本實用新型涉及一種有機污染土壤熱脫附修復(fù)裝置，屬于土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

據(jù)發(fā)明人所知，熱脫附技術(shù)是在真空條件下或通入載氣時，通過直接或間接熱交換，將土壤中的有機污染物加熱到足夠的溫度，以使有機污染物從污染介質(zhì)上得以揮發(fā)或分離，進入氣體處理系統(tǒng)的過程。該過程是將污染物從一相轉(zhuǎn)化為另一相的物理分離過程，在修復(fù)過程中并不出現(xiàn)對有機污染物的破壞作用；其中，通過控制熱脫附系統(tǒng)的溫度和污染土壤停留時間即可有選擇地使污染物得以揮發(fā)，并不發(fā)生氧化、分解等化學反應(yīng)。

以熱脫附技術(shù)處理的污染物主要為揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機污染物(如石油烴、農(nóng)藥、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯)和汞等。熱脫附技術(shù)對不同有機污染物種類及濃度有著良好的適應(yīng)性，且修復(fù)效率高，速度快，周期短，修復(fù)土壤效果可靠穩(wěn)定。然而，由于熱脫附修復(fù)過程中需要對土壤進行較高溫度的加熱，這勢必要消耗大量的傳統(tǒng)能源，如電能或燃料(煤、油、燃氣等)，從而導(dǎo)致該技術(shù)的成本較高。

此外，經(jīng)熱脫附處理所脫除的有機污染物必須經(jīng)過有效地處理，避免產(chǎn)生二次污染。工程中應(yīng)用較多的廢氣處理工藝主要有直接燃燒、活性炭吸附、低溫等離子、液體吸收、生物凈化法等。然而，這些工藝或多或少都存在一定的問題，比如，直接燃燒所需溫度較高，通常需要助燃系統(tǒng)；采用活性炭吸附、低溫等離子、生物凈化法時，由于出口廢氣溫度較高，必須在處理前對氣體進行降溫處理，若采用噴淋的方式進行降溫，所產(chǎn)生的廢液需要進一步處理，若僅采用熱交換裝置則余熱得不到有效利用，而增加余熱利用裝置，會使得處理流程變得復(fù)雜；采用活性炭吸附處理，在活性炭飽和后需要進行處置或再生；液體吸收法產(chǎn)生的廢液需要進一步處理。

經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)朇N201510514506.9、申請公布號CN105170634A、名稱《一種鹵代烴污染土壤修復(fù)裝置》的中國發(fā)明專利申請，其裝置包括預(yù)分散模塊、鹵代烴脫除模塊、催化燃燒模塊、換熱模塊、尾氣凈化模塊和引風機，預(yù)分散模塊采用螺旋推進器，并在其螺旋葉片上設(shè)置分散結(jié)構(gòu)；鹵代烴脫除模塊的土壤進料口與螺旋推進器的出料口連接，內(nèi)部設(shè)有紅外線照射部件，鹵代烴脫除模塊底部設(shè)有土壤出料口，頂部設(shè)有熱氣流出口，熱氣流出口依次連接催化燃燒模塊、換熱模塊、尾氣凈化模塊和引風機，用于治理鹵代烴廢氣。該技術(shù)方案采用紅外輻射的方式，利用鹵代烴的X－C分子鍵能吸收特定波長紅外光波的特性，對土壤中鹵代烴進行針對性地加熱與脫除。

申請?zhí)朇N201510070842.9、申請公布號CN105983570A、名稱《用于污染場地修復(fù)的電磁熱解吸修復(fù)方法及裝置》的中國發(fā)明專利申請，在鐵磁材質(zhì)攪拌裝置及槽體內(nèi)通過電磁加熱攪拌輸送的污染土壤，使其在裝置內(nèi)部被加熱，提高熱解吸傳熱性能和有機污染物分離效果，其包括送料裝置，電磁加熱裝置，尾氣處理及凈化裝置；電磁加熱裝置包括勵磁控制器，加熱線圈，保溫材料，加熱輸送裝置，溫度探頭，循環(huán)水冷卻等部分組成，尾氣處理及凈化裝置包括尾氣收集管，除塵器，冷凝器收集器，催化氧化裝置等部分組成；對于重金屬通過添加低熔點玻璃粉和天然芒硝粉，加熱升溫形成玻璃態(tài)物質(zhì)固化消除重金屬污染。

以上述專利申請為代表的現(xiàn)有專利，并未解決能源消耗大的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型目的在于：針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種有機污染土壤熱脫附修復(fù)裝置，可避免對傳統(tǒng)能源的消耗，從而降低成本。

