本發(fā)明屬于土壤修復(fù)設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種同步式有機(jī)污染土壤微波修復(fù)設(shè)備。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著我國(guó)對(duì)《斯德哥爾摩公約》的履約以及城市化進(jìn)程的迅猛發(fā)展，大量污染嚴(yán)重的化工廠(chǎng)、農(nóng)藥廠(chǎng)等被要求搬遷甚至關(guān)閉。從而，城市及周邊產(chǎn)生許多污染場(chǎng)地，其中很大一部分場(chǎng)地是濃度很高的毒性很大的有機(jī)污染場(chǎng)地，對(duì)人居環(huán)境和人體健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。常用的有機(jī)污染土壤修復(fù)手段為熱脫附技術(shù)，該技術(shù)操作簡(jiǎn)單但能耗較高，設(shè)備冗雜，容易造成二次污染。

相比之下，微波修復(fù)有機(jī)污染土壤技術(shù)具有高效節(jié)能和易于操作控制的優(yōu)點(diǎn)，其關(guān)鍵在于體系吸收微波的能力，微波吸收性能好的體系可迅速將微波能轉(zhuǎn)化為熱能，加速土壤中污染物的去除。為了提高土壤體系對(duì)微波的吸收能力，往往需在土壤中添加微波吸收劑。目前常用且吸波效果較好的固體微波吸收劑主要有碳材料，金屬及其氧化物等。這些物質(zhì)加入后，在微波作用下，土壤體系溫度可迅速升高，一方面土壤中污染物和吸波材料上負(fù)載的催化劑直接接觸分解礦化，另一方面污染物可通過(guò)熱解吸作用脫離土壤，再和吸波材料上負(fù)載的催化劑接觸分解礦化，以徹底消除污染物。

如授權(quán)公告號(hào)為CN 202045125 U實(shí)用新型專(zhuān)利公布了一種連續(xù)式微波土壤修復(fù)裝置，它采用微波和熱脫附相結(jié)合的方式，輔以空氣動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)的土壤修復(fù)作業(yè)。但該實(shí)用新型中向待修復(fù)土壤中添加了微波催化劑，如果回收不徹底會(huì)造成土壤的二次污染，且回收催化劑導(dǎo)致設(shè)備復(fù)雜化，并且，該實(shí)用新型中采用鼓風(fēng)的方法加快氣體流動(dòng)，會(huì)造成設(shè)備中污染氣體的無(wú)方向擴(kuò)散，可能造成污染氣體逃逸出修復(fù)設(shè)備進(jìn)入大氣，而且該設(shè)備仍然未對(duì)微波與熱脫附之間的高效一體化做出更多的研究；另外，如專(zhuān)利號(hào)ZL 201110312145.1發(fā)明專(zhuān)利公布了一種有機(jī)污染土壤的微波修復(fù)設(shè)備，該專(zhuān)利的微波加熱系統(tǒng)中采用了碳化硅吸波增效裝置，在微波加熱系統(tǒng)后加入了氣體微波催化設(shè)備，進(jìn)一步降解有機(jī)物。但該發(fā)明將微波加熱和微波催化分成了兩個(gè)設(shè)備去實(shí)現(xiàn)，造成了設(shè)備冗雜，增加成本，且采用的是氣體催化分解技術(shù)，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)土壤中有機(jī)物直接催化分解。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種同步式有機(jī)污染土壤微波修復(fù)設(shè)備，通過(guò)采用微波加熱和微波催化分解同步進(jìn)行的方式，尤其是對(duì)其關(guān)鍵組件的結(jié)構(gòu)組成及其設(shè)置方式等方面做出改進(jìn)和設(shè)計(jì)，相應(yīng)能夠進(jìn)一步優(yōu)化微波修復(fù)工藝，由此解決催化劑的回收處理和環(huán)境二次污染的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種同步式有機(jī)污染土壤微波修復(fù)設(shè)備，其包括微波加熱同步分解系統(tǒng)、分別設(shè)置在該微波加熱同步分解系統(tǒng)左右兩端的進(jìn)出料系統(tǒng)的進(jìn)料口和出料口，以及配套的PLC控制中心，其特征在于：

