技术领域
[0001] 本
发明涉及一种去除农田土壤中有机氯农药成分的土壤修复装置，属于环境保护中的土壤修复领域。
背景技术
[0002] 有机氯农药是用于防治
植物病、虫害的组成成分中含有有机氯元素的有机化合物，其主要成分为以苯为原料和以环戊二烯为原料的两大类。前者如使用最早、应用最广的
杀虫剂DDT和六六六，以及
杀螨剂三氯杀螨砜、三氯杀螨醇等，
杀菌剂五氯硝基苯、百菌清、道丰宁等；后者如作为杀虫剂的氯丹、七氯、
艾氏剂等。此外以松节油为原料的莰烯类杀虫剂、毒杀芬和以萜烯为原料的
冰片基氯也属于有机氯农药。
[0003] 有机氯农药在人类生产生活中发挥了重大的作用，但其
生物毒性及难以降解的特性又使其成为一种严重的环境污染物。它具有化学性质稳定、不易分解、残留期长、不易溶于
水、易溶于脂肪和
有机溶剂等特点，可通过大气和水环境介质迁移而使全球受到污染，并可通过食物链的生物放大作用，最终危害人类健康。研究发现，北京地区有机氯农药类物质平均含量高达77.7μg/kg，超出了土壤环境
质量一级标准（GB l5618-1995）50μg/kg；浙江省有机氯农药类物质平均值为34.4μg/kg，其中最高值超过了土壤环境质量二级标准500μg/kg；甚至在南极地区也发现了0.12~2.8μg/kg的DDT残留，常年不化的冰层内也检出了0.04ng/kg的DDT。
[0004] 有机氯农药在土壤中的环境行为主要有
吸附、渗滤、扩散、挥发、降解等。其中渗滤、扩散和挥发过程都会进一步扩大污染范围，使治理变得更加困难。为了保障农产品的质量，对一些污染严重的地区，应采取适当的技术修复受到污染的土壤，因此，受有机氯农药污染土壤的修复技术近年来受到普遍关注。
[0005] 治理有机氯农药污染的方法有很多种，如化学法、物理法和生物法。其中物理法和化学法，如焚烧、电化学法等都普遍存在着处理成本高、易造成二次污染、去除效果差等缺点，而生物法则主要利用
微生物对有机氯农药的特异性降解机理进行降解，该法处理效果明显，在降解残留农药过程中发挥着重要作用，成为目前治理残留农药污染的主要手段之一。己报道的能够降解有机氯农药的微生物有细菌、
真菌、放线菌、藻类等，大多数来自土壤微生物类群。细菌由于其生化上的多种适用能
力以及容易诱发突变菌株从而占据了降解微生物的主要
位置。
[0006] 有机氯农药微
生物降解发生在一个复杂的环境体系中，因此影响因素众多。这些因素可以分为内因和外因两种，内因指有机氯农药的分子结构，包括化学结构的复杂程度、氯取代基位置、氯
原子的数量、相关基团的存在等，不同的有机氯农药就有不同的生物降解性。外因指微生物和有机氯农药所处的外部环境，如溶解
氧、
温度、pH 值、
碳源、氮源和光照因素等，这些因素的变化都可能影响微生物的正常酶代谢活动，从而影响有机氯农药的生物降解效率。
[0007] 目前，现有的有机氯农药微生物降解技术存在效率低、技术复杂、菌种筛选条件要求高、影响因素众多，成本高等不足。因此，有必要摆脱现有的技术思路，开辟出治理土壤中有机氯农药污染，实现土壤修复的新途径，进而开发一种全新形式的去除土壤中有机氯农药的土壤修复技术。
发明内容
[0008] 为解决
现有技术中存在的不足，本发明提供了一种去除农田土壤中有机氯农药成分的土壤修复装置，该系统包括原土料斗、鼓
风分选机、
振动筛分机、磁力筛分机、
研磨粉碎机、热脱附-等离子裂解反应器、余
热交换器、水洗
净化塔、引风机、调节式喷淋塔、余热
烘干机、修复土壤储仓等；其中，待修复的含有机氯农药成分的农田土壤集中储存于原土料斗中，在此进行集中收集并完成初步稳定过程，原土料斗中的待修复土壤通过螺旋提升
输送机输送至鼓风分选机，在此去除土壤中的塑料、纸张等低
