專利名稱：含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種固體廢物處理設備，特別是一種被持久性有機廢棄物污染的土壤、污泥及其它固體廢棄物的處理設備。
背景技術：
半揮發性有機污染物SVOC是指沸點在170 350°C、蒸汽壓在13. 3X KT5Pa IXlO-5Pa的有機物。眾多半揮發性有機污染物為有毒物質，有些是環境雌激素類污染物， 能干擾人體和動物的內分泌系統，引起遺傳變異，具有生殖毒性，有致畸、致突變、致癌作用。這些污染物具有的半揮發性使其經過淋溶、揮發和沉降等過程，能夠從水體或土壤中以蒸氣的形式進入大氣環境或被大氣中的顆粒物吸附，通過大氣環流在大氣環境中作遠距離遷移，在較冷或海拔高的地方會沉降到地球上，而后在溫度升高時，它們會再次揮發進入大氣，進行遷移。這就是所謂“全球蒸餾效應”或“蚱蜢跳效應”。由于這種過程不斷地發生， 使得SVOC可沉降到地球偏遠的極地地區。在南極企鵝體內和北極愛斯基摩人體內都能檢出有半揮發性有機污染物及其代謝物。隨著20世紀工業的迅速發展，半揮發性有機污染物出現泄漏和污染大面積土壤、 水體的案例比比皆是，曾經引起較大轟動的原武漢農藥廠280畝黃金寶地變“毒地”事件， 萬科集團花費一億元將北京曾經建過農藥廠和涂料廠的3萬平方米土地受污染的泥土全部運出焚燒處理后運回新土回填，最后才將“毒地”清毒。這些半揮發性污染物降解速度慢， 對地下水造成嚴重威脅，污染環境空氣，因此需要進行無害化處理。現有技術對含有半揮發性有機污染物的固體廢物的處理方法，主要有原位熱脫附和生物處理，異位填埋、焚燒、淋洗和異位熱脫附處理。這些方法有各自的優缺點生物處理主要利用植物和微生物對污染土壤進行修復，具有成本低的優點，但周期長、生物的選擇降解性及效果差制約了其廣泛的應用；填埋處理簡單易行，但占用庫容大、費用昂貴；焚燒處理效果佳，但所需設備復雜，成本高；淋洗需要耗費大量淋洗液，且造成淋洗液的二次污染。 因此開發一種成本低廉且能使含半揮發性有機污染物的固體廢物得到一次性無害化處理的方法是目前亟待解決的問題。
發明內容本實用新型的目的是提供一種含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備，要解決的技術問題是一次性無害化處理含中高濃度半揮發性有機污染物，避免生成二噁英類二次污染物。本實用新型采用以下技術方案一種含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備，所述含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備由破碎設備、熱脫附裝置、冷凝器、 萃取器、吸附塔、高壓泵、噴槍、等離子體反應器和煙氣凈化系統組成；所述破碎設備將含半揮發性有機污染物的固體廢物破碎后，熱脫附裝置將其氣體與固體分離，氣體經冷凝器冷凝后形成的冷凝液，在萃取器中經液液萃取分離得到的有害的萃取液，用高壓泵加壓后，由噴槍噴入等離子體反應器處理；所述冷凝后的氣體經吸附塔內吸附污染物后排出。本實用新型的熱脫附裝置設有軸線水平安裝的筒狀外殼體，外殼體內同軸設置有筒狀的內殼體，內殼體一端的上部連接有進料口，內殼體另一端下部連接有出料口，端部連接有排氣口，內殼體內設有螺旋推送桿，螺旋推送桿設置在內殼體的底部，其軸線與內殼體的軸線平行，所述螺旋推送桿的一端連接外殼體端部外的驅動裝置，所述外殼體外設置的柴油燃燒機的輸出燃氣管接入外殼體內、內殼體的底部外側，外殼體內另一端的頂部連接有出氣口。本實用新型的外殼體的內壁貼有保溫層。本實用新型的驅動裝置為電機連接的擺線針輪減速機。本實用新型的進料口伸出外殼體的筒狀外壁，所述內殼體另一端伸出外殼體的端部，所述驅動裝置設置在外殼體一端部外，所述柴油燃燒機的輸出燃氣管接入內殼體進料口 一端的底部外側，所述內殼體上部連接有熱電偶。本實用新型的熱脫附裝置設有順序連接的窯頭、外殼體和窯尾，窯頭、外殼體和窯尾中設有貫通其中、軸線與水平線按3% -5%坡度安裝的筒狀旋轉體，筒狀旋轉體由驅動裝置驅動其繞軸線旋轉，筒狀旋轉體一端的上部連接有進料口，筒狀旋轉體另一端的下部連接有出料口，端部連接有排氣口，所述外殼體外的柴油燃燒機的輸出燃氣管接入外殼體內、筒狀旋轉體的底部外側，外殼體內另一端的頂部連接有向上的出氣口。