一种负载催化剂的介质循环热脱附土壤修复方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种负载催化剂的介质循环热脱附土壤修复系统，属于土壤修复技术领域。通过系统包含的转筒结构及筛分循环系统实现了介质的循环使用，负载催化剂的循环介质高效降低土壤热脱附所需温度，在不增加设备规模的前提下，提高热脱附效率的同时显著降低了系统能耗。循环介质破碎后催化材料分解为氧化钙等对土壤有改良作用的有益成分。对土壤有改良作用的有益成分。对土壤有改良作用的有益成分。

【技术实现步骤摘要】
一种负载催化剂的介质循环热脱附土壤修复方法及其系统


[0001]本专利技术属于污染场地土壤修复
，适用于有机污染场地土壤的修复，具体涉及一种负载催化剂的介质循环热脱附土壤修复系统。

技术介绍

[0002]土壤是指陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层，当排入土壤的有害物质过多超过土壤自净能力时就会引起土壤的组成、结构和功能发生变化，微生物活动受到抑制，有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累通过“土壤
→
植物
→
人体”，或通过(土壤
→
水
→
人体)间接被人体吸收，达到危害人体健康的程度，就发生了土壤污染。
[0003]目前污染严重的场地主要包括化工厂、农药厂、冶炼厂、加油站、化学品储罐等，这类场地的污染物主要以有机污染为主，根据其熔沸点的差异又可分为挥发性有机物、半挥发性有机物、持久性有机物及农药等。这类污染土壤的修复技术包括焚烧(水泥窑协同处置)、植物修复、生物修复、化学修复及热脱附等，其中热脱附技术具有处理效率高、修复周期短、装置可移动等优点，广泛应用于挥发/半挥发性有机污染场地修复，美国EPA统计显示欧美场地修复案例中热脱附占20～30％，是场地修复主要技术之一。
[0004]按加热方式不同，热脱附分为直接热脱附和间接热脱附两种技术。其中间接热脱附技术因其安全性高，二次污染风险低，修复后土壤可再利用等优势，被广泛应用。
[0005]间接热脱附技术是通过燃烧产生的高温烟气通过反应器金属壳体间接加热污染土壤，使污染土壤加热至目标温度以上，在加热过程中，高温烟气与污染土壤不直接接触。通过控制系统温度和物料停留时间有选择地使有机污染物气化挥发，从而使有机污染物与土壤颗粒分离、去除。
[0006]一般污染场地待修复污染土壤少则数千吨，多则几十万吨，修复后的土地急需再开发房地产，所以要求修复设备处理效率高、能力强，以缩短修复工期。污染土壤在全国各地分布，设备需要经常拆装更换使用场地，以实现设备反复利用。考虑设备的安装、运输和拆卸，要求撬装式集成，单体结构尺寸一般不超过3m
×
3m
×
12m。
[0007]在不增加设备尺寸的前提下，依赖高温烟气、金属壳体和土壤三者间接传热这种单一的加热方式，限制了传热效率，导致了间接热脱附设备处理效率低，一般为每小时3
‑
4吨，不能满足中大型污染场地土壤修复的需要。
[0008]另一方面，有些大块土壤比较密实，热量很难有效传递到内部，阻碍了中心有机污染物挥发，导致污染物去除率不高，一般为90
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95％，对于重度污染土壤热脱附效果不能满足修复要求。
[0009]此外，现有热脱附技术热量都是来源于燃料燃烧，需要消耗大量燃料，修复成本高。
[0010]申请号202010291492.X一种有机污染土壤修复的螺杆式间接热脱附装置，包括水平方向布置的外筒和螺杆；外筒前端上部固定连接带刮料喂料机，外筒后端下部固定连接出料筒；外筒上部设置三个分支管道，用于收集尾气；三个分支管道汇集于集中管道，集中
管道上有一个气体抽样口。螺杆固定支撑设置于外筒内；螺杆内具有用于加热土壤的空腔，空腔的后端用于通入热空气，空腔的前端用于排出热空气；热空气在空腔中的流动方向与土壤运动方向相反。申请号202020478031.9一种土壤修复用回转窑间接热脱附系统，包括：进料装置、回转窑、排料装置、二燃室和换热器，所述回转窑包括：窑头、底座、回转窑外套、回转窑内套和窑尾，所述回转窑内套设置在所述回转窑外套内形成热空气夹层，所述回转窑外套设置在所述底座上，所述窑头和所述窑尾分别设置在所述回转窑外套两端，所述进料装置与所述窑头连接，所述排料装置与所述窑尾连接，所述换热器设置在所述二燃室上，所述换热器与所述热空气夹层连接，所述二燃室与所述窑尾连接。这两个专利公开了典型间接热脱附反应器结构原理，加热方式为热风通过“外筒”和“回转窑内套”间接加热内部土壤，传热方式单一，在“外筒”和“回转窑内套”尺寸一定的情况下，传热效率不能实现显著提高；缺少对大块土壤的破碎措施，污染物去除率不高；热量来源均为燃料燃烧，能耗较高。

