污染废弃物一体化处理装置及污染废弃物检测装置

摘要

本发明提供了一种污染废弃物一体化处理装置及污染废弃物检测装置，属废物处理及土壤修复领域。该处理装置包括废液储存容器、气体储存容器、综合处理设备、换热器、除尘设备和吸收/吸附设备。综合处理设备与废液储存容器、气体储存容器、换热器以及吸收/吸附设备连通，换热器与除尘设备连通，除尘设备与吸收/吸附设备连通。该处理装置能处理污染土壤、危险废物、有机废液等，可实施污染废弃物的焚烧、热解、热脱附、土壤气相抽提、吹脱等技术，一体化可节约设备购置成本。包括上述处理装置以及尾气成分检测设备的污染废弃物检测装置，能有效采集废物焚烧处理及土壤修复数据，为相关技术提供实验支撑。

说明书

技术领域

本发明涉及废物处理及土壤修复领域，且特别涉及一种污染废弃物一体化处理装置及污染废弃物检测装置。

背景技术

我国是全球土壤污染最严重的国家之一。环保部公布的数据显示，早在2006年，据不完全调查，中国受污染的耕地就约有1.5亿亩，占18亿亩耕地的8.3％。2016年5月28日，国务院发布了《土壤污染防治行动计划》，提出，我国到2020年土壤污染加重趋势得到初步遏制，土壤环境质量总体保持稳定；到2030年土壤环境风险得到全面管控；到本世纪中叶，土壤环境质量全面改善，生态系统实现良性循环。因此，土壤修复成为研究热点。

废物焚烧处置时，不同的废物燃烧性质不一样，废物直接进入大型设备中焚烧，可能造成设备损坏，甚至发生爆炸事故，因此，需要进行废物焚烧的小试实验，确定废物焚烧特性、焚烧处理基本参数以及废物焚烧可能对焚烧系统的影响；土壤修复技术的筛选需要涉及多种修复技术，普通土壤修复设备很难达到一种设备多种用途，一般需要购置多套设备进行实验，设备购置成本较高。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种污染废弃物一体化处理装置，该处理装置能够处理污染土壤、危险废物、有机废液以及可以热解的废气，一体化设置可节约设备的购置成本。

本发明的另一目的在于提供一种污染废弃物检测装置，该检测装置能有效地采集废物焚烧处理以及土壤修复的数据，为相关技术提供实验支撑。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

本发明提出了一种污染废弃物一体化处理装置，包括废液储存容器、气体储存容器、综合处理设备、换热器、除尘设备和吸收/吸附设备。

综合处理设备的进口端与废液储存容器的出液口以及气体储存容器的出气口连通，综合处理设备的出口端与吸收/吸附设备的进口端以及换热器的进口端连通，换热器的出口端与除尘设备的进口端连通，除尘设备的出口端与吸收/吸附设备的进口端连通。

进一步地，在本发明较佳实施例中，气体储存容器包括惰性气体储存容器、空气储存容器和液化气储存容器，惰性气体储存容器的出气口、空气储存容器的出气口和液化气储存容器的出气口均与综合处理设备的进口端连通。

进一步地，在本发明较佳实施例中，惰性气体储存容器的出气口、空气储存容器的出气口与综合处理设备的进口端之间设置有预混管道，预混管道的一端与惰性气体储存容器的出气口和空气储存容器连通，另一端分设为第一管道和第二管道，第一管道和第二管道均与综合处理设备连通，废液储存容器与第一管道连通。

进一步地，在本发明较佳实施例中，综合处理设备的进口端连接有用于将废液喷入综合处理设备的雾化喷嘴，雾化喷嘴与第一管道连通。

进一步地，在本发明较佳实施例中，综合处理设备的进口端还设置有点火设备。

进一步地，在本发明较佳实施例中，综合处理设备的出口端具有第三管道，第三管道直接连通吸收/吸附设备的进口端以及换热器的进口端。

第三管道包括依次连通的第一管段、第二管段和第三管段，第一管段连通综合处理设备，第三管段连通吸收/吸附设备，第二管段包括第一管路和第二管路，换热器设置于第一管路，第一管段与换热器之间设置有第七阀门，第二管路与第三管段之间设置有第九阀门。

