一种超富集植物收获物资源化利用的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种超富集植物收获物资源化利用的系统及方法。该系统包括热解单元和重金属处理单元，热解单元包括热解炉，重金属处理单元包括浸出装置、净化装置和电化学沉积装置；热解炉设有热解原料入口、可燃气入口、热解炭出口和高温油气出口；浸出装置设有浸出剂入口、热解炭入口、生物炭出口和浸出液出口，热解炭入口与热解炭出口相连；净化装置设有锌粉入口、浸出液入口和净化液出口，浸出液入口与浸出液出口相连；电化学沉积装置设有净化液入口、重金属出口和电积废液出口，净化液入口与净化液出口相连。本发明专利技术既解决了重金属的污染问题，又可以提供金属、燃气和生物油等有价资源，还能将热解油气用于发电，实现了环境和经济效益的统一。

System and method for resource utilization of hyperaccumulator plants

The invention discloses a system and a method for the resource utilization of an ultra rich plant harvest. The system includes a pyrolysis unit and heavy metal processing unit, pyrolysis unit including pyrolysis furnace, heavy metal processing unit including leaching device, cleaning device and electrochemical deposition device; pyrolysis furnace with pyrolysis gas entrance, entrance of raw materials, high temperature and pyrolytic carbon export oil and gas exports; leaching agent, leaching device is provided with an entrance entrance, pyrolytic carbon biological carbon export and the leaching liquid outlet, pyrolytic carbon and pyrolytic carbon outlet entrance; purifying device with zinc powder, extract and purify the entrance entrance entrance outlet, leaching solution and leaching solution outlet; purifying liquid entrance and heavy metal exports and electrowinning waste outlet electrochemical deposition device, purifying liquid entrance and purifying liquid outlet. The invention not only solves the problem of heavy metal pollution, but also provides valuable resources such as metal, gas and biological oil, and can also use pyrolysis oil and gas to generate electricity, and realizes the unification of environmental and economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种超富集植物收获物资源化利用的系统及方法
本专利技术属于农业资源化
及污染土壤修复领域，具体地，涉及一种处理超富集植物收获物资源化利用的系统及方法。
技术介绍
