汞污染土壤負(fù)壓熱脫附處理裝置的研究

汞污染土壤負(fù)壓熱脫附處理裝置的研究摘要：近年來，汞污染日益嚴(yán)重，據(jù)調(diào)查，我國共有涉及燃煤、醫(yī)療、有色、化工、照明等汞排放點源60多萬個，因此，研發(fā)出一種可行性高，能源利用率高，成果轉(zhuǎn)化直接的汞污染處理技術(shù)日趨迫切。為此，我們研發(fā)出對汞污染土壤采用負(fù)壓熱脫附工藝進(jìn)行處理的裝置，提供了的一種低能耗、脫汞率高的負(fù)壓熱脫附土壤汞污染的裝置，該裝置項目由八大單元組成，核心為負(fù)壓加熱系統(tǒng)，在負(fù)壓狀態(tài)下加熱，以降低土壤的生理化損傷。關(guān)鍵字：汞污染負(fù)壓熱脫附低損耗生化理性損傷引言我國是汞的開采、使用、排放大國。燃煤、汞礦采冶、有色金屬冶煉企業(yè)及水泥廠等重點污染源排放的汞，已經(jīng)對周邊大氣、水體和土壤造成污染，對局部地區(qū)造成嚴(yán)重污染。而我國在汞污染防治方面存在很多問題：汞替代技術(shù)落后，汞廢物回收利用及無害化處理不到位等。國家和地區(qū)急需在汞污染方面的治理措施，需要無汞技術(shù)、含汞污染物的回收利用以及無害化處理等方面的經(jīng)驗。和汞的回收利用等重大需求問題提供科學(xué)實踐指導(dǎo)。1.汞污染土壤負(fù)壓熱脫附處理裝置原理該裝置項目由八大單元組成，核心為負(fù)壓加熱系統(tǒng)，在負(fù)壓狀態(tài)下加熱，降低加熱溫度，與傳統(tǒng)加熱裝置相比，可節(jié)省55%以上能源，同時創(chuàng)新性的設(shè)計了一種破碎混合裝置、煙氣余熱再利用單元、新型冷凝結(jié)構(gòu)等，各個單元相互配合，協(xié)調(diào)運(yùn)作。為解決我國可持續(xù)發(fā)展過程中存在的以及部分區(qū)域嚴(yán)重的汞污染無害化處理。裝置包括預(yù)處理單元、送料單元、余熱再利用單元、負(fù)壓加熱單元、土壤收集單元、除塵單元、冷凝單元、尾氣處理單元。所述預(yù)處理單元與送料單元相連，送料單元與負(fù)壓加熱單元相連，負(fù)壓加熱單元與土壤收集裝置和余熱再利用單元相連，其中所述的預(yù)熱再利用單元與除塵單元相連，除塵單元與冷凝單元相連，冷凝單元與最后的尾氣處理單元相連。所述加熱裝置采用負(fù)壓情況下加熱，抽氣單元對加熱單元抽氣，使加熱單元壓強(qiáng)降低，達(dá)到負(fù)壓，從而降低了加熱溫度，既能有效的使污染物從土壤中分離出來、節(jié)省能耗，又保護(hù)了土壤的生化理性。