本實用新型的外殼體的內壁貼有保溫層。本實用新型的筒狀旋轉體的兩端設有軸承座，所述驅動裝置設置在窯頭外，由電機、減速器、內齒輪與筒狀旋轉體上的外齒輪組成，筒狀旋轉體的上部連接有熱電偶。本實用新型的等離子體反應器設有筒狀的碳鋼外殼，碳鋼外殼內設置有耐火內襯，碳鋼外殼的一端中心沿軸向設有噴槍，在碳鋼外殼上連接有等離子體炬，等離子體炬的中心線與碳鋼外殼的軸線相交，與噴槍噴出的噴霧氣流方向呈銳角。本實用新型的碳鋼外殼與耐火內襯之間為空冷套管，所述碳鋼外殼上連接有火焰探測器。本實用新型與現有技術相比，采用熱脫附和等離子體熱解組合，進行一次性無害化處理半揮發性有機污染物，處理效率高，成本低，不產生二次污染，可有效處理被POPs廢棄物污染的土壤、污泥及其它固體廢棄物。
圖1是本實用新型的方法流程圖。圖2是本實用新型采用的螺旋推進式熱脫附裝置的剖面示意圖。圖3是本實用新型采用的旋轉式熱脫附裝置的剖面示意圖。圖4是本實用新型采用的等離子體反應器的剖面示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細描述。本實用新型的含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備，由破碎設備、熱脫附裝置、冷凝器、萃取器、吸附塔、高壓泵、噴槍、等離子體反應器和和煙氣凈化系統組成。破
5碎設備將含半揮發性有機污染物的固體廢物破碎至30mm以下粒徑的待處理料后，熱脫附裝置將其氣體與固體分離，氣體經冷凝器冷凝后形成的冷凝液，在萃取器中經液液萃取分離得到的有害的萃取液，用高壓泵加壓至7-lObar，由噴槍形成80 μ m粒徑的霧滴，進入等離子體反應器處理，冷凝后的氣體經吸附塔內的大孔吸附樹脂吸附污染物后，排入市政排
污管道。如圖2所示，所述螺旋推進式熱脫附裝置，設有軸線為水平安裝的筒狀外殼體6， 外殼體6內同軸設置有筒狀的內殼體2，外殼體6的內壁貼有保溫層7，內殼體2—端的上部連接有進料口 1，進料口 1伸出外殼體6的筒狀外壁，內殼體2另一端伸出外殼體6的端部， 其下部連接有出料口 5，端部連接有排氣口 11，內殼體2內設有螺旋推送桿3 (簡稱螺桿)， 螺桿3設置在內殼體2的底部，其軸線與內殼體2的軸線平行，設置在外殼體6 —端部外的驅動裝置4連接伸出內殼體2和外殼體6的螺桿3 —端，驅動裝置4為電機連接的擺線針輪減速機，設置在外殼體6外的柴油燃燒機8的輸出燃氣管接入外殼體6內的一端、內殼體 2進料口 1 一端的底部外側，外殼體6內另一端的頂部連接有向上的出氣口 9，內殼體2另一端的上部連接有熱電偶10，與固體物質分離后的有害氣體由位于內殼體2另一端端部的排氣口 11進入冷凝系統。30mm以下粒徑的待處理料由進料口 1被送入內殼體2里，燃燒機8送出的燃氣在外殼體6與內殼體2之間形成的夾層內燃燒，加熱內殼體2，在驅動裝置4驅動下螺桿3帶動物料低速平穩向內殼體2的出料口 5移動，并逐漸被加熱使其中含有的半揮發性有機污染物揮發出來，被揮發出有機污染物后的物料由出料口 5排出，自然冷卻后返回原地。螺桿 3采用無軸螺旋，具有與物料接觸面小，摩擦力低，無堵塞纏繞現象的優點。如圖3所示，所述旋轉式熱脫附裝置，設有窯頭16和窯尾12，窯頭16與窯尾12之間連接有外殼體6，外殼體6的內壁貼有保溫層7，窯頭16、外殼體6和窯尾12中設有貫通其中、軸線與水平線按呈3% -5%坡度安裝的筒狀旋轉體14，筒狀旋轉體14的兩端設有軸承座15，筒狀旋轉體14由設置在窯頭16外的驅動裝置4驅動其繞軸線旋轉，驅動裝置4由電機、減速器、內齒輪與筒狀旋轉體14上的外齒輪組成，筒狀旋轉體14 一端的上部連接有進料口 1，筒狀旋轉體14另一端的下部連接有出料口 5，端部連接有排氣口 11，設置在外殼體6外的柴油燃燒機8的輸出燃氣管接入外殼體6內的一端、筒狀旋轉體14的底部外側， 外殼體6內另一端的頂部連接有向上的出氣口 9，筒狀旋轉體14另一端的上部連接有熱電偶10，與固體物質分離后的有害氣體由位于筒狀旋轉體14另一端端部的排氣口 11進入冷凝系統。