一种两相循环分级热脱附系统及其方法技术方案

本发明专利技术提供了一种两相循环分级热脱附系统，包括土壤预处理系统、高温热处理系统、废气处理系统、废水处理系统，污染土壤干化后进入破碎筛分装置，筛下土壤进入磁选装置去除金属杂物；预处理后的土壤依次通过一级热处理单元和二级热处理单元，有机污染物从土壤中挥发脱附；热处理单元所产生的高温废气经废气处理系统处理，尾气达标排放；废水进行混凝沉淀，上清液进入氧化池处理达标后循环利用，污泥脱水滤液循环利用，泥饼进入热脱附系统循环处理。本发明专利技术具有如下优点和有益效果：①热脱附系统分级设置，污染物去除效率高；②多品类热源分级利用，热量利用效率高；③达标尾水循环利用，废水和污泥零排放。

A two-phase cycle and staged thermal desorption system and its method

【技术实现步骤摘要】
一种两相循环分级热脱附系统及其方法
本专利技术属于环境保护
，涉及一种两相循环分级热脱附系统及其方法。
技术介绍
热脱附是污染土壤修复主要技术之一，通过将污染土壤加热至目标污染物沸点以上，使目标有机污染物从土壤中挥发或分离，最终进入废气处理系统进行彻底去除或浓缩收集。热脱附过程中目标污染物发生蒸发、蒸馏、沸腾、氧化和热解等作用，通过控制系统温度和物料停留时间可以选择性的移除不同的污染物。热脱附技术可以分为原位热脱附和异位热脱附两大类。原位热脱附技术主要用于处理一些难以开展异位修复的区域，例如深层土壤以及建筑物下层土壤。异位热脱附将污染土壤取出并通过专门的热脱附装置处理，具有污染物处理范围广、处理效率高、设备可移动、修复后土壤可再利用等优点，已被广泛应用于处理含有挥发性和半挥发性有机污染物的土壤、污泥、沉淀物、滤渣等。根据热源载体（高温烟气、蒸汽等）与污染土壤是否直接接触，可将热脱附方式分为直接加热和间接加热。专利技术专利CN101712042A、CN207271801U、CN109720901A等采用直接加热方式进行热脱附，热源气体与脱附出的污染气体相互混合，尾气处理量大，处理成本偏高，且占地面积大。专利CN105750319B、CN105057337B等采用间接加热方式，单热脱附主体装置均为单层水平绞龙推进结构，内部空间体积小，热源气体以及污染土壤在热脱附装置内部的停留时间较短，无法充分热交换，热量利用效率低，污染物去除效果难以保障。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种两相循环分级热脱附系统及其方法，以解决现有热脱附技术在处理有机污染土壤过程中存在的热量利用效率低、污染物去除效果欠佳等问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种两相循环分级热脱附系统，其特征在于所述系统包括以下子系统：土壤预处理系统，用于干化并破碎筛分土壤，筛下土壤进入磁选装置去除金属杂物，实现土壤预处理；高温热处理系统，用于将预处理后的土壤进行热处理，有机污染物从土壤中挥发脱附；废气处理系统，土壤预处理系统和高温热处理系统产生的废气由所述废气处理系统处理后排出；废水处理系统，废气处理系统产生的废水由废水处理系统处理后排放。进一步地，所述土壤预处理系统包括依次连接的干化区、破碎筛分装置、磁选装置、计量装置和输送机，由干化区干化后的土壤进入破碎筛分装置，筛下土壤进入磁选装置，去除金属杂物；然后土壤通过计量装置称重，并由输送机提升至高温热处理系统。所述高温热处理系统，包括依次连接的进料单元、一级热处理单元、二级热处理单元、和出料单元，预处理后的土壤进入高温热处理系统的进料单元，并依次通过一级热处理单元和二级热处理单元，一级热处理单元和二级热处理单元中所产生的废气送至废气处理系统；一级热处理单元、二级热处理单元均为腔室结构，中间均为螺旋推进炉管，炉管外为高温烟气通道。所述废气处理系统，由喷淋急冷装置、汽水分离装置、换热冷凝装置、除尘装置、活性炭吸附装置组成。所述废水处理系统，由集水池、混凝沉淀池、氧化池、污泥暂存池、污泥脱水机组成。