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土壤热解析修复技术

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浏览:- 发布日期:2019-11-06 10:34:50【

目前污染土壤场地修复热解析土壤修复方法主要有土壤热解吸修复设备,氧化还原,微生物修复,气相抽提等技术,热解吸是通过直接或间接加热,将土壤中有机物污染组分加热至足够高的温度,使其与土壤分离的过程,对于石化行业造成的石油类挥发性有机物污染土壤的修复具有较好的效果。

 

现有技术中低温热解析窑系统的热源是采用高温热解析窑系统中出土的高温土的余热作为热源。如果治理现场的重组分有机污染土壤较少,而轻组分有机污染土壤较多时,无法提供足够的高温土作为热源,除非将一部分轻组分有机污染土壤也送进高温热解析窑粗粒,这会导致过度处理,造成能源的浪费。

 

可变工艺的有机污染土壤热解析修复设备处理,它能够对不同土壤采用不同的加热温度,灵活调整治理方案,满足不同情况的需求,在保证处理效果的同时,可节省能源。它的有益效果是:通过低温热解析窑系统和高温热解析窑系统对污染土壤进行分类处理,对不同土壤采用不同的加热温度,在保证处理效果的同时,可节省能源。采用燃气燃烧系统作为低温热解析窑的热源。

 

该土壤热解吸修复设备利用回转炉实现土壤内汞的脱附,能够使各处土壤加热的更为均匀、充分,使土壤内汞从中分离更为彻底,在回转炉前端设置预热室,能够充分利用回转炉内的余热对土壤进行提前烘干,保证后续回转炉脱汞效果,提高回转炉热使用效率。



通过低温热解法能够对高浓度汞污染的农田土壤进行修复,该分离方式节约能源,而且处理后土壤理化性质和自然肥力破坏较小,使得土壤在处理后回填并恢复农业生产成为可能,该技术主要特点是去除汞的效率高,时间短,不破坏土壤修复后的可耕作性,这种方法尤其适用于汞含量高,土壤松软,特别是元素汞或甲基汞等挥发性汞化合物含量高的土壤。对于贵州清镇受汞污染地区土壤,汞含量高,且农用土壤紧张的情况,低温热解法无疑是一种值得研究并且极具可行性的修复方法。

 

土壤热解吸修复

土壤热解吸修复设备的优点:

 

该方法不加入催化剂,避免了对土壤造成二次污染;出料端设置卸料机,便于隔气,便于控制炉膛内的进风量,保证内部负压;

 

3、管道上端拱背形,减轻管道上粉尘的堆积,且能方便地清除管道上的堆积粉尘;

 

4、每个阶段都设置有温度传感器和检测压力的设备,便于对系统温度和压力进行全面控制,保证系统安全和脱汞的顺利进行;

 

5、该土壤热解析修复设备有含汞废气冷却装置和填料塔,在含汞废气冷却装置中能够除去一部分汞,同时,在活性炭吸附除汞前有效脱水,避免水气对后续活性炭吸附汞气造成影响,确保含汞废气达标排放。

 

6.6 工艺设计

 

6.6.1工艺应遵循的设计要求, 包括暂存、 预处理、 进料、 热处理、出料、烟气处理等工艺环节。 异位热解吸技术工艺设计宜采用节能设计理念,降低系统能耗。节能设计包 括:采用保温措施防止热量散失;在雨水充沛的地区做好防雨措施;采用适宜的 措施回收系统余热,将回收热量应用于工艺内部或外部。 异位热解吸系统运行过程中应处于负压状态,避免有害气体逸出。 异位热解吸技术工艺宜采用模块化、橇装化设计,满足快速运输及安装的要 求。

 

6.6.2 工艺路线工艺路线 异位热解吸工艺根据热源与污染土壤接触方式的不同, 可分为直接热解吸工 艺和间接热解吸工艺,热解吸工艺的选择应根据污染土壤修复方量、修复周期、 污染物类型及污染物含量确定。 间接热解吸修复污染土壤工程的工艺流程主要有两种, 其差别在于气液分离 14 后不凝气的处理方式,包括吸附和二次燃烧两种,其中吸附适用于低有机污染物 含量的不凝气处理,针对高有机物含量(高有机物污染或石油烃污染土壤等)以 及有机污染物种类繁多的时候,吸附很难处理到达标排放,且吸附后会产生大量 废吸附剂的危险废物,二次燃烧能将不凝气中高浓度的有机污染物彻底分解,产 生的热量也可以回用至系统,因此,规定进料中有机污染物的含量高于 4%时, 宜采用图 2(b)的工艺流程。 6.6.3 工艺设计要求工艺设计要求

 

