一種回轉式污染土熱解析實驗裝置和實驗方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種回轉式污染土熱解析實驗裝置和實驗方法，包括對污染土進行高溫熱解析的回轉窯、進料裝置、氣體處理裝置；回轉窯的回轉中心線與水平面之間設有傾角；在回轉窯的出料端設有燃燒器，在回轉窯的進料端設有與進料口連通的氣體收集室；進料裝置包括給料機和進料導管；氣體處理裝置包括引風機、氣體過濾裝置、氣體冷卻裝置、氣體采樣口和流量計。本發(fā)明的有益效果是：采用適合于實驗室內使用的、可連續(xù)運行的、分段高溫熱解析實驗裝置，對含有有機物、重金屬等各種類型污染土進行分析，可獲得不同類別污染土的熱脫附參數(shù)，實現(xiàn)污染土熱解析修復處理過程的精密控制和連續(xù)運行的全方位調控和參數(shù)優(yōu)化。
【專利說明】一種回轉式污染土熱解析實驗裝置和實驗方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于固體廢棄物再利用領域，尤其涉及一種回轉式污染土熱解析實驗裝置和實驗方法。

【背景技術】
[0002]土壤是人類賴以生存的物質基礎，是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。隨著工農業(yè)的發(fā)展和城市化進程的擴大，農業(yè)上化肥農藥的廣泛使用、工業(yè)廢水中有毒有害物質侵襲農田、固體廢物堆放填埋引起的有毒有害物質的泄漏等，使各種污染物質通過不同途徑在土壤中不斷積累，土壤凈化能力日趨飽和，土壤質量明顯下降，我國土壤污染狀況已開始對土地資源可持續(xù)利用與農產品生態(tài)安全構成威脅。據(jù)統(tǒng)計，全國受有機污染物(農藥、石油烴和PAHs)污染的農田達3.6X107hm2，這些污染場地表現(xiàn)出類型多、污染源復雜、危害面廣等特點，全國每年因土壤污染而損失的糧食達1.2X 1010kg。土壤污染不僅導致農產品品質下降，危害人體健康，還導致大氣和水體環(huán)境污染。土壤污染具有典型的定時炸彈性質，一旦大面積爆發(fā)，將會對國家可持續(xù)發(fā)展造成難以估量的影響，因此，如何合理處置污染土壤成為當前急需解決的問題，開展污染土壤處置技術研究刻不容緩。污染土壤的修復技術研究正在成為世界各國研究的重點，同樣也是我國在環(huán)保領域的一個重要課題和研究方向。
[0003]國內目前對有機污染土的處理技術主要有:熱解析技術、高級氧化技術以及生物抽提、生物修復等。熱解析技術因其具有處理效率高、無二次污染、修復后土壤可利用的特點，已被國外發(fā)達國家普遍應用于有機污染土的修復行業(yè)，我國也有了熱解析技術和設備的報道。但是，目前開發(fā)的熱解析裝置溫度在600度以下，由于很多污染場地都是有機物與重金屬復合型污染，故現(xiàn)有的熱解析裝置對于很多高揮發(fā)特性的有機污染土及重金屬污染物來說，并不能達到完全熱脫附的效果。即:現(xiàn)有的熱解析實驗裝置不具有廣譜適應性。因此，研發(fā)一套適用于有機物與重金屬復合型污染土的、可連續(xù)運行的分段熱解析裝置，探索不同類別污染土的熱脫附參數(shù)顯得尤為必要。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提出一種回轉式污染土熱解析實驗裝置和實驗方法的技術方案。提供一種適合于有機物、重金屬等各種類型的污染土的分段熱解析實驗裝置和實驗方法，針對不同的污染物類型，優(yōu)化熱脫附的運行參數(shù)，實現(xiàn)自動化、連續(xù)控制。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是:一種回轉式污染土熱解析實驗裝置，用于收集有機污染土熱解析產生的氣體，包括對污染土進行高溫熱解析的回轉窯、進料裝置、氣體處理裝置；所述回轉窯設有進料端和出料端，回轉窯的回轉中心線與水平面之間設有傾角、且回轉窯的進料端高于出料端；在回轉窯的進料端設有進料口，在回轉窯的出料端設有出料口 ；在回轉窯的出料端設有燃燒器，在回轉窯的進料端設有與進料口連通的氣體收集室； 所述進料裝置包括給料機和進料導管，所述進料導管的一端連接給料機的出料口，進料導管的另一端伸入回轉窯的進料口；
