CN106903154A - 一种有机污染土壤热修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有机污染土壤热修复方法，用燃烧炉的烟气原位或异位加热有机污染土壤，使重金属类污染、农药类污染、烃类污染、生物、营养类污染从土壤中分离。本方法对污染物为重金属类，如；铬、镉、汞、砷、铅、铜、锌、镍等，有较强的热分解和稳定作用；对有机污染物为农药类，如；杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、除草剂、杀线虫剂和植物生长调节剂等，在高温下被有效脱附；对烃类污染物包括石油烃、卤代烃、多环芳烃等有极高的热解效果；对生物、营养类污染物在高温下完全分解。
Description
技术领域
本发明属于污染土壤热修复技术领域，具体涉及一种用加热方式修复污染土壤的方法。
背景技术
污染场地是人类在各种活动中使用或堆存了有害物质形成的，对人类健康和环境产生危害或具有潜在风险的空间区域。污染场地已成为一个世界性的环境问题。构成了对人类和环境的严重危害。随着我国经济的快速发展与经济结构的调整，工业〝三废〞的不恰当处置，矿区尾矿不合理堆放，油气开采以及城市工业区的搬迁等造成的场地土壤污染问题日益突显，有危害性的和潜在的有害环境地域，治理污染场地势在必行。但我国的污染场地治理尚处在起步阶段，修复技术尚不成熟，资金投入严重不足，急需研发成本低，效率高，环境友好的适合我国国情的修复技术。
我国经济在快速发展的过程中，由于对保护环境缺乏一定的认知度，特别最近几十年经济的高速发展，使得环境的承受能力达到极限，污染场地问题尤为突出。我国污染场地中主要污染物有重金属(如铬、镉、汞、砷、铅、铜、锌、镍等)、农药、石油烃、持久性有机污染物、挥发性或溶剂类有机污染物及有机-金属类有机污染物等。
为我国实现生态国家的长远规划，还给人类一个青山绿水，国家在空气、水、土壤等环境治理上投入巨资，为改善国人的生存环境，特别最近几年我国把治理污染场地提到重要议程上来。目前污染场地中有机污染场地在我国数量多、治理成本高、成熟的工程化技术缺乏，成为我国土壤治理的难题。热修复技术是有机污染场地修复技术中的重要技术之一，传统的土壤修复技术源于发达国家，在我国场地修复实践中由于修复成本高、尾气达标困难、管理不足等难以推广。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的是提出一种有机污染土壤热修复方法。
实现本发明目的的技术方案为：
一种有机污染土壤热修复方法，用燃烧炉的烟气原位或异位加热有机污染土壤，使重金属类污染、农药类污染、烃类污染、生物、营养类污染从土壤中分离。
优选地，土壤加热的温度为500～800℃。
本发明的一种优选技术方案为，有机污染土壤的原位热修复方法，其包括步骤：
(1)在污染场地所在区域内挖出贯通的沟槽；
(2)将保温盖板盖在沟槽上面，将沟槽上部全部覆盖，用土壤将盖板间隙密封；
(3)沟槽的一端为烟气入口，与燃烧炉的烟气管道连接，通入烟气加热所述有机污染土壤，沟槽的另一端连接烟气处理单元。
优选地，污染场地挖出的沟槽深度为1～3.5m，宽度为0.5～1m，长度为10～40m，沟槽的另一端通过管路连接燃烧炉。
其中，所述烟气处理单元包括顺次连接的脱硝装置、粉尘回收装置、脱硫装置和淋洗化学处理设备。
本发明的另一优选技术方案为，有机污染土壤的异位热修复方法包括步骤：将筛分后的污染土壤由加热炉顶部送入加热炉，通过燃烧器供给的混合热蒸汽和烟气对污染土壤加温，将污染土壤中的有机污染物逐步脱附并分解，以达到土壤净化的目的，处理后的土壤由加热炉底部排料口排出。
更优选地，通过循环烟气和热烟气混合，控制热修复土壤的烟气温度为650～750℃。
其中，所述加热炉炉体为可拆分式，加热炉为全封闭式，设定多个监控点，对多层炉体内的温度、压力进行实时监控。
其中，所述加热炉内各层设置多组螺旋式耙齿，污染土壤由顶部送入加热炉，由上至下逐层卸料，对污染土壤均匀加热。
其中，所述加热炉的烟气出口连接烟气处理单元，所述烟气处理单元包括顺次连接的脱硝装置、粉尘回收装置、脱硫装置和淋洗化学处理设备。
本发明的有益效果在于：
