本發(fā)明涉及土壤修復(fù)，主要涉及含油污泥的熱處理修復(fù)設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

1、石油開采過程中，由于油井的泄漏、輸油管道破損以及儲(chǔ)油設(shè)施的腐蝕導(dǎo)致了石油泄漏事故的發(fā)生；石油中的物質(zhì)改變了土壤的理化性質(zhì)，使土壤中帶有劇毒，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和一定的環(huán)境巖土工程問題；一部分污染物在土壤淺層中積累，一部分石油污染物在土壤中發(fā)生了遷移，至地下深層土中，由此大量的污染物蓄積已經(jīng)成為了一種嚴(yán)重的環(huán)境問題；石油是一種易揮發(fā)的碳?xì)浠衔?，其揮發(fā)性即是石油液面分子向空氣擴(kuò)散的特性，比如硫化氫、乙烷、丙烷、部分丁烷以及少量戊烷，這些物質(zhì)的揮發(fā)對(duì)地表水及地下水資源造成次生危害，從而影響食物鏈危害人類安全。

2、目前，含油污泥修復(fù)常采用填埋、焚燒、化學(xué)劑沖洗、生物處理和熱脫附等方法；采用填埋和焚燒等物理方法處理時(shí)較為簡單，運(yùn)行周期短，但處理時(shí)容易產(chǎn)生二次污染，且焚燒對(duì)環(huán)境影響較大且費(fèi)用較高；采用化學(xué)劑沖洗能有效清除污染，如：edta、nta、dtpa、檸檬酸、蘋果酸等，這些試劑通過自身更強(qiáng)的絡(luò)合作用與重金屬形成新的絡(luò)合體，從土壤中分離出來，但殘留的化學(xué)藥劑對(duì)土壤本身也是一種污染；生物處理是一種有效、環(huán)保的清除方法，但這種方法往往受到環(huán)境的限制，比如，溫度、營養(yǎng)物質(zhì)、水分以及污染物濃度等，處理效果往往達(dá)不到預(yù)期；目前，土壤熱脫附是國際上公認(rèn)的一種處理方法，在修復(fù)含油污泥過程中可以針對(duì)多種情況下的含油污泥，因其直接、高效、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)受到了廣泛關(guān)注，以下列出熱脫附處理的相關(guān)發(fā)明。

3、公開號(hào)為cn104496136a的發(fā)明公布了一種含油固廢間接加熱熱解吸處理裝置及其方法，能有效的分解含油固廢；公開號(hào)為cn104785515a的發(fā)明公布了一種兩段式絞龍間接熱脫附裝置，屬于一種污染土壤修復(fù)裝置，該裝置利用余熱對(duì)污染土進(jìn)行預(yù)處理；公開號(hào)為cn105080958a的發(fā)明公布了一種有機(jī)污染土分類熱解吸修復(fù)系統(tǒng)及工藝，該裝置通過高溫?zé)峤馕G系統(tǒng)、低溫?zé)峤馕飨到y(tǒng)分別處理不同污染程度的有機(jī)污染土；公開號(hào)為cn204769861u的發(fā)明公布了一種微波土壤熱解吸裝置，該裝置能夠?qū)咚滞寥篮驼承酝寥肋M(jìn)行微波加熱，以進(jìn)行升溫?zé)峤馕瑫r(shí)通過抽提管抽出解吸氣，完成對(duì)土壤的修復(fù)。