进一步地，在本发明较佳实施例中，第一管路还设置有用于去除颗粒物的除尘设备，除尘设备的进口端与换热器的出口端连通，除尘设备的出口端与吸收/吸附设备的进口端连通。

进一步地，在本发明较佳实施例中，还包括控制器，控制器与综合处理设备电连接并用于控制综合处理设备的温度。

进一步地，在本发明较佳实施例中，第一管段设置有第一温控设备、压力表和安全阀。

本发明还提出了一种污染废弃物检测装置，其包括上述污染废弃物一体化处理装置以及用于检测尾气成分的检测设备。

检测设备设置于吸收/吸附设备的进口端或/和出口端，检测设备包括质谱仪和/或气相色谱仪。

本发明实施例中污染废弃物一体化处理装置及污染废弃物检测装置的有益效果是：

(1)可进行焚烧、热解、热脱附、多相抽提、吹脱等实验，节约实验装置成本；

(2)采用密闭体系，可连接多种计量和检测设备，有利于分析污染物形态变化、转化路径；

(3)可为特定废物的焚烧提供基础数据，确定特定废物焚烧对焚烧系统的影响，确定废物焚烧的后处理手段；

(4)可进行多中土壤修复实验，为土壤复技术筛选提供基础数据，便于筛选出可行的技术方案，并为中试提供数据基础。

因此，该污染废弃物一体化处理装置能够处理污染土壤、危险废物、有机废液以及可以热解的废气，一体化设置可节约设备的购置成本。该污染废弃物检测装置能有效地采集废物焚烧处理以及土壤修复的数据，为相关技术提供实验支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的污染废弃物一体化处理装置的结构示意图；

图2为实施例1提供的污染废弃物一体化处理装置中II处的结构放大示意图；

图3为本发明实施例1提供的污染废弃物一体化处理装置中第三管道的结构示意图；

图4为本发明实施例2提供的污染废弃物检测装置的结构示意图。

图标：10-污染废弃物一体化处理装置；11-废液储存容器；12-废液泵；13-气体储存容器；131-惰性气体储存容器；132-第一气体控制阀；133-空气储存容器；134-第二气体控制阀；135-液化气储存容器；14-综合处理设备；15-点火器；16-雾化喷嘴；17-控制器；18-换热器；19-吸附设备；191-第一吸收瓶/吸附柱；193-第一止回阀；195-第二吸收瓶/吸附柱；197-第二止回阀；21-第一阀门；22-第二阀门；23-第三阀门；24-第四阀门；25-第五阀门；26-第六阀门；27-第七阀门；28-第八阀门；29-第九阀门；31-第一流量计；33-第二流量计；35-第三流量计；37-第四流量计；41-第一管道；43-第二管道；45-第三管道；451-第一管段；4511-第一温控设备；4513-压力表；4515-安全阀；453-第二管段；4531-第一管路；4533-第二温控设备；4535-除尘设备；4537-第二管路；455-第三管段；4551-真空泵；50-污染废弃物检测装置；51-检测设备；511-第一检测设备；512-第十阀门；513-第二检测设备；515-第五流量计。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“垂直”等术语并不表示要求部件绝对垂直，而是可以稍微倾斜。如“垂直”仅仅是指其方向相对“水平”而言更加垂直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例进行具体说明。

实施例1

本实施例提供了一种污染废弃物一体化处理装置10，请参照图1，其包括废液储存容器11、气体储存容器13、综合处理设备14、换热器18和吸收/吸附设备19。

其中，综合处理设备14的进口端与废液储存容器11的出液口以及气体储存容器13的出气口连通。

具体地，废液储存容器11的出液口与综合处理设备14的进口端之间设置有废液泵12，以将废液储存容器11内的废液抽送至综合处理设备14内。较佳地，废液储存容器11的出液口与废液泵12之间设置有第四阀门24，废液泵12与综合处理设备14的进口端之间依次设置有第五阀门25、第一流量计31和第六阀门26。

作为可选地，本实施例中的上述气体储存容器13例如可以包括惰性气体储存容器131、空气储存容器133和液化气储存容器135。惰性气体储存容器131的出气口、空气储存容器133的出气口和液化气储存容器135的出气口均与综合处理设备14的进口端连通。