本方法对污染物为重金属类，如；铬、镉、汞、砷、铅、铜、锌、镍等，有较强的热分解和稳定作用；对有机污染物为农药类，如；杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、除草剂、杀线虫剂和植物生长调节剂等，在高温下被有效脱附；对烃类污染物包括石油烃、卤代烃、多环芳烃等有极高的热解效果；对生物、营养类污染物在高温下完全分解。
该工艺流程与设备可以配置应用多种热源，如：直火燃烧器、混合加热器、燃料自然加热、固体混合加热(是指加热的燃烧方式所用燃料)等配合工程运行；
该工艺流程与设备热效率高，同比节省20％～50％能源，大幅降低运行成本；该工艺流程与设备为可拆分式，可按需求到工作场地安装运行，大幅降低项目投资。
附图说明
图1为有机污染土壤的原位热修复的流程图。
图2为有机污染土壤的异位热修复的流程图。
图3为加热炉结构简图，
图4为有机污染土壤的原位热修复的系统示意图。
图中，1为燃烧炉，2为沟槽，201为烟气循环管路，3为脱硝设备，4为粉尘回收器，5为脱硫设备，6为淋洗化学处理器，7为加热炉，701为变频减速机，702为旋转轴，703为卸料口，704为热风入口，705为污染土壤入口，706为烟气出口。
具体实施方式
以下以具体实施例来进一步说明本发明技术方案。本领域技术人员应当知晓，实施例仅用于说明本发明，不用于限制本发明的范围。
实施例中，如无特别说明，所用技术手段为本领域常规的技术手段。
实施例1：
在进行热修复之前，首先对有机污染地区土壤进行检测，检测结果表明污染的土壤深度平均达到2米以上，因此本实施例中沟槽的深度为3m。对于污染情况较轻的区域，沟槽的深度可以在1-2米之间。
本实施例为有机污染土壤的原位热修复，操作流程见图1，包括步骤：
(1)在污染场地所在区域内挖出贯通的沟槽；污染场地挖出的沟槽深度为3m，宽度为1m，长度为20m，沟槽的另一端通过烟气循环管路201连接燃烧炉。
(2)将保温盖板盖在沟槽上面，将沟槽上部全部覆盖，用土壤将盖板间隙密封；
(3)沟槽的一端为烟气入口，与燃烧炉的烟气管道连接，通入500～800℃的烟气加热所述有机污染土壤，沟槽的另一端连接烟气处理单元。
其中，所述烟气处理单元包括顺次连接的脱硝装置、粉尘回收装置、脱硫装置和淋洗化学处理设备。
本方法采用的系统参见图4，燃烧炉1的烟气管道与沟槽2一端的入口连接，贯通的沟槽以90度转角迂回，延长了土壤被加热的时间；热修复土壤后的烟气从沟槽2的另一端排出，经过脱硝设备3、粉尘回收器4、脱硫设备5、淋洗化学处理设备6的处理，达标排放。本实施例中，脱硝设备3为放置催化剂的脱硝塔，脱硫设备为湿法脱硫设备，用石灰水脱除烟气中的SOx，粉尘回收器4为袋式除尘器、淋洗化学处理设备6喷淋金属萃取剂(按测得参数调整试剂参数)溶液以脱除重金属。处理后排出的烟气温度为80～90℃。
通过沟槽的另一端的烟气循环管路201，与热烟气混合，将燃烧炉输出的烟气温度控制为500℃(处理A)、600℃(处理A)、700℃(处理A)、800℃(处理D)。处理前后的浓度变化情况见表1。
表1 土壤中污染物的初始浓度及热脱附处理后的浓度变化情况(ng g-1)
热修复的温度700℃效果优于500-600℃。处理的温度达700℃以上，污染物中二噁英类物质去除的更好，但对于其他有机污染物，效果没有更大的改进。因此在化工厂、农药厂等污染场地，优选用700℃的热修复温度，考虑到温控设备的控制范围，可选用700±50℃的温度热修复有机污染土壤。实施例2
本实施例为有机污染土壤的异位热修复方法，流程见图2。
操作步骤为：有机污染土壤挖出，送入筛分上料机，将筛分后的污染土壤由加热炉顶部的污染土壤入口705送入加热炉(见图3)，加热炉7中心配有旋转轴702，由变频减速机701驱动旋转；旋转轴702上设置六层耙齿，耙齿对应放置土壤的六层筛板；筛板按照顺序为单数的，固定于炉壁、与旋转轴之间有下料通道；筛板按照顺序为偶数的，固定于旋转轴、与炉壁之间有下料通道。旋转轴带动耙齿将污染土壤逐层卸料，加热炉下部设热风入口704，各层通过燃烧器供给的混合热烟气(燃烧烟气在混风室同排出烟气混合)对污染土壤加温至700±10℃，将污染土壤中的有机污染物逐步脱附并分解，以达到土壤净化的目的，处理后的土壤由加热炉底部卸料口703排出。
