热脱附与机械研磨联合作用的污染土壤修复系统

热脱附与机械研磨联合作用的污染土壤修复系统

陈磊

上海建工环境科技有限公司 上海市 200000

摘要：现阶段社会可持续发展进程不断加快，国家及有关部门对污染土壤修复工作提出了更高要求。为有效解决土壤修复期间存在的成本高、处理效率低等问题，本文设计出一种热脱附与机械研磨联合作用下的污染土壤修复系统，通过使用具备良好运行性能的螺旋结构双层滚筒作为土壤修复期间的热脱附装置，借助钢质热载球辅助载热体以及土壤破碎研磨工作，进一步增强土壤结构修复水平，从根本上提升土壤修复工作实施效率。本文就针对此，首先分析热脱附与机械研磨联合作用下污染土壤修复系统设计原理，提出污染土壤修复系统运行流程，评估污染土壤修复系统运行状态，以期为相关工作人员提供理论性帮助。

关键词：热脱附；机械研磨；联合作用；土壤修复系统

前言：现阶段土壤污染问题较为严重，直接影响到大众生产生活质量。我国就土壤污染防治工作颁布了更为细致的执行标准，进一步推动了土壤修复工作开展进程。相较于发达国家而言，我国污染土壤修复工作起步较晚，污染土壤修复系统在运行期间依然存在较多问题，需要配合使用更为先进的热脱附与机械研磨技术手段，从根本上提升土壤修复效率，切实保障土壤修复效果。

1、污染土壤修复系统现状分析

热脱附主要就是将土壤温度提高到一定程度后，使土壤中污染物挥发至气相中收集处理，从而控制土壤生态风险。在实际处理工作开展期间，需要根据加热烟气及土壤接触方式，选择适宜处理手段。热脱附技术可分为直接热脱附与间接热脱附两种。其中，直接热脱附技术就是使土壤与加热装置直接接触，具有换热效果良好、修复效果显著等特征，但在具体运行期间也会出现尾气处理量大、实际处理期间的成本消耗量高等问题；间接热脱附技术就是加热烟气与土壤不直接接触，借助处理尾气的方式对土壤进行脱附气，实际处理效率较低，但处理效果不佳，难以满足实际生产要求。

经实际调查研究发现，热脱附研究技术早先被广泛应用在发达国家，现阶段已经具备了更加成熟的技术体系。我国热脱附工作上期处于起步阶段，引入的国外设施往往无法满足国内土质要求，且设备维护成本高，对土壤处理工作的经济效益造成不利影响。因此在现阶段土壤修复处理行业中，需要将当前管控重点放置在研发出符合我国土质污染特征的热脱附处理装置中。

2、热脱附与机械研磨联合作用下污染土壤修复系统运行原理

热脱附与机械研磨联合作用下的污染土壤修复系统主要就是将加热后的钢球或合金球放入到双层滚筒式热脱附装置内。滚筒装置外侧可借助热空气，使土壤与热球充分混合，确保土壤内外结构能够同时加热。由于加热球与热脱附装置表面相互碰撞摩擦，也一定程度上起到了土壤研磨作用，使土壤大面积颗粒被磨碎，进一步增强土壤换热面积，切实提升土壤处理效率，保障土壤修复效果。

在新型污染土壤修复系统运行过程中，污染土壤应当首先经过给料装置进入到低温段双层滚筒热脱附装置内，与载热球混合进行直接换热处理。换热系统与通过筒体中的烟气会发生间接换热反应，将土壤温度提高到100~150℃之间，脱除土壤内水分或者具有挥发性的污染物质，产生出的气体需要在满足排放要求的前提下才可以排放。借助1号筛装置，将土壤及再热球分离。温度较低的载热球可以进入到加热炉内进行重复加热，干燥后的土壤进入至高温双层滚筒热脱附装置，与重复加热后的高温再热球进行研磨与直接换热。

加热炉排出的高温气体会进入到热脱附装置内，装置外筒会与土壤再次进行间接换热处理，将土壤温度再次提高到300~450℃。处理完毕后的土壤会再次进入到二次筛分装置中，拆除后的载热球会由出料系统排出，进入到低温段热脱附装置中，充分利用余热进行再次处理。

