一種用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置，包括：進料系統(tǒng)、回轉窯加熱系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、降溫冷凝系統(tǒng)、尾氣過濾系統(tǒng)、氣體排放系統(tǒng)、冷凝液收集系統(tǒng)、沉淀過濾系統(tǒng)、土壤冷卻系統(tǒng)和出料系統(tǒng)。本實用新型所提供的用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置，可以通過輕質柴油（天然氣）燃燒間接加熱回轉窯爐體，大幅度降低熱脫附成本，并且減少脫附過程中粉塵的產生，降低末端尾氣處置壓力，對除塵后的工藝尾氣實現(xiàn)除塵和冷凝，最終達到尾氣中汞全部回收和利用，達標排放；全部廢水循環(huán)利用，做到零排放；實施過程中廢渣零排放。
【專利說明】一種用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于環(huán)境工程【技術領域】中的土壤修復領域，具體涉及一種用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置。

【背景技術】
[0002]氯堿工業(yè)是國民經濟的重要組成部分，是基礎化工原材料行業(yè)，在整個國家工業(yè)體系中占據著十分重要的基礎性地位，氯堿生產工藝有水銀電解、隔膜電解和離子膜法，其中水銀法電流效率高，產品質量好，在上世紀90年代以前，一直是我國各個氯堿廠采用的主要生產工藝，但該工藝會產生大量的含汞污染土壤，直接或間接造成了土壤和地下水污染，存在環(huán)境污染隱患，亟待治理。
[0003]目前，國內針對汞及其化合物污染土壤的修復技術主要包括植物修復技術、穩(wěn)定化固化技術、電動修復和淋洗技術。如馮新斌等于2010年申請的CN101786098A專利，采用油菜對汞污染土壤進行修復；仇榮亮等申請的CN101362145B專利采用化學淋洗技術對汞污染土壤進行修復；這些技術一方面修復速度較慢，如植物修復和電動修復技術，難以在一個較短時間內對高污染土壤進行修復；二者修復風險大，如穩(wěn)定化技術修復后，穩(wěn)定化和固化后的汞及其化合物仍然存在土壤中，在一定的環(huán)境變化下(如酸雨影響)，土壤中的汞仍有溶出的可能，存在環(huán)境風險。
[0004]熱脫附技術是修復污染土壤的主要技術之一，該技術是用直接或間接的熱交換加熱，使土壤中污染組分達到足夠高的溫度，使其蒸發(fā)并與土壤媒介相分離的過程。熱脫附器中的熱量傳遞媒介為空氣、燃燒氣、惰性氣體等，熱脫附過程是土壤中污染組分從固相(液相)熱傳遞進入氣相的物理過程。
[0005]國內目前開發(fā)的熱脫附修復系統(tǒng)主要是針對揮發(fā)性有機物和半揮發(fā)性有機物污染土壤，由于有機物在理化特征上與汞及其化合物有較大差異，這些熱脫附設備難以用于汞污染土壤的修復。
實用新型內容
[0006]有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置，該裝置可以高效、經濟地修復汞污染土壤，并且實施過程中實現(xiàn)污水零排放，廢渣零排放，汞綜合利用，尾氣達標排放的目的；是國內第一套專門針對汞及其化合物污染土壤處置的熱脫附修復裝置，該裝置可以最大程度回收污染土壤中的汞及其化合物，處置后土壤中汞及其化合物的濃度低于0.5 mg/kg ;并且實現(xiàn)廢水和廢洛零排放,尾氣達標排放。