在眾多的物理修復或化學修復技術中，熱脫附是公認處理高 PCBs 污染土壤的成熟可靠技術，是最廣泛的應用于 POPs 污染場地修復技術。當前處理持久性有機污染物的主要方法是焚燒法。焚燒法的主要缺陷有二 ：一是焚燒設備結構復雜，建設成本高，運行成本高，在當前能源價格較高情況下不具備良好的經(jīng)濟性 ；二是部分工藝存在凈化效率不高，易產(chǎn)生二次污染的問題 ；這些都限制了焚燒法的使用范圍和大規(guī)模推廣。

　　根據(jù)持久性有機污染物的性質，本專利提出了一套持久性有機污染物污染土壤修復方法及裝置。

　　本發(fā)明要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種持久性有機污染物污染土壤修復方法及裝置。

　　一、為解決技術問題，本發(fā)明的解決方案是 ：

　　提供一種用于持久性有機污染物污染土壤修復的裝置，包括依次連接的分選機、料斗、給料機和間接加熱熱脫附器，土壤排放裝置接于加熱熱脫附器的底部 ；所述間接加熱熱脫附器為夾套式回轉窯，包括內筒和外筒，內筒壁上布置肋片以促進傳熱 ；該裝置還包括 ：燃燒系統(tǒng)、余熱利用裝置、惰性氣體發(fā)生器和尾氣處理部件 ；所述燃燒系統(tǒng)、余熱利用裝置和惰性氣體發(fā)生器分別連接間接加熱熱脫附器 ；燃燒系統(tǒng)與外筒相連，所產(chǎn)生的熱煙氣排入外筒并與土壤運動方向異向 ；惰性氣體發(fā)生器與內筒相連，所產(chǎn)生的惰性氣體進入內筒內并與土壤同向運動 ；所述尾氣處理部件包括依次連接的旋風除塵器、一級噴淋塔、二級調節(jié)式噴淋塔、除濕器、等離子反應器、空氣過濾器、引風機和排氣筒，其中一級噴淋塔和二級調節(jié)式噴淋塔還分別與廢液凈化循環(huán)裝置連接。

　　本發(fā)明中，所述給料機為槳葉式給料機，槳葉內設有加熱部件。所述余熱利用裝置為全膜式壁換熱裝置。所述旋風除塵器設有外部加熱裝置。所述一級噴淋塔和二級調節(jié)式噴淋塔均為填料塔。所述除濕器為加熱除濕器。所述等離子反應器由 2 ～ 8 級刀型電極滑動弧放電發(fā)生器串聯(lián)構成。

　　本發(fā)明還提供了一種持久性有機污染物污染土壤修復的方法，包括以下步驟 ：

　　分選機對持久性有機污染物污染土壤進行分選，粒徑大于 20mm 的土壤顆粒被截留，粒徑小于 20mm 的土壤顆粒進入料斗 ；然后土壤以固定速率進入設有加熱部件的槳葉式給料機，土壤在前進的同時被加熱到 120 ～ 140℃ ；土壤所含水分被蒸發(fā)后，進入間接加熱熱脫附器 ；間接加熱熱脫附器即夾套式回轉窯，其內筒的壁上布置有肋片以促進傳熱 ；燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生的 1100 ～ 1300℃的高溫煙氣從夾套式回轉窯的外筒流過，且和土壤運動方向相反 ；惰性氣體發(fā)生器產(chǎn)生惰性氣體進入夾套式回轉窯的內筒，且和土壤運動方向相同 ；土壤在夾套式回轉窯內被加熱至 300 ～ 600℃，所含持久性有機污染物被脫附出來并由惰性氣體攜帶 ；經(jīng)熱脫附處理后，99.9% 以上的持久性有機污染物被脫附出來，清潔的土壤由土壤排放裝置排出 ；燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫煙氣離開夾套式回轉窯的外筒后，進入余熱利用裝置換熱，煙氣溫度降至 50 ～ 100℃ ；攜帶著持久性有機污染物的惰性氣體先經(jīng)被加熱至 300℃以上的旋風除塵器除塵，防止持久性有機污染物在除塵過程中冷凝 ；經(jīng)旋風除塵后，煙氣中 90% 以上的顆粒被捕集，捕集的顆粒被回送至料斗 ；除塵后的煙氣進入一級噴淋塔和二級調節(jié)式噴淋塔，并被噴淋降溫 ；經(jīng)噴淋處理后，煙氣溫度降至 50 ～ 70℃，煙氣中95% 以上的持久性有機污染物被冷凝并隨噴淋液進入廢液凈化循環(huán)裝置，未被旋風除塵器捕集的細顆粒也隨噴淋液進入廢液凈化循環(huán)裝置 ；在廢液凈化循環(huán)裝置中經(jīng)沉淀過濾后，廢液中的顆粒物和油性持久性有機物污染物被分離并被制成濾餅，過濾后的清液返回到一級噴淋塔和二級調節(jié)式噴淋塔內循環(huán)利用 ；經(jīng)噴淋處理后的煙氣進入除濕器，并被加熱到110 ～ 130℃以除去水蒸氣 ；除濕后的煙氣進入刀型電極滑動弧放電發(fā)生器串聯(lián)構成的等離子反應器，與放電產(chǎn)生的高能電子和活性基團發(fā)生反應，實現(xiàn)持久性有機污染物的降解 ；經(jīng)等離子反應器處理后，煙氣中 99.5% 以上的持久性有機污染物被降分解為無害的小分子，處理后的煙氣經(jīng)空氣過濾器過濾后由引風機送至排氣筒排放。