4、以上裝置通常直接對(duì)含油污泥進(jìn)行處理，而未考慮含油污泥中的不同物質(zhì)，因含油污泥中一般均含有水分，當(dāng)溫度在100℃~300℃時(shí)，主要的脫附產(chǎn)物是水分、飽和烴和部分芳烴，脫附水分的過程會(huì)浪費(fèi)大量熱能；溫度在300℃~500℃時(shí)，主要的脫附產(chǎn)物是芳烴；當(dāng)溫度高于500℃時(shí)，主要的脫附產(chǎn)物是膠質(zhì)與瀝青質(zhì)；在利用熱脫附法處理含油污泥時(shí)，由于未考慮水和石油揮發(fā)溫度的不同，含油污泥中的水分往往先蒸發(fā)，導(dǎo)致大量熱能未被用于脫附石油烴，浪費(fèi)了外部能源供應(yīng)；同時(shí)，以上裝置也未對(duì)脫附產(chǎn)物與余熱進(jìn)行再利用，浪費(fèi)了大量熱能；因此，熱脫附法處理含油污泥主要存在熱能利用率低、脫附效率低、尾氣熱能利用率低等不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述專利中熱能被污泥中水分浪費(fèi)以及尾氣熱能流失的問題，本發(fā)明提供了一種含油污泥多級(jí)熱處理修復(fù)設(shè)備及方法，采取了多級(jí)熱處理的方法，充分利用了尾氣的熱能并對(duì)含油污泥中的水分進(jìn)行單獨(dú)處理，提高了熱能利用率與脫附效率；并且將脫附產(chǎn)物再用于熱處理過程，實(shí)現(xiàn)了脫附產(chǎn)物的再利用；本發(fā)明解決熱處理過程中脫附效率低、能源利用率低以及處理成本高的問題；本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題。

2、一種含油污泥多級(jí)熱處理修復(fù)設(shè)備，流程包括篩分處理、壓實(shí)脫水、沉淀分層、多級(jí)熱處理、氣體冷凝、干燥處理、尾氣燃燒、噴淋除塵、回填等操作。

3、進(jìn)一步的，所述篩分處理是將油田淤泥過篩，其中較大的塊石、樹枝等雜物將會(huì)被清除，減少對(duì)后續(xù)熱脫附的影響；進(jìn)一步的，所述壓實(shí)脫水是將含油污泥放入容器中，從上方施加壓力，此過程能分離土中部分水和油；所述沉淀分層是將壓實(shí)出來的水和油混合液體放入沉淀池中，攪拌加速油和水、顆粒分離，靜置分層后抽取上層液體進(jìn)行蒸發(fā)冷凝；進(jìn)一步的，所述多級(jí)熱處理分為第一級(jí)熱處理和第二級(jí)熱處理，壓實(shí)脫水后的含油污泥經(jīng)破碎后進(jìn)入第一級(jí)固體脫附倉，倉中置有螺旋絞龍可將含油污泥再次充分?jǐn)嚢杵扑?，第一?jí)固體脫附倉中溫度在150℃以上，可去除土壤中水分、飽和烴和部分芳烴，同時(shí)將沉淀分層后的上層液體抽取進(jìn)入液體蒸發(fā)倉中，液體蒸發(fā)倉底部有加熱器使倉內(nèi)液體達(dá)到300℃以上，可使上層液體中的水分和石油蒸發(fā)成為混合氣體進(jìn)入冷凝倉；然后通過進(jìn)料倉將含油污泥送入第二級(jí)固體脫附倉中，第二級(jí)固體脫附倉中溫度約在600℃以上，可基本去除土壤中石油烴、膠質(zhì)與瀝青質(zhì)；進(jìn)一步的，所述氣體冷凝，將氣體先通過冷凝管，利用油和水之間沸點(diǎn)的差異，冷凝液采用沸點(diǎn)109℃的氯化鈉飽和水溶液，石油烴氣體冷凝之后順冷凝管進(jìn)入球形收集管中，隨后進(jìn)入收集倉；進(jìn)一步的，所述干燥處理將未冷凝的氣體進(jìn)行干燥，使未冷凝的氣體烴進(jìn)入管式燃燒室；進(jìn)一步的，所述尾氣燃燒是將干燥后的氣體烴充分燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫混合氣體利用螺旋氣體管道對(duì)液體蒸發(fā)倉進(jìn)行加熱，隨后氣體直接排出，混合氣體中的水蒸氣冷凝進(jìn)入儲(chǔ)水瓶隨后進(jìn)入噴淋管，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，同時(shí)達(dá)到綠色排放標(biāo)準(zhǔn)；進(jìn)一步的，所述噴淋除塵和回填是將熱脫附處理后的土壤灑水噴淋進(jìn)行降溫和除塵，再將土壤回填到污染地帶。

4、本發(fā)明相比于現(xiàn)有的設(shè)備與方法，具有如下有益效果：

5、1、本發(fā)明，針對(duì)含油污泥中的水分在熱處理過程中浪費(fèi)大量熱能，在含油污泥進(jìn)行熱處理之前，通過壓實(shí)的方式將含油污泥中的固體污染物與液體污染物分開，分別進(jìn)行熱處理，可避免固體污染物熱處理時(shí)熱能被水分大量消耗，同時(shí)可直接對(duì)液體污染物進(jìn)行處理，提高了脫附效率與熱能利用率。