一种两相循环分级热脱附系统的热脱附方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：（1）土壤预处理，污染土壤首先进入干化区，干化后土壤进入破碎筛分装置，筛上杂物洗净后回填，筛下土壤进入磁选装置，所含金属杂物被去除；然后土壤通过计量装置称重，并由输送机提升至高温热处理系统的进料单元；（2）热脱附处理，预处理后的土壤进入高温热处理系统的进料单元，并依次通过一级热处理单元和二级热处理单元，空气和燃料在燃烧单元燃烧产生高温烟气，依次通过二级热处理单元和一级热处理单元，烟气与土壤在一级热处理单元和二级热处理单元内间接热交换，在一级热处理单元中，土壤升温预热，水分蒸发，部分低沸点有机污染物从土壤中挥发脱附；在二级热脱附处理单元中，土壤中有机污染物进一步彻底脱附去除；热脱附处理后的高温土壤进入出料单元，转移至土壤待检区域暂存；一级热处理单元和二级热处理单元中所产生的废气进入废气处理系统；（3）废气处理，一级热处理单元和二级热处理单元中所产生的高温废气首先通过喷淋急冷装置，温度急剧降低，去除废气中所含颗粒物被；然后进入汽水分离装置，所含的大部分水汽被分离排出；然后进入换热冷凝装置，所含的有机污染物以及其余水汽冷凝进入液相；然后进入除尘装置，进一步去除气体中所含的少量颗粒物，防止颗粒物堵塞后续的活性炭吸附装置；废气中所含的有机污染物在活性炭吸附装置中被进一步去除，尾气达标排放；喷淋急冷、汽水分离、换热冷凝等装置中产生的废水进入废水处理系统；（4）废水处理，废水进入集水池暂存调蓄，然后进入混凝沉淀池处理，沉淀后上清液进入氧化池，处理达标后尾水一部分循环至高温热处理系统的出料单元，用作土壤冷却加湿喷淋水；另一部分循环至废气处理系统，用作喷淋急冷装置喷淋水，实现废水零排放；沉淀池产生的污泥在污泥储存池暂存，然后进入污泥脱水机处理，脱水滤液返回废水集水池处理，脱水泥饼进入污染土壤预处理系统循环处理，实现污泥零排放。优选地，在所述步骤（1）中，土壤预处理均在密闭大棚中进行，大棚内设置通风换气设施，废气进入废气处理系统，通过除尘装置去除所含颗粒物，然后通过活性炭吸附装置去除所含的有机污染物，尾气达标排放。优选地，在所述步骤（1）中，干化区采用阳光棚辅助地暖供热，并配置布料、翻抛设备，燃料燃烧产生的高温烟气，先进入高温热处理系统用于污染物脱附，然后通过干化区地暖系统，实现热量的分级充分利用。优选地，在所述步骤（1）中，预处理后的土壤含水率不高于20%，粒径不超过30mm。优选地，在所述步骤（2）中，一级热处理单元内温度为350℃~450℃，物料停留时间为3min~10min；二级热处理单元内温度为550℃~650℃，物料停留时间为5min~15min。优选地，在所述步骤（2）中，燃烧单元采用低氮燃烧器，燃料可为天然气、燃油等，助燃空气可采用废气处理系统换热冷凝装置的热空气。优选地，在所述步骤（2）中，热脱附处理后的高温土壤在出料单元喷淋加湿，温度降至不超过60℃，含水率不小于30%，以避免产生扬尘。优选地，在所述步骤（3）中，换热冷凝装置可采用冷空气或者冷水作为换热媒介，换热后的热空气可作为燃烧单元助燃空气。优选地，在所述步骤（3）中，除尘装置为干式机械除尘器、袋式除尘器、或电除尘器。优选地，在所述步骤（3）中，活性炭吸附装置数量不少于3个，通过切换串联、并联模式，以满足活性炭吸附装置检修维护、填料更换过程中废气达标处理的需要。优选地，在所述步骤（4）中，氧化池采用化学氧化、和/或臭氧氧化方式去除废水中的有机污染物。优选地，在所述步骤（4）中，污泥脱水机采用板框压滤机、带式压滤机、或离心机，脱水泥饼含水率不高于40%。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：（1）热脱附系统分级设置，污染物去除效率高。高温烟气依次通过二级热处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两相循环分级热脱附系统，其特征在于所述系统包括以下子系统：/n土壤预处理系统，用于干化并破碎筛分土壤，筛下土壤进入磁选装置去除金属杂物，实现土壤预处理；/n高温热处理系统，用于将预处理后的土壤进行热处理，有机污染物从土壤中挥发脱附；/n废气处理系统，土壤预处理系统和高温热处理系统产生的废气由所述废气处理系统处理后排出；/n废水处理系统，废气处理系统产生的废水由废水处理系统处理后排放。/n