　　該方法中，所述等離子反應器兩端的電壓為 10KV，刀型電極滑動弧放電發(fā)生器的級數(shù)為 6 級。

　　本發(fā)明中，所述燃燒系統(tǒng)中燃料用量與土壤量之間的關系用下述公式表示 ：

　　其中，M 燃料為每小時燃燒系統(tǒng)燃料消耗量，M 土為每小時間接加熱熱脫附器處理土壤量，C 土為土壤比熱容，ΔT 土為土壤在間接加熱熱脫附器內升高的溫度值，Q 燃料為每千克燃料熱值，η熱為燃燒系統(tǒng)熱效率。

　　本發(fā)明中，所述一級噴淋塔或二級調節(jié)式噴淋塔的淋液用量與煙氣量之間的關系用下述公式表示 ：

　　其中，Q 噴淋液為每小時一級噴淋塔或二級調節(jié)式噴淋塔噴淋液消耗量，Q 煙氣為每小時進入一級噴淋塔或二級調節(jié)式噴淋塔煙氣體積，C 煙氣為煙氣比熱容，ΔT 煙氣為煙氣在一級噴淋塔或二級調節(jié)式噴淋塔內降低的溫度值 ；C 噴淋液為噴淋液比熱容，ΔT 噴淋液為噴淋液在一級噴淋塔或二級調節(jié)式噴淋塔內升高的溫度值。

　　本發(fā)明中，所述引風機的功率匹配用下述公式表示 ：

　　其中，P 引風機為引風機功率，Q 風量為每小時引風機引風量，ΔP 為引風機的全風壓，η風機為引風機的內效率，η傳動為機械傳動效率。

　　二、 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于 ：

　　本發(fā)明的持久性有機污染物污染土壤修復方法及裝置，其由熱脫附本體和尾氣處理部件組成，集間接加熱熱脫附、旋風除塵、兩級噴淋、等離子反應技術為一體，可對持久性有機污染物污染土壤進行有效處理，特別適用于高濃度、多組分持久性有機污染物污染土壤場地修復 ；采用間接加熱熱脫附裝置，減少了需處理的煙氣量 ；采用具有內肋片的內筒結構設計，同時燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生的熱煙氣與土壤異向運動，促進了煙氣和土壤的換熱，增加了傳熱效率 ；采用余熱利用裝置，充分利用燃燒系統(tǒng)煙氣余熱，提高了整體的熱效率 ；采用帶有外部加熱裝置的旋風除塵器，防止持久性有機污染物的冷凝，去除煙氣中粗顆粒，并將旋風除塵器捕集的塵土送回至料斗再一次經(jīng)過間接加熱熱脫附系統(tǒng) ；一級噴淋塔和二級調節(jié)式噴淋塔所需要的水大部分循環(huán)使用，降低了系統(tǒng)水耗 ；采用了多級等離子體反應器，可充分降解噴淋后尾氣中的持久性有機污染物。對于持久性有機污染物污染土壤，本裝置可實現(xiàn) 99.5% 以上的持久性有機污染物去除效率，同時處理后煙氣中持久性有機污染物含量遠低于國家標準，可直接排放。本發(fā)明的持久性有機污染物污染土壤修復方法和裝置，其需處理煙氣量少、水耗低、持久性有機污染物去除徹底、運行成本低 30 ～ 60%，能經(jīng)濟有效的處理持久性有機污染物污染土壤。

　　三、附圖說明

　　圖 1 是持久性有機污染物污染土壤修復方法及裝置的工藝流程示意圖。

　　圖中附圖標記 ：1 分選機，2 料斗，3 給料機，4 間接加熱熱脫附器，5 土壤排放裝置，6 燃燒系統(tǒng)，7 惰性氣體發(fā)生器，8 旋風除塵器，9 一級噴淋塔，10 二級調節(jié)式噴淋塔，11 廢液凈化循環(huán)裝置，12 除濕器，13 等離子反應器，14 空氣過濾器，15 引風機，16 排氣筒，17 余熱利用裝置。