密度、大体积杂物，鼓风分选机的出口通过传送带连接振动筛分机，在此去除土壤中较高密度、大粒径的杂质，振动筛分机的出口通过传送带连接磁力筛分机，在此去除土壤中的金属杂质，磁力筛分机的出口通过传送带连接研磨粉碎机，在此将土壤研磨至粒径小于10mm，研磨粉碎机的出口通过传送带连接热脱附-等离子裂解反应器，热脱附-等离子裂解反应器的出料口通过传送带连接调节式喷淋塔，在此进行进一步淋洗净化，去除可溶性杂质，调节式喷淋塔的出口通过传送带连接余热烘干机，在此将经淋洗土壤中所含的水分烘干去除，余热烘干机的出口通过传送带连接修复土壤储仓，经修复后的土壤外运再利用，同时，热脱附-等离子裂解反应器的废气出口通过废气管线连接余热交换器，在此收集废气中的剩余热量，使废气温度降低，余热交换器的出口通过废气管线连接水洗净化塔，废气在此经过水洗净化并进一步降温，水洗净化塔的出口通过废气管线连接引风机，将经过净化处理的尾气排空，同时，余热交换器所收集到的剩余热量通
过热力管线输送至余热烘干机加以利用。其中，热脱附-等离子裂解反应器材质采用Q345R
合金钢，其外层包覆有玻璃
纤维保温隔
热层，其左上部设有土壤进料口，右下部设有土壤出料口，反应器内部主体部分左右交错安装有5条传送带，底部并排安装有6部电热鼓风机，电热鼓风机上方设有防护网，反应器顶部排烟管道处安装有3支等离子炬，可产生高温等离子火焰，等离子炬的相对位置上安装有陶瓷防火
挡板；经过研磨粉碎处理后的细颗粒土壤，通过热脱附-等离子裂解反应器左上部的进料口进入到反应器内部，在5条传送带的驱动下，以“S形”路径做逐步向下运动，同时，反应器底部的6部电热鼓风机开启，在反应器内部产生一股由下向上的热空气流，使土壤受热发生脱附
解吸反应，释放出其中的有机氯农药成分，并以
蒸汽的形态逐渐上升至反应器顶部排烟管道处，此时，位于排烟管道处的3支等离子炬开启，产生高温等离子火焰，利用高温等离子火焰所特有的催化裂解作用，使有机氯农药分子键发生断裂，并裂解为小分子物质，从而有效去除有机氯农药成分，经过等离子火焰处理后的废气由反应器顶部的排烟管道排出，进入下一废气处理工序；同时，经过热脱附解吸处理后的土壤，通过反应器右下部的土壤出料口离开反应器，进入下一土壤处理工序；其中，余热交换器的作用是将热脱附-等离子裂解反应器产生的废气引入其中，
回收利用其所携带的剩余热量，使废气温度得以降低，并且可以将回收的
热能输送至余热烘干机中加以利用；其中，水洗净化塔的作用是将经过余热交换器降温后的废气进行水洗净化，进一步除去其中的有害物质；其中，调节式喷淋塔的作用是将经过热脱附-等离子裂解反应器处理后的土壤进行淋洗，进一步除去其中的可溶性杂质。
[0009] 其热脱附-等离子裂解反应器，内部容积为175m3，传送带输送速度为0.3m/s，传送带材质选用EP200型涤
棉帆布耐热带。
[0010] 其热脱附-等离子裂解反应器，等离子炬的工作
电压为380V，工作寿命为2000h，每支等离子炬均可单独控制开启或关闭，等离子火焰的温度为8500~9000℃。
[0011] 本发明的优点在于：（1）本系统摆脱了现有的有机氯农药污染土壤修复处理工艺，创造性的利用了有机氯农药成分受热易发生脱附解吸作用，通过
热处理将有机氯农药成分转化为蒸汽态，再将该蒸汽导入高温
等离子体火焰中，利用高温等离子体火焰所特有的催化裂解作用，使有机氯农药分子发生裂解，并转化为小分子物质，从而使土壤彻底得到净化修复，其处理效率可达
98.8%。
[0012] （2）本系统有针对性的采用了高温等离子体火焰，来对含有较高浓度有机氯农药成分的工艺废气进行处理，能够彻底分解有机氯农药成分，经过处理的尾气不含有毒有害物质。
[0013] （3）本系统可根据实际处理土量以及土壤中有机氯农药的实际浓度，现场选择开启1支至3支等离子炬，有效降低了处理能耗。
[0014] （4）本系统原理简单易行，设计施工成本较低，并且处理效果较好，运行维护成本很低，有利于大范围推广应用。
附图说明
[0015] 图1是本发明的设备示意图。
[0016] 图中：1-原土料斗、2-鼓风分选机、3-振动筛分机、4-磁力筛分机、5-研磨粉碎机、6-热脱附-等离子裂解反应器、7-余热交换器、8-水洗净化塔、9-引风机、10-调节式喷淋塔、
11-余热烘干机、12-修复土壤储仓
图2是热脱附-等离子裂解反应器的示意图。
[0017] 61-进料口、62-玻璃纤维保温