6、2、本發(fā)明，根據(jù)含油污泥中不同物質(zhì)揮發(fā)所需溫度的不同，對(duì)含油污泥中的水分和石油烴采用不同溫度的多級(jí)熱脫附進(jìn)行修復(fù)，可避免低溫時(shí)含油污泥中沸點(diǎn)較高的物質(zhì)無法揮發(fā)與高溫時(shí)沸點(diǎn)較低的物質(zhì)浪費(fèi)大量熱能，極大提高了熱能利用率。

7、3、本發(fā)明，針對(duì)熱脫附過程中產(chǎn)生的高溫尾氣熱能利用率低，將脫附產(chǎn)生的高溫尾氣進(jìn)行燃燒，成為可直接排放的高溫混合氣體，同時(shí)利用氣體的高溫對(duì)液體污染物進(jìn)行熱處理，實(shí)現(xiàn)了脫附產(chǎn)物再利用，提高了尾氣熱能利用率。

8、4、本發(fā)明，在高溫混合氣體對(duì)液體污染物進(jìn)行熱處理過程中，高溫混合氣體中水蒸氣會(huì)冷凝形成液態(tài)水并被收集用于噴淋除塵過程中，減少了外部能源供應(yīng)，節(jié)約能源資源。

9、5、本發(fā)明，含油污泥在經(jīng)過多級(jí)熱處理后可直接回填至取土區(qū)域，減少了土壤流失。

技術(shù)特征：

1.一種含油污泥多級(jí)熱處理修復(fù)設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括固體處理系統(tǒng)、沉淀分層系統(tǒng)、第一級(jí)熱處理系統(tǒng)、第二級(jí)熱處理系統(tǒng)、氣體冷凝系統(tǒng)、尾氣處理系統(tǒng)和回填系統(tǒng)；所述設(shè)備的工作流程包括篩分處理、壓實(shí)脫水、破碎處理、沉淀分層、多級(jí)熱處理、氣體冷凝、干燥處理、尾氣燃燒、噴淋除塵、回填過程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含油污泥多級(jí)熱處理修復(fù)設(shè)備，其特征在于，所述篩分處理、壓實(shí)脫水和破碎處理過程在固體處理系統(tǒng)中完成；固體處理系統(tǒng)包括加壓倉（1）、篩網(wǎng)（2）、子母扣（3）、加壓桿（4）、進(jìn)料管（5）、破碎倉（6）、對(duì)輥破碎機(jī)（7）；所述加壓倉（1）為空心圓柱筒，底部可打開，加壓桿（4）安裝在加壓倉（1）中心；所述篩網(wǎng)（2）通過子母扣（3）固定在加壓倉（1）內(nèi)部；所述破碎倉（6）內(nèi)有對(duì)輥破碎機(jī)（7），上部和下部分別與加壓倉（1）底部和第一級(jí)固體脫附倉（22）頂部通過進(jìn)料管（5）連接；所述進(jìn)料管（5）為空心圓臺(tái)狀，上下兩端可打開。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含油污泥多級(jí)熱處理修復(fù)設(shè)備，其特征在于，所述沉淀分層過程在沉淀分層系統(tǒng)中完成；沉淀分層系統(tǒng)包括電機(jī)（8）、無縫鋼管（9）、沉淀池（11）、輸出管（12）、攪拌裝置（13）、彈性伸縮管（14）、水泵（16）、收集管（48）；所述沉淀池（11）為空心圓柱筒，底部設(shè)有輸出管（12）；所述攪拌裝置（13）由電機(jī)（8）驅(qū)動(dòng)，位于沉淀池（11）中心線上，設(shè)有三葉式攪拌葉片（50）；所述無縫鋼管（9）一端與加壓倉（1）底部相連，另一端延伸至沉淀池（11）一側(cè)頂部；所述收集管一端位于沉淀池（11）內(nèi)部，連接彈性伸縮管（14），另一端與液體蒸發(fā)倉（18）通過水泵（16）相連；所述彈性伸縮管（14）下部連接帶有濾網(wǎng)的抽吸頭（15）；所述輸出管（12）位于沉淀池（11）側(cè)面底部。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含油污泥多級(jí)熱處理修復(fù)設(shè)備，其特征在于，多級(jí)熱處理過程分為第一級(jí)熱處理和第二級(jí)熱處理，分別在第一級(jí)熱處理系統(tǒng)和第二級(jí)熱處理系統(tǒng)中完成。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含油污泥多級(jí)熱處理修復(fù)設(shè)備，其特征在于，第一級(jí)熱處理系統(tǒng)包括排氣管（17）、液體蒸發(fā)倉（18）、螺旋氣體管道（19）、加熱器一（20）、保溫管（21）、第一級(jí)固體脫附倉（22）、數(shù)顯表（23）、紅外溫度傳感器（24）、粉塵濃度傳感器（25）、螺旋絞龍（26）、支架（27）、儲(chǔ)水瓶（28）、pvc軟管（35）；所述第一級(jí)固體脫附倉（22）為臥式空心圓柱筒，安裝在支架（27）上，左右兩側(cè)密封，一側(cè)設(shè)有排氣管（17），倉內(nèi)設(shè)有紅外溫度傳感器（24）與粉塵濃度傳感器（25）并與倉外數(shù)顯表（23）連接，倉周圍設(shè)置保溫層（47），頂部與進(jìn)料管（5）底部相連，底部與氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置（46）通過pvc軟管（35）相連，在第一級(jí)固體脫附倉（22）中心線上還設(shè)有螺旋絞龍（