30mm以下粒徑的待處理料由進料口 1被送入筒狀旋轉體14，筒狀旋轉體14在驅動裝置4的驅動下慢速旋轉，物料在重力作用下低速平穩向筒狀旋轉體14的出料口 5移動，燃燒機8則在筒狀旋轉體14與外殼體6之間的夾層內加熱筒狀旋轉體14，逐漸加熱待處理料使其中含有的半揮發性有機污染物揮發出來，被揮發出有機污染物后的物料由出料口 5排出，自然冷卻后返回原地。旋轉式熱脫附裝置具有設備簡單、運行可靠、處理量大、可長期連續運轉、物料適應范圍廣和投資小的優點。根據不同的半揮發性有機污染物中各個有機物成分沸點的不同，利用熱電偶10 實時測得的溫度值，來控制和調節燃燒機8的功率，使內殼體2或筒狀旋轉體14內的溫度控制在150 550°C之間，確保大部分的有機污染物不發生分解，同時熱脫附效率達到90%以上，使得固體廢物氣體脫附后污染物成分的殘留量達到土壤環境質量標準GB15618-1995 中III類以上標準的要求。因此本實用新型采用的熱脫附裝置具有非焚燒、間接加熱和低成本的優點。如圖4所示，所述等離子體反應器，設有筒狀的碳鋼外殼21，碳鋼外殼21內設置有耐高溫防腐蝕的耐火內襯23，碳鋼外殼21與耐火內襯23之間為空冷套管22，碳鋼外殼21 的一端中心沿軸向設有用于噴射噴霧的噴槍27，在碳鋼外殼21上連接有等離子體炬25，等離子體炬25的中心線與碳鋼外殼21的軸線相交，與噴槍27噴出的噴霧氣流方向呈銳角， 碳鋼外殼21上連接有用于監測等離子體反應器內的反應情況的火焰探測器26。碳鋼外殼21的厚度根據室體的長度與內徑的比例按低壓容器的現有技術規范選取。耐火內襯23采用剛玉材質的特種耐火材料，能在還原及貧氧氣氛下使用且能耐受 1800°C高溫，厚度不小于100mm。空冷套管22由碳鋼外殼21和耐火內襯23之間的間隔分隔成氣流通道，空冷套管22連接有氣泵的空氣管M。等離子體炬25的數量根據廢棄物的處理量設置，按每支深圳市邁科瑞環境科技有限公司的MGC-200型等離子體炬200KW處理60L/h的有害的萃取液配置。氣、液態有機廢物通過噴槍27噴入有耐高溫防腐蝕的耐火內襯23的等離子體反應器內，在等離子體炬25炬心附近3000°C以上高溫區迅速氣化并發生化學反應，隨等離子體炬25的冷卻風帶入部分氧氣，通過控制等離子體反應器內的含氧量，使絕大部分C生成 C0，主要產物為CO、H2、烷烴、烯烴。如圖1所示，本實用新型的含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備，處理含半揮發性有機污染物的固體廢物時，包括以下步驟一、破碎，將含半揮發性有機污染物的固體廢物破碎至30mm以下粒徑的待處理料，破碎采用常規破碎設備。二、熱脫附，破碎后的待處理料由傳送裝置傳送至螺旋推進式熱脫附裝置或旋轉式熱脫附裝置中，熱脫附裝置采用間接式加熱方式，使熱脫附裝置內溫度為150-550°C之間，處理時間為10-30分鐘，使得含半揮發性有機污染物的固體廢物中的氣體與固體分離。三、冷凝，氣體由出氣口進入冷凝系統，由于土壤及污泥等含半揮發性有機污染物的固體廢物經熱脫附裝置處理后，揮發的氣體中含水率較高，需要將氣體進行冷凝以去除水分，本實用新型采用現有技術的氣-水交換的列管式冷凝器冷卻氣體，用以去除絕大部分水份，同時其中的半揮發性有機污染物也被冷卻和截留下來，冷凝后的尾氣作為燃燒器的助燃風返回熱脫附器內燃燒后經煙囪排放；冷卻填埋，經熱脫附后分離的固體物自然冷卻后，保持土壤原有的功能和狀態返回原地填埋。四、萃取分離，氣體冷凝后凝結的冷凝液在萃取器中經液液萃取分離，以苯、丙酮或乙醇有機溶劑作為萃取劑，有機溶劑的選擇視半揮發性有機物在其中的溶解度而定， 盡量選擇在其中溶解度較大的物質。有機溶劑與冷凝液的比例視污染物濃度按質量比 1 20-50的配比，攪拌均勻后靜置30min，使有機污染物(或叫有害的萃取液)與水(或叫剩余液體)分離，萃取劑相對于水的比重決定了有害萃取液的位置，萃取劑的比重大于水則下層液體為有害的萃取液，萃取液的比重小于水則上層液體為有害的萃取液，析出的有機污染物(有害的萃取液)被排入儲桶。