所述微波加熱同步分解系統(tǒng)整體呈罐體式結(jié)構(gòu)，并包括爐體和間隔分設(shè)在該爐體外側(cè)的多個(gè)微波發(fā)生器，由此通過(guò)這些微波發(fā)生器向內(nèi)部執(zhí)行微波加熱；此外，該爐體本身從內(nèi)到外依次包括催化分解層，吸波層和保溫層，其中所述保溫層用于隔離所述吸波層與外界直接接觸，同時(shí)保持整個(gè)所述爐體的溫度；所述吸波層用于吸收來(lái)自所述微波發(fā)生器的微波，然后繼續(xù)將微波輻照的熱量傳遞給待處理對(duì)象；所述催化分解層則與待處理對(duì)象直接發(fā)生接觸，并對(duì)其進(jìn)行催化分解，由此，完成了待處理對(duì)象的修復(fù)，所述PLC控制中心與所述微波發(fā)生器的控制端相連，以此方式，實(shí)現(xiàn)微波加熱和催化分解的同步進(jìn)行。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述保溫層由硅酸鋁材質(zhì)制成，所述吸波層由碳化硅材質(zhì)制成，所述催化分解層由鐵系氧化物或銅系氧化物材質(zhì)制成。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述保溫層厚度設(shè)定為5mm～10mm，所述吸波層厚度設(shè)定為4mm～8mm，所述催化分解層厚度設(shè)定為2mm～5mm。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述保溫層、所述吸波層和所述催化分解層之間通過(guò)高溫粘結(jié)劑彼此粘合。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述修復(fù)設(shè)備還包括除塵器、引風(fēng)機(jī)和尾氣處理系統(tǒng)，其中，所述除塵器通過(guò)排氣口與所述爐體相連，然后依次連接所述引風(fēng)機(jī)至所述尾氣處理系統(tǒng)；所述PLC控制中心與所述除塵器、所述引風(fēng)機(jī)和所述尾氣處理系統(tǒng)各自獨(dú)立的的控制端相連。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述進(jìn)出料系統(tǒng)還包括螺旋推動(dòng)裝置和電動(dòng)機(jī)，其中，所述螺旋推動(dòng)裝置設(shè)置在所述爐體內(nèi)部，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)該螺旋推動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)土壤在爐體內(nèi)從所述進(jìn)料口到所述出料口的軸向移動(dòng)。

總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用微波加熱和微波催化分解同步進(jìn)行，能夠取得下列有益效果。

1、本發(fā)明中微波加熱同步分解系統(tǒng)采用催化劑負(fù)載到吸波材料碳化硅表面的方法，實(shí)現(xiàn)了微波加熱和催化分解同步進(jìn)行，一方面使得土壤中大分子有機(jī)物直接分解礦化，另一方面使受熱揮發(fā)到空氣中的大分子有機(jī)物與催化劑接觸分解礦化，避免了催化劑的回收和處理問(wèn)題，同時(shí)優(yōu)化了微波修復(fù)工藝，減少了微波修復(fù)設(shè)備。

2、通過(guò)在進(jìn)出料系統(tǒng)中采用螺旋推進(jìn)裝置，物料在由進(jìn)料口進(jìn)入后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋推動(dòng)裝置輸送物料，在微波加熱分解系統(tǒng)中進(jìn)行處理后從出料口出來(lái)，實(shí)現(xiàn)了物料不間斷從進(jìn)料口傳送到出料口，從而使得整個(gè)有機(jī)污染土壤修復(fù)過(guò)程得以連續(xù)化進(jìn)行，且速度快，耗能低，效率高。

3、另外，在本發(fā)明中還采用了除塵器，引風(fēng)機(jī)等設(shè)備，通過(guò)引風(fēng)機(jī)的引風(fēng)作用將排氣口中的廢氣引入除塵器中除塵，同時(shí)通過(guò)廢氣的抽出使得微波加熱同步分解系統(tǒng)中始終保持負(fù)壓狀態(tài)，防止了污染氣體進(jìn)入大氣中，從而避免了污染氣體在加熱催化過(guò)程中逃逸到大氣中造成大氣的二次污染。

附圖說(shuō)明

圖1是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所構(gòu)建的連續(xù)式有機(jī)污染土壤微波修復(fù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：

1-進(jìn)料斗 2-硅酸鋁保溫層 3-碳化硅吸波層 4-催化分解層 5-排氣口 6-電動(dòng)機(jī) 7-微波發(fā)生器 8-圓柱形爐體 9-螺旋推進(jìn)裝置10-出料口 11-除塵器 12-引風(fēng)機(jī) 13-PLC控制中心 14-尾氣處理系統(tǒng)

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

圖1是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所構(gòu)建的連續(xù)式有機(jī)污染土壤微波修復(fù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的一種同步式有機(jī)污染土壤微波修復(fù)設(shè)備，該設(shè)備包括進(jìn)出料系統(tǒng)、微波加熱同步分解系統(tǒng)、除塵器11、引風(fēng)機(jī)12、尾氣處理系統(tǒng)14以及PLC控制中心13。進(jìn)出料系統(tǒng)位于微波加熱同步分解系統(tǒng)中，微波加熱同步分解系統(tǒng)、除塵器11、引風(fēng)機(jī)12和尾氣處理系統(tǒng)14依次相連，微波加熱同步分解系統(tǒng)、除塵器11、引風(fēng)機(jī)12和尾氣處理系統(tǒng)14的控制端與PLC控制中心13相連。

進(jìn)出料系統(tǒng)包括進(jìn)料斗1、電動(dòng)機(jī)6，螺旋推動(dòng)裝置9、出料口10。有機(jī)污染土壤經(jīng)過(guò)破碎篩分后，經(jīng)過(guò)進(jìn)料斗1進(jìn)入螺旋推動(dòng)裝置9，電動(dòng)機(jī)6驅(qū)動(dòng)螺旋推動(dòng)裝置9輸送有機(jī)污染土壤，有機(jī)污染土壤在微波加熱同步分解系統(tǒng)中加熱解吸并催化分解。

微波加熱同步分解系統(tǒng)包括微波發(fā)生器7和圓柱形爐體8，圓柱形爐體8的內(nèi)層為催化分解層4，中層為碳化硅吸波層3，外層為硅酸鋁保溫層2。

除塵器11為布袋除塵器或者旋風(fēng)除塵器。廢氣經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)除塵器11后，廢氣和顆粒物得到分離，廢氣進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng)，顆粒物經(jīng)收集后與原有機(jī)污染土壤一起堆放等待處理。

尾氣處理系統(tǒng)14采用活性炭吸附裝置實(shí)現(xiàn)，由吸附裝置殼體、填料支撐部、活性炭填料等部件組成。

下面將對(duì)上述組件的工作過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明：

微波發(fā)生器7位于圓柱形爐體8的下表面，硅酸鋁保溫層2不吸收微波，微波透過(guò)硅酸鋁保溫層2后輻射碳化硅層3，碳化硅層3吸收微波，迅速升溫，然后將熱量傳遞給土壤，使土壤迅速升溫。一方面土壤中的有機(jī)物直接與催化層接觸分解礦化，另一方面升溫后土壤中的有機(jī)物揮發(fā)到圓柱形爐體8的空氣內(nèi)，靠近進(jìn)料斗1的有機(jī)物最先揮發(fā)，在引風(fēng)機(jī)12的作用下向出料口10遷移，遷移過(guò)程中與內(nèi)層催化分解層4相接觸發(fā)生催化分解反應(yīng)，大分子有機(jī)污染物分解礦化，最終通過(guò)排氣口5排出。從排氣口5中排出的廢氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)12的引風(fēng)作用進(jìn)入除塵器11中，在除塵器11中進(jìn)行除塵，使進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng)的廢氣中不再存在固體顆粒物，以免造成設(shè)備損壞。引風(fēng)機(jī)12的使用使微波加熱催化系統(tǒng)中保持負(fù)壓狀態(tài)，防止圓柱形爐體8中的污染氣體進(jìn)入大氣中。廢氣最終在尾氣處理系統(tǒng)14中被吸收。

PLC控制中心13集成控制微波發(fā)生器7、除塵器11、引風(fēng)機(jī)12，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的實(shí)時(shí)調(diào)控。

按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)于諾氟沙星制藥工廠(chǎng)的點(diǎn)源污染場(chǎng)地，微波發(fā)生器采用較低功率(8kW)。每批次污染土壤為200kg，進(jìn)入微波修復(fù)設(shè)備前先對(duì)該污染土壤進(jìn)行預(yù)處理，包括破碎大塊土壤，破碎后土壤進(jìn)行粒徑分級(jí)，使得進(jìn)入本發(fā)明的污染土壤顆粒均勻。同時(shí)向土壤中加入少量水，使含水率保持為5％～15％，加水有助于微波加熱升溫。每批次土壤在微波修復(fù)設(shè)備中微波輻照20～40min，爐體內(nèi)的碳化硅層吸波加熱，使土壤溫度升高，有機(jī)物與爐體內(nèi)表面的催化分解層充分接觸并礦化分解，處理率達(dá)到87％。產(chǎn)生氣體通過(guò)旋風(fēng)除塵器除塵后進(jìn)入尾氣處理裝置。

按照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)于被洛克沙胂污染的養(yǎng)雞場(chǎng)土壤，微波發(fā)生器采用較高功率(16kW)。每批次污染土壤為200kg，進(jìn)入微波修復(fù)設(shè)備前先對(duì)該污染土壤進(jìn)行預(yù)處理，包括破碎大塊土壤，破碎后土壤進(jìn)行粒徑分級(jí)，使得進(jìn)入本發(fā)明的污染土壤顆粒均勻。同時(shí)向土壤中加入少量水，使含水率保持為5％～15％，加水有助于微波加熱升溫。每批次土壤在微波修復(fù)設(shè)備中微波輻照40～60min，爐體內(nèi)的碳化硅層吸波加熱，使土壤溫度升高，有機(jī)物與爐體內(nèi)表面的催化分解層充分接觸并礦化分解，處理率達(dá)到92％。產(chǎn)生氣體通過(guò)旋風(fēng)除塵器除塵后進(jìn)入尾氣處理裝置。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)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、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。