所述氣體處理裝置包括引風機、氣體過濾裝置、氣體冷卻裝置、氣體采樣口和流量計，所述氣體過濾裝置的進氣口通過管道連接所述氣體收集室，氣體過濾裝置的出氣口通過管道連接所述氣體冷卻裝置的進氣口，氣體冷卻裝置的出氣口通過管道連接所述引風機，在氣體冷卻器的出氣口處設有所述氣體采樣口和溫度計。
[0006]更進一步，為了保證回轉窯爐管的耐高溫性能，所述回轉窯包括剛玉爐管，在所述剛玉爐管內設有一層莫來石耐火層，在剛玉爐管外包覆有內層氧化鋁纖維保溫材料，在所述內層氧化鋁纖維保溫材料外包覆有不銹鋼外筒，在所述不銹鋼外筒外包覆有外層氧化鋁纖維保溫材料，在所述外層氧化鋁纖維保溫材料外包覆有不銹鋼外套。
[0007]更進一步，為了使物料在進入回轉窯時不散落到爐管外，所述回轉窯的進料口是端口向內收縮的錐形口，所述進料導管伸入進料口的錐形口。
[0008]更進一步，為了使被測試的污染土均勻、松散的進入回轉窯，所述給料機是設有螺旋給料輻板的螺旋給料機，在螺旋給料機的轉軸上安裝有兩件所述螺旋給料輻板，兩件螺旋給料輻板之間在轉軸上的相位角為180° ;在每件螺旋給料輻板上設有多個犁刀槽，兩件螺旋給料輻板上的犁刀槽沿轉軸的軸向位置互相交錯。
[0009]更進一步，為了保證熱解析排放氣體的冷卻與凈化，所述氣體過濾裝置包括旋風離心機、陶瓷過濾器，所述氣體冷卻裝置是水冷式冷卻器，所述旋風離心機的進氣口通過管道連接所述氣體收集室，旋風離心機的出氣口通過管道連接所述陶瓷過濾器的進氣口，陶瓷過濾器的出氣口通過管道連接所述水冷式冷卻器的進氣口 ；所述流量計設置在連接陶瓷過濾器與水冷式冷卻器的管道上。
[0010]更進一步，為了在熱解析實驗中加入熱解析氣氛氣體，在回轉窯的出料端設有連通所述燃燒器的燃燒混合室，在所述燃燒混合室設有熱解析氣氛氣體輸入口，所述熱解析氣氛氣體輸入口通過設有減壓閥和流量控制閥的管道連接熱解析氣氛氣體的氣源。
[0011 ] 更進一步，為了調整物料在回轉窯中的加熱時間，所述回轉窯的回轉中心線與水平面之間設有2°?7°的可調節(jié)傾角。
[0012]更進一步，為了滿足熱解析實驗的溫度要求，所述回轉窯的加熱溫度不低于Ieoo0C ;在回轉窯的前部、中部和后部各設有一個測溫點，在所述測溫點設有溫度傳感器。
[0013]一種污染土熱解析實驗方法，所述方法采用上述的一種回轉式污染土熱解析實驗裝置，所述熱解析實驗方法包括:
(1)將污染土分為四類:低沸點有機物類污染土、中等沸點有機物污染土、含有汞的污染土、高沸點有機物類污染土；
(2)將污染土加熱至熱解析實驗溫度范圍，低沸點有機物類污染土的所述熱解析溫度范圍為100°C?240°C，中等沸點有機物污染土和含有汞的污染土的熱解析溫度范圍為200°C?400°C，高沸點有機物類污染土的熱解析溫度范圍為400°C?1600°C ；
(3)使污染土在所述熱解析實驗溫度下保持至少30min；
(4)在熱解析過程中加入熱解析氣氛氣體，熱解析氣氛氣體包括氧氣、二氧化碳、水蒸氣、氮氣。
[0014]更進一步，所述低沸點有機物類污染土是含有苯、甲苯、氯仿、酯類、酮類、脂肪烴、醇類的污染土，對低沸點有機物類污染土在所述熱解析溫度范圍內進行多次熱解析實驗，每次熱解析實驗的溫度間隔為10°c，低沸點有機物類污染土的熱解析氣氛氣體為空氣；