作为可选地，本实施例中惰性气体储存容器131的出气口、空气储存容器133的出气口与综合处理设备14的进口端之间设置有预混管道，预混管道的一端与惰性气体储存容器131的出气口和空气储存容器133连通。惰性气体储存容器131的出气口、空气储存容器133的出气口与综合处理设备14的进口端之间设置有第二流量计33，也即预混管道设置有第二流量计33，惰性气体储存容器131与空气储存容器133共用该第二流量计33。惰性气体储存容器131与空气储存容器133分别设有第一气体控制阀132和第二气体控制阀134，当使用惰性气体时，打开第一气体控制阀132，关闭第二气体控制阀134，第二流量计33测定惰性气体的流量；当使用空气时，打开第二气体控制阀134，关闭第一气体控制阀132，第二流量计33测定空气的流量。值得说明的是，本实施中的惰性气体优选为氮气，也可为其它惰性气体，如氩气，但氮气成本更低。

进一步地，请一并参照图1与图2，预混管道的另一端，也即在综合处理设备14的进口端分为第一管道41和第二管道43，第一管道41与第二管道43均与综合处理设备14的进口端连通。废液储存容器11与第一管道41连通，也即废液经第六阀门26后进入第一管道41，并与第一管道41中的氮气或空气混合，然后再进入综合处理设备14。

进一步地，综合处理设备14的进口端连接有雾化喷嘴16，该雾化喷嘴16用于将废液喷入综合处理设备14。具体地，该雾化喷嘴16与第一管道41连通，废液经第一管道41中的氮气或空气雾化后，从雾化喷嘴16喷至综合处理设备14中。第一管道41设置有第一阀门21，第一阀门21用于控制雾化废液的氮气或空气的量。

第二管路4537用于将氮气或空气直接输送至综合处理设备14，此管路中无废液进入。第二管道43设置有第二阀门22，第二阀门22用于控制直接进入综合处理设备14的氮气或空气的量。

进一步地，液化气储存容器135的出气口与综合处理设备14的进口端之间设置有第三流量计35，第三流量计35与出气口与综合处理设备14的进口端之间还设置有第三阀门23。第三流量计35和第三阀门23用于测量和控制进入综合处理设备14的液化气的量。

较佳地，综合处理设备14的进口端还设置有点火设备，该点火设备可设置于第三阀门23与综合处理设备14的进口端之间。作为可选地，上述点火设备例如可以为点火器15，该点火器15与液化气钢瓶并联，点火器15将液化气点燃后进入综合处理设备14，以使综合处理设备14内的物质得以燃烧。

作为可选地，本实施例中的综合处理设备14具有旋转驱动装置并通过旋转驱动装置驱动旋转，以使综合处理设备14内的污染废弃物处理效果更好。

较佳地，污染废弃物一体化处理装置10还可以包括控制器17，该控制器17与综合处理设备14电连接并用于控制综合处理设备14的温度。

进一步地，综合处理设备14的出口端与吸收/吸附设备19的进口端以及换热器18的进口端连通。具体地，综合处理设备14的出口端具有第三管道45。第三管道45直接连通吸收/吸附设备19的进口端，或第三管道45连通换热器18的进口端，换热器18的出口端与吸收/吸附设备19的进口端连通。

具体地，请一并参照图1及图3，第三管道45包括依次连通的第一管段451、第二管段453和第三管段455。其中，第二管段453包括第一管路4531和第二管路4537。

第一管段451连通综合处理设备14，第一管段451沿气体流经方向依次设置有第一温控设备4511(如温度计)、压力表4513和安全阀4515，以确保气压维持在安全指标内。第一管路4531设置有换热器18，换热器18的入口端，也即第一管段451与换热器18之间设置有第七阀门27，用于控制进入换热器18内的气体的量。较佳地，换热器18的出口端可以设置第二温控设备4533(如温度计)，以测控换热后气体的温度。

进一步地，污染废弃物一体化处理装置10还包括除尘设备4535，除尘设备4535设置于第一管路4531，除尘设备4535的进口端与换热器18的出口端连通，除尘设备4535的出口端与吸收/吸附设备19的进口端连通。作为可选地，该除尘设备4535优选为颗粒物过滤器，用于去除颗粒物或除尘。除尘设备4535的出口端设置有第八阀门28。第二管路4537与第三管段455之间设置有第九阀门29。

进一步地，第三管段455与吸收/吸附设备19连通。第三管段455沿气体的流通方向依次可以设置有真空泵4551和第四流量计37。

作为可选地，本实施例中的吸收/吸附设备19可以为吸收瓶或吸附柱。吸收/吸附设备19的数量不唯一，可以仅为一个，也可以为两个、三个等。优选地，本实施例中包括第一吸收瓶/吸附柱191和第二吸收瓶/吸附柱195。第一吸收瓶/吸附柱191的入口端设置有第一止回阀193，以确保气体单向流通，避免其倒流。同理的，第二吸收瓶/吸附柱195的入口端设置有第二止回阀197。