26），頂部一側(cè)與氣體冷凝系統(tǒng)通過保溫管（21）相連；所述液體蒸發(fā)倉（18）為空心圓柱筒，內(nèi)設(shè)有螺旋氣體管道（19），周圍設(shè)有保溫層（47），底部設(shè)有加熱器一（20），頂部一側(cè)與收集管相連，中心位置與氣體冷凝系統(tǒng)通過保溫管（21）連接；所述螺旋氣體管道（19）沿液體蒸發(fā)倉（18）內(nèi)表面安裝，進(jìn)氣口在蒸發(fā)倉底部并與管式燃燒室（42）通過保溫管（21）連接；所述排氣管（17）位于液體蒸發(fā)倉（18）一側(cè)頂部并與螺旋氣體管道相連（19）；所述儲(chǔ)水瓶（28）頂部與螺旋氣體管道（19）進(jìn)氣口相連，底部與回填系統(tǒng)通過無縫鋼管（9）相連；所述紅外溫度傳感器（24）置于第一級(jí)固體脫附倉（22）內(nèi)，與倉外數(shù)顯表（23）相連，可監(jiān)測(cè)倉內(nèi)溫度；所述粉塵濃度傳感器（25）位于第一級(jí)固體脫附倉（22）內(nèi)，與倉外數(shù)顯表（23）相連，可監(jiān)測(cè)倉內(nèi)粉塵濃度；所述數(shù)顯表（23）與紅外溫度傳感器（24）和粉塵濃度傳感器（25）相連，可顯示倉內(nèi)溫度與粉塵濃度，達(dá)到危險(xiǎn)閾值時(shí)將發(fā)出警報(bào)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含油污泥多級(jí)熱處理修復(fù)設(shè)備，其特征在于，第二級(jí)熱處理系統(tǒng)包括數(shù)顯表（23）、紅外溫度傳感器（24）、粉塵濃度傳感器（25）、螺旋絞龍（26）、第二級(jí)固體脫附倉（33）、pvc軟管（35）、氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置（46）；所述第二級(jí)固體脫附倉（33）為臥式空心圓柱筒，安裝在支架（27）上，左右兩側(cè)密封，一側(cè)設(shè)有排氣管（17），中心線上設(shè)有螺旋絞龍（26），倉周圍設(shè)置保溫層（47），倉內(nèi)設(shè)有紅外溫度傳感器（24）與粉塵濃度傳感器（25）并與倉外數(shù)顯表（23）相連，一側(cè)底部與氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置（46）通過pvc軟管（35）連接，頂部通過進(jìn)料倉（32）與第一級(jí)固體脫附倉（22）相連，頂部一側(cè)通過保溫管（21）與氣體冷凝系統(tǒng)相連，底部與出料管（34）相連。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含油污泥多級(jí)熱處理修復(fù)設(shè)備，其特征在于，所述氣體冷凝過程在氣體冷凝系統(tǒng)中完成；氣體冷凝系統(tǒng)由保溫管（21）、冷凝倉（36）、收集倉（37）、冷凝管（38）、球形收集管（39）、加熱器二（40）、收集管（48）構(gòu)成；所述冷凝倉（36）為空心長方體，倉周圍設(shè)有保溫層（47），底部有收集倉（37），一側(cè)設(shè)有加熱器二（40），倉內(nèi)u形排列有冷凝管（38）；所述冷凝管（38）的進(jìn)氣端通過保溫管（21）與第一級(jí)熱處理系統(tǒng)和第二級(jí)熱處理系統(tǒng)相連，冷凝管（38）的出氣端與尾氣處理系統(tǒng)相連；所述球形收集管（39）頂部與冷凝管（38）下部u形管連接，底部有閥門（10）控制的收集管（48）延伸至收集倉（37）內(nèi)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含油污泥多級(jí)熱處理修復(fù)設(shè)備，其特征在于，所述干燥處理、尾氣燃燒過程在尾氣處理系統(tǒng)中完成；尾氣處理系統(tǒng)由保溫管（21）、球形干燥管（41）、管式燃燒室（42）構(gòu)成；所述球形干燥管（41）一端與冷凝管（38）出氣端連接，另一端與管式燃燒室（42）相連，內(nèi)部有干燥劑用于干燥未凝氣體；所述管式燃燒室（42）由火焰筒（45）、噴嘴（43）和外筒（49）組成，進(jìn)出口分別與球形干燥管（41）和螺旋氣體管道（19）進(jìn)氣口通過保溫管（21）相連，可對(duì)未冷凝的石油烴氣體進(jìn)行完全燃燒，燃燒產(chǎn)生高溫氣體通過螺旋氣體管道（19）排出，火焰筒（45）置于外筒（49）內(nèi)部中心線上，筒身有進(jìn)氣孔（44），一端與噴嘴（43）連接，另一端與出氣口相連。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含油污泥多級(jí)熱處理修復(fù)設(shè)備，其特征在于，所述噴淋除塵和回填過程在回填系統(tǒng)中完成；回填系統(tǒng)由噴淋管（29）、噴淋器（30）、傳送帶（31）、出料管（34）組成；所述噴淋管（29）位于傳送帶（31）上方，一端與儲(chǔ)水瓶（28）底部相連；所述噴淋器（30）等距排列在噴淋管（29）正下方；所述傳送帶（31）一側(cè)位于出料管（34）下方，將土料回填；所述出料管（34）位于第二級(jí)固體脫附倉（33）底部，可將土料送至傳送帶（31）。

