一种有机污染土壤热脱附尾气处理的方法技术

本发明专利技术公开了一种有机污染土壤热脱附尾气处理的方法，属于土壤修复污染控制技术领域。本发明专利技术所述方法为：对有机污染土壤热脱附处理所产生的高温尾气进行除尘预处理，使除尘后尾气中含尘量小于等于15mg/m

【技术实现步骤摘要】
一种有机污染土壤热脱附尾气处理的方法
本专利技术涉及一种土壤热脱附尾气处理的方法，属于土壤修复污染控制

技术介绍
随着我国产业结构的调整和城市化进程的加快，许多城市中原来处于主城区的工业企业纷纷关闭或搬迁，遗留下了大量的有机污染场地，这些污染场地往往需要作为居民住宅用地或其它建设用地短期内再利用，因而急需修复效率高、周期短的土壤修复技术。热脱附技术由于具有处理效率高、修复周期短等显著优势，已被广泛应用于挥发和半挥发性有机污染场地的修复治理中。随着我国产能调整与战略转型，去产能已经成为冶金行业目前面临的一大挑战，这些企业普遍富余大量工业炉窑配套的环保设施、生产辅助设施和能源。这就为土壤热脱附处理提供了巨大的潜力。大量富余设备（如回转窑、热风炉、高炉、烟气除尘脱硫装置等）需要进行资源整合与盘活，利用这些富余设备，进行土壤热脱附，使它们成为具有独特优势的环保技术设备，为土壤热脱附技术的发展注入了新的活力。在土壤热脱附系统中，尾气处理系统对于土壤修复的处理成本至关重要，同时也是二次污染控制的核心。现有的热脱附尾气处理技术有冷凝法、吸附法、热力燃烧法和催化燃烧法等。其中冷凝法是利用热脱附尾气中各组分饱和蒸气压不同的特点，采用降温或升压的方法，使处于气态的有机物液化从而与尾气分离，但去除率较低，冷凝废水需进一步处理，主要作为净化热脱附尾气中高浓度有机污染物的前处理方法；吸附法是利用多孔性固体吸附剂（如活性炭、活性氧化铝、分子筛、硅胶或交换树脂等）所具有的较大比表面积对热脱附尾气中有机物进行吸附固定，去除率高，但设备投资大、占地面积大；热力燃烧法是利用热脱附尾气中有机污染物的可燃性，通过将热脱附尾气加热到有机污染物的燃点以上，使其燃烧生成CO2、H2O等无害物质而达到净化的目的，但需添加辅助燃料，成本高，设备结构复杂；催化燃烧法是指在催化剂的作用下，使热脱附尾气中的有机污染物在温度较低的条件下氧化分解，但催化剂容易失活，一般用于净化低浓度尾气。申请公布号为CN106512686A的专利技术专利申请公开了一种有机污染土壤热解析尾气处理系统，其中使用了吸附剂和喷淋塔，进行了加热催化分解。该方法存在以下几点不足：吸附剂需要再生，吸附法设备投资大、占地面积大；催化剂容易失活；加热催化分解仅适用于低浓度尾气。申请公布号为CN106268208A的专利技术专利申请公开了一种低温等离子体处理有机污染土壤热脱附尾气的实验系统，使用了低温等离子体处理装置处理热脱附尾气，有机或无机溶剂用以吸收残留的污染物及有机降解产物。该方法存在以下几点不足：低温等离子体技术尚不成熟，其中化学反应的方向可控性差，工业化应用尚少；需要有机或无机溶剂吸收残留的污染物及有机降解产物；低温等离子体处理装置需要购置，处理成本高。申请公布号为CN104906876A专利技术专利申请公开了一种用于有机污染土壤热脱附的尾气净化方法及装置，主要进行了活性炭吸附和燃烧处理；该方法存在以下几点不足：吸附剂需要再生，吸附法设备投资大、占地面积大；为实现有机物的彻底分解，燃烧过程能耗高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于充分结合冶金行业在装备、能源上的优势，提供一种土壤热脱附尾气处理的方法，利用企业富余的能源，以及工业炉窑配套的环保设施、生产辅助设施，整合现有富余装备能源的同时实现快速、高效、低成本、无害化的土壤热脱附尾气处理。本专利技术通过以下技术方案实现：一种有机污染土壤热脱附尾气处理方法，具体包括以下步骤：（1）对有机污染土壤热脱附处理所产生的高温尾气进行除尘预处理，使除尘后尾气中含尘量小于等于15mg/m3；（2）步骤（1）得到的热脱附尾气与煤气同时通入蓄热式换热设备，加热蓄热式换热设备内的格子砖，将热量贮蓄在格子砖内，加热过程中，有机污染物与氧气发生氧化反应，生成CO2和H2O，实现有机物的高温热分解；（3）蓄热式换热设备经加热后，其中的格子砖贮蓄了热量，此时，可将步骤（1）得到的热脱附尾气与空气同时通入蓄热式换热设备，在高温环境中，其中的有机污染物与氧气发生氧化反应，生成CO2和H2O，实现有机物的高温热分解；（4）处理后的烟气引入炼铁高炉，利用炼铁高炉的超高温及氧化还原氛围，实现烟气中残余有机污染物的彻底分解。本专利技术步骤（1）中所述有机污染土壤为挥发性有机物（VOCs）污染土壤或半挥发性有机物(SVOCs)污染土壤，包括含多环芳烃、氯代芳烃、卤代烃、偶氮类化合物、农药、石油、氨基甲酸酯类杀虫剂、多氯联苯、二恶英等煤化工、精细化工、化工中间体、石油化工和制药产生的有机物污染的土壤。优选的，本专利技术所述蓄热式换热设备内的温度为500~1600℃，土壤热脱附尾气在蓄热式换热设备中的停留时间为0.5~180秒。