异位和原位热脱附耦合处理污染土壤的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及污染土壤处理技术，旨在提供一种异位和原位热脱附耦合处理污染土壤的装置及方法。该装置包括回转窑和旋风除尘器，后者出口接至二燃室的入口；二燃室的烟气出口分为两路：一路接至加热管用于加热井供热，另一路与加热井回收气体合并后接入急冷塔；急冷塔的顶部出口依次连接布袋除尘器和淋洗塔，淋洗塔顶部设排放烟囱；加热井旁设有双相提抽井，其排放口接至冷凝装置的进口；冷凝装置的液体排放口接至水处理装置，气体排放口则接至二燃室的入口。本发明专利技术提出对原位热脱附时产生的污染地下水及蒸汽进行合理处置，简化了尾气处理步骤，提高了系统的经济效益；同时用直接热脱附与原位热脱附处理复杂污染场地，普适性、经济性强。

Ectopic and In-situ Thermal Desorption Coupling Device and Method for Contaminated Soil Treatment

The invention relates to a contaminated soil treatment technology, aiming at providing a device and method for treating contaminated soil by coupling ectopic and in situ thermal desorption. The device includes a rotary kiln and a cyclone dust collector, the latter outlet is connected to the entrance of the second combustion chamber; the smoke outlet of the second combustion chamber is divided into two ways: one way is connected to the heating pipe for heating wells, the other way is connected to the quench tower after merging with the recovery gas of the heating well; the top outlet of the quench tower is connected to the bag dust collector and the shower tower in turn, and the top of the shower tower is provided with a discharge chimney; and the heating well is equipped with double chimneys. In phase extraction wells, the discharge port is connected to the inlet of the condensation device, the liquid discharge port of the condensation device is connected to the water treatment device, and the gas discharge port is connected to the inlet of the second combustion chamber. The invention provides reasonable disposal of polluted groundwater and steam generated during in-situ thermal desorption, simplifies the steps of tail gas treatment, and improves the economic benefit of the system; at the same time, the complex polluted site is treated by direct thermal desorption and in-situ thermal desorption, which has strong universality and economy.

【技术实现步骤摘要】
异位和原位热脱附耦合处理污染土壤的装置及方法
本专利技术涉及污染土壤处理技术，特别涉及一种异位和原位热脱附技术耦合处理污染土壤的装置及方法。
技术介绍