((1)暂存和预处理)暂存和预处理 污染土壤暂存和预处理车间应根据预测总库存容量、 配套设施要求及现有地 块条件进行设计和建设。车间内功能区划分可分为污染土壤卸车区、暂存区、预 处理区等。 为了防止土壤中挥发的有机污染物污染大气, 污染土壤暂存和预处理车间应 设置机械通风, 车间内排出的空气应经过滤和吸附处理达标后外排或引入运行的 烟气处理设施进行处理。 为了防止土壤中污染物渗漏污染暂存和预处理车间下方的土壤和地下水, 暂 存和预处理车间地面宜作硬化或防渗处理。 污染土壤暂存和预处理车间卸车区和暂存区宜配置电动抓斗、 铲车等装卸设 备,预处理区宜配置脱水、筛分、破碎、输送等设备。 为了使污染土壤在加热设备中稳定、高效地运行,根据待处理土壤的特性, 需要对污染土壤进行一定的预处理,使其满足进入土壤加热设备的要求。 由于所有污染土壤异位修复技术均会涉及污染土壤的挖掘、堆放、包装、运 输、贮存等环节,针对这些环节,建议制订统一的技术规范,本标准未对这些环 节进行阐述。 土壤预处理后遗留的石块、 植物残体、 丝物等杂物, 也需要进行危害性检测, 判断其危害并进行管理。

 

((2)进料)进料 规定了土壤进料的技术要求。根据污染土壤的特性和处理规模的要求,选择 适当的进料方式及进料速度;污染土壤进料前应保证热解吸系统工况的稳定;防 止给料不均造成进料口堵塞或设备的运转故障。 为防止污染物及粉尘污染场区周 围环境,进料单元应设置密闭罩,并自动计量投料。

 

15 ((3)热处理)热处理 根据加热温度的高低,热解吸技术可分为高温热解吸和低温热解吸,热解吸 使用的热源可以为天然气、燃油、电、蒸汽、导热油等。通过调查国内的工程应 用案例,直接热解吸的热处理设备通常为回转窑,间接热解吸的热处理设备通常 为回转窑或螺旋推进式热解炉。 热解吸使用的热源通常为天然气和燃油。 根据 《环 境工程技术规范制订技术导则》 ,技术规范的编制应以工程实践为基础,并以成 熟技术为主体。因此,本技术规范中仅涉及有工程实践且成熟的技术。 为保证热处理设备安全、高效运行,对土壤热处理设备的设计进行了规定, 包括转动速率在一定范围内应实现可调,燃料和空气进气量应均可调节,具备耐 高温能力,腔内应配置有防板结装置,避免处理过程中物料板结等。 为满足污染土壤处理的要求,需控制热处理设备的温度和物料停留时间。由 于土壤的加热温度很难直接测量, 实际操作中一般通过控制热处理设备中土壤的 出料温度,然后根据工程经验折算成土壤的加热温度。

 

((4)烟气处理)烟气处理 直接热解吸工艺由于烟气风量大,携带的粉尘量较多,需首先进入旋风除尘 器内进行除尘以确保烟气的粉尘量满足后续工艺处理的要求。 为使烟气中的有机 污染物充分燃烧分解,烟气在二次燃烧室 850℃以上停留时间大于 2s,如可能产 生二噁英,烟气宜在 1100℃以上停留时间大于 2s。 由于二噁英生成的温度区间为 230℃550℃,如烟气中可能产生二噁英, 应进行急冷处置,使烟气在 1s 内由 550℃降低到 230℃以下;如烟气中不产生二 噁英,可采用换热器降温处置。 急冷后烟气处理可采用喷入活性炭粉或其他高效的技术去除二噁英等污染 物。 在喷入活性炭粉之前可选择喷入石灰粉,吸收烟气中的残余酸性物质和过量 水分。 烟气经布袋除尘后应根据污染物种类选择相应的喷淋液类型且应配备除雾 器。 间接热解吸工艺产生的烟气量比直接热解吸工艺少, 烟气处理时首先经过冷 凝将烟气中的污染物由气相转变为液相,气体冷凝宜采用间接换热方式,可以选 择风冷、水冷、冷却液冷却或其他形式的冷凝器,冷凝器可采用一级或多级的形 式。冷凝器后应配置气液分离设备,以降低不凝气中的液体含量。气液分离后的 烟气吸附工艺宜参照 HJ 2026 的要求进行设计。 16 对烟气排放的相关设计进行了详细的规定。排气筒的设计应满足 GB16297 中的相关要求并应设有取样口和在线监测装置。 间接热解吸设备的热源产生的尾 气如满足国家和地方标准的要求,可直接排入大气。如不满足国家和地方标准的 要求,应配套建设烟气处理设施处理达标后排放。出料与存放)出料与存放 经过加热处理后的土壤温度高且十分干燥,出料时应做好降温防尘措施。一 般采用喷淋法降温抑尘,土壤经喷淋降温抑尘后,应运输至指定堆放区并设置标 识牌。

