn)生裝置無運轉(zhuǎn)和傳動部件，因此，設(shè)備故障率低，運行程序簡化，設(shè)備投資低。第二、埋管式加熱爐采用間接加熱方式，使得尾部廢氣處理量大大減少，尾氣處理系統(tǒng)的設(shè)備投資及運行費用大大降低。進一步地，上述實施例中，還包括尾氣處理裝置，該尾氣處理裝置與加熱爐的煙氣出口相連通，用于對熱脫附處理產(chǎn)生的煙氣進行凈化和/或熱量回收。進一步地，上述熱源產(chǎn)生裝置、所述熱脫附裝置和所述尾氣處理裝置相連接的控制裝置，以方便運行數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備監(jiān)控。為加快熱脫附裝置產(chǎn)生的煙氣的流動，污染土壤修復(fù)系統(tǒng)一般還設(shè)置有引風(fēng)機，所述埋管式加熱爐、所述尾氣處理裝置和所述弓I風(fēng)機順序連接。一般而言，尾氣處理裝置包括一級尾氣處理設(shè)備；一級尾氣處理設(shè)備包括順序連接的旋風(fēng)分離器和活性炭吸附床；旋風(fēng)分離器的進口與所述埋管式加熱爐的煙氣出口相連通，所述活性炭吸附床的出口與所述引風(fēng)機相連接。所述一級尾氣處理設(shè)備還包括換熱器；所述換熱器連接于所述活性炭吸附床和所述引風(fēng)機之間。所述尾氣處理裝置還包括二級尾氣處理設(shè)備；所述二級尾氣處理設(shè)備包括順序連接的第二燃燒室、堿液吸收塔和脫附風(fēng)機。優(yōu)選實施例參照圖2。圖2為本申請污染土壤修復(fù)系統(tǒng)優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本申請污染土壤修復(fù)裝置優(yōu)選實施例由進料裝置、熱脫附裝置、熱源產(chǎn)生裝置、自動控制裝置和尾氣處理裝置組成。下面，結(jié)合圖2，對本實施例的各個組成部分進行詳細地說明。a、進料系統(tǒng)
進料系統(tǒng)由料斗3、計量皮帶秤4、上料皮帶機5組成。被污染土壤經(jīng)破碎及網(wǎng)篩預(yù)處理后經(jīng)由料斗3進入計量皮帶秤4、上料皮帶機5傳輸后進入熱脫附系統(tǒng)。b、熱源產(chǎn)生系統(tǒng)熱源產(chǎn)生系統(tǒng)包括第一燃燒室1，該第一燃燒室I與換熱器12和鼓風(fēng)機13配合工作。換熱器12用來回收尾部高溫?zé)煔鉄崃?。熱源產(chǎn)生系統(tǒng)的能源可采用液化氣7為燃料，燃料在第一燃燒室I內(nèi)由燃燒器2點火燃燒，產(chǎn)生的熱煙氣進入埋管式加熱爐9的埋管管束6內(nèi)。通過控制燃氣流量和鼓風(fēng)風(fēng)量控制系統(tǒng)脫附溫度。C、熱脫附系統(tǒng)熱脫附系統(tǒng)包括埋管式加熱爐6。該埋管式加熱爐6和引風(fēng)機14配合工作。埋管式加熱爐9按電站鍋爐臥式空預(yù)器模式設(shè)計，爐體外部絕熱保溫設(shè)計，具有較好的密封性。熱煙氣從加熱爐側(cè)方通入埋管管束6內(nèi)部，污染土壤由埋管式加熱爐9上部給料口連續(xù)給入爐膛，使土壤埋住爐膛內(nèi)的埋管管束6，熱煙氣通過對流和輻射換熱間接加熱埋管管束6外污染土壤，使污染土壤中揮發(fā)性/半揮發(fā)性有機污染物揮發(fā)或分離出來，經(jīng)引風(fēng)機14作用進入尾氣處理系統(tǒng)。加熱完的煙氣經(jīng)引風(fēng)機14作用進入換熱器12進行余熱利用。處理后的土壤從埋管式加熱爐9夫人排渣口連續(xù)排出，由車輛運至指定地點。d、尾氣處理系統(tǒng)尾氣處理系統(tǒng)由旋風(fēng)分離器10、第一活性炭吸附床IlA和第二活性炭吸附床11B、第二燃燒室17、脫附風(fēng)機15、堿液吸收塔16和循環(huán)水泵8組成，用于處理系統(tǒng)各過程中排出的飛灰和廢氣，使之達標(biāo)排放。旋風(fēng)分離器為耐磨鋼制，用來去除廢氣中攜帶的灰塵。廢氣除塵后進入第一活性炭吸附床IlA或第二活性炭吸附床11B，將廢氣中有害物質(zhì)吸附，干凈氣體經(jīng)換熱器余熱回收后通過引風(fēng)機排空。第一活性炭吸附床IlA或第二活性炭吸附床IlB為固定式吸附床，內(nèi)填活性炭吸附劑，廢氣經(jīng)過吸附床時，有害物質(zhì)被活性炭吸附，當(dāng)吸附床吸附劑達到飽和后，將含有有害物質(zhì)的活性炭取出，裝填新的活性炭吸附劑。將含有有害物質(zhì)的活性炭送入第二燃燒室17，進行高溫燃燒使有害物質(zhì)分解，燃燒后的煙氣通過尾部堿液吸收塔16對酸性氣體進行中和回收，并將熱煙氣冷卻，干凈煙氣經(jīng)脫附風(fēng)機15排空。中和液經(jīng)檢測合格后排放，由循環(huán)水泵8置換新的堿液。本系統(tǒng)設(shè)計兩套吸附床設(shè)備并聯(lián)，一路進行吸附的同時另一路進行活性炭吸附劑的置換，彼此進行間斷切換。