所述中等沸點有機物污染土中含有多種有機溶劑類物質的污染土，所述有機溶劑類物質包括芴、芘、蒽，對中沸點有機物類污染土在所述熱解析溫度范圍內進行多次熱解析實驗，每次熱解析實驗的溫度間隔為20°c，中沸點有機物類污染土的熱解析氣氛氣體為氧氣2.9?3.3%、二氧化碳24.0?24.5%、水蒸氣7.6?8.0%，其余為氮氣；
對所述含有汞的污染土在所述熱解析溫度范圍內進行多次熱解析實驗，每次熱解析實驗的溫度間隔為20°C，中沸點有機物類污染土的熱解析氣氛氣體為氧氣2.9?3.3%、二氧化碳24.0?24.5%、水蒸氣7.6?8.0%，其余為氮氣；
所述高等沸點有機物污染土中含有多芳環(huán)物質的污染土，所述多芳環(huán)物質包括苯并芘，二苯并蒽、有機農藥BHC、DDT，對高沸點有機物類污染土在所述熱解析溫度范圍內進行多次熱解析實驗，每次熱解析實驗的溫度間隔不大于50°C，高沸點有機物類污染土的熱解析氣氛氣體為氧氣2.5?3.0%、二氧化碳24.8?25.3%、水蒸氣8.0?8.5%，其余為氮氣。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:采用適合于實驗室內使用的、可連續(xù)運行的、分段高溫熱解析實驗裝置和實驗方法，對含有有機物、重金屬等各種類型污染土進行分析，可獲得不同類別污染土的熱脫附參數(shù)，實現(xiàn)污染土熱解析修復處理過程的精密控制和連續(xù)運行的全方位調控和參數(shù)優(yōu)化。
[0016]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作一詳細描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明結構圖，回轉窯筒體的上半部為剖視；
圖2是本發(fā)明給料機轉軸和螺旋給料輻板結構圖。

【具體實施方式】
[0018]一種回轉式污染土熱解析實驗裝置，用于收集有機污染土熱解析產生的氣體，包括對污染土進行高溫熱解析的回轉窯、進料裝置、氣體處理裝置；所述回轉窯設有進料端和出料端，回轉窯的回轉中心線與水平面之間設有傾角、且回轉窯的進料端高于出料端；在回轉窯的進料端設有進料口，在回轉窯的出料端設有出料口 ；在回轉窯的出料端設有燃燒器，在回轉窯的進料端設有與進料口連通的氣體收集室；
所述進料裝置包括給料機和進料導管，所述進料導管的一端連接給料機的出料口，進料導管的另一端伸入回轉窯的進料口；
所述氣體處理裝置包括引風機、氣體過濾裝置、氣體冷卻裝置、氣體采樣口和流量計，所述氣體過濾裝置的進氣口通過管道連接所述氣體收集室，氣體過濾裝置的出氣口通過管道連接所述氣體冷卻裝置的進氣口，氣體冷卻裝置的出氣口通過管道連接所述引風機，在氣體冷卻器的出氣口處設有所述氣體采樣口和溫度計。
[0019]實施例一:
如圖1、圖2，一種回轉式污染土熱解析實驗裝置，用于收集有機污染土熱解析產生的氣體，包括對污染土進行高溫熱解析的回轉窯、進料裝置、氣體處理裝置。
[0020]所述回轉窯筒體的長度L=3200mm，回轉窯包括剛玉爐管11，在所述剛玉爐管內設有一層莫來石耐火層12，在剛玉爐管外包覆有內層氧化鋁纖維保溫材料13，在所述內層氧化鋁纖維保溫材料外包覆有不銹鋼外筒14，在所述不銹鋼外筒外包覆有外層氧化鋁纖維保溫材料15，在所述外層氧化鋁纖維保溫材料外包覆有不銹鋼外套16?；剞D窯設有進料端和出料端，回轉窯的回轉中心線與水平面之間設有2°?7°的可調節(jié)傾角α，且回轉窯的進料端高于出料端。在回轉窯的進料端設有進料口 17，回轉窯的進料口是端口向內收縮的錐形口，進料口的端口直徑Dl=133mm，回轉窯爐膛直徑D=200mm，進料口的端口直徑是回轉窯爐膛直徑的2/3 ;在回轉窯的出料端設有出料口 18。
[0021]在回轉窯的出料端設有燃燒器20。
