一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)

《一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)》屬于土壤修復領域，具體涉及一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)。

隨著產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整和履行《關于持久性有機污染物（POPs）的斯德哥爾摩公約》工作的深入開展，大批農(nóng)藥廠、鋼鐵廠和化工廠等高污染企業(yè)，特別是POPs生產(chǎn)和使用企業(yè)將逐步被關停轉(zhuǎn)產(chǎn)或搬遷，其中2001-2007年間全國已有86000個企業(yè)停產(chǎn)或搬遷，產(chǎn)生了大量高污染風險土壤。土壤污染的危害性在于一些有機物在污染了土壤之后，會進而污染土壤周邊的大氣和水，而一些有機物或重金屬污染則通過食物鏈，對人體產(chǎn)生不良影響。城市化進程的加快促進了原有土地功能轉(zhuǎn)變，大量工業(yè)用地改為住宅用地，然而這些場地存在的污染問題影響了再開發(fā)利用。污染企業(yè)搬遷引發(fā)的環(huán)境污染事故和對人體健康傷害事件在全國各地時有發(fā)生，已經(jīng)成為城市土地開發(fā)引發(fā)環(huán)境糾紛的主要因素之一，污染土壤治理工作刻不容緩。

熱脫附技術是修復污染土壤的有效技術之一。2010年12月前中國雖有一些熱脫附工藝和設備報道，但均有不足之處：揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染土壤場外治理工藝及裝置（ZL200410056888.7）公布了一種揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染土壤的場外治理工藝及其裝置，該專利不能實現(xiàn)連續(xù)進料；間接熱解析設備（CN101780467A）公布了一種污染土壤間接熱解析設備，該專利核心裝置加熱回轉(zhuǎn)窯由內(nèi)層結構與外層結構構成，加熱燃燒系統(tǒng)在內(nèi)層結構與外層結構之間加熱，熱脫附效率較低；直接熱解析設備（CN101712042A）公布了一種污染土壤直接熱脫附（熱解析）裝置，其尾氣采用焚燒處理，具有產(chǎn)生二噁英的風險；土壤污染熱脫附修復處理系統(tǒng)（CN101530858A）公布了一種污染土壤直接熱脫附（熱解析）裝置，其中熱空氣與污染土壤同向接觸，不能實現(xiàn)熱空氣與污染土壤的充分混合，熱脫附效率較低。

附圖是《一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)》的連接示意圖。

附圖中：1為土壤料倉；2為土壤輸送裝置；3為逆向熱脫附滾筒；4為供油系統(tǒng)；5為點火系統(tǒng)；6為引風機；7為旋風除塵器；吸附除塵器8；霧化冷卻塔9；表盤冷卻裝置10；蜂窩狀活性炭塔11；尾氣排放裝置12；控制系統(tǒng)13；土壤進料系統(tǒng)A；熱源系統(tǒng)B；逆向熱脫附系統(tǒng)C；除塵系統(tǒng)D；冷卻系統(tǒng)E；活性炭吸附系統(tǒng)F。

2016年12月7日，《一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)》獲得第十八屆中國專利優(yōu)秀獎。 2100433B

參照附圖，《一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)》包括土壤進料系統(tǒng)A、熱源系統(tǒng)B、逆向熱脫附系統(tǒng)C、除塵系統(tǒng)D、冷卻系統(tǒng)E、活性炭吸附系統(tǒng)F和控制系統(tǒng)13，土壤進料系統(tǒng)A輸出與逆向熱脫附系統(tǒng)C物料輸入相連，熱源系統(tǒng)B輸出與逆向熱脫附系統(tǒng)C熱源輸入相連，逆向熱脫附系統(tǒng)C輸出與除塵系統(tǒng)D輸入相連，除塵系統(tǒng)D輸出與冷卻系統(tǒng)E輸入相連，冷卻系統(tǒng)E輸出與活性炭吸附系統(tǒng)F輸入相連，土壤進料系統(tǒng)A、熱源系統(tǒng)B、逆向熱脫附系統(tǒng)C、除塵系統(tǒng)D、冷卻系統(tǒng)E、活性炭吸附系統(tǒng)F的控制端分別和控制系統(tǒng)13連接。

所述的土壤進料系統(tǒng)A包括土壤料倉1和土壤輸送裝置2，土壤料倉1的輸出和土壤輸送裝置2的輸入連接，土壤料倉1上部設有篩網(wǎng)，土壤料倉1連接有振動電機。