 

6.6.4 二次污染控制措施二次污染控制措施 废水满足回用水要求时宜循环使用, 不能循环使用的废水应处理满足国家和 地方标准的要求后排放或外运处理。 土壤预处理后遗留的石块、铁块、建筑垃圾、植物残体等杂物,也需要进行 危害性检测,判断其危害并进行管理。 工程经验表明,烟气处理可能产生二噁英时,旋风除尘器、急冷塔、及布袋 除尘器灰斗的粉尘中二噁英的含量可达《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险 管控标准》中二噁英筛选值的数十倍,因此,这些灰尘应收集后重新投入进料设 备。 冷凝、气液分离产生的有机物有回收利用价值时宜进行回收,否则应按危险 废物进行管理;废水处理产生的污泥应按危险废物进行管理。

 

6.7 主要工艺设备及材料 本节对异位热解吸技术主要工艺设备如回转窑、螺旋推进式热解炉、碱液喷 淋装置、活性炭粉和石灰粉喷射装置、引风机、水泵等在选型和选用中应遵循的 标准规范提出了具体要求。提出热解吸系统宜选择寿命长、耐温、耐腐蚀、耐磨 损的材料。

 

6.8 检测与过程控制 本节规定了异位热解吸技术修复污染土壤工程应根据工程规模、工艺参数、 处理的污染物类型、运行管理等确定检测和过程控制的内容。 异位热解吸技术修复污染土壤工程的进料、热处理、烟气处理应设置生产控 制、 运行管理所需热工参数的检测和监测装置。对烟气和处理后的土壤进行检测 和监测。进料、热处理和烟气处理宜设置手动及自动系统共同进行控制。

 

17 6.9 辅助工程 辅助工程是异位热解吸技术修复污染土壤工程的重要组成部分, 是实现工艺 目标的辅助手段。根据工艺要求,标准规定了配套的能源供应、供配电、给排水 和消防、采暖通风等方面的技术要求,规定了应符合的相关标准和规范。

 

6.10 劳动安全与职业卫生 异位热解吸技术修复污染土壤工程在建设、 运行过程中会产生各种二次污染 及安全隐患,标准要求严格执行国家现行环境保护、劳动安全、职业卫生方面相 关标准。

 

6.11 施工与试运行 施工与试运行是异位热解吸技术修复污染土壤工程的重要环节。 本章规定了 异位热解吸技术修复污染土壤工程的施工应符合国家和行业相应专项工程施工 规范、施工程序及管理文件的要求。建筑、安装工程应符合施工设计文件、设备 技术文件要求。土壤修复工程性能试验应至少包括以下内容:土壤最大处理量试 验、最大处理效率试验、烟气达标排放试验、能源和药剂消耗试验、运行稳定性 试验。

 

6.12 运行与维护 运行达标是修复工程的目的,维护和管理是保证系统长期正常运转的关键。 本章包括运行管理总则、人员与运行管理、维护保养和事故应急处理措施。 本标准在技术力量配置、上岗人员的技能培训、运行目标、运行维护应达到 的技术管理指标等方面进行了明确的规定, 要求运行部门或单位应制定一系列操 作规程和巡检制度,建立系统运行记录制度。明确应记录的主要内容,规定了记 录格式、填写和管理要求。运行人员应按照制度履行好自己的职责,确保系统经 济稳定运行。标准同时规定了应建立热解吸技术修复污染土壤工程运行状况、设 施维护和生产活动等记录制度。制定热解吸技术修复污染土壤工程事故应急措 施, 当热解吸技术修复污染土壤工程出现紧急事故时,应立即采取相应措施进行 处理,尽可能地降低事故影响,包括对主体工程运行安全、人员伤亡、财产损失 和环境破坏等,事故处理时应做好记录、分析原因,防止同类事故重复发生。

 

18 7 标准实施的环境效益和经济技术分析标准实施的环境效益和经济技术分析 该标准实施后, 异位热解吸技术修复污染土壤工程实施过程中的废气、 废水、 噪声及固体废物得到安全处置, 修复后土壤中污染物的含量满足国家或地方修复 目标值的要求,健康风险和生态风险大大降低,环境效益和经济效益十分明显。 8 标准实施建议标准实施建议 本标准通过实地调研和咨询, 总结近几年来异位热解吸修复污染土壤的工程 设计、施工和运行管理方面的经验,在广泛调研的基础上制订完成本标准。本标 准涉及异位热解吸修复污染土壤的工程设计、施工、运行等各方面,涉及面广、 技术性强。建议在本标准实施过程中,广泛听取和收集各方面的意见与建议,根 据实际应用情况,对本标准进行不断的修订和完善,使其实用性和可操作性与时 俱进,不断满足环境管理和环保设施工程建设的需要。

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