隔热层、63-传送带、64-电热鼓风机、65-防护网、66-等离子炬、67-高温等离子火焰、68-陶瓷防火挡板、69-出料口。
具体实施方式
[0018] 如图1所示的去除农田土壤中有机氯农药成分的土壤修复装置，该系统包括1-原土料斗、2-鼓风分选机、3-振动筛分机、4-磁力筛分机、5-研磨粉碎机、6-热脱附-等离子裂解反应器、7-余热交换器、8-水洗净化塔、9-引风机、10-调节式喷淋塔、11-余热烘干机、12-修复土壤储仓等；其中，待修复的含有机氯农药成分的农田土壤集中储存于原土料斗1中，在此进行集中收集并完成初步稳定过程，原土料斗1中的待修复土壤通过螺旋提升输送机输送至鼓风分选机2，在此去除土壤中的塑料、纸张等低密度、大体积杂物，鼓风分选机2的出口通过传送带连接振动筛分机3，在此去除土壤中较高密度、大粒径的杂质，振动筛分机3的出口通过传送带连接磁力筛分机4，在此去除土壤中的金属杂质，磁力筛分机4的出口通过传送带连接研磨粉碎机5，在此将土壤研磨至粒径小于10mm，研磨粉碎机5的出口通过传送带连接热脱附-等离子裂解反应器6，热脱附-等离子裂解反应器6的出料口69通过传送带连接调节式喷淋塔10，在此进行进一步淋洗净化，去除可溶性杂质，调节式喷淋塔10的出口通过传送带连接余热烘干机11，在此将经淋洗土壤中所含的水分烘干去除，余热烘干机11的出口通过传送带连接修复土壤储仓12，经修复后的土壤外运再利用，同时，热脱附-等离子裂解反应器6的废气出口通过废气管线连接余热交换器7，在此收集废气中的剩余热量，使废气温度降低，余热交换器7的出口通过废气管线连接水洗净化塔8，废气在此经过水洗净化并进一步降温，水洗净化塔8的出口通过废气管线连接引风机9，将经过净化处理的尾气排空，同时，余热交换器7所收集到的剩余热量通过热力管线输送至余热烘干机11加以利用。其中，热脱附-等离子裂解反应器6材质采用Q345R
合金钢，其外层包覆有玻璃纤维保温隔热层62，其左上部设有土壤进料口61，右下部设有土壤出料口69，反应器内部主体部分左右交错安装有5条传送带63，底部并排安装有6部电热鼓风机64，电热鼓风机64上方设有防护网65，反应器顶部排烟管道处安装有3支等离子炬66，可产生高温等离子火焰67，等离子炬66的相对位置上安装有陶瓷防火挡板68；经过研磨粉碎处理后的细颗粒土壤，通过热脱附-等离子裂解反应器6左上部的进料口61进入到反应器内部，在5条传送带63的驱动下，以“S形”路径做逐步向下运动，同时，反应器底部的6部电热鼓风机64开启，在反应器内部产生一股由下向上的热空气流，使土壤受热发生脱附解吸反应，释放出其中的有机氯农药成分，并以蒸汽的形态逐渐上升至反应器顶部排烟管道处，此时，位于排烟管道处的3支等离子炬66开启，产生高温等离子火焰67，利用高温等离子火焰67所特有的催化裂解作用，使有机氯农药分子键发生断裂，并裂解为小分子物质，从而有效去除有机氯农药成分，经过等离子火焰处理后的废气由反应器顶部的排烟管道排出，进入下一废气处理工序；同时，经过热脱附解吸处理后的土壤，通过反应器右下部的土壤出料口69离开反应器，进入下一土壤处理工序；其中，余热交换器7的作用是将热脱附-等离子裂解反应器6产生的废气引入其中，回收利用其所携带的剩余热量，使废气温度得以降低，并且可以将回收的热能输送至余热烘干机11中加以利用；其中，水洗净化塔8的作用是将经过余热交换器7降温后的废气进行水洗净化，进一步除去其中的有害物质；其中，调节式喷淋塔10的作用是将经过热脱附-等离子裂解反应器6处理后的土壤进行淋洗，进一步除去其中的可溶性杂质。
[0019] 通过本系统处理后的农田土壤，其有机氯农药成分的去除效率可达98.8%。
[0020] 去除农田土壤中有机氯农药成分的土壤修复系统，其热脱附-等离子裂解反应器6的内部容积为175m3，传送带63输送速度为0.3m/s，传送带63材质选用EP200型涤棉帆布耐热带。
[0021] 去除农田土壤中有机氯农药成分的土壤修复系统，其热脱附-等离子裂解反应器6中，等离子炬66的工作电压为380V，工作寿命为2000h，每支等离子炬66均可单独控制开启或关闭，等离子火焰67的温度为8500~9000℃。