所述的熱源系統(tǒng)B包括供油系統(tǒng)4和點火系統(tǒng)5，供油系統(tǒng)4的輸出和點火系統(tǒng)5的輸入連接。

所述的逆向熱脫附系統(tǒng)C包括逆向熱脫附滾筒3和引風機6，逆向熱脫附滾筒3的物料輸入和土壤進料系統(tǒng)A的土壤輸送裝置2輸出連接，逆向熱脫附滾筒3的熱源輸入和熱源系統(tǒng)B的點火系統(tǒng)5輸出連接，逆向熱脫附滾筒3的輸出和引風機6的輸入相連，熱空氣與污染土壤直接逆向接觸，逆向熱脫附滾筒3內(nèi)前端設置有錯落式倒耙，后端設置有錯落式遮擋板，傳動方式為齒輪齒圈嚙合傳動，逆向熱脫附滾筒3與電機相連，逆向熱脫附滾筒3與點火系統(tǒng)5連接的一端設有出料口。

所述的除塵系統(tǒng)D包括旋風除塵器7和吸附除塵器8，旋風除塵器7的輸入和逆向熱脫附系統(tǒng)C的引風機6輸出相連，旋風除塵器7的輸出和吸附除塵器8的輸入連接。

所述的冷卻系統(tǒng)E包括霧化冷卻塔9和表盤冷卻裝置10，霧化冷卻塔9的輸入和除塵系統(tǒng)D的吸附除塵器8的輸出連接，霧化冷卻塔9的輸出和表盤冷卻裝置10輸入連接，霧化冷卻塔9根據(jù)廢氣溫度的變化自動調(diào)節(jié)噴槍的霧化量，保證出口溫度維持在適當?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，霧化顆粒非常細小，確保100％蒸發(fā)；單只噴嘴水量和霧化覆蓋面積大；霧化噴嘴引入壓縮空氣，產(chǎn)生的霧化顆粒特別細小（霧化后平均顆粒直徑為50微米）；水量調(diào)整范圍大，霧化顆粒直徑能夠維持恒定，表盤冷卻裝置10采用板式翅片換熱器，冷卻面積大，效率高，能將溫度降低到50℃以下（使得活性炭吸附能力更強），在一定程度上降低風阻，有助于后續(xù)蜂窩狀活性炭塔凈化尾氣。

所述的活性炭吸附系統(tǒng)F包括蜂窩狀活性炭塔11和尾氣排放裝置12，蜂窩狀活性炭塔11的輸入和冷卻系統(tǒng)E的表盤冷卻裝置10輸出連接，蜂窩狀活性炭塔11的輸出和尾氣排放裝置12連接。

《一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)》的目的在于提供一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)，能夠連續(xù)進料、直接加熱，實現(xiàn)熱空氣與污染土壤的充分混合，熱脫附效率較高。

一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)技術方案

《一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)》包括土壤進料系統(tǒng)A、熱源系統(tǒng)B、逆向熱脫附系統(tǒng)C、除塵系統(tǒng)D、冷卻系統(tǒng)E、活性炭吸附系統(tǒng)F和控制系統(tǒng)13，土壤進料系統(tǒng)A輸出與逆向熱脫附系統(tǒng)C物料輸入相連，熱源系統(tǒng)B輸出與逆向熱脫附系統(tǒng)C熱源輸入相連，逆向熱脫附系統(tǒng)C輸出與除塵系統(tǒng)D輸入相連，除塵系統(tǒng)D輸出與冷卻系統(tǒng)E輸入相連，冷卻系統(tǒng)E輸出與活性炭吸附系統(tǒng)F輸入相連，土壤進料系統(tǒng)A、熱源系統(tǒng)B、逆向熱脫附系統(tǒng)C、除塵系統(tǒng)D、冷卻系統(tǒng)E、活性炭吸附系統(tǒng)F的控制端分別和控制系統(tǒng)13連接。

所述的土壤進料系統(tǒng)A包括土壤料倉1和土壤輸送裝置2，土壤料倉1的輸出和土壤輸送裝置2的輸入連接，土壤料倉1上部設有篩網(wǎng)，土壤料倉1連接有振動電機。