【技术特征摘要】
1.一种两相循环分级热脱附系统，其特征在于所述系统包括以下子系统：
土壤预处理系统，用于干化并破碎筛分土壤，筛下土壤进入磁选装置去除金属杂物，实现土壤预处理；
高温热处理系统，用于将预处理后的土壤进行热处理，有机污染物从土壤中挥发脱附；
废气处理系统，土壤预处理系统和高温热处理系统产生的废气由所述废气处理系统处理后排出；
废水处理系统，废气处理系统产生的废水由废水处理系统处理后排放。


2.如权利要求1所述的热脱附系统，其特征在于，所述土壤预处理系统包括依次连接的干化区、破碎筛分装置、磁选装置、计量装置和输送机，由干化区干化后的土壤进入破碎筛分装置，筛下土壤进入磁选装置，去除金属杂物；然后土壤通过计量装置称重，并由输送机提升至高温热处理系统。


3.如权利要求1所述热脱附系统，其特征在于，所述高温热处理系统，包括依次连接的进料单元、一级热处理单元、二级热处理单元、和出料单元，预处理后的土壤进入高温热处理系统的进料单元，并依次通过一级热处理单元和二级热处理单元，一级热处理单元和二级热处理单元中所产生的废气送至废气处理系统；一级热处理单元、二级热处理单元均为腔室结构，中间均为螺旋推进炉管，炉管外为高温烟气通道。


4.如权利要求1所述热脱附系统，其特征在于，所述废气处理系统由喷淋急冷装置、汽水分离装置、换热冷凝装置、除尘装置、活性炭吸附装置组成；所述废水处理系统，由集水池、混凝沉淀池、氧化池、污泥暂存池、污泥脱水机组成。


5.一种两相循环分级热脱附系统的热脱附方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
（1）土壤预处理，污染土壤首先进入干化区，干化后土壤进入破碎筛分装置，筛上杂物洗净后回填，筛下土壤进入磁选装置，所含金属杂物被去除；然后土壤通过计量装置称重，并由输送机提升至高温热处理系统的进料单元；
（2）热脱附处理，预处理后的土壤进入高温热处理系统的进料单元，并依次通过一级热处理单元和二级热处理单元，空气和燃料在燃烧单元燃烧产生高温烟气，依次通过二级热处理单元和一级热处理单元，烟气与土壤在一级热处理单元和二级热处理单元内间接热交换，在一级热处理单元中，低沸点有机污染物从土壤中挥发脱附；在二级热脱附处理单元中，土壤中有机污染物进一步脱附去除；热脱附处理后的高温土壤进入出料单...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭学军，王磊，高耘飞，朱煜，钱赵秋，邱月峰，徐伟，张辰，
申请(专利权)人：上海市政工程设计研究总院集团有限公司，上海申环环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31