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置，包括:進料系統(tǒng)、回轉窯加熱系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、降溫冷凝系統(tǒng)、尾氣過濾系統(tǒng)、氣體排放系統(tǒng)、冷凝液收集系統(tǒng)、沉淀過濾系統(tǒng)、土壤冷卻系統(tǒng)和出料系統(tǒng)；所述進料系統(tǒng)連接所述回轉窯加熱系統(tǒng)、所述回轉窯加熱系統(tǒng)的下端出口連接土壤冷卻系統(tǒng)，所述土壤冷卻系統(tǒng)連接所述出料系統(tǒng)，所述回轉窯加熱系統(tǒng)的上端出口連接除塵系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)的下端出口連接土壤冷卻系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)的上端出口連接降溫冷凝系統(tǒng)，降溫冷凝系統(tǒng)的下端出口連接冷凝液收集系統(tǒng)，降溫冷凝系統(tǒng)的上端出口連接尾氣過濾系統(tǒng)，尾氣過濾系統(tǒng)的出口連接氣體排放系統(tǒng)，冷凝液收集系統(tǒng)的出口連接沉淀過濾系統(tǒng)。
[0008]優(yōu)選地，其中所述用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置為模塊式的可移動裝置。
[0009]優(yōu)選地，其中所述用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置還包括沉淀過濾系統(tǒng)，所述沉淀過濾系統(tǒng)的一端出口連接土壤冷卻系統(tǒng)，另一端出口產生濾餅。
[0010]優(yōu)選地，其中所述進料系統(tǒng)包括進料斗、皮帶輸送機和振動篩，所述進料斗通向所述振動篩，所述振動篩通過下方出料口通向所述皮帶輸送機，所述皮帶輸送機通向回轉窯加熱系統(tǒng)。
[0011]優(yōu)選地，其中所述回轉窯加熱系統(tǒng)包括回轉窯、煙箱和燃氣供應裝置，所述回轉窯為單筒式間接燃燒加熱回轉爐結構，爐體直徑200-350cm，長1200-2000cm ;所述煙箱為1000-1800cm，包裹在所述回轉窯的外側，所述燃氣供應裝置通過管道連接于所述回轉窯的下方。
[0012]優(yōu)選地，其中所述回轉窯內設置有抄板和轉筒。
[0013]優(yōu)選地，其中所述除塵系統(tǒng)包括旋風分離器和布袋除塵器，所述旋風分離器的上端通向布袋除塵器，所述旋風分離器和布袋除塵器的下端通向螺旋出土器，所述布袋除塵器的上端通向所述降溫冷凝系統(tǒng)。
[0014]優(yōu)選地，其中所述降溫冷凝系統(tǒng)包括空氣冷凝器、間接水冷凝器和冷凍干燥機，所述空氣冷凝器和間接水冷凝器采用列管式換熱器，所述空氣冷凝器的上端通向所述間接水冷凝器，所述間接水冷凝器的上端通向所述冷凍干燥機，所述空氣冷凝器、間接水冷凝器和冷凍干燥機的下端通向冷凝液收集系統(tǒng)，所述冷凍干燥機的上端通向所述尾氣過濾系統(tǒng)。
[0015]優(yōu)選地，其中所述尾氣過濾系統(tǒng)包括活性炭吸附塔及微塵過濾器，所述活性炭吸附塔的出口通向所述微塵過濾器，所述微塵過濾器通向所述氣體排放系統(tǒng)；所述冷凝液收集系統(tǒng)包括沉淀池，且所述沉淀池通向所述沉淀過濾系統(tǒng)。
[0016]優(yōu)選地，其中所述沉淀過濾系統(tǒng)包括化學反應釜和板框壓濾機，所述化學反應釜通向所述板框壓濾機，所述板框壓濾機通向土壤冷卻系統(tǒng)；所述土壤冷卻系統(tǒng)包括間接水冷器和螺旋出土器，所述螺旋出土器的外面夾套間接水冷器，且所述螺旋出土器的下端通向所述出料系統(tǒng)；所述出料系統(tǒng)包括噴霧除塵器及皮帶輸送機，所述噴霧除塵器通向所述皮帶輸送機。
[0017]優(yōu)選地，其中所述出料系統(tǒng)包括噴霧除塵器及皮帶輸送機，所述噴霧除塵器通向所述皮帶輸送機。
[0018]所述用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置為自動控制系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)主要由現(xiàn)場監(jiān)測儀表、數據信號傳輸線、控制柜、操控電腦等原件組成主要功能是通過數據信號傳輸，實現(xiàn)整套熱脫附設備的自動化控制，并通過現(xiàn)場監(jiān)測數據信號反饋，對設備運行情況及運行技術參數進行實施監(jiān)控、連鎖、預警和記錄，確保設備穩(wěn)定運行。
[0019]本實用新型專門為汞及其化合物污染土壤設計，為國內首套工業(yè)化裝置，具有以下有益效果:
[0020]采用簡潔燃燒熱脫附工藝，大幅度降低直接熱脫附產生的尾氣量和綜合處置的難度和潛在的環(huán)保風險；
[0021]采用旋風、高溫布袋方式除塵，相對傳統(tǒng)的噴淋、洗滌工藝方案，完全避免了大量粉塵進入廢水，大大簡化了廢水中汞及其化合物的處置難度和風險；
[0022]對單質汞采取分液分離，二價汞采取沉淀、沉降、過濾分離，工藝和操作工程簡便、成熟，單質汞和汞化合物去除率和回收純度高；
[0023]尾氣采取特制氯化活性炭吸附，該吸附劑對汞及其化合物吸附效果好，活性炭吸附器被污染物擊穿風險大為降低；
[0024]廢水處置后作為干燥土壤加濕使用，沒有外排廢水，工藝上做到廢水零排放，環(huán)境風險低；
[0025]尾氣采取微塵過濾，出料高溫土壤和粉塵采取間接冷卻、封閉微負壓噴霧除塵等技術措施，確保處置現(xiàn)場揚塵的高效率控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型的框架示意圖；
[0027]圖2為本實用新型的工藝流程圖；
[0028]其中，1-進料系統(tǒng)；2_回轉窯加熱系統(tǒng)；3_除塵系統(tǒng)；4_降溫冷凝系統(tǒng)；5_尾氣過濾系統(tǒng)；6_氣體排放系統(tǒng)；7_冷凝液收集系統(tǒng)；8_沉淀過濾系統(tǒng)；10_ 土壤冷卻系統(tǒng)；11-出料系統(tǒng)；12_進料斗；13_燃氣供應裝置；14_回轉窯；15_煙箱；16_旋風分離器；17-布袋除塵器；18_空氣冷凝器；19_間接水冷凝器；20_冷凍干燥機；21_活性炭吸附塔；22-微塵過濾器；23_沉淀池；24_化學反應釜；25_板框壓濾機；26_濾餅；27_間接水冷器；28-螺旋出土器；29_噴霧除塵器；30_活性炭吸附塔；31_皮帶輸送機；32_干凈土堆。

【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本實用新型作更進一步的說明。
[0030]如圖1所示，一種用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置，包括:進料系統(tǒng)1、回轉窯加熱系統(tǒng)2、除塵系統(tǒng)3、降溫冷凝系統(tǒng)4、尾氣過濾系統(tǒng)5、氣體排放系統(tǒng)6、冷凝液收集系統(tǒng)
7、沉淀過濾系統(tǒng)8、土壤冷卻系統(tǒng)10和出料系統(tǒng)11。進料系統(tǒng)I連接回轉窯加熱系統(tǒng)2，回轉窯加熱系統(tǒng)2的下端出口(土壤出料)連接土壤冷卻系統(tǒng)10，土壤冷卻系統(tǒng)10連接所述出料系統(tǒng)11 ;回轉窯加熱系統(tǒng)2的上端出口(氣相)連接除塵系統(tǒng)3，除塵系統(tǒng)3的下端出口(脫除的粉塵)連接土壤冷卻系統(tǒng)10，除塵系統(tǒng)3的上端出口(氣相)連接降溫冷凝系統(tǒng)4，降溫冷凝系統(tǒng)4的下端出口(冷凝液)連接冷凝液收集系統(tǒng)7，降溫冷凝系統(tǒng)4的上端出口(氣相)連接尾氣過濾系統(tǒng)5，尾氣過濾系統(tǒng)5的出口連接氣體排放系統(tǒng)6。冷凝液收集系統(tǒng)7的出口連接沉淀過濾系統(tǒng)8，沉淀過濾系統(tǒng)8的一端出口(濾液)連接土壤冷卻系統(tǒng)10，沉淀過濾系統(tǒng)8的另一端出口(壓濾物)生產的濾餅直接回收綜合利用；回轉窯加熱系統(tǒng)2熱脫附后的土壤和除塵系統(tǒng)3脫除的粉塵連接土壤冷卻系統(tǒng)10，冷卻加濕后作為干凈土壤出料。
[0031]本實用新型中汞污染土壤通過回轉窯加熱系統(tǒng)2處置后，分為上端氣體處置和下端土壤固體處置兩部分，因此下面分開說明。
[0032]如圖2所示，所述進料系統(tǒng)2包括進料斗12、皮帶輸送機和振動篩，所述進料斗12通向所述振動篩，且所述振動篩通過下方出料口通向所述皮帶輸送機，所述皮帶輸送機通向回轉窯加熱系統(tǒng)；所述進料斗12包括有底座，所述底座上安裝有四個立柱，每個立柱上分別鉸接有一個支撐軸，所述振動篩的篩體分別與四個支撐軸鉸接，所述底座上安裝有一凸輪，所述凸輪的偏心位置鉸接有一連桿，所述連桿的一端與與所述振動篩的篩體鉸接，所述連桿的另一端連接有電機。所述回轉窯加熱系統(tǒng)2包括回轉窯14、煙箱15和燃氣供應裝置13，所述回轉窯14為單筒式間接燃燒加熱回轉爐結構，爐體直徑200-350cm，長1200-2000cm ;所述煙箱15為1000-1800cm，包裹在回轉窯14的外側，所述燃氣供應裝置13通過管道連接于回轉窯14的下方?；剞D窯加熱系統(tǒng)2中設置的回轉窯14由五至六個均布的燃燒嘴在煙箱15中燃燒產生高溫煙氣對回轉窯14內的土壤進行加熱(可采用輕質柴油、天然氣、丙烷、煤氣等多種燃料間接式加熱，可以大幅度降低脫附過程中粉塵的產生，降低末端尾氣處置壓力，保障現(xiàn)場操作環(huán)境安全)。土壤在回轉窯14內利用內部合理設置的抄板和筒體(可以最大程度增加換熱面積，處置后土壤中總汞的濃度低于0.5 mg/kg)具有一定的傾角穩(wěn)定走料，經過20-49分鐘停留時間后，土壤加熱到500°C，土壤中的水分和汞污染物全部進入氣相。由回轉窯14排出的尾氣分別經過旋風分離器16、布袋除塵器17除塵，再經過空氣冷凝器18、間接水冷凝器19和冷凍干燥機20降溫冷凝，使氣體溫度降低到8°C以下，尾氣再經過活性炭吸附塔21和微塵過濾器22后達標排放。
[0033]尾氣中水蒸氣、汞及其化合物經過空氣冷凝器18、間接水冷凝器19和冷凍干燥機20冷凝后，99.999%全部進入沉淀池23，將汞沉淀回收，沉淀池23的上清液轉入化學反應釜24，加入計量的硫化鈉，將其中的汞及其化合物全部轉化為硫化汞沉淀，通過板框壓濾機25壓濾后直接回收濾餅26，濾餅26中硫化汞含量超過95%。且所述板框壓濾機25通向所述活性炭吸附塔30，所述活性炭吸附塔30內部填充有特制的氯化活性炭，對汞及其化合物具有特效的吸附性。所述活性炭吸附塔30通向噴霧除塵器29。
[0034]經過回轉窯14充分熱脫附后的土壤聯(lián)合旋風除塵器16、布袋除塵器17脫除的粉塵，一起進入螺旋出土器28，且螺旋出土器28采用間接水冷器27冷卻至100°C，冷卻到100C的干凈土壤進入噴霧除塵器29，并用板框壓濾機25的濾液進行噴淋干燥土壤，并補充一定的新水，經過皮帶輸送機31排入干凈土堆32，等待裝車運輸或回填，最終處置后土壤中總汞的濃度< 0.5mg/kg，可以做到全部回收利用，達到修復治理和經濟效應的有機統(tǒng)一；而且該裝置在板框壓濾機25處置后產生少量濾液，濾液通向噴霧除塵器29作為干燥土壤加濕使用，沒有廢水外排，全部工藝廢水循環(huán)利用，做到污水零排放。
[0035]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出:對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置，其特征在于，包括:進料系統(tǒng)、回轉窯加熱系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、降溫冷凝系統(tǒng)、尾氣過濾系統(tǒng)、氣體排放系統(tǒng)、冷凝液收集系統(tǒng)、沉淀過濾系統(tǒng)、土壤冷卻系統(tǒng)和出料系統(tǒng)；所述進料系統(tǒng)連接所述回轉窯加熱系統(tǒng)、所述回轉窯加熱系統(tǒng)的下端出口連接土壤冷卻系統(tǒng)，所述土壤冷卻系統(tǒng)連接所述出料系統(tǒng)，所述回轉窯加熱系統(tǒng)的上端出口連接除塵系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)的下端出口連接土壤冷卻系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)的上端出口連接降溫冷凝系統(tǒng)，降溫冷凝系統(tǒng)的下端出口連接冷凝液收集系統(tǒng)，降溫冷凝系統(tǒng)的上端出口連接尾氣過濾系統(tǒng)，尾氣過濾系統(tǒng)的出口連接氣體排放系統(tǒng)，冷凝液收集系統(tǒng)的出口連接沉淀過濾系統(tǒng)。