所述的熱源系統(tǒng)B包括供油系統(tǒng)4和點火系統(tǒng)5，供油系統(tǒng)4的輸出和點火系統(tǒng)5的輸入連接。

所述的逆向熱脫附系統(tǒng)C包括逆向熱脫附滾筒3和引風機6，逆向熱脫附滾筒3的物料輸入和土壤進料系統(tǒng)A的土壤輸送裝置2輸出連接，逆向熱脫附滾筒3的熱源輸入和熱源系統(tǒng)B的點火系統(tǒng)5輸出連接，逆向熱脫附滾筒3的輸出和引風機6的輸入相連，逆向熱脫附滾筒3內(nèi)前端設置有錯落式倒耙，后端設置有錯落式遮擋板，傳動方式為齒輪齒圈嚙合傳動，逆向熱脫附滾筒3與電機相連，逆向熱脫附滾筒3與點火系統(tǒng)5連接的一端設有出料口。

所述的除塵系統(tǒng)D包括旋風除塵器7和吸附除塵器8，旋風除塵器7的輸入和逆向熱脫附系統(tǒng)C的引風機6輸出相連，旋風除塵器7的輸出和吸附除塵器8的輸入連接。

所述的冷卻系統(tǒng)E包括霧化冷卻塔9和表盤冷卻裝置10，霧化冷卻塔9的輸入和除塵系統(tǒng)D的吸附除塵器8的輸出連接，霧化冷卻塔9的輸出和表盤冷卻裝置10輸入連接，表盤冷卻裝置10采用板式翅片換熱器。

所述的活性炭吸附系統(tǒng)F包括蜂窩狀活性炭塔11和尾氣排放裝置12，蜂窩狀活性炭塔11的輸入和冷卻系統(tǒng)E的表盤冷卻裝置10輸出連接，蜂窩狀活性炭塔11的輸出和尾氣排放裝置12連接。

《一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)》的工作原理為：

供油系統(tǒng)4中的油經(jīng)過油路輸送至點火系統(tǒng)5，用來加熱空氣，熱空氣進入逆向熱脫附滾筒3，污染土壤經(jīng)過網(wǎng)篩預處理后，進入土壤料倉1，在振動電機和土壤輸送裝置2的作用下進入逆向熱脫附滾筒3，熱空氣與土壤逆向接觸，使得熱空氣與污染土壤充分混合，通過直接逆向式熱交換將污染土壤及其所含的有機污染物加熱到足夠的溫度，有機污染物從土壤中得以揮發(fā)出來，經(jīng)引風機6進入后續(xù)處理系統(tǒng)，凈化后的土壤用作回填土，尾氣先經(jīng)過旋風除塵器7，得以除去大部分灰塵，再經(jīng)過吸附除塵器8，進一步降低尾氣中灰塵含量，減輕后續(xù)處理壓力，除塵后的尾氣進入霧化冷卻塔9，冷卻其中的大部分水蒸氣，再進入表盤冷卻裝置10，進一步冷卻尾氣，最終進入蜂窩狀活性炭塔11，有機廢氣與活性炭產(chǎn)生強烈的混合，再通過尾氣排放裝置12排放，實現(xiàn)尾氣達標排放，使用《一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)》修復1，2-二氯乙烷污染土壤，1，2-二氯乙烷熱脫附效率達到99.99％以上。

一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)改善效果

《一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)》能夠連續(xù)進料，污染土壤處理量大；采取直接加熱方式、熱空氣與污染土壤逆向接觸，熱脫附效率高；尾氣采用非焚燒方式-活性炭吸附方式處理，不會產(chǎn)生二噁英。

1.《一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)》包括土壤進料系統(tǒng)（A）、熱源系統(tǒng)（B）、逆向熱脫附系統(tǒng)（C）、除塵系統(tǒng)（D）、冷卻系統(tǒng)（E）、活性炭吸附系統(tǒng)（F）和控制系統(tǒng)（13），其特征在于：土壤進料系統(tǒng)（A）輸出與逆向熱脫附系統(tǒng)（C）物料輸入相連，熱源系統(tǒng)（B）輸出與逆向熱脫附系統(tǒng)（C）熱源輸入相連，逆向熱脫附系統(tǒng)（C）輸出與除塵系統(tǒng)（D）輸入相連，除塵系統(tǒng)（D）輸出與冷卻系統(tǒng)（E）輸入相連，冷卻系統(tǒng)（E）輸出與活性炭吸附系統(tǒng)（F）輸入相連，土壤進料系統(tǒng)（A）、熱源系統(tǒng)（B）、逆向熱脫附系統(tǒng)（C）、除塵系統(tǒng)（D）、冷卻系統(tǒng)（E）、活性炭吸附系統(tǒng)（F）的控制端分別和控制系統(tǒng)（13）連接；