[0038]五、廢水處理，剩余液體經過2-3級高吸油特性的LS-100型大孔吸附樹脂作為填料的吸附塔吸附污染物后，進入市政排污管道，按現有技術的污水處理方法處理后排出。吸附了有機物的樹脂利用本實用新型所述的熱脫附裝置進行脫附處理。六、等離子體處理，有害的萃取液用高壓泵加壓至7-lObar壓力，再由噴槍形成 80 μ m左右粒徑的霧滴，霧滴進入等離子體反應器處理，采用深圳市邁科瑞環境科技有限公司的MGC-200型等離子體炬，MGC-200型等離子體炬功率為200KW，按200KW功率的等離子體炬處理60L/h的有害萃取液配備等離子體炬，等離子體處理后的氣體經過現有技術的煙氣凈化系統處理，即急冷、除塵、脫酸后由引風機抽至煙囪排放。實施例，陜西某污染場地的土壤中六六六含量平均為500ppm，破碎設備采用 PE-200X350型顎式破碎機。采用如圖2所示的L 6000X Φ950直徑的旋轉式熱脫附裝置，熱脫附裝置內溫度控制為200°C左右，土壤的停留時間為20min左右，處理量為2t/h。氣-水交換的列管式冷凝器采用不銹鋼單管程400m2換熱面積的列管式冷凝器。采用苯作萃取劑，與冷凝液按質量比1 30的配比，攪拌均勻并靜置30min，將下層萃取液轉移至儲桶由等離子體系統處理。剩余液體經過2級深圳市邁科瑞環境科技有限公司的尺寸為Η1000Χ Φ950、以 LS-100型大孔吸附樹脂作填料的樹脂吸附器吸附污染物后，排出的水按GB/T 7492-1987 的氣相色譜法檢測，排出的水中六六六含量為0. 0005mg/L，排入市政排污管道。高壓泵加壓壓力為7bar，等離子體反應器為L 1200 X Φ 500，采用2套深圳市邁科瑞環境科技有限公司的MGC-200型等離子體炬處理，處理后的氣體從1200°C經過Is時間冷卻至200°C后經CXBC-II41-27型除塵器除塵，并采用填料脫酸塔脫酸后，按危險廢物焚燒污染控制標準(GB18484-2001)檢測，各項污染物濃度滿足排放要求。經熱脫附后分離的固體物自然冷卻后，按GB15618-1995 土壤環境質量標準中的方法檢測，六六六含量=lppm，達到土壤環境質量III類標準的要求，保持土壤原有的功能和狀態，返回原地填埋。本實用新型的含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理方法，采用熱脫附和等離子體熱解組合的方式，一次性無害化處理含半揮發性有機污染物的固體廢物，處理效率高，成本低，不產生二次污染，可有效處理被持久性有機污染物POPs (Persistent Organic Po 1 lutants)污染的土壤、污泥及其它固體廢棄物。
權利要求1.一種含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備，其特征在于所述含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備由破碎設備、熱脫附裝置、冷凝器、萃取器、吸附塔、高壓泵、噴槍、等離子體反應器和煙氣凈化系統組成；所述破碎設備將含半揮發性有機污染物的固體廢物破碎后，熱脫附裝置將其氣體與固體分離，氣體經冷凝器冷凝后形成的冷凝液，在萃取器中經液液萃取分離得到的有害的萃取液，用高壓泵加壓后，由噴槍噴入等離子體反應器處理；所述冷凝后的氣體經吸附塔內吸附污染物后排出。
2.根據權利要求1所述的含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備，其特征在于所述熱脫附裝置設有軸線水平安裝的筒狀外殼體(6)，外殼體(6)內同軸設置有筒狀的內殼體0)，內殼體( 一端的上部連接有進料口(1)，內殼體O)另一端下部連接有出料口(5)，端部連接有排氣口(11)，內殼體O)內設有螺旋推送桿(3)，螺旋推送桿C3)設置在內殼體⑵的底部，其軸線與內殼體⑵的軸線平行，所述螺旋推送桿⑶的一端連接外殼體(6)端部外的驅動裝置G)，所述外殼體(6)外設置的柴油燃燒機(8)的輸出燃氣管接入外殼體(6)內、內殼體O)的底部外側，外殼體(6)內另一端的頂部連接有出氣口(9)。