2.根據權利要求1所述用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置，其特征在于，所述用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置為模塊式的可移動裝置。
3.根據權利要求1所述用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置，其特征在于，還包括沉淀過濾系統(tǒng)，所述沉淀過濾系統(tǒng)的一端出口連接土壤冷卻系統(tǒng)，另一端出口產生濾餅。
4.根據權利要求1所述用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置，其特征在于，所述進料系統(tǒng)包括進料斗、皮帶輸送機和振動篩，所述進料斗通向所述振動篩，所述振動篩通過下方出料口通向所述皮帶輸送機，所述皮帶輸送機通向回轉窯加熱系統(tǒng)。
5.根據權利要求1所述用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置，其特征在于，所述回轉窯加熱系統(tǒng)包括回轉窯、煙箱和燃氣供應裝置，所述回轉窯為單筒式間接燃燒加熱回轉爐結構，爐體直徑200-350cm，長1200-2000cm ;所述煙箱為1000_1800cm，包裹在所述回轉窯的外側，所述燃氣供應裝置通過管道連接于所述回轉窯的下方。
6.根據權利要求5所述用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置，其特征在于，所述回轉窯內設置有抄板和轉筒。
7.根據權利要求1所述用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置，其特征在于，所述除塵系統(tǒng)包括旋風分離器和布袋除塵器，所述旋風分離器的上端通向布袋除塵器，所述旋風分離器和布袋除塵器的下端通向螺旋出土器，所述布袋除塵器的上端通向所述降溫冷凝系統(tǒng)。
8.根據權利要求1所述用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置，其特征在于，所述降溫冷凝系統(tǒng)包括空氣冷凝器、間接水冷凝器和冷凍干燥機，所述空氣冷凝器和間接水冷凝器采用列管式換熱器，所述空氣冷凝器的上端通向所述間接水冷凝器，所述間接水冷凝器的上端通向所述冷凍干燥機，所述空氣冷凝器、間接水冷凝器和冷凍干燥機的下端通向冷凝液收集系統(tǒng)，所述冷凍干燥機的上端通向所述尾氣過濾系統(tǒng)。
9.根據權利要求1所述用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置，其特征在于，所述尾氣過濾系統(tǒng)包括活性炭吸附塔及微塵過濾器，所述活性炭吸附塔的出口通向所述微塵過濾器，所述微塵過濾器通向所述氣體排放系統(tǒng)；所述冷凝液收集系統(tǒng)包括沉淀池，且所述沉淀池通向所述沉淀過濾系統(tǒng)。
10.根據權利要求1所述用于修復汞污染土壤的熱脫附裝置，其特征在于，所述沉淀過濾系統(tǒng)包括化學反應釜和板框壓濾機，所述化學反應釜通向所述板框壓濾機，所述板框壓濾機通向土壤冷卻系統(tǒng)；所述土壤冷卻系統(tǒng)包括間接水冷器和螺旋出土器，所述螺旋出土器的外面夾套間接水冷器，且所述螺旋出土器的下端通向所述出料系統(tǒng)；所述出料系統(tǒng)包括噴霧除塵器及皮帶輸送機，所述噴霧除塵器通向所述皮帶輸送機。
【文檔編號】B01D50/00GK203955702SQ201420367544
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權日:2014年7月4日
【發(fā)明者】呂正勇, 魏麗, 金勇 , 孫煒, 韓寶祿, 馮國杰, 李淑彩 申請人:北京高能時代環(huán)境技術股份有限公司, 北京高能時代環(huán)境修復有限公司