Dieses Projekt übernimmt die Technologie der indirekten thermischen Desorption zur Bodensanierung. "Indirekte thermische Desorption" bezeichnet den Prozess, bei dem organische Schadstoffe im Boden durch indirekten Wärmeaustausch unter Vakuumbedingungen oder unter Zuführung eines Trägergases auf die Siedepunkttemperatur der Schadstoffe erhitzt werden, wodurch die organischen Schadstoffe verdampfen und sich vom Boden trennen sowie effektiv gesammelt und behandelt werden können.

Speziell für dieses Projekt sind die technischen Grundlagen:

a. Dieses Set an indirekter thermischer Desorptionsausrüstung verwendet hochtemperaturhaltiges Rauchgas, das von in Italien importierten Verbrennungsmotoren erzeugt wird, die sauberen Brennstoff Erdgas verbrennen, als Wärmequelle, um verschmutzten Boden auf Siedepunkttemperatur zu erhitzen, wodurch Schadstoffe verdampfen und so eine Sanierungswirkung erzielt wird.

b. Die thermische Desorptionsreaktion wird in spezialisierten thermischen Desorptionsanlagen durchgeführt, und das Hochtemperatur-Rauchgas kommt während des Erhitzungsprozesses nicht mit dem Boden in Berührung.

c. Das Gerät verfügt über eine Luftschleuseneinrichtung, die den Boden nach dem Eintritt in das Gerät grundsätzlich von der Atmosphäre isoliert und durch das erzeugte Zugluftgebläse einen leichten Unterdruckzustand bildet.

d. Der bei der Verbrennung entstehende Rauch enthält keine Schadstoffe und kann direkt abgeleitet werden.

e. Das durch Bodenverflüchtigung erzeugte thermische Desorptionsgas wird von einer eigenständigen Ausrüstung gesammelt und aufbereitet.

f. Während des Verfahrens der thermischen Desorption-Gasbehandlung entsteht sekundäres Abwasser, das vor der Einleitung behandelt werden muss.

Prozessablauf

Das indirekte thermische Desorptions-Verfahren zur Bodensanierung umfasst drei Teile: Vorbehandlung, Erhitzung und Reinigung des Abgases.

(1) Vorverarbeitung

Als erster Schritt im indirekten thermischen Desorptions-Verfahren zur Bodensanierung ist die Vorbehandlung entscheidend, wird jedoch oft übersehen. Ziel der Vorverarbeitung ist es, den Boden zu regulieren und zu homogenisieren, um die Zuführbedingungen der thermischen Desorptionsanlage zu erfüllen. Sie ist eine Voraussetzung, um den stabilen Betrieb des thermischen Desorptionsystems sicherzustellen und gute Sanierungsergebnisse zu erzielen.

Die Vorbehandlung muss normalerweise in einem relativ geschlossenen Raum durchgeführt werden. In der Regel müssen Vorbehandlungs-Gewächshäuser auf Baustellen eingerichtet werden, und die Gewächshäuser müssen mit entsprechenden Abgaszirkulations- und Reinigungsanlagen ausgestattet sein.

Die Vorverarbeitung umfasst drei Schritte: Trockenmittel-Mischen – selbstgebautes schräges Sieb Grobsieb – AULL Feinsieb Zerkleinerung

a. Trockenmittelmischung

Der aus kontaminierten Standorten ausgehobene Boden weist in der Regel einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 30 % auf. Das Projekt befindet sich im Bezirk Pujiang der Stadt Chengdu in der Provinz Sichuan, angrenzend an einen Fluss mit unterirdischen Wasserzuflüssen, und zeichnet sich durch ein regenreiches Klima aus. Beim Aushub des Baugrundlochs tritt Wasser auf, wodurch der Feuchtigkeitsgehalt deutlich höher als gewöhnlich ist. Zunächst erscheint er wie ein Block mit hoher Viskosität. Ein direkter Eintrag in die thermische Desorptionsanlage kann zu ungleichmäßiger Erwärmung, hohem Energieverbrauch sowie leichter Verklemmung und Verstopfung führen. Daher ist eine Vorbehandlung erforderlich, um den Feuchtigkeitsgehalt zu reduzieren.