值得说明的是，控制器17还可与污染废弃物检测装置50所含的所有阀门以及真空泵4551和废液泵12电连接，并用于控制上述阀门以及真空泵4551和废液泵12的开闭。

实施例2

请参照图4，本实施例提供了一种污染废弃物检测装置50，其包括实施例1中的污染废弃物一体化处理装置10，还包括用于检测尾气成分的检测设备51。

作为可选地，上述检测设备51可以设置于吸收/吸附设备19的进口端和/或出口端。检测设备51可以包括质谱仪和/或气相色谱仪，也可以包括气囊或其它设备。

较佳地，检测设备51的入口端可设置阀门或/和流量计。具体地，本实施例中吸收/吸附设备19包括第一吸收瓶/吸附柱191和第二吸收瓶/吸附柱195。第一吸收瓶/吸附柱191的第一止回阀193的上游端可以连接有第一检测设备511，第一检测设备511的入口端设置有第十阀门512。第二吸收瓶/吸附柱195的出口端可以连接有第二检测设备513，第二检测设备513的入口端设置有第五流量计515。

承上所述，本实施例中的污染废弃物一体化处理装置10及污染废弃物检测装置50可用于进行焚烧实验、热解和热脱附实验、气相(真空)抽提实验和吹脱实验。各实验原理和方法可以如下。

1、焚烧实验

焚烧是将污染土壤或危险废物或其它固体废物放置在综合处理设备14(如管式炉)内，将有机废液喷入综合处理设备14中作为助燃剂，固体废物和有机废物在综合处理设备14内点燃共同燃烧，有机废液和固体废物均转化为无害的物质，以达到废物无害化的目的。可选地，本实施例中的焚烧实验可以是对废气、废液和固体废弃物的焚烧。

将待处理物料投入综合处理设备14中，关闭第九阀门29和第十阀门512，开启第七阀门27和第八阀门28以及换热器18的冷却水阀门，启动温控设备监控综合处理设备14内的温度。开启空气储存容器133的第二气体控制阀134和第二阀门22，将空气通入综合处理设备14中。开启第一阀门21、第四阀门24、第五阀门25和第六阀门26，启动废液泵12，将废液通过雾化喷嘴16喷入综合处理设备14中。开启第三阀门23通入液化气，点火器15点火，点火后关闭第三阀门23。换热器18冷却焚烧产物气体，冷却后的气体通过除尘设备4535除尘，然后用真空泵4551将尾气输送至第一吸收瓶/吸附柱191和第二吸收瓶/吸附柱195进行吸收或吸附。

其中，废液流量可通过第一流量计31进行计量，氮气流量可通过第二流量计33进行计量，冷却后的气体温度通过第二温控设备4533测量，冷却除尘后气体的通过第四流量计37，经过吸附或吸收后的尾气通过第五流量计515计量，出现超压情况时系统会自动打开安全阀4515进行泄压。

开启第十阀门512，可使第三管段455连接气相色谱或气囊或其它设备，分析焚烧产物成分。经过第五流量计515的尾气也可通过与第二吸收瓶/吸附柱195连接的质谱仪或色相色谱或气囊或其它设备，分析尾气成分。

2、热解和热脱附实验

热解是将有机物质或污染土壤或固废放置在综合处理设备14(如管式炉)中，通过综合处理设备14间接加热到一定温度后，物料中的污染物质发生分解反应，物料的形态随之发生变化，形成无毒的物质，实现废物的无害化。

热脱附是将污染土壤或固废放置在管式炉内，通过管式炉间接加热，将污染土壤或固废加热至目标污染物的沸点以上，通过控制系统温度和物料停留时间有选择地促使污染物气化挥发，使目标污染物与土壤或固废颗粒分离，去除，实现污染土壤修复的目的。

可选地，本实施例中的热解和热脱附实验可以是对汞化物、挥发性有机物、半挥发性有机物等污染土壤的热解和热脱附。

将待处理物料投入综合处理设备14中，关闭第一阀门21、第三阀门23、第六阀门26、第九阀门29和第十阀门512，开启第七阀门27、第八阀门28、惰性气体储存容器131的第一气体控制阀132和第二阀门22，将氮气通入综合处理设备14中，启动第一温控设备4511，设定温度并开始加热。开启换热器18冷却水阀门，冷却热解或热脱附气体，冷却后的气体通过除尘设备4535除尘，然后用真空泵4551将尾气输送至第一吸收瓶/吸附柱191和第二吸收瓶/吸附柱195进行吸收或吸附。