[0022]在回轉窯的出料端設有連通所述燃燒器的燃燒混合室21，在所述燃燒混合室設有熱解析氣氛氣體輸入口 22，所述熱解析氣氛氣體輸入口通過設有減壓閥23和流量控制閥24的管道25連接熱解析氣氛氣體的氣源，接熱解析氣氛氣體的氣源有高壓氣瓶提供；所述熱解析氣氛氣體包括氮氣、氧氣、二氧化碳氣體。
[0023]回轉窯的加熱溫度不低于1600°C ;在回轉窯的前部、中部和后部各設有一個測溫點，在每個測溫都點設有溫度傳感器26。
[0024]在回轉窯的進料端設有與進料口連通的氣體收集室30。所述氣體收集室與回轉窯的剛玉爐管之間設有高溫密封法蘭31，在氣體收集室上設有觀察窗32。
[0025]所述進料裝置包括給料機40和進料導管41，所述進料導管的一端連接給料機的出料口，進料導管的另一端伸入回轉窯的進料口的錐形口。
[0026]所述給料機是設有螺旋給料輻板的螺旋給料機，如圖2所示，在螺旋給料機的轉軸42上安裝有兩件所述螺旋給料輻板43、44 (為了清楚表示兩件螺旋給料輻板，螺旋給料輻板44標示了陰影線)，兩件螺旋給料輻板之間在轉軸上的相位角為180° ;在每件螺旋給料輻板上設有多個犁刀槽45、46(45表示螺旋給料輻板43的犁刀槽，46表示螺旋給料輻板44的犁刀槽)，兩件螺旋給料輻板上的犁刀槽沿轉軸的軸向位置互相交錯。
[0027]所述氣體處理裝置包括引風機50、氣體過濾裝置、氣體冷卻裝置、氣體采樣口和流量計。所述氣體過濾裝置包括旋風離心機51、陶瓷過濾器52，所述氣體冷卻裝置是水冷式冷卻器53，所述旋風離心機的進氣口通過管道連接所述氣體收集室，旋風離心機的出氣口通過管道連接所述陶瓷過濾器的進氣口，陶瓷過濾器的出氣口通過管道連接所述水冷式冷卻器的進氣口 ；所述流量計54設置在連接陶瓷過濾器與水冷式冷卻器的管道上。水冷式冷卻器的出氣口通過管道連接所述引風機，在水冷式冷卻器的出氣口處設有氣體采樣口 55和溫度計56。
[0028]本裝置的給料機采用帶有犁刀槽的螺旋給料輻板，兩件螺旋給料輻板上的犁刀槽沿轉軸的軸向位置互相交錯，可有效實現(xiàn)螺旋給料功能，又破壞了污染土中由于含有有機污染物和含水率波動具有的粘性，使被測試的污染土均勻、松散的進入回轉窯，并可實現(xiàn)準確的定量控制。
[0029]為保證物料在回轉窯旋轉過程中不流出爐外，回轉窯的進料口是端口向內收縮的錐形口，保證了污染土隨著窯體的轉動順利分布在窯內，從而實現(xiàn)了熱脫附均勻性。
[0030]回轉窯主體采用雙層殼體結構，爐膛采用1800氧化鋁多晶纖維材料，爐管采用剛玉管、兩端采用316S不銹鋼，爐管與法蘭采用高溫硅橡膠密封。
[0031]分段高溫熱解析系統(tǒng)采用傾斜的回轉窯式，回轉窯的長徑比、傾斜角度和轉速范圍根據(jù)熱解析溫度、進料土壤的密度及運行時間計算，與單位時間內單位質量土壤的運行軌跡吻合，保證了連續(xù)作業(yè)情況下熱脫附均勻性和熱處理效率，回轉窯的傾斜角度和轉速均可根據(jù)實際采用螺旋+犁刀進料，破壞了污染土中由于含有有機污染物和含水率波動具有的粘性，可準確定量控制。
[0032]分段高溫熱解析系統(tǒng)采用傾斜的回轉窯式，回轉窯的長徑比、傾斜角度和轉速范圍根據(jù)熱解析溫度、進料土壤的密度及運行時間計算得出，與單位時間內單位質量土壤的運行軌跡吻合，保證了連續(xù)作業(yè)情況下熱脫附均勻性和熱處理效率，回轉窯的傾斜角度和轉速均可根據(jù)實際的污染土含水率、密度等進行手工調整。
[0033]分段高溫熱解析系統(tǒng)的燃燒器設置在出料端，物料從進料端向出料端傾斜運動的過程中，物料經過高、中、低三個階段，分段將污染物脫附出來，保證了連續(xù)分析的準確性。