為了達到以上目的，本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種有機污染土壤熱脫附修復(fù)裝置，包括具有進料口、出料口和廢氣出口的熱脫附倉，所述熱脫附倉設(shè)有電加熱器和物料推進器；其特征是，還包括太陽能發(fā)電組件、旋風除塵器、催化燃燒器和引風機，所述太陽能發(fā)電組件的電力輸出端與電加熱器、物料推進器、引風機分別電連接，所述旋風除塵器的進氣口與熱脫附倉的廢氣出口連通，所述旋風除塵器的出氣口與催化燃燒器的進氣口連通，所述催化燃燒器的出氣口經(jīng)引風機與外界大氣相通。

采用該結(jié)構(gòu)，整個修復(fù)裝置由太陽能發(fā)電組件來提供能源，從而避免對傳統(tǒng)能源的消耗，高效清潔，大大降低運行成本。

為廢氣的催化燃燒過程更有效率：所述催化燃燒器中的催化劑為負載有鉑的氧化鋁催化劑。

該催化劑又名鉑氧化鋁催化劑，為市售品，能使熱脫附倉排出的廢氣無需加溫或降溫就能直接催化燃燒，即便排出廢氣的溫度實在過高，稍補冷風使其降溫即可，不需要噴淋降溫或換熱降溫。

本實用新型進一步完善的優(yōu)選方案如下：

優(yōu)選地，所述太陽能發(fā)電組件包括太陽能電池板、太陽能控制器以及蓄電池；所述太陽能控制器具有輸入端、電池連接端和輸出端；所述太陽能控制器的輸入端與太陽能電池板的輸出端連接，所述太陽能控制器的電池連接端與蓄電池連接，所述太陽能控制器的輸出端為太陽能發(fā)電組件的電力輸出端。

更優(yōu)選地，所述太陽能發(fā)電組件還包括逆變器，所述太陽能控制器的輸出端與逆變器的輸入端連接；所述太陽能發(fā)電組件的電力輸出端包括太陽能控制器的輸出端和逆變器的輸出端，其中，太陽能控制器的輸出端為直流電壓輸出端，逆變器的輸出端為交流電壓輸出端。

更優(yōu)選地，所述太陽能發(fā)電組件還包括電控柜，所述太陽能控制器、蓄電池、逆變器位于電控柜內(nèi)。

優(yōu)選地，所述熱脫附倉包括外殼和保溫層，所述保溫層設(shè)于外殼外壁。

更優(yōu)選地，所述電加熱器設(shè)于熱脫附倉的外殼內(nèi)壁，且覆蓋外殼內(nèi)壁除進料口、出料口和廢氣出口外的其余部分。

更優(yōu)選地，所述外殼內(nèi)空間呈圓筒狀，所述物料推進器包括位于外殼內(nèi)的螺旋攪拌器和位于外殼外側(cè)的電機，所述螺旋攪拌器的中心軸與外殼內(nèi)空間的中心軸重合，所述螺旋攪拌器的一端穿過外殼與電機輸出端傳動連接。

優(yōu)選地，所述旋風除塵器的材質(zhì)為耐高溫材料；所述催化燃燒器具有尾氣熱交換器。

采用本實用新型后，整個修復(fù)裝置由太陽能發(fā)電組件來提供能源，從而避免對傳統(tǒng)能源的消耗，高效清潔，大大降低運行成本。此外，采用負載有鉑的氧化鋁催化劑，能使廢氣無需加溫或降溫就能直接催化燃燒，不產(chǎn)生廢液和廢活性炭等危險廢物，環(huán)保高效。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。

圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1實施例中太陽能發(fā)電組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

實施例

如圖1所示，本實施例的有機污染土壤熱脫附修復(fù)裝置，包括具有進料口11、出料口12和廢氣出口13的熱脫附倉14，熱脫附倉14設(shè)有電加熱器15和物料推進器；還包括太陽能發(fā)電組件、旋風除塵器16、催化燃燒器17和引風機18，太陽能發(fā)電組件的電力輸出端與電加熱器15、物料推進器、引風機18分別電連接，旋風除塵器16的進氣口與熱脫附倉14的廢氣出口13連通，旋風除塵器16的出氣口與催化燃燒器17的進氣口連通，催化燃燒器17的出氣口經(jīng)引風機18與外界大氣相通。該結(jié)構(gòu)采用太陽能作為能源對有機污染土壤進行加熱，可減少對電能或化石燃料的消耗，清潔高效，大大降低了處理運行成本。

催化燃燒器17中的催化劑為負載有鉑的氧化鋁催化劑。

以該催化劑(如，市售的負載0.2％鉑的氧化鋁催化劑)進行的催化燃燒，可使有機廢氣在較低的起燃溫度條件(約為250℃～400℃)下，發(fā)生無焰燃燒，將大多數(shù)有機化合物燃燒并氧化分解為CO₂和H₂O，從而達到去除廢氣中的有害物的目的。熱脫附倉14排出廢氣的溫度即能達到上述起燃溫度條件，即便其溫度過高，如高于500℃，稍補冷風使其降至500℃以下即可。此外，上述催化燃燒不受碳氫化合物濃度的限制，不產(chǎn)生廢液和廢活性炭等危險廢物，只需在催化燃燒前端進行除塵處理，工藝簡單，處理效果好，操作簡便。

如圖2所示，太陽能發(fā)電組件包括太陽能電池板19、太陽能控制器以及蓄電池；太陽能控制器具有輸入端、電池連接端和輸出端；太陽能控制器的輸入端與太陽能電池板19的輸出端連接，太陽能控制器的電池連接端與蓄電池連接；太陽能發(fā)電組件還包括逆變器，太陽能控制器的輸出端與逆變器的輸入端連接；太陽能發(fā)電組件的電力輸出端包括太陽能控制器的輸出端和逆變器的輸出端，其中，太陽能控制器的輸出端為直流電壓輸出端，逆變器的輸出端為交流電壓輸出端。此外，太陽能發(fā)電組件還包括電控柜20，太陽能控制器、蓄電池、逆變器位于電控柜20內(nèi)。

具體而言，熱脫附倉14包括外殼21和保溫層22，保溫層22設(shè)于外殼21外壁。電加熱器15設(shè)于熱脫附倉14的外殼21內(nèi)壁，且覆蓋外殼21內(nèi)壁除進料口11、出料口12和廢氣出口13外的其余部分。外殼內(nèi)空間呈圓筒狀，物料推進器包括位于外殼21內(nèi)的螺旋攪拌器24和位于外殼21外側(cè)的電機23，螺旋攪拌器24的中心軸與外殼內(nèi)空間的中心軸重合，螺旋攪拌器24的一端穿過外殼21與電機23輸出端傳動連接。旋風除塵器16的材質(zhì)為耐高溫材料；催化燃燒器17具有尾氣熱交換器。

本實施例采用的太陽能發(fā)電組件詳述如下：

太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池板、太陽能控制器、蓄電池組成。如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器。各部分的作用為：

(1)太陽能電池板(Solar Panels)：太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。

(2)太陽能控制器(Solar Controller)：太陽能控制器專門為太陽能發(fā)電系統(tǒng)提供蓄電池充電、放電管理功能。太陽能電池板發(fā)出的直流電力，經(jīng)過太陽能控制器對蓄電池充電，在蓄電池未充滿時，控制器的作用是最大限度地對蓄電池充電，當蓄電池被充滿時，控制太陽能電池板的電力，使蓄電池處于浮充狀態(tài)。當蓄電池放電至接近蓄電池過放點電壓時，控制器將發(fā)出蓄電池電量不足告警并切斷蓄電池的放電回路，以保護蓄電池。

(3)蓄電池(Battery)：一般為鉛酸電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。

(4)逆變器(Inverter)：不含逆變器時，太陽能發(fā)電組件的直接輸出一般都是12VDC(直流電壓，單位伏特)、24VDC、48VDC。為能向220VAC(交流電壓，單位伏特)的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電組件所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC－AC逆變器。發(fā)電組件示意圖如圖2所示。

太陽能電池板數(shù)量的計算過程如下：

(1)每日所需用電量的計算：

Q＝N×t

式中：

Q—每日所需用電量(kWh/d或度/d)，

N—系統(tǒng)的負載功率(kW)，

t—系統(tǒng)每天需要工作的時間(h/d)。

(2)所需太陽能電池板的數(shù)量：

Q₁＝n×q×T

即mQ＝m×N×t＝n×q×m×t

由此可推導(dǎo)出

式中：

Q₁—連續(xù)最大供電量(kWh或度)，

n—太陽能電池板的數(shù)量(塊)，

q—每塊太陽能電池板的功率(kW/塊)，

m—設(shè)計供電天數(shù)(d)，

T—需連續(xù)供電的最長時間(h)，T＝m×t。

由此可知，所需太陽能電池板的數(shù)量為系統(tǒng)設(shè)計的總負載功率與每塊電池板功率的比值。本實施例所設(shè)計的總負載功率包括電加熱器15、物料推進器的電機23和引風機18功率之和。

本實施例的具體運行過程如下：

有機污染土壤經(jīng)進料口11進入到熱脫附倉14內(nèi)，通過控制熱脫附系統(tǒng)的溫度和污染土壤停留時間可以有選擇地使污染物得以揮發(fā)；電加熱器15為可調(diào)節(jié)溫度式；通過控制螺旋攪拌器24的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)土壤的攪拌和輸運速度，從而控制熱脫附過程的停留時間。

隨后，處理后的土壤由出料口12排出；處理過程中產(chǎn)生的有機廢氣經(jīng)廢氣出口13進入旋風除塵器16，旋風除塵器16由耐高溫材料制成，用于去除夾雜的土壤粉塵顆粒，防止催化劑的中毒和堵塞。經(jīng)除塵后的廢氣進入催化燃燒器17進行催化燃燒，產(chǎn)生的高溫尾氣經(jīng)尾氣熱交換器進行換熱冷卻，最終以較低的溫度經(jīng)引風機18排入大氣。

除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求的保護范圍。