据统计，近年来，我国有近60个有机污染项目采用热脱附技术来修复，有效地缓解了土壤污染问题。直接热脱附技术因其对有机污染土壤场地修复具有污染物去除效率高、修复周期短、普适性强等优点，常用于修复焦化、石油化工等有机污染场地。但是，直接热脱附技术无法修复地下深层污染的土壤。另外，在使用直接热脱附修复土壤时，由于要防止二恶英的产生，要将二燃室内产生的高温烟气迅速冷却。在这个过程中，高温烟气含有的大量能量利用效率较低。由于长期的工业生产活动及环境管理不当使一些场地具有高污染、高风险的特点，污染物复杂且种类繁多，不仅土壤受到污染，而且往往伴随地下水污染。对于这些污染场地需要通过原位热脱附方式来治理。原位热处理技术(ISTT)包括蒸汽强化提取技术(SEE)，热传导技术(TCH)和电阻加热技术(ERH)等。这些技术都需将热导入到地下为土壤、地下水以及污染物加热。地下温度的提高将会导致挥发性污染物的气化，使地下水和有机污染物沸腾产生蒸汽。气相(水蒸气以及气态污染物的混合体)会被气提井捕获，在地面上进行处理。如果能充分利用烟气余热，将其用于对重污染区域的原位热脱附则会提高整个系统的效率。综上可知，寻找一种能够有效利用直接热脱附时高温烟气的余热来对重污染场地进行原位热脱附的装置和方法，实现对污染场地的高效修复显得很有必要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种异位和原位热脱附耦合处理污染土壤的装置及方法。为解决上述技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种异位和原位热脱附耦合处理污染土壤的装置，包括用于加热脱附污染土壤的回转窑；该装置还包括旋风除尘器、二燃室、加热管、加热井、双相提抽井、急冷塔、布袋除尘器、淋洗塔、冷凝装置和水处理装置；旋风除尘器的入口接至回转窑的气体出口，其出口接至二燃室的入口；二燃室的烟气出口分为两路：一路接至伸入加热井底部的加热管，另一路接至急冷塔的底部入口；加热井的顶部出口接至急冷塔底部入口，用于输送完成换热的烟气；急冷塔的顶部出口依次连接布袋除尘器和淋洗塔，淋洗塔顶部设排放烟囱；在设置加热井的污染土壤处理地块中，还设有用于捕获水蒸气和气态污染物混合物的双相提抽井，其排放口接至冷凝装置的进口；冷凝装置的液体排放口接至水处理装置，气体排放口则接至二燃室的入口；前述各设备之间的连接均由管路实现连接。本专利技术中，所述加热管竖向布置在加热井中，加热管的外壁上间隔设有多个温度检测器和压力检测器，用于监测不同深度土壤的温度和压力数值。本专利技术进一步提供了利用前述装置实现异位和原位热脱附耦合处理污染土壤的方法，包括以下步骤：(1)在污染土壤处理地块中开挖加热井和双相提抽井，将加热管插入加热井，管口位于井底；在合适位置布置其余设备，并以管路连接；(2)将表层的污染土壤送入回转窑进行加热处理，使有机污染物与土壤分离；含有机污染物的尾气送至旋风除尘器去除颗粒物后，尾气送至二燃室进行燃烧处理；(3)二燃室排放的烟气被分为两路：其中一路被送至加热管；在加热井中与深层污染土壤换热后从井口返回，与二燃室排放的另一路烟气合并后再送入急冷塔；深层污染土壤经过换热后，地下水和挥发性污染物被气化，产生的水蒸气和气态污染物混合物被双相提抽井捕获后，由冷凝装置进行分离；其中，液体部分送至水处理装置进行常规水处理；气体部分送至二燃室的入口，与旋风除尘器排放的尾气混合后进行燃烧处理；(4)在急冷塔中以喷淋水雾迅速降低烟气温度，防止二恶英类的生成；急冷塔排放的尾气经布袋除尘器除尘后，送至淋洗塔；在淋洗塔中，对尾气进行喷淋降温、碱洗及除雾处理，烟气由烟囱排放至大气。本专利技术所述步骤(2)中，旋风除尘器用于去除粒径大于6μm的颗粒物。本专利技术所述步骤(2)中，二燃室的燃烧温度为925～1100℃，停留时间1～2秒。本专利技术所述步骤(3)中，二燃室出口烟气的温度为900～950℃。本专利技术所述步骤(3)中，送至加热管的烟气体积流量占二燃室出口烟气总流量的10～20％。本专利技术所述步骤(4)中，急冷塔的入口温度为500～550℃，出口温度为170～200℃。本专利技术所述步骤(4)中，布袋除尘器用于去除粒径大于0.1μm的固体颗粒。专利技术原理描述：研究表明，直接热脱附技术处理污染土壤最主要去除污染物的步骤发生在二燃室内。二燃室采用高温氧化工艺，温度为925～1100℃(将烟气加热至900℃左右时，对有机污染物的去除率就能达到99.99％以上)。随后就将高温烟气通入急冷塔，快速冷却防止二恶英生成。但高温烟气有很高的热量，直接送入急冷塔中冷却会造成能量的损失，使整个系统的效率不高。因此，将二燃室的部分高温烟气通向到加热管中进行原位加热修复，有助于提高系统的效率，高效利用高温烟气的能量，同时还可以治理直接热脱附无法修复的重污染场地。研究表明，无论是直接热脱附还是原位加热脱附，都需要对进行土壤修复后的尾气进行处理，需要达标才能排放。但是，对直接热脱附与原位热脱附分别进行尾气处理，会导致经济成本过大。因此，有必要采取冷凝装置将双相提抽井抽出的蒸汽进行冷凝，从冷凝装置下方导出进行常规水处理，达标后排放。