[0034]分段高溫熱解析系統(tǒng)的溫度可在控制面板上手工設定。分段高溫熱解析系統(tǒng)的溫度范圍為100°C?1600°C，以保證不同類別污染土的處理需求。在回轉窯的前部、中部和后部各的測溫點上采用50段程序控溫系統(tǒng)，實現(xiàn)了對回轉窯內加熱溫度的精確控制。根據(jù)不同的污染土類別，設定不同的熱脫附溫度。溫度設定后，燃燒器開始噴入燃料加熱爐體，當達到設定溫度后，燃燒器自動停止。
[0035]高溫熱解析氣氛可采用氮氣、氧氣、二氧化碳等單組份氣體或復配氣體，氣體通過減壓、流量控制進入燃燒混合室，以保證高溫熱解析的溫度保持恒定；
熱解析產生的氣體經過旋風分離、陶瓷過濾器凈化、水冷后,一部分氣體從氣體采樣口被取出，供色譜分析；其他氣體經引風機排放。
[0036]本裝置還可應用于燒制低碳水泥及廢棄物水泥窯協(xié)同處置模擬實驗。
[0037]本裝置的運行方式如下:
第一階段，參數(shù)設定:開啟設定系統(tǒng)，設定熱解析的溫度、回轉窯轉速及熱解析時間。
[0038]第二階段，預熱及熱解析:熱解析的溫度、回轉窯轉速及熱解析時間設定后，燃燒器開始噴入燃料加熱爐體，當達到設定溫度后，燃燒器自動停止。
[0039]第三階段，物料預熱及進料:開啟進料裝置，通過給料機將污染土打散，使污染土定量均勻進料。物料進入回轉窯的低溫段，開始熱解析。隨著回轉窯的轉動，逐漸達到高溫端，然后出料。
[0040]第四階段，煙氣處理:氣體經過旋風分離、陶瓷過濾器凈化、水冷后，一部分分流供色譜分析；其他氣體排放。
[0041]一種污染土熱解析實驗方法，所述方法采用實施例一所述的一種回轉式污染土熱解析實驗裝置，所述熱解析實驗方法包括:
(1)將污染土分為四類:低沸點有機物類污染土、中等沸點有機物污染土、含有汞的污染土、高沸點有機物類污染土；
(2)將污染土加熱至熱解析實驗溫度范圍，低沸點有機物類污染土的所述熱解析溫度范圍為100°C?240°C，中等沸點有機物污染土和含有汞的污染土的熱解析溫度范圍為200°C?400°C，高沸點有機物類污染土的熱解析溫度范圍為400°C?1600°C ；
(3)使污染土在所述熱解析實驗溫度下保持至少30min；
(4)在熱解析過程中加入熱解析氣氛氣體，熱解析氣氛氣體包括氧氣、二氧化碳、水蒸氣、氮氣。
[0042]所述低沸點有機物類污染土是含有苯、甲苯、氯仿、酯類、酮類、脂肪烴、醇類的污染土，對低沸點有機物類污染土在所述熱解析溫度范圍內進行多次熱解析實驗，每次熱解析實驗的溫度間隔為10°c，低沸點有機物類污染土的熱解析氣氛氣體為空氣；
所述中等沸點有機物污染土中含有多種有機溶劑類物質的污染土，所述有機溶劑類物質包括芴、芘、蒽，對中沸點有機物類污染土在所述熱解析溫度范圍內進行多次熱解析實驗，每次熱解析實驗的溫度間隔為20°c，中沸點有機物類污染土的熱解析氣氛氣體為氧氣
2.9?3.3%、二氧化碳24.0?24.5%、水蒸氣7.6?8.0%，其余為氮氣；
對所述含有汞的污染土在所述熱解析溫度范圍內進行多次熱解析實驗，每次熱解析實驗的溫度間隔為20°C，中沸點有機物類污染土的熱解析氣氛氣體為氧氣2.9?3.3%、二氧化碳24.0?24.5%、水蒸氣7.6?8.0%，其余為氮氣；
所述高等沸點有機物污染土中含有多芳環(huán)物質的污染土，所述多芳環(huán)物質包括苯并芘(沸點475°C)、二苯并蒽(沸點518°C)、有機農藥BHC、DDT，對高沸點有機物類污染土在所述熱解析溫度范圍內進行多次熱解析實驗，每次熱解析實驗的溫度間隔不大于50°C，高沸點有機物類污染土的熱解析氣氛氣體為氧氣2.5?3.0%、二氧化碳24.8?25.3%、水蒸氣8.0?8.5%，其余為氮氣。
[0043]本發(fā)明的污染土熱解析實驗方法采用實施例一所述的一種回轉式污染土熱解析實驗裝置，對污染土進行熱解析實驗；在回轉窯中將污染土加熱適當?shù)臅r間，在加熱過程中加入熱解析氣氛氣體。對經過熱解析實驗的污染土進行檢測分析，測定對污染土的熱解析的效果，為工業(yè)化的污染土熱解析裝置提供運行參數(shù)和依據(jù)。對熱解析實驗排出的氣體進行檢測分析，為熱解析污染土的排放氣體提供凈化處理的依據(jù)和參數(shù)。