其中，所述加热炉炉体为多层可拆分式，便于移动，在更换场地时利于运输。加热炉为全封闭式，设定多个监控点，对多层加热炉体内的温度、压力进行时时监控。加热炉内各层设置多组螺旋式耙齿，对污染土壤加热均匀，处理效果好。污染土壤异位热修复加热炉为全封闭式，所以热效率高，能耗低，处理效果好。
加热炉的烟气出口706连接烟气处理单元，所述烟气处理单元包括顺次连接的脱硝装置、粉尘回收装置、脱硫装置和淋洗化学处理设备。
以上的实施例仅仅是对本发明的具体实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，本领域技术人员在现有技术的基础上还可做多种修改和变化，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种有机污染土壤热修复方法，其特征在于，用燃烧炉的烟气原位或异位加热有机污染土壤，使重金属类污染、农药类污染、烃类污染、生物、营养类污染从土壤中分离。
2.根据权利要求1所述的有机污染土壤热修复方法，其特征在于，土壤加热的温度为500～800℃。
3.根据权利要求1或2所述的有机污染土壤热修复方法，其特征在于，有机污染土壤的原位热修复方法包括步骤：
(1)在污染场地所在区域内挖出贯通的沟槽；
(2)将保温盖板盖在沟槽上面，将沟槽上部全部覆盖，用土壤将盖板间隙密封；
(3)沟槽的一端为烟气入口，与燃烧炉的烟气管道连接，通入烟气加热所述有机污染土壤，沟槽的另一端连接烟气处理单元。
4.根据权利要求3所述的有机污染土壤热修复方法，其特征在于，污染场地挖出的沟槽深度为1～3.5m，宽度为0.5～1m，长度为10～40m，沟槽的另一端通过管路连接燃烧炉。
5.根据权利要求3所述的有机污染土壤热修复方法，其特征在于，所述烟气处理单元包括顺次连接的脱硝装置、粉尘回收装置、脱硫装置和淋洗化学处理设备。
6.根据权利要求1或2所述的有机污染土壤热修复方法，其特征在于，有机污染土壤的异位热修复方法包括步骤：将筛分后的污染土壤由加热炉顶部送入加热炉，通过燃烧器供给的热烟气和排出烟气在加热炉底部的混风室混合，达到要求温度，对污染土壤加温，将污染土壤中的有机污染物逐步脱附并分解，以达到土壤净化的目的，处理后的土壤由加热炉底部排料口排出。
7.根据权利要求1或2所述的有机污染土壤热修复方法，其特征在于，通过循环烟气和热烟气混合，控制热修复土壤的烟气温度为650～750℃。
8.根据权利要求6所述的有机污染土壤热修复方法，其特征在于，所述加热炉炉体为可拆分式，加热炉为全封闭式，设定多个监控点，对多层炉体内的温度和压力进行实时监控。
9.根据权利要求6所述的有机污染土壤热修复方法，其特征在于，所述加热炉内各层设置多组螺旋式耙齿，污染土壤由顶部送入加热炉，随着螺旋式耙齿旋转由上至下逐层卸料，对污染土壤均匀加热。
10.根据权利要求6所述的有机污染土壤热修复方法，其特征在于，所述加热炉的烟气出口连接烟气处理单元，所述烟气处理单元包括顺次连接的脱硝装置、粉尘回收装置、脱硫装置和淋洗化学处理设备。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Inventor after: Hou Hong Inventor after: Tang Zhensheng Inventor after: Guo Mina Inventor after: Zhao Long Inventor after: Ma Jin Inventor after: Xue Wenjuan Inventor before: Hou Hong Inventor before: Tang Zhensheng Inventor before: Wang Wenjie Inventor before: Zhao Long Inventor before: Ma Jin Inventor before: Xue Wenjuan |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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Application publication date: 20170630 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |