本發(fā)明涉及土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種土壤熱脫附修復(fù)工藝及設(shè)備。

背景技術(shù)：

土壤熱脫附技術(shù)屬于熱處理技術(shù)中的一種，國外開展有機(jī)物污染土壤及污泥的熱脫附研究始于20世紀(jì)80年代。在美國采用熱脫附技術(shù)進(jìn)行有機(jī)土壤修復(fù)處置的比例占70％以上。熱脫附技術(shù)在我國處于剛剛起步的階段，目前還沒有一種能實(shí)現(xiàn)處理污染物廣、污染物去除率高、不會(huì)造成二次污染的成套設(shè)備及工藝的相關(guān)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種處理污染物廣、污染物去除率高、不會(huì)造成二次污染的土壤熱脫附修復(fù)工藝及設(shè)備。

本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

本發(fā)明一種土壤熱脫附修復(fù)工藝，包括如下操作步驟：

1)土壤預(yù)處理：將待修復(fù)土壤送至充氣大棚預(yù)處理場內(nèi)，在充氣大棚預(yù)處理場內(nèi)進(jìn)行破碎、篩分和脫水預(yù)處理，控制土壤含水量在20％以下；

2)熱脫附處理：將經(jīng)步驟1)處理后的土壤在密閉環(huán)境下輸送至熱脫附回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行熱脫附處理，回轉(zhuǎn)窯熱脫附過程包括干燥段、升溫段、解析段、冷卻段；干燥段控制物料溫度小于或等于300℃，停留時(shí)間為6.5～9min；升溫段控制物料溫度300℃～450℃，停留時(shí)間為3.5～4.5min；解析段控制物料溫度450℃～600℃，停留時(shí)間為13.5～18min；冷卻段控制物料溫度250℃～300℃，停留時(shí)間為6.5～9min；將經(jīng)熱脫附處理后的物料再通過噴淋加濕處理后送入待檢區(qū)待檢；

3)回轉(zhuǎn)窯尾氣處理：將回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生的廢氣送入冷凝塔進(jìn)行冷凝，控制氣體溫度在180℃以下，再送入布袋除塵器去除大部分粉塵，捕集下來的粉塵送至待檢區(qū)待檢；將經(jīng)過布袋除塵器處理后的廢氣再送入活性炭吸附器進(jìn)一步去除廢氣中的污染物，廢氣經(jīng)過活性炭吸附器處理后再送入NO_x化學(xué)吸收系統(tǒng)，凈化燃燒過程中產(chǎn)生的NO_x，最后經(jīng)引風(fēng)機(jī)抽出，達(dá)標(biāo)后經(jīng)煙囪排放至大氣。

在步驟1)中，所述篩分處理選用篩分鏟斗，斗下篩分物≤30mm的污染土壤進(jìn)入后續(xù)脫水步驟，斗上篩分物＞30mm的雜物洗凈后回填。

在步驟1)中，所述脫水采用自然晾曬和強(qiáng)制通風(fēng)的形式，同時(shí)通過篩分鏟斗的定期翻拋。

在步驟2)中，回轉(zhuǎn)窯采用直接加熱的方式進(jìn)行工作。

本發(fā)明一種土壤熱脫附修復(fù)設(shè)備，它包括土壤預(yù)處理系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯熱脫附系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)窯尾氣處理系統(tǒng)；所述土壤預(yù)處理系統(tǒng)包括充氣大棚預(yù)處理場，充氣大棚預(yù)處理場內(nèi)設(shè)置有篩分機(jī)、上料車和料倉，待修復(fù)土壤通過挖掘機(jī)和輸送車輛輸送至篩分機(jī)進(jìn)行破碎、篩分和脫水處理，處理后再經(jīng)上料車送至料倉臨時(shí)堆置；所述回轉(zhuǎn)窯熱脫附系統(tǒng)包括依次相接的熱脫附回轉(zhuǎn)窯、卸料倉、噴淋加濕器、卸料車，熱脫附回轉(zhuǎn)窯的進(jìn)料端經(jīng)密閉皮帶輸送機(jī)與充氣大棚預(yù)處理場內(nèi)的料倉相連接，熱脫附回轉(zhuǎn)窯與四通道回轉(zhuǎn)窯專用燃燒器相連接，通過四通道回轉(zhuǎn)窯專用燃燒器提供熱源；所述回轉(zhuǎn)窯尾氣處理系統(tǒng)包括依次相接的冷凝塔、布袋除塵器、活性炭吸附器、NO_x化學(xué)吸收系統(tǒng)和引風(fēng)機(jī)，熱脫附回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生的廢氣經(jīng)煙氣管道輸送至冷凝塔進(jìn)行冷凝，同時(shí)冷凝塔產(chǎn)生的冷卻水輸送至噴淋加濕器。