在污染土壤修复系统中，载热球能够充分发挥出热力传导与土壤研磨作用，通过与土壤充分混合，将热量传递到土壤中，高效研磨土块结构，从根本上提升土壤换热面积，确保土壤中的污染物能够被有效溢出。不仅如此，载热球在相互碰撞的研磨作用下还进一步加快土壤内机械化学反应速率，是土壤中的大分子污染物被分解成沸点较低的小分子污染物，从根本上提升土壤修复效果。在现阶段污染土壤修复系统中的铁质载热球直径为80毫米，重量为2千克。

污染土壤修复系统中的高温段与低温段热脱附装置都是双层滚筒结构，在实际运行过程中可以充分利用载热球余量，充分发挥出载热球与烟气余量作用。对低温及高温热脱附装置的转速、填充率等参数进行严格控制，切实提升系统运行期间的灵活性。

热脱附与机械研磨联合作用下的污染土壤修复系统，使用天然气为主要燃料，产生出的气体清洁度较高。气体还能够与土壤进行间接换热反应后直接排放，进一步节省了气体处理流程，切实保障系统整体运行效果。

3、热脱附与机械研磨装置联合作用下的污染土壤修复系统运行要点

3.1污染土壤修复系统运行流程

现有热脱附与机械研磨装置联合作用下的污染土壤修复系统内部包括加热系统、物料运输系统、热脱附系统、热脱附净化单元以及自动控制系统。

具体来说，在加热系统运行过程中需要使用加热载热球，由加热载热球产生出高温烟气为土壤污染修复提供热源，在加热过程中还需要涉及燃烧装置、加热室以及排烟管道、烟囱等结构。

在物料运输系统运行时间，需要进行土壤、载热球、混合料运输工作，涉及到的设备包括传送带、螺旋传输装置、加热炉出球机构。

热脱附装置应当进行污染土壤破碎、加热、研磨以及污染物吸附处理。内部需要配备两台双层鼓筒热脱附装置，负责高温热脱附与低热热脱附处理。土壤与载热球需要同时内存滚筒装置内。滚筒内壁需要焊接螺旋板，外部筒体结构应当借助外螺旋作用开展焊接工作。土壤与载热球经过一定时间的旋转处理后集中被推送到出料口排出，产生出的气体由气体热脱附口排出。在热烟气进入到布气罩后，需要首先加热桶内物料。筒体结构的头部与尾部需要使用柔性密封圈以及密封结构，避免热脱附气体泄漏到烟气内。

3.2污染土壤修复系统运行特征

相较于传统污染气体修复系统而言，热脱附与机械研磨联合作用下的污染土壤修复系统具备更加特殊的螺旋结构，能够借助螺旋板的作用推动物料运行。螺旋板可以借助内外换热装置通道扰动物料，进一步扩大物料换热面积，增强加热效率。

载热球可以在实际运行过程中借助双控螺旋结构的转动作用与土壤进行充分融合，在提高土壤温度的基础上，对土壤结构进行破碎与研磨处理，增强结构整体换热效果，确保污染土壤修复系统能够在实际运行过程中充分发挥出热脱附装置以及机械化学联合作用，增强污染物热脱附处理效果。

热烟器从热脱附装置尾部中进入，可避免热脱附装置运行期间的气体出现二次凝结情况，进一步增强污染物热脱附处理效果。由于土壤属于逆流换热状态，能够进一步增强烟气余热利用率。热脱附系统产生的气体会在引风机作用下进入到净化单元中，借助热脱附凝结、净化作用，使尾气能够达到排放标准。收集起的冷凝液还能够集中进行无害化处理，避免土壤处理期间对其他环境造成污染。

配合使用自动控制系统，对污染物处理环节与处理参数进行实时记录，合理控制系统运行期间的温度、压力及流量等参数数值，确保污染处理系统中的各子系统能够协同运行，高效完成处理目标。

总结：总而言之，通过充分发挥出热脱附与机械研磨装置共同运行作用，可以从根本上提升土壤污染处理效率，有效节约污染处理期间的能源用量，控制土壤污染处理成本。由于热脱附与机械研磨装置共同联合作用下设计出的污染土壤修复系统尚且处于有待推广阶段，还应当着重做好运行试验工作，制定出适宜的污染土壤物处理标准，增强土壤污染系统运行期间的自动化控制水平。

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