技术实现思路

[0011]本专利技术是针对现有技术存在的缺陷提供一种负载催化剂的介质循环热脱附土壤修复系统。
[0012]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0013]一种采用负载了催化剂的循环介质进行热脱附土壤修复的方法，该方法包括以下步骤：
[0014](1)将负载了催化剂的循环介质与污染土壤一同进入进料装置，土壤在电加热有轴螺旋输送器中旋转破碎，经循环介质所带余热和电加热双重加热条件下至100～120℃，加热过程中蒸发的水蒸气由水蒸气出口集气罩吸收排出，破碎后的土壤输送至装置后端落入倾斜布置的热脱附反应器中；
[0015](2)在热脱附反应器中破碎后的土壤加热至200～400℃并进行热脱附反应，反应结束后的土壤与循环介质在重力作用下一直处于转筒下部并缓慢向出料端移动，热脱附尾气从反应器前料端固定罩所设脱附气出口排出；
[0016](3)污染土壤与循环介质在到达出料端时，循环介质被磁力循环介质筛分装置收集后经循环管路输送到土壤进料口，循环介质携带余热加入到进料口后对进料端土壤进行加热催化作用。
[0017]本专利技术技术方案中：污染土壤中负载了催化剂的循环介质添加质量为0.1％—5％。
[0018]在一些具体的技术方案中：该方法包括以下步骤：
[0019](1)循环介质(9)与污染土壤一同进入进料装置，污染土壤在电加热有轴螺旋输送器中旋转破碎，经循环介质所带余热和电加热双重加热条件下至100～120℃，加热过程中蒸发的水蒸气由水蒸气出口集气罩吸收排出，破碎后的土壤输送至装置后端落入热脱附反应器中；
[0020](2)热脱附反应器绕轴心线旋转，其他部位固定不动，土壤与循环介质在重力作用下一直处于转筒下部并缓慢向出料端移动，热空气由热风发生装置鼓入热风加热箱体中与热脱附反应器进行热交换，在热空气加热的条件下污染土壤与循环介质进一步被加热至200～400℃，污染土壤中有机污染物在循环介质内部负载的催化材料作用下被分解为水、
二氧化碳等小分子，并释放热量增强土壤加热效果，热脱附尾气从反应器前料端固定罩所设脱附气出口排出，热空气从热风加热箱体上端的烟气出口进入循环管路进行循环；
[0021](3)循环介质于转筒中向出料端移动过程中与土壤同时被加热，污染土壤与循环介质在到达出料端时，循环介质被磁力循环介质筛分装置收集后经循环管路输送到土壤进料口，循环介质携带余热加入到进料口后对进料端土壤起到一定的加热作用。
[0022]一种用于实现上述方法的系统，该系统包括进料装置以及与其依次相连的热脱水装置、反应器进料端固定罩、热脱附反应器、反应器出料端固定罩，所述的循环介质筛分装置位于反应器出料端固定罩的下方。
[0023]上述系统中：有轴螺旋输送器的前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用负载了催化剂的循环介质进行热脱附土壤修复的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)将负载了催化剂的循环介质(9)与污染土壤一同进入进料装置(1)，土壤在电加热有轴螺旋输送器(10)中旋转破碎，经循环介质所带余热和电加热双重加热条件下至100～120℃，加热过程中蒸发的水蒸气由水蒸气出口集气罩吸收排出，破碎后的土壤输送至装置后端落入倾斜布置的热脱附反应器(4)中；(2)在热脱附反应器(4)中破碎后的土壤加热至200～400℃并进行热脱附反应，反应结束后的土壤与循环介质在重力作用下一直处于转筒下部并缓慢向出料端移动，热脱附尾气从反应器前料端固定罩(3)所设脱附气出口排出；(3)污染土壤与循环介质在到达出料端时，循环介质被磁力循环介质筛分装置(7)收集后经循环管路(8)输送到土壤进料口，循环介质携带余热加入到进料口后对进料端土壤进行加热催化作用。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该循环介质以多微孔陶瓷为循环体，负载5
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20％的Co
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Ca
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K@Fe3O4催化剂；所述的Co
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Ca
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K@Fe3O4催化剂中：钙钾钴氧化物为催化活性组分，柠檬酸为载体络合剂，纳米四氧化三铁颗粒为载体，十二烷基硫酸钠为循环介质分散剂；以载体质量为基准，催化活性组分的质量百分含量为5％～25％，活性组分中钙钾钴氧化物为四氧化三钴、氧化钙、氧化钾，且四氧化三钴、氧化钙、氧化钾的质量比依次为1：(0.1～2)：(0.1～2)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：污染土壤中负载了催化剂的循环介质添加质量为0.1％—5％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)循环介质(9)与污染土壤一同进入进料装置(1)，污染土壤在电加热有轴螺旋输送器(10)中旋转破碎，经循环介质所带余热和电加热双重加热条件下至100～120℃，加热过程中蒸发的水蒸气由水蒸气出口集气罩吸收排出，破碎后的土壤输送至装置后端落入热脱附反应器(4)中；(2)热脱附反应器(4)绕轴心线旋转，其他部位固定不动，土壤与循...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海涛，金奇杰，陈纪赛，徐慕涛，周永贤，李明波，支晓欢，
申请(专利权)人：南京中船绿洲环保有限公司南京杰科丰环保技术装备研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：