所述充氣大棚預(yù)處理場內(nèi)無任何立柱和框架，采用雙層PPDF膜內(nèi)充氣形成大棚的外部形狀，棚內(nèi)充氣使大棚鼓起，并完全依靠大氣壓力差維持形狀；大棚的一側(cè)充氣，另一側(cè)排出尾氣，尾氣經(jīng)收集后進(jìn)入棚外的布袋除塵器，去除廢氣中的粉塵顆粒，再經(jīng)過活性炭過濾器，充分吸附廢氣中的污染物，使廢氣達(dá)標(biāo)排放到大氣中。

本發(fā)明處理工藝具有處理污染物廣、污染物去除率高，而且采用設(shè)備是在密封狀態(tài)下操作，不會(huì)造成二次污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明工藝采用的設(shè)備連接示意圖。

圖中：1-挖掘機(jī)，2-運(yùn)輸車輛，3-篩分機(jī)，4-上料車，5-料倉，6-充氣大棚預(yù)處理場，7-密閉皮帶輸送機(jī)，8-四通道回轉(zhuǎn)窯專用燃燒器，9-熱脫附回轉(zhuǎn)窯，10-卸料倉，11-噴淋加濕器，12-卸料車，13-引風(fēng)機(jī)，14-NO_x化學(xué)吸收系統(tǒng)，15-活性炭吸附器，16-布袋除塵器，17-冷凝塔。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施案例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作更詳細(xì)的說明。

本發(fā)明土壤熱脫附修復(fù)工藝采用的設(shè)備包括土壤預(yù)處理系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯熱脫附系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)窯尾氣處理系統(tǒng)，具體結(jié)構(gòu)見圖1所示，它包括挖掘機(jī)1，運(yùn)輸車輛2，篩分機(jī)3，上料車4，料倉5，充氣大棚預(yù)處理場6，密閉皮帶輸送機(jī)7，四通道回轉(zhuǎn)窯專用燃燒器8，熱脫附回轉(zhuǎn)窯9，卸料倉10，噴淋加濕器11，卸料車12，引風(fēng)機(jī)13，NO_x化學(xué)吸收系統(tǒng)14，活性炭吸附器15，布袋除塵器16，冷凝塔17。所述土壤預(yù)處理系統(tǒng)包括充氣大棚預(yù)處理場6，充氣大棚預(yù)處理場6內(nèi)設(shè)置有篩分機(jī)3、上料車4和料倉5，待修復(fù)土壤通過挖掘機(jī)1和輸送車輛2輸送至篩分機(jī)3進(jìn)行破碎、篩分和脫水處理，處理后再經(jīng)上料車4輸送至料倉5作臨時(shí)堆置。所述回轉(zhuǎn)窯熱脫附系統(tǒng)包括依次相接的熱脫附回轉(zhuǎn)窯9、卸料倉10、噴淋加濕器11、卸料車12，熱脫附回轉(zhuǎn)窯的進(jìn)料端經(jīng)密閉皮帶輸送機(jī)7與充氣大棚預(yù)處理場6內(nèi)的料倉5相連接，熱脫附回轉(zhuǎn)窯9與四通道回轉(zhuǎn)窯專用燃燒器8相連接，天然氣通過四通道回轉(zhuǎn)窯專用燃燒器8為熱脫附回轉(zhuǎn)窯9提供熱源。所述回轉(zhuǎn)窯尾氣處理系統(tǒng)包括依次相接的冷凝塔17、布袋除塵器16、活性炭吸附器15、NO_x化學(xué)吸收系統(tǒng)14和引風(fēng)機(jī)13，熱脫附回轉(zhuǎn)窯9產(chǎn)生的廢氣經(jīng)煙氣管道輸送至冷凝塔17進(jìn)行冷凝，同時(shí)冷凝塔17產(chǎn)生的冷卻水輸送至噴淋加濕器11。

本發(fā)明土壤熱脫附修復(fù)工藝過程如下：

污染土壤經(jīng)挖掘機(jī)1挖掘后進(jìn)入運(yùn)輸車輛2，污染土壤通過運(yùn)輸車輛2送入充氣大棚預(yù)處理場6，污染土壤在充氣大棚預(yù)處理場6內(nèi)進(jìn)行破碎、篩分與脫水處理，篩分機(jī)3選用篩分鏟斗，斗下篩分物≤30mm的污染土壤進(jìn)入后續(xù)脫水步驟，斗上篩分物＞30mm的石塊等雜物洗凈后回填。脫水采用自然晾曬加強(qiáng)制通風(fēng)的形式，同時(shí)通過篩分鏟斗的定期翻拋，確保污染土壤含水率≤20％，潔凈空氣從充氣大棚一側(cè)鼓入，廢氣經(jīng)處理后從大棚另一側(cè)排出。污染土壤在充氣大棚預(yù)處理場6進(jìn)行篩分脫水后，經(jīng)上料車4轉(zhuǎn)運(yùn)至料倉5。料倉5與熱脫附回轉(zhuǎn)窯9之間采用密閉皮帶輸送機(jī)7連接，將土壤輸送至熱脫附回轉(zhuǎn)窯9進(jìn)行熱脫附處理。

四通道回轉(zhuǎn)窯專用燃燒器8與熱脫附回轉(zhuǎn)窯9連接，天然氣通過回轉(zhuǎn)窯專用燃燒器8為熱脫附回轉(zhuǎn)窯9提供熱源，污染土壤在熱脫附回轉(zhuǎn)窯9內(nèi)進(jìn)行熱脫附處理，使得土壤中的污染物達(dá)到修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。土壤達(dá)標(biāo)后經(jīng)卸料倉10輸送至噴淋加濕器11降溫，最終經(jīng)皮帶輸送機(jī)運(yùn)至卸料車12卸料，卸料車12將土壤運(yùn)至待檢區(qū)待檢。

熱脫附回轉(zhuǎn)窯9產(chǎn)生的廢氣煙氣經(jīng)煙氣管道輸送至冷凝塔17進(jìn)行冷凝，將煙氣溫度控制在180℃以下。廢氣經(jīng)過冷凝塔17后再經(jīng)布袋除塵器16，去除廢氣中大部分粉塵，捕集下來的粉塵經(jīng)運(yùn)輸車運(yùn)至待檢區(qū)待檢。廢氣經(jīng)過布袋除塵器16后再經(jīng)活性炭吸附器15，進(jìn)一步去除廢氣中的污染物。廢氣經(jīng)過活性炭吸附器15后再經(jīng)NO_x化學(xué)吸收系統(tǒng)14，凈化燃燒過程中產(chǎn)生的NO_x，最終經(jīng)引風(fēng)機(jī)13抽出，達(dá)標(biāo)后經(jīng)煙囪排放至大氣。

本發(fā)明設(shè)備采用的充氣大棚預(yù)處理場內(nèi)無任何立柱和框架，采用雙層PPDF膜內(nèi)充氣形成大棚的外部形狀，棚內(nèi)充氣使大棚鼓起如蒙古包，大棚完全依靠大氣壓力差維持形狀。大棚外側(cè)的電動(dòng)控制設(shè)備，可自動(dòng)顯示棚內(nèi)的氣壓，并可自動(dòng)充氣，調(diào)節(jié)大棚氣壓。尾氣經(jīng)收集后進(jìn)入棚外的布袋除塵器，去除廢氣中的粉塵顆粒，再經(jīng)過活性炭過濾器，充分吸附廢氣中的污染物，使廢氣達(dá)標(biāo)排放到大氣中。

本發(fā)明土壤預(yù)處理系統(tǒng)中臨時(shí)堆置的料倉位于充氣大棚內(nèi)，旨在便于進(jìn)料系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，同時(shí)防止二次污染。