e、自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)(未示出)由中央控制柜、PLC、儀表、現(xiàn)場控制箱及附屬設(shè)備組成，通過該系統(tǒng)完成對整套設(shè)備運行數(shù)據(jù)的采集和對系統(tǒng)各個設(shè)備的配電、控制。儀表主要包括壓力、溫度和流量測點，用于污染土壤熱脫附修復(fù)系統(tǒng)的運行監(jiān)測。本實施例中，采用埋管式加熱爐間接加熱，污染土壤與熱煙氣不直接接觸。污染土壤充滿爐膛，埋住爐膛內(nèi)的加熱管束，燃料在燃燒室燃燒產(chǎn)生的熱煙氣在加熱管束內(nèi)流動，通過加熱管加熱爐膛內(nèi)的土壤，有效的分離土壤中的有害物質(zhì)，脫附后的土壤通過鍋爐底部排渣口連續(xù)排出，脫附出來的混合廢蒸汽通過爐膛頂部出口進入系統(tǒng)尾氣處理設(shè)備處理后排空。綜上所述,本優(yōu)選實施例具有如下優(yōu)點 第一、設(shè)計了固定埋管式加熱爐進行土壤熱脫附修復(fù)，與傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)式加熱爐相t匕，本設(shè)備無運轉(zhuǎn)、傳動部件，具有設(shè)備故障率低，設(shè)備投資低等優(yōu)點。第二、固定的埋管式加熱爐采用間接加熱方式，使得尾部廢氣處理量大大減少，尾氣處理系統(tǒng)的設(shè)備投資及運行費用大大降低。第三、本系統(tǒng)的尾氣處理系統(tǒng)設(shè)計了用于除塵的旋風(fēng)分離器、用于脫除有害物質(zhì)的活性炭吸附床、處理有害物質(zhì)的第二燃燒室及堿液吸收塔以及用于余熱回收的換熱器，充分保證脫附出來的廢氣經(jīng)過處理后完全達標(biāo)排放，并提高了整個系統(tǒng)的熱利用率，降低了系統(tǒng)運行費用。兩套吸附床的并聯(lián)，一路進行吸附，一路進行活性炭置換，保證了系統(tǒng)運行的連續(xù)性。另一方面，本申請還公開了一種污染土壤修復(fù)方法，該方法基于上述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)，包括如下步驟步驟1)，將被污染土壤送入所述埋管式加熱爐的爐膛內(nèi)；步驟2)，將所述熱源產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱煙氣引入所述加熱管束，間接加熱所述埋管式加熱爐內(nèi)的被污染土壤，進行熱脫附處理；步驟3)，將熱脫附處理后的土壤通過所述埋管式加熱爐底部的排渣口排出，并對產(chǎn)生的混合廢蒸汽進行尾氣處理。本污染土壤修復(fù)方法采用埋管式加熱爐內(nèi)的加熱管束間接加熱被污染土壤，土壤中的有害物質(zhì)被有效分離，脫附后的土壤通過鍋爐底部排渣口連續(xù)排出，脫附出來的混合廢蒸汽通過爐膛頂部出口進入后續(xù)尾氣處理設(shè)備處理后排空。與傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)式加熱爐相t匕，本申請具有如下優(yōu)點該方法與上述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)原理詳細，本發(fā)明在此不再詳細說明，相關(guān)之處，參照上述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)即可。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種污染土壤修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于，包括 熱源產(chǎn)生裝置和熱脫附裝置； 所述熱源產(chǎn)生裝置與所述熱脫附裝置相連通，用于加熱所述熱脫附裝置中被污染的土壤；并且， 所述熱脫附裝置包括埋管式加熱爐，所述埋管式加熱爐包括爐膛，所述爐膛內(nèi)設(shè)置有供煙氣流通的加熱管束，所述煙氣來自于所述熱源產(chǎn)生裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于，還包括 尾氣處理裝置，與所述加熱爐的煙氣出口相連通，用于對熱脫附處理產(chǎn)生的煙氣進行凈化和/或熱量回收。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于，還包括 控制裝置，分別與所述熱源產(chǎn)生裝置、所述熱脫附裝置和所述尾氣處理裝置相連接，用于采集運行數(shù)據(jù)和設(shè)備監(jiān)控。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于， 所述熱脫附裝置還包括引風(fēng)機；并且 所述埋管式加熱爐、所述尾氣處理裝置和所述弓I風(fēng)機順序連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于， 所述尾氣處理裝置包括一級尾氣處理設(shè)備； 所述一級尾氣處理設(shè)備包括順序連接的旋風(fēng)分離器和活性炭吸附床； 所述旋風(fēng)分離器的進口與所述埋管式加熱爐的煙氣出口相連通，所述活性炭吸附床的出口與所述引風(fēng)機相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于， 所述一級尾氣處理設(shè)備還包括換熱器； 所述換熱器連接于所述活性炭吸附床和所述引風(fēng)機之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于， 所述尾氣處理裝置還包括二級尾氣處理設(shè)備； 所述二級尾氣處理設(shè)備包括順序連接的第二燃燒室、堿液吸收塔和脫附風(fēng)機。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于， 所述二級尾氣處理設(shè)備還包括鼓風(fēng)機； 所述熱源產(chǎn)生裝置為第一燃燒室，所述鼓風(fēng)機與所述第二燃燒室、所述換熱器相連接，并且，所述換熱器還與所述第一燃燒室相連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于， 所述活性炭吸附床包括并聯(lián)的兩套吸附床。
10.一種污染土壤修復(fù)方法，其特征在于，所述方法基于如權(quán)利要求I至9中任一項所述的污染土壤修復(fù)系統(tǒng)，包括如下步驟 步驟1)，將被污染土壤送入所述埋管式加熱爐的爐膛內(nèi)； 步驟2)，將所述熱源產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱煙氣引入所述加熱管束，間接加熱所述埋管式加熱爐內(nèi)的被污染土壤，進行熱脫附處理； 步驟3)，將熱脫附處理后的土壤通過所述埋管式加熱爐底部的排渣口排出，并對產(chǎn)生的混合廢蒸汽進行尾氣處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種污染土壤修復(fù)系統(tǒng)及方法。其中，污染土壤修復(fù)系統(tǒng)包括熱源產(chǎn)生裝置和熱脫附裝置；熱源產(chǎn)生裝置與熱脫附裝置相連通，用于加熱熱脫附裝置中被污染的土壤；并且，熱脫附裝置包括埋管式加熱爐，埋管式加熱爐包括爐膛，爐膛內(nèi)設(shè)置有供煙氣流通的加熱管束，煙氣來自于熱源產(chǎn)生裝置。本發(fā)明的熱源產(chǎn)生裝置無運轉(zhuǎn)和傳動部件，因此，設(shè)備故障率低，運行程序簡化，設(shè)備投資低。同時，由于埋管式加熱爐采用間接加熱方式，使得尾部廢氣處理量大大減少，尾氣處理系統(tǒng)的設(shè)備投資及運行費用也大大降低。
文檔編號B09C1/06GK102962249SQ201210383050
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月10日
發(fā)明者劉向坤, 呂溥, 鄧芙蓉, 趙虎軍 申請人:北京中科通用能源環(huán)保有限責(zé)任公司