优选的，本专利技术所述步骤（2）中，热脱附尾气与煤气同时通入蓄热式换热设备，保持土壤热脱附尾气与煤气比例：0.2~1.0，具体过程为：首先，用煤气和热脱附尾气混合加热蓄热式换热设备，把热量贮蓄在换热设备内的格子砖上，格子砖贮蓄了热量以后，将热脱附尾气与空气通入蓄热式换热设备，所述煤气可为高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气或天然气。优选的，当土壤热脱附尾气中的有机物浓度较高且企业氧气富余时，将纯氧与热脱附尾气同时通入蓄热式换热设备，富氧掺入量保持入口氧气比例在1~50%的范围。优选的，本专利技术所述步骤（4）中，通入高炉的热脱附尾气温度为700~1350℃，压力为0.2~0.5MPa。本专利技术步骤（1）中所述除尘预处理过程所用设备为常规除尘装置，例如旋风除尘器、静电除尘器、高温陶瓷过滤器、高温袋式除尘器、金属毡过滤器、烧结金属丝网管过滤器、太棉过滤器或颗粒层除尘器。本专利技术的原理：将土壤热脱附的高温尾气经过除尘器除尘预处理后，通入热风炉等蓄热式换热设备，在高温环境中，热脱附尾气中的有机物与氧气燃烧，发生氧化分解，生成CO2和H2O；高温热解处理后的烟气通过安装在高炉四周的风口吹入炼铁高炉内，利用高炉中的超高温度及氧化还原氛围进行有机污染物的深度分解（如图3所示）；其中的CO2与焦炭发生还原反应生成CO，CO与投加的铁矿石发生还原反应，生成生铁；因在蓄热式换热设备内未达到分解温度的有机物，可凭借高炉内的超高温度与氧气发生氧化反应生成CO2和H2O；土壤热脱附的高温尾气中需优先去除的污染物二恶英在705℃开始分解，800℃时2s完全分解，生成CO2和H2O。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术所述蓄热式换热设备（含热风炉）、高炉为冶金行业富余设备，利用已有设备处理土壤热脱附尾气降低了成本，且实现了装备能源的整合与盘活。（2）蓄热式换热设备和高炉内的高温环境，使污染物处理彻底，它们的温度高于二恶英的分解温度，可以显著减少二恶英的生成；处理后的尾气可作为高炉热风，用于高炉炼铁。附图说明图1为本专利技术所述土壤热脱附尾气处理工艺流程图；图2为本专利技术所述蓄热式换热设备结构示意图；图3为本专利技术所述炼铁高炉结构示意图及其中发生的主要反应。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。本专利技术所述有机污染土壤热脱附尾气处理方法：将土壤热脱附尾气经除尘器净化后，与空气或富氧空气在蓄热式换热设备内吸收换热设备储存的热量，在高温环境中氧化分解，高温热解处理后的烟气通入炼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机污染土壤热脱附尾气处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）对有机污染土壤热脱附处理所产生的高温尾气进行除尘预处理，使除尘后尾气中含尘量小于等于15mg/m3；（2）步骤（1）得到的热脱附尾气与煤气同时通入蓄热式换热设备，加热蓄热式换热设备内的格子砖，将热量贮蓄在格子砖内，加热过程中 ，有机污染物与氧气发生氧化反应，生成CO2和H2O，实现有机物的高温热分解；（3）在蓄热式换热设备贮蓄了热量后，步骤（1）得到的热脱附尾气可与空气同时通入蓄热式换热设备，在高温环境中，其中的有机污染物与氧气发生氧化反应，生成CO2和H2O，实现有机物的高温热分解；（4）处理后的烟气引入炼铁高炉，利用炼铁高炉的超高温及氧化还原氛围，实现烟气中残余有机污染物的彻底分解。

【技术特征摘要】
1.一种有机污染土壤热脱附尾气处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）对有机污染土壤热脱附处理所产生的高温尾气进行除尘预处理，使除尘后尾气中含尘量小于等于15mg/m3；（2）步骤（1）得到的热脱附尾气与煤气同时通入蓄热式换热设备，加热蓄热式换热设备内的格子砖，将热量贮蓄在格子砖内，加热过程中，有机污染物与氧气发生氧化反应，生成CO2和H2O，实现有机物的高温热分解；（3）在蓄热式换热设备贮蓄了热量后，步骤（1）得到的热脱附尾气可与空气同时通入蓄热式换热设备，在高温环境中，其中的有机污染物与氧气发生氧化反应，生成CO2和H2O，实现有机物的高温热分解；（4）处理后的烟气引入炼铁高炉，利用炼铁高炉的超高温及氧化还原氛围，实现烟气中残余有机污染物的彻底分解。2.根据权利要求1所述的有机污染土壤热脱附尾气处理方法，其特征在于：步骤（1）中所述有机污染土壤为挥发性有机物污染土壤或半挥发性有机物污染土壤，包括含多环芳烃...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡学伟，党雅馨，黄建洪，田森林，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53