[0044]在熱解析實驗進行之前，首先對污染土進行分類，通過土壤成測定析儀器測定土壤中主要污染物的成分。
[0045]實施例二:
一種污染土熱解析實驗方法，所述污染土經GC-MS測定屬于低沸點有機物類污染土 ；污染土有機污染物中含有苯53.27mg/kg、甲苯12.88mg/kg、其他6.45 mg/kg。
[0046]將回轉窯的傾角α調節(jié)至3.5°，使污染土在通過回轉窯的時間控制在30min，即使污染土在熱解析實驗溫度下保持30min。
[0047]從燃燒混合室的熱解析氣氛氣體輸入口輸入空氣。
[0048]將污染土通過給料機均勻加入回轉窯進行熱加熱，被加熱處理后的污染土從回轉窯的出料口排出。
[0049]對污染土分別進行11次熱解析實驗，11次熱解析實驗的熱解析溫度分別為100°C、110°C、120°C、130°C、140°C、150°C、160°C、170°C、180°C、190°C、200°C。
[0050]對經過熱解析實驗的污染土進行檢測分析，測定對污染土的熱解析的效果，測定結果顯示，在熱解析溫度為130°C的熱解析實驗獲得最佳的污染物脫除效果；處理后的土中污染物含量為苯10.98 mg/kg、甲苯與其他污染物未檢出。
[0051]經過對熱解析實驗排出的氣體進行檢測分析，排出氣體經過焚燒后基本為CO2,可排放入大氣。
[0052]實施例三:
一種污染土熱解析實驗方法，所述污染土經GC-MS測定屬于中沸點有機物類污染土 ；污染土中含有荷 49.15mg/kg、花 19.8 mg/kg、蒽 13.5mg/kg。
[0053]將回轉窯的傾角α調節(jié)至3°，使污染土在通過回轉窯的時間控制在30min，即使污染土在熱解析實驗溫度下保持30min。
[0054]從燃燒混合室的熱解析氣氛氣體輸入口輸入熱解析氣氛氣體，熱解析氣氛氣體中含有氧氣3.1%、二氧化碳24.2%、水蒸氣7.8%，其余為氮氣。
[0055]將污染土通過給料機均勻加入回轉窯進行熱加熱，被加熱處理后的污染土從回轉窯的出料口排出。
[0056]對污染土分別進行11次熱解析實驗，11次熱解析實驗的熱解析溫度分別為2000C >2200C >240 V、260 V、280 V、300°C、320°C、340 V、360 V、380 V、400 V。
[0057]對經過熱解析實驗的污染土進行檢測分析，測定對污染土的熱解析的效果，測定結果顯示，在熱解析溫度為350°C的熱解析實驗獲得最佳的污染物脫除效果；處理后的土中污染物含量為荷7.03mg/kg、花1.2mg/kg、蒽0.04mg/kg。
[0058]經過對熱解析實驗排出的氣體進行檢測分析，排出氣體經過焚燒后基本為CO2,可排放入大氣。
[0059]實施例四:
一種污染土熱解析實驗方法，所述污染土經冷原子吸收分光光度法測定屬于含有汞的污染土 ；污染土中含有汞32.4lmg/kg0
[0060]將回轉窯的傾角α調節(jié)至3.5°，使污染土在通過回轉窯的時間控制在30min，即使污染土在熱解析實驗溫度下保持30min。
[0061]從燃燒混合室的熱解析氣氛氣體輸入口輸入熱解析氣氛氣體，熱解析氣氛氣體中含有氧氣3.1%、二氧化碳24.2%、水蒸氣7.8%，其余為氮氣
將污染土通過給料機均勻加入回轉窯進行熱加熱，被加熱處理后的污染土從回轉窯的出料口排出。
[0062]對污染土分別進行11次熱解析實驗，11次熱解析實驗的熱解析溫度分別為2000C >2200C >240 V、260 V、280 V、300°C、320°C、340 V、360 V、380 V、400 V。
[0063]對經過熱解析實驗的污染土進行檢測分析，測定對污染土的熱解析的效果，測定結果顯示，在熱解析溫度為400°C的熱解析實驗獲得最佳的污染物脫除效果；處理后的土中污染物汞未檢出。