圖1負(fù)壓熱脫附土壤汞污染的裝置平面圖2.技術(shù)背景及意義汞是一種有毒性的金屬，對生態(tài)系統(tǒng)，人體健康都有著極大的危害。這些年，隨著社會的發(fā)展，人類活動排放出大量的汞，這對汞排放區(qū)周邊的大氣、水體和土壤都造成了嚴(yán)重的污染。我國是汞的開采、使用、排放大國。燃煤、汞礦采冶、有色金屬冶煉企業(yè)及水泥廠等重點污染源排放的汞，已經(jīng)對周邊大氣、水體和土壤造成污染，對局部地區(qū)污染嚴(yán)重。根據(jù)資料初步估計，我國被汞污染的耕地面積有3.2萬hm，每年產(chǎn)生污染環(huán)境的汞達(dá)1.9*108kg。我國汞污染防治方面存在很多問題：汞替代技術(shù)落后，汞廢物回收利用及無害化處理不到位等，國家和地區(qū)急需在汞污染方面的治理措施，需要無汞技術(shù)、含汞污染物的回收利用以及無害化處理等方面的經(jīng)驗。3.除汞技術(shù)的研究分析3.1土壤汞污染處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢環(huán)境中汞的來源包括自然源和人為源兩個部分。人為源被認(rèn)為是現(xiàn)階段全球汞污染的重要來源。汞污染對土壤健康、食品安全、人體及社會安全有巨大的威脅，汞污染土壤的防治已引起各國的關(guān)注，土壤汞污染的治理方法主要有化學(xué)法和生物法。主要分為以下兩種：其一是物理化學(xué)法，最常用的有：客土覆蓋、深耕、污染土壤移除、水泥固化、等。主要通過減少汞含量，降低汞遷移率來防治土壤汞污染。水泥固化法是目前處理汞廢渣的主要方法；土壤淋洗物理分離法是通過粒度分離、重選、浮選、水力旋流和磁選等利用汞和土壤密度的顯著差異進(jìn)行分離。但其不適合于粘度和腐殖質(zhì)較高的土壤，熱處理修復(fù)技術(shù)則是通過高溫（600～800℃）使化合物分解，使得土壤中的汞以汞元素的形式揮發(fā)，降低土壤汞濃度。但當(dāng)溫度達(dá)到550℃時，Cu、Ni、Cr的移動性降低，影響后續(xù)的重金屬去除。而且高溫會對土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)造成損害?；瘜W(xué)修復(fù)包括化學(xué)固化、土壤淋洗、電動修復(fù)等。其主要目的是減少土壤汞含量，降低汞遷移性。但以上各種方法成本高，而且容易改善土壤理化性質(zhì)。其二便是生物修復(fù)法，主要有植物修復(fù)法和微生物修復(fù)法。植物修復(fù)法中有植物固定化，植物提取，植物揮發(fā)等。植物固定化是指部分耐汞植物吸收、沉淀、鈍化土壤中汞的過程。植物提取修復(fù)則主要體現(xiàn)在植物地上部。植物揮發(fā)主要發(fā)生在葉片，目前汞在植物葉片中的轉(zhuǎn)化機(jī)制尚不明確。同時還有微生物修復(fù)法。生物修復(fù)法環(huán)保，但周期較長，適用范圍比較窄。熱脫附技術(shù)是修復(fù)熱脫附技術(shù)，是修復(fù)污染土壤的主要技術(shù)之一，該技術(shù)是用直接或問接的熱交換加熱，使土壤中污染組分達(dá)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(jìn)入氣相的物理過程。3.2熱脫附技術(shù)存在的問題同類熱脫附產(chǎn)品都大致包含預(yù)處理部分、送料部分、加熱部分、收集部分、除塵部分、冷凝部分、尾氣處理部分。利用熱能增加污染物質(zhì)從固體基質(zhì)(土壤、污泥等)揮發(fā)。同時大多數(shù)產(chǎn)品應(yīng)用于汞污染嚴(yán)重地區(qū)，主要分布在有汞電解法生產(chǎn)燒堿、含汞礦石和金礦的開采冶煉、燃煤、醫(yī)院、電池制造、儀器儀表生產(chǎn)、垃圾焚燒、氯堿工業(yè)等生產(chǎn)行業(yè)，都能達(dá)到除汞的效果，但大多消耗能源較多，對土壤傷害較大。4.結(jié)論針對當(dāng)前我國汞污染土壤無害化處理設(shè)施缺乏，且汞污染土壤面積日益增加，處理設(shè)備落后等現(xiàn)狀，從汞污染土壤處理及污染防治、節(jié)能和資源循環(huán)利用的重大需求出發(fā)，開發(fā)出能源化與無害化處理汞污染土壤的一體化設(shè)備，解決了汞污染土壤回收處理的關(guān)鍵科學(xué)問題。研究攻克了加熱單元密封性、設(shè)備磨損嚴(yán)重、低溫?zé)崦摳叫实?、污染物排放量大等難題，開發(fā)的汞污染土壤負(fù)壓熱脫附處理裝置與常規(guī)的處理方法相比，具有占地面積小，運(yùn)行穩(wěn)定，處理時間短、能源利用率高和環(huán)保效益顯著等優(yōu)點，達(dá)國內(nèi)領(lǐng)先水平。因此，該技術(shù)對我國汞污染土壤處理、環(huán)境保護(hù)及相關(guān)行業(yè)等領(lǐng)域中的熱脫附處理技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生重大的推動作用。

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