10.一種如權(quán)利要求1-9中任一所述的含油污泥多級(jí)熱處理修復(fù)設(shè)備的操作方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種含油污泥多級(jí)熱處理修復(fù)設(shè)備及方法，屬于含油污泥修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。修復(fù)過程包括篩分處理、壓實(shí)脫水、破碎處理、沉淀分層、多級(jí)熱處理、氣體冷凝、干燥處理、尾氣燃燒、噴淋除塵、回填過程。該設(shè)備包括了固體處理系統(tǒng)、沉淀分層系統(tǒng)、第一級(jí)熱處理系統(tǒng)、第二級(jí)熱處理系統(tǒng)、氣體冷凝系統(tǒng)、尾氣處理系統(tǒng)和回填系統(tǒng)。本發(fā)明在含油污泥熱處理的過程中，將固體污染物與液體污染物分開進(jìn)行處理，并根據(jù)含油污泥中不同物質(zhì)揮發(fā)所需溫度不同，采取多級(jí)熱處理的方法，提高了熱能利用率與修復(fù)效率。同時(shí)，將脫附的氣體產(chǎn)物燃燒后再用于熱處理過程，實(shí)現(xiàn)了脫附產(chǎn)物的再利用。本裝置結(jié)構(gòu)合理，操作簡單，實(shí)用性強(qiáng)，具有廣闊的利用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：晏忠瑞,劉志良,萬旭升,黃健,刁駿,姬慶濤,蒲萬麗,路建國,陳政陽,吳志強(qiáng),文藝宏,秦興盛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南石油大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9