汞污染土壤负压热脱附处理装置的研究

汞污染土壤负压热脱附处理装置的研究摘要：近年来，汞污染日益严重，据调查，我国共有涉及燃煤、医疗、有色、化工、照明等汞排放点源60多万个，因此，研发出一种可行性高，能源利用率高，成果转化直接的汞污染处理技术日趋迫切。为此，我们研发出对汞污染土壤采用负压热脱附工艺进行处理的装置，提供了的一种低能耗、脱汞率高的负压热脱附土壤汞污染的装置，该装置项目由八大单元组成，核心为负压加热系统，在负压状态下加热，以降低土壤的生理化损伤。关键字：汞污染负压热脱附低损耗生化理性损伤引言我国是汞的开采、使用、排放大国。燃煤、汞矿采冶、有色金属冶炼企业及水泥厂等重点污染源排放的汞，已经对周边大气、水体和土壤造成污染，对局部地区造成严重污染。而我国在汞污染防治方面存在很多问题：汞替代技术落后，汞废物回收利用及无害化处理不到位等。国家和地区急需在汞污染方面的治理措施，需要无汞技术、含汞污染物的回收利用以及无害化处理等方面的经验。和汞的回收利用等重大需求问题提供科学实践指导。1.汞污染土壤负压热脱附处理装置原理该装置项目由八大单元组成，核心为负压加热系统，在负压状态下加热，降低加热温度，与传统加热装置相比，可节省55%以上能源，同时创新性的设计了一种破碎混合装置、烟气余热再利用单元、新型冷凝结构等，各个单元相互配合，协调运作。为解决我国可持续发展过程中存在的以及部分区域严重的汞污染无害化处理。装置包括预处理单元、送料单元、余热再利用单元、负压加热单元、土壤收集单元、除尘单元、冷凝单元、尾气处理单元。所述预处理单元与送料单元相连，送料单元与负压加热单元相连，负压加热单元与土壤收集装置和余热再利用单元相连，其中所述的预热再利用单元与除尘单元相连，除尘单元与冷凝单元相连，冷凝单元与最后的尾气处理单元相连。所述加热装置采用负压情况下加热，抽气单元对加热单元抽气，使加热单元压强降低，达到负压，从而降低了加热温度，既能有效的使污染物从土壤中分离出来、节省能耗，又保护了土壤的生化理性。

图1负压热脱附土壤汞污染的装置平面图2.技术背景及意义汞是一种有毒性的金属，对生态系统，人体健康都有着极大的危害。这些年，随着社会的发展，人类活动排放出大量的汞，这对汞排放区周边的大气、水体和土壤都造成了严重的污染。我国是汞的开采、使用、排放大国。燃煤、汞矿采冶、有色金属冶炼企业及水泥厂等重点污染源排放的汞，已经对周边大气、水体和土壤造成污染，对局部地区污染严重。根据资料初步估计，我国被汞污染的耕地面积有3.2万hm，每年产生污染环境的汞达1.9*108kg。我国汞污染防治方面存在很多问题：汞替代技术落后，汞废物回收利用及无害化处理不到位等，国家和地区急需在汞污染方面的治理措施，需要无汞技术、含汞污染物的回收利用以及无害化处理等方面的经验。3.除汞技术的研究分析3.1土壤汞污染处理技术发展现状与趋势环境中汞的来源包括自然源和人为源两个部分。人为源被认为是现阶段全球汞污染的重要来源。汞污染对土壤健康、食品安全、人体及社会安全有巨大的威胁，汞污染土壤的防治已引起各国的关注，土壤汞污染的治理方法主要有化学法和生物法。主要分为以下两种：其一是物理化学法，最常用的有：客土覆盖、深耕、污染土壤移除、水泥固化、等。主要通过减少汞含量，降低汞迁移率来防治土壤汞污染。水泥固化法是目前处理汞废渣的主要方法；土壤淋洗物理分离法是通过粒度分离、重选、浮选、水力旋流和磁选等利用汞和土壤密度的显著差异进行分离。但其不适合于粘度和腐殖质较高的土壤，热处理修复技术则是通过高温（600～800℃）使化合物分解，使得土壤中的汞以汞元素的形式挥发，降低土壤汞浓度。但当温度达到550℃时，Cu、Ni、Cr的移动性降低，影响后续的重金属去除。而且高温会对土壤结构和理化性质造成损害。化学修复包括化学固化、土壤淋洗、电动修复等。其主要目的是减少土壤汞含量，降低汞迁移性。但以上各种方法成本高，而且容易改善土壤理化性质。其二便是生物修复法，主要有植物修复法和微生物修复法。植物修复法中有植物固定化，植物提取，植物挥发等。植物固定化是指部分耐汞植物吸收、沉淀、钝化土壤中汞的过程。植物提取修复则主要体现在植物地上部。植物挥发主要发生在叶片，目前汞在植物叶片中的转化机制尚不明确。同时还有微生物修复法。生物修复法环保，但周期较长，适用范围比较窄。热脱附技术是修复热脱附技术，是修复污染土壤的主要技术之一，该技术是用直接或问接的热交换加热，使土壤中污染组分达到足够高的温度，使其蒸发并与土壤媒介相分离的过程。热脱附器中的热量传递媒介为空气、燃烧气、惰性气体等，热脱附过程是土壤中污染组分从固相(液相)热传递进入气相的物理过程。3.2热脱附技术存在的问题同类热脱附产品都大致包含预处理部分、送料部分、加热部分、收集部分、除尘部分、冷凝部分、尾气处理部分。利用热能增加污染物质从固体基质(土壤、污泥等)挥发。同时大多数产品应用于汞污染严重地区，主要分布在有汞电解法生产烧碱、含汞矿石和金矿的开采冶炼、燃煤、医院、电池制造、仪器仪表生产、垃圾焚烧、氯碱工业等生产行业，都能达到除汞的效果，但大多消耗能源较多，对土壤伤害较大。4.结论针对当前我国汞污染土壤无害化处理设施缺乏，且汞污染土壤面积日益增加，处理设备落后等现状，从汞污染土壤处理及污染防治、节能和资源循环利用的重大需求出发，开发出能源化与无害化处理汞污染土壤的一体化设备，解决了汞污染土壤回收处理的关键科学问题。研究攻克了加热单元密封性、设备磨损严重、低温热脱附效率低、污染物排放量大等难题，开发的汞污染土壤负压热脱附处理装置与常规的处理方法相比，具有占地面积小，运行稳定，处理时间短、能源利用率高和环保效益显著等优点，达国内领先水平。因此，该技术对我国汞污染土壤处理、环境保护及相关行业等领域中的热脱附处理技术的应用产生重大的推动作用。

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