将提抽出的污染气由冷凝装置上方继续通向二燃室高温氧化，去除所含污染物，节省额外尾气处理步骤，大大提高了系统的经济效益。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提出对原位热脱附时产生的污染地下水及蒸汽进行合理处置，简化了尾气处理步骤，提高了系统的经济效益；2、在确保直接热脱附过程顺利进行的同时，充分利用高温烟气的余热，提高系统效率；3、可以同时用直接热脱附与原位热脱附处理复杂污染场地，普适性、经济性强；4、装置结构紧凑、布置合理、余热利用效率高，有效缓解了土壤污染无害化修复的困境。附图说明图1为本专利技术装置的结构示意图。图中的附图标记为：1回转窑；2旋风除尘器；3二燃室；4加热管；5加热井；6双相提抽井；7急冷塔；8布袋除尘器；9淋洗塔；10冷凝装置；11水处理装置。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。下面的实施例可以使本专业的专业技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。异位和原位热脱附耦合处理污染土壤的装置，包括用于加热脱附污染土壤的回转窑1、旋风除尘器2、二燃室3、加热管4、加热井5、双相提抽井6、急冷塔7、布袋除尘器8、淋洗塔9、冷凝装置10和水处理装置11；旋风除尘器2的入口接至回转窑1的气体出口，其出口接至二燃室3的入口；二燃室3的烟气出口分为两路：一路接至伸入加热井5底部的加热管4，另一路接至急冷塔7的底部入口；加热管4竖向布置在加热井6中，加热管4的外壁上间隔设有多个温度检测器和压力检测器，用于监测不同深度土壤的温度和压力数值。加热井5的顶部出口接至急冷塔7底部入口，用于输送完成换热的烟气；急冷塔7的顶部出口依次连接布袋除尘器8和淋洗塔9，淋洗塔9顶部设排放烟囱；在设置加热井5的污染土壤处理地块中，还设有用于捕获水蒸气和气态污染物混合物的双相提抽井6，其排放口接至冷凝装置10的进口；冷凝装置10的液体排放口接至水处理装置，气体排放口则接至二燃室本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异位和原位热脱附耦合处理污染土壤的装置，包括用于加热脱附污染土壤的回转窑；其特征在于，该装置还包括旋风除尘器、二燃室、加热管、加热井、双相提抽井、急冷塔、布袋除尘器、淋洗塔、冷凝装置和水处理装置；旋风除尘器的入口接至回转窑的气体出口，其出口接至二燃室的入口；二燃室的烟气出口分为两路：一路接至伸入加热井底部的加热管，另一路接至急冷塔的底部入口；加热井的顶部出口接至急冷塔底部入口，用于输送完成换热的烟气；急冷塔的顶部出口依次连接布袋除尘器和淋洗塔，淋洗塔顶部设排放烟囱；在设置加热井的污染土壤处理地块中，还设有用于捕获水蒸气和气态污染物混合物的双相提抽井，其排放口接至冷凝装置的进口；冷凝装置的液体排放口接至水处理装置，气体排放口则接至二燃室的入口；前述各设备之间的连接均由管路实现连接。

【技术特征摘要】
1.一种异位和原位热脱附耦合处理污染土壤的装置，包括用于加热脱附污染土壤的回转窑；其特征在于，该装置还包括旋风除尘器、二燃室、加热管、加热井、双相提抽井、急冷塔、布袋除尘器、淋洗塔、冷凝装置和水处理装置；旋风除尘器的入口接至回转窑的气体出口，其出口接至二燃室的入口；二燃室的烟气出口分为两路：一路接至伸入加热井底部的加热管，另一路接至急冷塔的底部入口；加热井的顶部出口接至急冷塔底部入口，用于输送完成换热的烟气；急冷塔的顶部出口依次连接布袋除尘器和淋洗塔，淋洗塔顶部设排放烟囱；在设置加热井的污染土壤处理地块中，还设有用于捕获水蒸气和气态污染物混合物的双相提抽井，其排放口接至冷凝装置的进口；冷凝装置的液体排放口接至水处理装置，气体排放口则接至二燃室的入口；前述各设备之间的连接均由管路实现连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热管竖向布置在加热井中，加热管的外壁上间隔设有多个温度检测器和压力检测器，用于监测不同深度土壤的温度和压力数值。3.利用权利要求1所述装置实现异位和原位热脱附耦合处理污染土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在污染土壤处理地块中开挖加热井和双相提抽井，将加热管插入加热井，管口位于井底；在合适位置布置其余设备，并以管路连接；(2)将表层的污染土壤送入回转窑进行加热处理，使有机污染物与土壤分离；含有机污染物的尾气送至旋风除尘器去除颗粒物后，尾气送至二燃室进行燃烧处理；(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹明秀，蔡鹏涛，徐化，池作和，王进卿，张光学，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33