所述的逆向熱脫附系統(tǒng)（C）包括逆向熱脫附滾筒（3）和引風機（6），逆向熱脫附滾筒（3）的物料輸入和土壤進料系統(tǒng)（A）的土壤輸送裝置（2）輸出連接，逆向熱脫附滾筒（3）的熱源輸入和熱源系統(tǒng)（B）的點火系統(tǒng)（5）輸出連接，逆向熱脫附滾筒（3）的輸出和引風機（6）的輸入相連，逆向熱脫附滾筒（3）內(nèi)前端設置有錯落式倒耙，后端設置有錯落式遮擋板，傳動方式為齒輪齒圈嚙合傳動，逆向熱脫附滾筒（3）與電機相連，逆向熱脫附滾筒（3）與點火系統(tǒng)（5）連接的一端設有出料口。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)，其特征在于：所述的土壤進料系統(tǒng)（A）包括土壤料倉（1）和土壤輸送裝置（2），土壤料倉（1）的輸出和土壤輸送裝置（2）的輸入連接，土壤料倉（1）上部設有篩網(wǎng)，土壤料倉（1）連接有振動電機。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)，其特征在于：所述的熱源系統(tǒng)（B）包括供油系統(tǒng)（4）和點火系統(tǒng)（5），供油系統(tǒng)（4）的輸出和點火系統(tǒng)（5）的輸入連接。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)，其特征在于：所述的除塵系統(tǒng)（D）包括旋風除塵器（7）和吸附除塵器（8），旋風除塵器（7）的輸入和逆向熱脫附系統(tǒng)（C）的引風機（6）輸出相連，旋風除塵器（7）的輸出和吸附除塵器（8）的輸入連接。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)，其特征在于：所述的冷卻系統(tǒng)（E）包括霧化冷卻塔（9）和表盤冷卻裝置（10），霧化冷卻塔（9）的輸入和除塵系統(tǒng)（D）的吸附除塵器（8）的輸出連接，霧化冷卻塔（9）的輸出和表盤冷卻裝置（10）輸入連接，表盤冷卻裝置（10）采用板式翅片換熱器。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統(tǒng)，其特征在于：所述的活性炭吸附系統(tǒng)（F）包括蜂窩狀活性炭塔（11）和尾氣排放裝置（12），蜂窩狀活性炭塔（11）的輸入和冷卻系統(tǒng)（E）的表盤冷卻裝置（10）輸出連接，蜂窩狀活性炭塔（11）的輸出和尾氣排放裝置（12）連接。

等溫熱脫附isolherrnal heat desorption在不改變溫度的條件下吸附質(zhì)從吸附劑表面所進行的脫附，一般是加熱到某一溫度后，以氣體吹掃或抽真空方式使吸附物脫除。在脫附過程中適當補充熱量，使體系保持恒溫。這是區(qū)別于程序Tf i}脫附的一種脫附方式。

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降壓脫附，降低飽和吸附劑周圍的壓力，使吸附劑上的吸附質(zhì)脫附下來的方法。當脫附壓力降到大氣壓以下時稱。真空脫附。與升溫脫附相比，其優(yōu)點是操作周期短、不消耗加熱劑和冷卻劑，脫附的物料可直接回收。但升壓和抽真空都需要消耗動力，建立真空系統(tǒng)需要較復雜的設備和較高的操作技術。適用于吸附系統(tǒng)的變壓操作范圍可處于吸附等溫線的陡直部分的場合。

汽提脫附，亦稱吹掃脫附。用基本上不能被吸附的氣體吹掃吸附床層，以降低吸附劑周圍氣相中吸附質(zhì)的分壓，從而使吸附質(zhì)脫附的方法。操作壓力越低，操作溫度越高。則汽提作用越有效。該法可減少加熱劑、冷卻劑與動力消耗，且不需要降溫等輔助過程，但脫附程度往往較差，殘余負荷較大，使脫附后的吸附劑保護作用時間縮短。

置換脫附，利用吸附劑對不同物質(zhì)的不同吸附能力，向飽和吸附劑床層中通入可被吸附的氣體，置換出原來被吸附的吸附質(zhì)，從而使原吸附質(zhì)脫附的方法。常采用水蒸汽作置換氣體。置換氣體的吸附性越強，使用置換氣體量就越小，床層解吸得也越徹底，但隨后從床層中除去吸附的置換氣休也越困難。

污染土壤的有機物分為天然有機物和人工合成有機污染物，通常主要指后者，他包括有機廢棄物（工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活廢棄物中生物降解和生物難降解有機毒物）、農(nóng)藥（包括殺蟲劑、殺菌劑和除莠劑）等污染。