本發(fā)明屬于污染土壤的再生技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種受污染土壤熱解脫附修復(fù)設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

受污染的土壤是指通過多種途徑進(jìn)入土壤的有毒有害污染物的數(shù)量和速度超過了土壤的容納能力和凈化速度，造成土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)、組成及性狀等發(fā)生變化，破壞了土壤的自然動態(tài)平衡，從而導(dǎo)致土壤自然功能失調(diào)、土壤質(zhì)量惡化、作物的生長發(fā)育受到影響、產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量下降，產(chǎn)生一定的環(huán)境效應(yīng)(水體或大氣發(fā)生次生污染)，并可通過食物鏈對生物和人類構(gòu)成危害。有毒有害的污染物進(jìn)入土壤后會與土壤中其它物質(zhì)發(fā)生一系列吸附、置換、反應(yīng)、結(jié)合等作用，這些過程多數(shù)為不可逆的，因此作用后形成的難溶化合物在土壤中不斷積累而超標(biāo)。一旦土壤受到污染，就極難恢復(fù)，被某些重金屬、多環(huán)芳烴污染的土壤可能需要100～200年才能夠恢復(fù)。因此，污染過的土壤必然導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，還會通過食物鏈的積累危害人類健康。

目前，受污染土壤修復(fù)的主要方法有：物理修復(fù)法、化學(xué)修復(fù)法、生物修復(fù)法和熱處理法。采用物理修復(fù)法修復(fù)受污染的土壤，方法簡單，能有效清潔土壤，但費(fèi)用昂貴，不適于大面積應(yīng)用；化學(xué)修復(fù)法是將受污染土壤中難降解的化合物進(jìn)行消除、中和除去，但容易造成二次污染；生物修復(fù)是指在一定的條件下，利用土壤中的各種微生物、植物和其它生物吸收、降解、轉(zhuǎn)化和去除土壤環(huán)境中的有毒有害污染物，使污染物的濃度降低到可接受的水平，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無毒無害的物質(zhì)，但處理過程相當(dāng)漫長，同時(shí)不是所有受污染的土壤都適合此類方法；熱處理法是將受污染的土壤在高溫進(jìn)行熱處理，但傳統(tǒng)的熱處理方法是焚燒、直接用高溫氣化方式，這種方法能耗高、容易造成二次污染。

中國發(fā)明專利公開說明書cn104607455a公開了一種有機(jī)污染土壤多級熱脫附修復(fù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用熱脫附裝置是由直接加熱的，這種方法能耗高，并容易產(chǎn)生掛焦，而且容易造成二次污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種受污染土壤熱解脫附修復(fù)設(shè)備及方法，該設(shè)備及方法的處理效果好，而且不易掛焦、不產(chǎn)生二次污染。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

受污染土壤熱解脫附修復(fù)設(shè)備，包括熱解脫附處理單元、氣相產(chǎn)物處理單元、液相產(chǎn)物處理單元；

所述熱解脫附處理單元為熱解脫附爐，熱解脫附爐包括物料層和加熱層，物料層設(shè)置有土壤輸送系統(tǒng)，受污染土壤在物料層進(jìn)行熱解脫附，物料層設(shè)置有供熱解氣導(dǎo)出的熱解氣出口；

所述氣相產(chǎn)物處理單元包括燃燒室、煙氣除塵裝置、噴淋裝置、煙氣排放口，燃燒室、熱解脫附爐的加熱層、煙氣除塵裝置、噴淋裝置之間通過煙道形成有循環(huán)回路，氣相產(chǎn)物處理單元與熱解脫附處理單元之間設(shè)置有三相分離裝置，燃燒室用于燃燒燃料以產(chǎn)生高溫?zé)煔猓紵疫€用于燃燒熱解氣經(jīng)由三相分離裝置后得到的氣相產(chǎn)物，煙氣排放口用于將部分經(jīng)過噴淋裝置后的煙氣排出；

所述液相產(chǎn)物處理單元用于處理熱解氣經(jīng)由三相分離裝置后得到的氣相產(chǎn)物。

作為改進(jìn)，所述燃燒室依次分為燃料燃燒區(qū)、熱能回收區(qū)、余熱回收區(qū)，熱能回收區(qū)布置有氣相產(chǎn)物進(jìn)口，氣相產(chǎn)物進(jìn)口用于輸入熱解氣經(jīng)由三相分離裝置后得到的氣相產(chǎn)物，余熱回收區(qū)布置有返混煙氣進(jìn)口，返混煙氣進(jìn)口用于將經(jīng)過噴淋裝置的煙氣返混至余熱回收區(qū)。

作為改進(jìn)，所述燃燒室具有加熱煙氣出口，加熱煙氣出口位于余熱回收區(qū)。

作為改進(jìn)，所述煙氣除塵裝置為布袋除塵器。

作為改進(jìn)，所述液相產(chǎn)物處理單元包括水處理裝置、冷卻水裝置、深度水處理裝置。

本發(fā)明還提供了一種受污染土壤熱解脫附修復(fù)方法，包括

熱解脫附處理：將受污染土壤送入熱解脫附爐中進(jìn)行熱解脫附并導(dǎo)出熱解氣，之后將處理后的土壤排出；

氣相產(chǎn)物處理：熱解氣經(jīng)三相分離后得到氣相產(chǎn)物，氣相產(chǎn)物導(dǎo)入燃燒區(qū)進(jìn)行燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量輔助用于熱解脫附；燃燒區(qū)產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過熱解脫附步驟后進(jìn)行煙氣除塵、噴淋洗滌，之后，部分煙氣排放，部分煙氣導(dǎo)回至燃燒區(qū)；

液相產(chǎn)物處理：將熱解氣經(jīng)三相分離后得到液相產(chǎn)物處理后排放。

作為改進(jìn)，所述燃燒區(qū)依次分為燃料燃燒區(qū)、熱能回收區(qū)、余熱回收區(qū)，氣相產(chǎn)物導(dǎo)入熱能回收區(qū)進(jìn)行燃燒，噴淋洗滌后的部分煙氣導(dǎo)回至余熱回收區(qū)，將燃料送入燃料燃燒區(qū)產(chǎn)生高溫?zé)煔猓瑢?dǎo)回至余熱回收區(qū)的部分煙氣在余熱回收區(qū)與高溫?zé)煔膺M(jìn)行混合調(diào)溫后形成適于熱解脫附的加熱煙氣。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱煙氣經(jīng)由熱解脫附處理時(shí)的溫度為500~700℃。

本發(fā)明的有益效果有：

（1）現(xiàn)有技術(shù)一般采用熱脫附技術(shù)來處理受污染的土壤，而本申請采用的是熱解脫附技術(shù)，熱解脫附相比熱脫附具有較高的處理溫度，有毒有害物質(zhì)不僅從土壤被增發(fā)，而且還發(fā)生熱解反應(yīng)，熱解氣經(jīng)過燃燒更容易實(shí)現(xiàn)無害化。

（2）燃燒室、熱解脫附爐的加熱層、煙氣除塵裝置、噴淋裝置之間通過煙道形成有循環(huán)回路，氣相產(chǎn)物如果第一次沒被充分燃燒，還會循環(huán)至燃燒室進(jìn)行再次燃燒，這是本申請?zhí)幚硇Ч囊粋€(gè)原因。

（3）燃燒室依次分為燃料燃燒區(qū)、熱能回收區(qū)、余熱回收區(qū)，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，熱能回收區(qū)更容易充分燃燒氣相產(chǎn)物，可能的原因是燃料燃燒區(qū)由于燃燒產(chǎn)生較大的壓強(qiáng)，氣相產(chǎn)物直接導(dǎo)入燃料燃燒區(qū)時(shí)反而會被吹向遠(yuǎn)處，從而導(dǎo)致燃燒不充分，而燃燒不充分容易導(dǎo)致掛焦現(xiàn)象。

（4）燃燒室、熱解脫附爐的加熱層、煙氣除塵裝置、噴淋裝置之間通過煙道形成有循環(huán)回路，返回至余熱回收區(qū)的部分煙氣經(jīng)過煙氣除塵、噴淋洗滌步驟，所以這部分煙氣比較純凈，它能中和燃料燃燒區(qū)產(chǎn)生的煙塵，這也是不容易出現(xiàn)掛焦現(xiàn)象的原因。

（5）燃料燃燒區(qū)的溫度在1000℃左右，而熱解脫附處理單元的工作溫度在500~700℃，返回至余熱回收區(qū)的部分煙氣經(jīng)過噴淋洗滌后溫度較低，其返混至余熱回收區(qū)起到中和溫度的作用，使燃料燃燒區(qū)出來的高溫?zé)煔饽苎杆俳抵?00~700℃。

（6）將熱解脫附爐熱解氣重新導(dǎo)入燃燒，降低了燃?xì)獾氖褂昧?，?jié)約了能源。

（7）本申請中，氣相產(chǎn)物和液相產(chǎn)物均得到了有效處理，無二次污染產(chǎn)生。

（8）本申請能將污染過的土壤中的多環(huán)芳烴、重金屬等有毒有害有機(jī)物分離出來，修復(fù)后的土壤能夠用以制磚、鋪路等用途的固渣，起到了與正常土壤相同的效果。

（9）本申請不僅限于污染后土壤的修復(fù)，還可以應(yīng)用于化工污泥、市政污泥等其他固廢處理。

附圖說明

圖1為發(fā)明的流程圖；

圖2為本發(fā)明的平面布置圖；

圖3為本發(fā)明燃燒室的示意圖。

圖中：1、熱解脫附爐；11、土壤輸送系統(tǒng)；12、熱解氣出口；13、冷卻輸出裝置；2、燃燒室；21、燃料燃燒區(qū)；22、熱能回收區(qū)；23、余熱回收區(qū)；24、氣相產(chǎn)物進(jìn)口；25、返混煙氣進(jìn)口；26、加熱煙氣出口；3、煙氣除塵裝置；4、噴淋裝置；5、煙氣排放口；6、煙道；7、三相分離裝置；81、水處理裝置；82、冷卻水裝置；83、深度水處理裝置；91、預(yù)處理裝置；92、中轉(zhuǎn)料倉。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1～2所示，受污染土壤熱解脫附修復(fù)設(shè)備，包括預(yù)處理單元、熱解脫附處理單元、氣相產(chǎn)物處理單元、液相產(chǎn)物處理單元；

預(yù)處理單元包括預(yù)處理裝置91，受污染的土壤在預(yù)處理裝置91中首先分離出大塊異物，再經(jīng)由中轉(zhuǎn)料倉92進(jìn)入熱解脫附處理單元；

熱解脫附處理單元為熱解脫附爐1，熱解脫附爐1包括物料層和加熱層，物料層設(shè)置有土壤輸送系統(tǒng)11，受污染土壤在物料層進(jìn)行熱解脫附，物料層設(shè)置有供熱解氣導(dǎo)出的熱解氣出口12，經(jīng)過熱解脫附后的土壤由冷卻輸出裝置13排出貯存；

氣相產(chǎn)物處理單元包括燃燒室2、煙氣除塵裝置3、噴淋裝置4、煙氣排放口5，燃燒室2、熱解脫附爐1的加熱層、煙氣除塵裝置3、噴淋裝置4之間通過煙道6形成有循環(huán)回路，煙氣除塵裝置3為布袋除塵器。氣相產(chǎn)物處理單元與熱解脫附處理單元之間設(shè)置有三相分離裝置7，燃燒室2用于燃燒燃料以產(chǎn)生高溫?zé)煔?，燃燒?還用于燃燒熱解氣經(jīng)由三相分離裝置7后得到的氣相產(chǎn)物，煙氣排放口5用于將部分經(jīng)過噴淋裝置4后的煙氣排出；

液相產(chǎn)物處理單元用于處理熱解氣經(jīng)由三相分離裝置7后得到的氣相產(chǎn)物。液相產(chǎn)物處理單元包括水處理裝置81、冷卻水裝置82、深度水處理裝置83。

如圖3所示，燃燒室2依次分為燃料燃燒區(qū)21、熱能回收區(qū)22、余熱回收區(qū)23，燃料燃燒區(qū)21、熱能回收區(qū)22、余熱回收區(qū)23之間由隔板隔離但彼此連通。熱能回收區(qū)22布置有氣相產(chǎn)物進(jìn)口24，氣相產(chǎn)物進(jìn)口24用于輸入熱解氣經(jīng)由三相分離裝置7后得到的氣相產(chǎn)物，余熱回收區(qū)23布置有返混煙氣進(jìn)口25，返混煙氣進(jìn)口25用于將經(jīng)過噴淋裝置4的煙氣返混至余熱回收區(qū)23。余熱回收區(qū)23設(shè)有加熱煙氣出口26，返混煙氣進(jìn)口25位于加熱煙氣出口26的上方。

上述設(shè)備對應(yīng)的受污染土壤熱解脫附修復(fù)方法為：

熱解脫附處理：將受污染土壤送入熱解脫附爐中進(jìn)行熱解脫附并導(dǎo)出熱解氣，之后將處理后的土壤排出；

氣相產(chǎn)物處理：熱解氣經(jīng)三相分離后得到氣相產(chǎn)物，氣相產(chǎn)物導(dǎo)入燃燒區(qū)進(jìn)行燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量輔助用于熱解脫附；燃燒區(qū)產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過熱解脫附步驟后進(jìn)行煙氣除塵、噴淋洗滌，之后，部分煙氣排放，部分煙氣導(dǎo)回至燃燒區(qū)；排放的部分煙氣達(dá)到《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（db11/501-2016）的要求；

液相產(chǎn)物處理：將熱解氣經(jīng)三相分離后得到液相產(chǎn)物處理后排放，處理后的液相產(chǎn)物達(dá)到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)gb8978—1996。

燃燒區(qū)依次分為燃料燃燒區(qū)、熱能回收區(qū)、余熱回收區(qū)，氣相產(chǎn)物導(dǎo)入熱能回收區(qū)進(jìn)行燃燒，噴淋洗滌后的部分煙氣導(dǎo)回至余熱回收區(qū)，將燃料送入燃料燃燒區(qū)產(chǎn)生高溫?zé)煔?，高溫?zé)煔鉃?000℃左右，導(dǎo)回至余熱回收區(qū)的部分煙氣在余熱回收區(qū)與高溫?zé)煔膺M(jìn)行混合調(diào)溫后形成適于熱解脫附的加熱煙氣，加熱煙氣經(jīng)由熱解脫附處理時(shí)的溫度為500~700℃，經(jīng)由熱解脫附處理后的溫度降為100~300℃。