[0064]經過對熱解析實驗排出的氣體進行檢測分析，排出氣體主要包含有汞蒸氣，可采用用Na2S或NaHS吸收后再處理。
[0065]實施例五:
一種污染土熱解析實驗方法，所述污染土經GC-MS測定屬于高沸點有機物類污染土 ；污染土中含有多芳環(huán)物質，包括苯并花56.llmg/kg, 二苯并蒽38.74 mg/kg、有機農藥BHC12.39 mg/kg。
[0066]將回轉窯的傾角α調節(jié)至3.5°，使污染土在通過回轉窯的時間控制在30min，即使污染土在熱解析實驗溫度下保持30min。
[0067]從燃燒混合室的熱解析氣氛氣體輸入口輸入熱解析氣氛氣體，熱解析氣氛氣體中含有氧氣2.7%、二氧化碳25.1%、水蒸氣8.2%，其余為氮氣
將污染土通過給料機均勻加入回轉窯進行熱加熱，被加熱處理后的污染土從回轉窯的出料口排出。
[0068]對污染土分別進行25次熱解析實驗，25次熱解析實驗的熱解析溫度為400°C?1600°C，每次熱解析實驗的溫度間隔為50°C。
[0069]對經過熱解析實驗的污染土進行檢測分析，測定對污染土的熱解析的效果，測定結果顯示，在熱解析溫度為1200°C的熱解析實驗獲得最佳的污染物脫除效果；處理后的土中污染物含量為苯并花11.02 mg/kg, 二苯并蒽6.61 mg/kg、有機農藥BHC3.09 mg/kg。
[0070]經過對熱解析實驗排出的氣體進行檢測分析，排出氣體主要包含有PAHs，可采用1400°C焚燒法處理。
【權利要求】
1.一種回轉式污染土熱解析實驗裝置，用于收集有機污染土熱解析產生的氣體，包括對污染土進行高溫熱解析的回轉窯、進料裝置、氣體處理裝置；其特征在于，所述回轉窯設有進料端和出料端，回轉窯的回轉中心線與水平面之間設有傾角、且回轉窯的進料端高于出料端；在回轉窯的進料端設有進料口，在回轉窯的出料端設有出料口 ；在回轉窯的出料端設有燃燒器，在回轉窯的進料端設有與進料口連通的氣體收集室； 所述進料裝置包括給料機和進料導管，所述進料導管的一端連接給料機的出料口，進料導管的另一端伸入回轉窯的進料口 ； 所述氣體處理裝置包括引風機、氣體過濾裝置、氣體冷卻裝置、氣體采樣口和流量計，所述氣體過濾裝置的進氣口通過管道連接所述氣體收集室，氣體過濾裝置的出氣口通過管道連接所述氣體冷卻裝置的進氣口，氣體冷卻裝置的出氣口通過管道連接所述引風機，在氣體冷卻器的出氣口處設有所述氣體采樣口和溫度計。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種回轉式污染土熱解析實驗裝置，其特征在于，所述回轉窯包括剛玉爐管，在所述剛玉爐管內設有一層莫來石耐火層，在剛玉爐管外包覆有內層氧化鋁纖維保溫材料，在所述內層氧化鋁纖維保溫材料外包覆有不銹鋼外筒，在所述不銹鋼外筒外包覆有外層氧化鋁纖維保溫材料，在所述外層氧化鋁纖維保溫材料外包覆有不銹鋼外套。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種回轉式污染土熱解析實驗裝置，其特征在于，所述回轉窯的進料口是端口向內收縮的錐形口，所述進料導管伸入進料口的錐形口。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種回轉式污染土熱解析實驗裝置，其特征在于，所述給料機是設有螺旋給料輻板的螺旋給料機，在螺旋給料機的轉軸上安裝有兩件所述螺旋給料輻板，兩件螺旋給料輻板之間在轉軸上的相位角為180° ;在每件螺旋給料輻板上設有多個犁刀槽，兩件螺旋給料輻板上的犁刀槽沿轉軸的軸向位置互相交錯。