本發(fā)明采用的熱脫附回轉(zhuǎn)窯采用直接加熱的方式，回轉(zhuǎn)窯熱脫附過程包括干燥段、升溫段、解析段、冷卻段；干燥段長4m，控制物料溫度小于或等于300℃，停留時(shí)間為6.5～9min；升溫段長2m，控制物料溫度300℃～450℃，停留時(shí)間為3.5～4.5min；解析段長8m，控制物料溫度450℃～600℃，停留時(shí)間為13.5～18min；冷卻段長4m，控制物料溫度250℃～300℃，停留時(shí)間為6.5～9min；回轉(zhuǎn)窯筒體尺寸為Φ1265×19765mm。

本發(fā)明所述與熱脫附回轉(zhuǎn)窯連接的四通道回轉(zhuǎn)窯燃燒器，各通道分別為天然氣通道、中心風(fēng)通道、旋流風(fēng)通道和軸流風(fēng)通道。天然氣用量為288～378Nm³/h。

本發(fā)明所述的布袋除塵器采用脈沖清灰袋式除塵器，進(jìn)氣口煙塵濃度為20000mg/Nm³，出口濃度小于或等于30mg/Nm³。

本發(fā)明采用的活性炭吸附器為立式抽屜式活性炭吸附器，用于對尾氣中的有害成分進(jìn)行深度處理，包括重金屬、VOCs、SVOCs、多環(huán)芳烴以及其他微量有害成分。針對回轉(zhuǎn)窯尾氣特性，本發(fā)明采用煤質(zhì)柱狀活性炭，設(shè)計(jì)更換周期為3個(gè)月，吸附達(dá)標(biāo)煙氣直接排放。

本發(fā)明采用的NO_x化學(xué)吸收系統(tǒng)為噴淋塔，噴淋藥劑為NaOH，噴淋塔與吸收劑儲(chǔ)存箱連接，采用吸收劑投加泵將堿液泵送至噴淋塔噴嘴，對污染氣體進(jìn)行噴淋，洗收去除氣體中的NO_x。

案例1：某化工場地有機(jī)污染土壤，土壤污染物多環(huán)芳烴含量為15.55mg/kg，該土壤經(jīng)過本發(fā)明所述的預(yù)處理系統(tǒng)后含水率為17.6％，粒徑為20mm。在本發(fā)明所述的熱脫附回轉(zhuǎn)窯內(nèi)直接加熱，控制平均溫度在550℃下停留30min，其中干燥段控制物料溫度為300℃，停留時(shí)間6.5min；升溫段控制物料溫度400℃，停留時(shí)間為3.5min；解析段控制物料溫度550℃，停留時(shí)間為13.5min；冷卻段控制物料溫度300℃，停留時(shí)間為6.5min。出料土壤達(dá)到場地修復(fù)目標(biāo)值0.64mg/kg，去除率達(dá)95.9％。

案例2：某氯堿場地有機(jī)污染土壤，土壤污染物六六六含量為885.03mg/kg，該土壤經(jīng)過本發(fā)明所述的預(yù)處理系統(tǒng)后含水率為11％，粒徑為20mm。在本發(fā)明所述的熱脫附回轉(zhuǎn)窯內(nèi)直接加熱，控制平均溫度在450℃下停留40min，其中干燥段控制物料溫度為200℃，停留時(shí)間9min；升溫段控制物料溫度300℃，停留時(shí)間為4min；解析段控制物料溫度450℃，停留時(shí)間為18min；冷卻段控制物料溫度300℃，停留時(shí)間為9min。出料土壤達(dá)到場地修復(fù)目標(biāo)值1.0mg/kg，去除率達(dá)99.8％。

案例3：某氯堿場地含汞廢渣，含汞廢渣汞含量為483mg/kg，該土壤經(jīng)過本發(fā)明所述的預(yù)處理系統(tǒng)后含水率為10％，粒徑為8mm。在本發(fā)明所述的熱脫附回轉(zhuǎn)窯內(nèi)直接加熱，控制平均溫度在450℃下停留30min，其中干燥段控制物料溫度為200℃，停留時(shí)間6.5min；升溫段控制物料溫度300℃，停留時(shí)間為3.5min；解析段控制物料溫度450℃，停留時(shí)間為13.5min；冷卻段控制物料溫度300℃，停留時(shí)間為6.5min。出料土壤達(dá)到場地修復(fù)目標(biāo)值4.92mg/kg，去除率達(dá)98.9％。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。