其中，氮气流量可通过第二流量计33进行计量，冷却后的气体温度通过第二温控设备4533测量，冷却除尘后气体的通过第四流量计37，经过吸附或吸收后的尾气通过第五流量计515计量，出现超压情况时系统会自动打开安全阀4515进行泄压。

开启第十阀门512，可使第三管段455连接气相色谱或气囊或其它设备，分析热解或热脱附产物成分。经过第五流量计515的尾气可通过与第二吸收瓶/吸附柱195连接的质谱仪或色相色谱或气囊或其它设备，分析尾气成分，也可直接排至室外。

将第一阀门21、第二阀门22、第三阀门23和第六阀门26关闭或更换成盲板，可进行真空热解或真空热脱附实验。

3、气相(真空)抽提实验

气相(真空)抽提是将污染土壤或固废放置在综合处理设备14(如管式炉)中，利用真空泵4551抽取综合处理设备14内土壤空气导致污染土壤内压力梯度变化，进而使土壤中非水相液体及溶解于空隙水中的污染物挥发作用增强，土壤表面污染物的脱附速率提高，挥发性有机物不断从污染土壤中分离，以实现污染土壤修复的目的。

可选地，本实施例中的气相(真空)抽提实验可以是对挥发性有机物、半挥发性有机物等污染土壤和地下水的多相抽提。

将有机污染土壤投入综合处理设备14中，关闭第一阀门21、第三阀门23、第六阀门26、第七阀门27、第八阀门28和第十阀门512，开启第二阀门22和第九阀门29，开启真空泵4551，抽提气体用第一吸收瓶/吸附柱191和第二吸收瓶/吸附柱195进行吸收或吸附。

空气或氮气的流量可通过第二流量计33进行计量，抽提气体流量可通过第四流量计37进行计量，尾气流量经过第五流量计515进行计量，出现超负压情况系统自动打开安全阀4515进行补压。

开启第十阀门512，可使第三管段455连接气相色谱或气囊或其它设备，分析抽提产物成分。经过第五流量计515的尾气可通过与第二吸收瓶/吸附柱195连接的质谱仪或色相色谱或气囊或其它设备，分析尾气成分，也可直接排至室外。

将第一阀门21、第二阀门22、第三阀门23和第六阀门26关闭或更换成盲板，可进行真空气相抽提实验。

进一步地，可在上述抽提实验的基础上进行适当改进，以成为加强化土壤气相抽提实验。例如通过采用综合处理设备14间接加热方式，将污染土壤及其所含的有机污染物加热到足够温度(大于40℃)，使有机污染物从污染土壤上挥发或分离，达到快速修复污染土壤的目的。

4、吹脱实验

吹脱实验是利用载气(空气、氮气等)通入土壤或地下水或地表水中，使载气与污染介质充分接触，土壤或水和载气中的挥发性有机物形成浓度差，挥发性有机物向气相转移，从而达到去除污染物的目的。

可选地，本实施例中的吹脱实验可以是对挥发性有机物、半挥发性有机物等污染土壤和地下水的吹脱。

关闭第一阀门21、第三阀门23、第六阀门26、第七阀门27、第八阀门28和第十阀门512，开启第九阀门29，启动真空泵4551，开启第一气体控制阀132或第二气体控制阀134或添加压力更大的压缩气体或利用高压高温蒸汽，开启第二阀门22，吹脱气体通入综合处理设备14内。

吹脱气体用第一吸收瓶/吸附柱191和第二吸收瓶/吸附柱195进行吸收或吸附。空气或氮气的流量可通过第二流量计33进行计量，吹脱气体流量可通过第四流量计37进行计量，出现超压情况系统自动打开安全阀4515进行泄压。

开启第十阀门512，可使第三管段455连接气相色谱或气囊或其它设备，分析吹脱产物成分。经过第五流量计515的尾气可通过与第二吸收瓶/吸附柱195连接的质谱仪或色相色谱或气囊或其它设备，分析尾气成分，也可直接排至室外。

综上所述，本发明提供的污染废弃物一体化处理能够处理污染土壤、危险废物、有机废液以及可以热解的废气，一体化设置可节约设备的购置成本。污染废弃物检测装置50能有效地采集废物焚烧处理以及土壤修复的数据，为相关技术提供实验支撑。

以上实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。