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種回轉式污染土熱解析實驗裝置，其特征在于，所述氣體過濾裝置包括旋風離心機、陶瓷過濾器，所述氣體冷卻裝置是水冷式冷卻器，所述旋風離心機的進氣口通過管道連接所述氣體收集室，旋風離心機的出氣口通過管道連接所述陶瓷過濾器的進氣口，陶瓷過濾器的出氣口通過管道連接所述水冷式冷卻器的進氣口 ；所述流量計設置在連接陶瓷過濾器與水冷式冷卻器的管道上。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種回轉式污染土熱解析實驗裝置，其特征在于，在回轉窯的出料端設有連通所述燃燒器的燃燒混合室，在所述燃燒混合室設有熱解析氣氛氣體輸入口，所述熱解析氣氛氣體輸入口通過設有減壓閥和流量控制閥的管道連接熱解析氣氛氣體的氣源。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種回轉式污染土熱解析實驗裝置，其特征在于，所述回轉窯的回轉中心線與水平面之間設有2°?7°的可調節(jié)傾角。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種回轉式污染土熱解析實驗裝置，其特征在于，所述回轉窯的加熱溫度不低于1600°C ;在回轉窯的前部、中部和后部各設有一個測溫點，在所述測溫點設有溫度傳感器。
9.一種污染土熱解析實驗方法，所述方法采用權利要求1所述的一種回轉式污染土熱解析實驗裝置，其特征在于，所述熱解析實驗方法包括: (I)將污染土分為四類:低沸點有機物類污染土、中等沸點有機物污染土、含有汞的污染土、高沸點有機物類污染土； (2)將污染土加熱至熱解析實驗溫度范圍，低沸點有機物類污染土的所述熱解析溫度范圍為100°C?240°C，中等沸點有機物污染土和含有汞的污染土的熱解析溫度范圍為200°C?400°C，高沸點有機物類污染土的熱解析溫度范圍為400°C?1600°C ； (3)使污染土在所述熱解析實驗溫度下保持至少30min； (4)在熱解析過程中加入熱解析氣氛氣體，熱解析氣氛氣體包括氧氣、二氧化碳、水蒸氣、氮氣。
10.根據(jù)權利要求9所述的一種污染土熱解析實驗方法，其特征在于，所述低沸點有機物類污染土是含有苯、甲苯、氯仿、酯類、酮類、脂肪烴、醇類的污染土，對低沸點有機物類污染土在所述熱解析溫度范圍內進行多次熱解析實驗，每次熱解析實驗的溫度間隔為10°c，低沸點有機物類污染土的熱解析氣氛氣體為空氣； 所述中等沸點有機物污染土中含有多種有機溶劑類物質的污染土，所述有機溶劑類物質包括芴、芘、蒽，對中沸點有機物類污染土在所述熱解析溫度范圍內進行多次熱解析實驗，每次熱解析實驗的溫度間隔為20°c，中沸點有機物類污染土的熱解析氣氛氣體為氧氣.2.9?3.3%、二氧化碳24.0?24.5%、水蒸氣7.6?8.0%，其余為氮氣； 對所述含有汞的污染土在所述熱解析溫度范圍內進行多次熱解析實驗，每次熱解析實驗的溫度間隔為20°C，中沸點有機物類污染土的熱解析氣氛氣體為氧氣2.9?3.3%、二氧化碳24.0?24.5%、水蒸氣7.6?8.0%，其余為氮氣； 所述高等沸點有機物污染土中含有多芳環(huán)物質的污染土，所述多芳環(huán)物質包括苯并芘，二苯并蒽、有機農藥BHC、DDT,對高沸點有機物類污染土在所述熱解析溫度范圍內進行多次熱解析實驗，每次熱解析實驗的溫度間隔不大于50°C，高沸點有機物類污染土的熱解析氣氛氣體為氧氣2.5?3.0%、二氧化碳24.8?25.3%、水蒸氣8.0?8.5%，其余為氮氣。
【文檔編號】G01N25/00GK104324936SQ201410572923
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權日:2014年10月24日
【發(fā)明者】李春萍, 陳曉東, 姜雨生, 田夢筆, 郭榮, 黃樂 申請人:北京建筑材料科學研究總院有限公司, 北京金隅股份有限公司