3.根據權利要求2所述的含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備，其特征在于所述外殼體(6)的內壁貼有保溫層(7)。
4.根據權利要求3所述的含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備，其特征在于所述驅動裝置(4)為電機連接的擺線針輪減速機。
5.根據權利要求4所述的含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備，其特征在于所述進料口⑴伸出外殼體(6)的筒狀外壁，所述內殼體(2)另一端伸出外殼體(6)的端部，所述驅動裝置⑷設置在外殼體(6) —端部外，所述柴油燃燒機⑶的輸出燃氣管接入內殼體⑵進料口(1) 一端的底部外側，所述內殼體⑵上部連接有熱電偶(10)。
6.根據權利要求1所述的含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備，其特征在于所述熱脫附裝置設有順序連接的窯頭(16)、外殼體(6)和窯尾(12)，窯頭(16)、外殼體 (6)和窯尾(12)中設有貫通其中、軸線與水平線按3% -5%坡度安裝的筒狀旋轉體(14)， 筒狀旋轉體(14)由驅動裝置(4)驅動其繞軸線旋轉，筒狀旋轉體(14) 一端的上部連接有進料口(1)，筒狀旋轉體(14)另一端的下部連接有出料口(5)，端部連接有排氣口(11)，所述外殼體(6)外的柴油燃燒機⑶的輸出燃氣管接入外殼體(6)內、筒狀旋轉體(14)的底部外側，外殼體(6)內另一端的頂部連接有向上的出氣口(9)。
7.根據權利要求6所述的含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備，其特征在于所述外殼體(6)的內壁貼有保溫層(7)。
8.根據權利要求7所述的含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備，其特征在于所述筒狀旋轉體(14)的兩端設有軸承座(15)，所述驅動裝置(4)設置在窯頭(16)夕卜， 由電機、減速器、內齒輪與筒狀旋轉體(14)上的外齒輪組成，筒狀旋轉體(14)的上部連接有熱電偶(10)。
9.根據權利要求2至8中任一項所述的含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備，其特征在于所述等離子體反應器設有筒狀的碳鋼外殼(21)，碳鋼外殼內設置有耐火內襯(23)，碳鋼外殼的一端中心沿軸向設有噴槍(27)，在碳鋼外殼上連接有等離子體炬(25)，等離子體炬05)的中心線與碳鋼外殼的軸線相交，與噴槍(XT) 噴出的噴霧氣流方向呈銳角。
10.根據權利要求9所述的含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備，其特征在于所述碳鋼外殼與耐火內襯03)之間為空冷套管(22)，所述碳鋼外殼上連接有火焰探測器06)。
專利摘要本實用新型公開了一種含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備，要解決的技術問題是一次性無害化處理含中高濃度半揮發性有機污染物。本實用新型采用以下技術方案一種含半揮發性有機污染物的固體廢物的處理設備，由破碎設備、熱脫附裝置、冷凝器、萃取器、吸附塔、高壓泵、噴槍、等離子體反應器和煙氣凈化系統組成。本實用新型與現有技術相比，采用熱脫附和等離子體熱解組合，進行一次性無害化處理半揮發性有機污染物，處理效率高，成本低，不產生二次污染，可有效處理被POPs廢棄物污染的土壤、污泥及其它固體廢棄物。
文檔編號A62D3/19GK202143766SQ20112019107
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月8日 優先權日2011年6月8日
發明者劉鐵成, 唐海江, 張清堤, 王磊, 蔡伶俐, 蔡炳堂, 馬江艷 申請人:深圳市中科等離子體研究院有限公司