植物修复是重金属污染土壤修复的一种方法，经过近几年的发展，植物修复技术以其治理效果的永久性、治理过程的原位性、治理成本的低廉性和环境美学的兼容性等特点，已逐渐成为污染土壤治理的主要途径之一，并开始进入产业化初期阶段。在我国本土也已发现蜈蚣草(富集砷)、Berkheyacoddii植物(富集镍)、东南景天(富集锌)、Brassicacampestris(富集铅或镉)等多种超富集植物。现有技术主要集中在超富集植物的筛选、螯合诱导修复、接种菌根强化、基因技术、农艺管理和田间措施等。而关于修复重金属污染土壤后的植物收获物的处理及资源化技术，国内外的研究报道很少，且基本上都是简单的试验探索。实现超富集植物收获物地有效处理和资源化，是植物修复技术体系需要完善的一个难点，也是植物修复技术在产业化过程中，必须面对和迫切需要解决的关键问题之一。这是由于积累了大量重金属的植物往往会通过腐烂、落叶等途径使重金属元素重返土壤，因此必须在植物落叶等途径使重金属元素重返土壤，因此必须在植物落叶前收割植株体，并将其及时无害化处理。现有的超富集植物收获物的处理方法要么不能有效的处理重金属，要么不能实现超富集植物收获物的资源化利用，迫切的需要提供一种环境和经济效益共赢的处理方法。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术首先提供了一种超富集植物收获物资源化利用的系统，其包括热解单元和重金属处理单元，所述热解单元包括热解炉，所述重金属处理单元包括浸出装置、净化装置和电化学沉积装置；所述热解炉设有热解原料入口、可燃气入口、热解炭出口和高温油气出口；所述浸出装置设有浸出剂入口、热解炭入口、生物炭出口和浸出液出口，所述热解炭入口与所述热解炉的热解炭出口相连；所述净化装置设有锌粉入口、浸出液入口和净化液出口，所述浸出液入口与所述浸出装置的浸出液出口相连；所述电化学沉积装置设有净化液入口、重金属出口和电积废液出口，所述净化液入口与所述净化装置的净化液出口相连。在本专利技术的一些实施例中，该系统还包括发电单元，所述发电单元包括燃烧室、余热锅炉和汽轮机；所述燃烧室设有高温油气入口、高温烟气出口，所述高温油气入口与所述热解炉的高温油气出口相连；所述余热锅炉设有高温烟气入口、水入口、低温烟气出口和过热蒸汽出口，所述高温烟气入口与所述燃烧室的高温烟气出口相连；所述汽轮机设有过热蒸汽入口、冷凝水出口和发电机组，所述过热蒸汽入口与所述余热锅炉的过热蒸汽出口相连。在本专利技术的一些实施例中，所述浸出装置还设有氨水入口，所述电化学沉积装置的电积废液出口与所述浸出装置的浸出剂入口相连。在本专利技术的一些实施例中，所述电化学沉积装置的阳极材料为铝板或不锈钢板，阴极材料为惰性材料。在本专利技术的一些实施例中，该系统还包括预处理单元，所述预处理单元包括烘干装置、粉碎装置和压块装置；所述烘干装置设有烘干原料入口和烘干料出口；所述粉碎装置设有粉碎原料入口和粉碎料出口，所述粉碎原料入口与所述烘干装置的烘干料出口相连；所述压块装置设有压块原料入口和料包出口，所述压块原料入口与所述粉碎装置的粉碎料出口相连，所述料包出口与所述热解炉的热解原料入口相连。本专利技术进一步提供了采用上述系统资源化利用超富集植物收获物的方法，包括如下步骤：准备超富集植物收获物；将所述超富集植物收获物送入所述热解炉中进行热解，获得热解炭、高温油气；将所述热解炭送入所述浸出装置，用(NH4)2CO3-NH3-H2O体系将所述热解炭中的重金属浸出，获得浸出液和生物炭；将所述浸出液送入所述净化装置，用锌粉置换所述浸出液中的杂质元素，获得净化液；将所述净化液送入所述电化学沉积装置进行电化学沉积，获得重金属。在本专利技术的一些实施例中，上述方法还包括如下步骤：将所述高温油气进行燃烧，获得高温烟气；将所述高温烟气与水进行换热，获得过热蒸汽；将所述过热蒸汽用于发电。在本专利技术的一些实施例中，所述超富集植物收获物的热解温度为400-700℃，热解时间为30-60min，热解结束后保温20-45min。在本专利技术的一些实施例中，所述(NH4)2CO3-NH3-H2O体系中，[NH4]+的浓度为2-10mol/L，氨水的浓度为1-6mol/L；浸出步骤的固液比为2:1-5:1，浸出时间为30-300min，浸出温度为30-50℃。在本专利技术的一些实施例中，所述净化液在所述电化学沉积装置进行电化学沉积后，将产生的电积废液送入所述浸出装置中，并加入氨水，用于浸出重金属。本专利技术将超富集植物收获物进行热解，并对重金属进行了进一步地处理，既解决了重金属的污染问题，又可以提供金属、燃气和生物油等有价资源，实现了环境和经济效益的统一。附图说明图1为本专利技术实施例中的一种超富集植物收获物资源化利用的系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例中的一种资源化利用超富集植物收获物的工艺流程图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本专利技术的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。本专利技术提供的超富集植物收获物资源化利用的系统，包括热解单元和重金属处理单元，热解单元包括热解炉，重金属处理单元包括浸出装置、净化装置和电化学沉积装置。热解炉用于热解超富集植物收获物。热解炉设有热解原料入口、可燃气入口、热解炭出口和高温油气出口。浸出装置用于将重金属从热解炭中浸出。浸出装置设有浸出剂入口、热解炭入口、生物炭出口和浸出液出口，热解炭入口与热解炉的热解炭出口相连。净化装置用锌粉置换浸出液中的杂质元素，获得净化液。净化装置设有锌粉入口、浸出液入口和净化液出口，浸出液入口与浸出装置的浸出液出口相连。电化学沉积装置用于进行电化学沉积反应，使重金属从净化液中脱除。电化学沉积装置设有净化液入口、重金属出口和电积废液出口，净化液入口与净化装置的净化液出口相连。本专利技术将超富集植物收获物进行热解，并对重金属进行了进一步地处理，既解决了重金属的污染问题，又可以提供金属、燃气和生物油等有价资源，实现了环境和经济效益的统一。本专利技术使用的热解炉为热载体蓄热式旋转床，热效率高，达到86％以上。热解炉内为高温绝氧环境，热解挥发气与高温烟气隔绝，避免了二次污染。热解过程中物料相对料床静止，不受压，不翻动，辐射管内流体与反应炉膛完全隔离，避免了产生飞灰的问题。在本专利技术优选的实施例中，该系统还包括发电单元，发电单元包括燃烧室、余热锅炉和汽轮机。将热解油气进行燃烧，然后制备蒸汽，再将蒸汽用来发电。燃烧室用于燃烧热解油气，制备高温烟气。燃烧室设有高温油气入口、高温烟气出口，高温油气入口与热解炉的高温油气出口相连。余热锅炉用于制备过热蒸汽。余热锅炉设有高温烟气入口、水入口、低温烟气出口和过热蒸汽出口，高温烟气入口与燃烧室的高温烟气出口相连。汽轮机用于发电。汽轮机设有过热蒸汽入口、冷凝水出口和发电机组，过热蒸汽入口与余热锅炉的过热蒸汽出口相连。电能可供应超富集植物预处理装置的用电，实现资源的循环利用。在本专利技术优选的实施例中，浸出装置还设有氨水入口，电化学沉积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超富集植物收获物资源化利用的系统，其特征在于，包括热解单元和重金属处理单元，所述热解单元包括热解炉，所述重金属处理单元包括浸出装置、净化装置和电化学沉积装置；所述热解炉设有热解原料入口、可燃气入口、热解炭出口和高温油气出口；所述浸出装置设有浸出剂入口、热解炭入口、生物炭出口和浸出液出口，所述热解炭入口与所述热解炉的热解炭出口相连；所述净化装置设有锌粉入口、浸出液入口和净化液出口，所述浸出液入口与所述浸出装置的浸出液出口相连；所述电化学沉积装置设有净化液入口、重金属出口和电积废液出口，所述净化液入口与所述净化装置的净化液出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种超富集植物收获物资源化利用的系统，其特征在于，包括热解单元和重金属处理单元，所述热解单元包括热解炉，所述重金属处理单元包括浸出装置、净化装置和电化学沉积装置；所述热解炉设有热解原料入口、可燃气入口、热解炭出口和高温油气出口；所述浸出装置设有浸出剂入口、热解炭入口、生物炭出口和浸出液出口，所述热解炭入口与所述热解炉的热解炭出口相连；所述净化装置设有锌粉入口、浸出液入口和净化液出口，所述浸出液入口与所述浸出装置的浸出液出口相连；所述电化学沉积装置设有净化液入口、重金属出口和电积废液出口，所述净化液入口与所述净化装置的净化液出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括发电单元，所述发电单元包括燃烧室、余热锅炉和汽轮机；所述燃烧室设有高温油气入口、高温烟气出口，所述高温油气入口与所述热解炉的高温油气出口相连；所述余热锅炉设有高温烟气入口、水入口、低温烟气出口和过热蒸汽出口，所述高温烟气入口与所述燃烧室的高温烟气出口相连；所述汽轮机设有过热蒸汽入口、冷凝水出口和发电机组，所述过热蒸汽入口与所述余热锅炉的过热蒸汽出口相连。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述浸出装置还设有氨水入口，所述电化学沉积装置的电积废液出口与所述浸出装置的浸出剂入口相连。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电化学沉积装置的阳极材料为铝板或不锈钢板，阴极材料为惰性材料。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括预处理单元，所述预处理单元包括烘干装置、粉碎装置和压块装置；所述烘干装置设有烘干原料入口和烘干料出口；所述粉碎装置设有粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：王惠惠，巴玉鑫，牛明杰，肖磊，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神源环保有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11