Die übliche Praxis besteht darin, Trockenmittel wie hydrierten Kalk zu mischen. Das Mischungsverhältnis hängt vom Zustand des ursprünglichen Bodens ab. Nach dem Mischen sollte der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens ≤ 20 % betragen und der Boden sich in einem lockeren Zustand befinden.

Aufgrund des deutlich höheren Bodenfeuchtegehalts als beim herkömmlichen Standard bestand die Oberflächenschicht bei der Aushubarbeit der Fundamentgrube aus sandigem Boden, der locker war und eine gute Wasseraufnahme aufwies. Die mittleren und unteren Bodenschichten bestehen hingegen aus Ton mit starker Verdichtung und hohem Feuchtegehalt. Das herkömmliche Mischverfahren ist nicht in der Lage, den Feuchtegehalt und den Partikeldurchmesser zu reduzieren, was letztendlich zu einer Verringerung der Produktionskapazität der nachfolgenden Geräte, einem Anstieg der Ausfallrate sowie zu einem erhöhten Energieverbrauch führt.

Basierend auf den Erfahrungen bei der Sanierung anderer kontaminierter Standorte und unter Berücksichtigung der örtlichen Gegebenheiten wurde nach mehreren Versuchen ein Vorbehandlungsplan für das Mischen entwickelt: a. Nach dem Aushub wird der Boden zentral aufgehäuft, und es wird Blockkalk mit einer Partikelgröße von 5 mm ≤ Blockkalkpartikelgröße ≤ 8 mm zur einmaligen Durchmischung verwendet, wobei die Reaktionszeit mindestens 12 Stunden beträgt. b. Nachdem der Blockkalk vollständig mit dem Boden reagiert hat, wird er einmal umgerührt, und die zweite Reaktionszeit beträgt mindestens 8 Stunden. c. Vor dem Sieben wird zweimal eine kleine Menge pulverförmiger Branntkalkpulver eingemischt; nach 2 Stunden Reaktionszeit kann der Boden gesiebt werden. Zu diesem Zeitpunkt hat der Boden einen lockeren Zustand erreicht. Für tonhaltige Böden mit hohem Feuchtigkeitsgehalt ist eine effektive Behandlung möglich.

b. Selbstgemachtes diagonales Sieb Grobsieb

Der Zweck der Grobsiebung besteht darin, große Steine und Ablagerungen aus dem Boden zu entfernen, wobei typischerweise Beton, Steine und Haushaltsabfälle auf der Oberfläche zurückgezogener Standorte enthalten sind. Die Grobsiebung kann effektiv große Steine, Beton und Haushaltsabfälle aus dem Boden entfernen und gleichzeitig die erforderlichen Bedingungen für die nachfolgende Behandlung schaffen.

c. AULL-Siebbucket Feinsiebzerkleinerung

Die Feinsiebung und Zerkleinerung mit dem AULL-Siebbucket ist eine weitere Sieb- und Zerkleinerungsstufe von Materialien, die auf der Grobsiebung basiert. Nach der Feinsiebung sollten die Bodenpartikel ≤ 50 mm betragen; zudem spielt sie eine Rolle beim sekundären Mischen, wodurch der Boden lockerer wird. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der Boden gleichmäßig erwärmt wird, weniger anfällig für Materialansammlungen ist und eine gute Behandlungswirkung erzielt wird.

(2) Aufheizen

Das Grundprinzip der thermischen Desorption besteht darin, den Boden zu erhitzen, um eine Trennung in Gas- und Festphase zu erreichen; daher ist das Erwärmen der zentrale Prozess bei der indirekten thermischen Desorptions-Bodenreinigung.

Die Heizquelle verwendet normalerweise hochtemperaturhaltiges Rauchgas, das durch die Verbrennung von Erdgas erzeugt wird.

Boden hat als feste Substanz mit äußerst geringer Fließfähigkeit normalerweise eine viel niedrigere Wärmeübertragungseffizienz als flüssige und gasförmige Substanzen und erfordert spezialisierte Geräte für verwandte Vorgänge.

Die indirekte thermische Desorption erfordert, dass der Boden und die Wärmequelle nicht in Kontakt kommen; der Wärmetransfer erfolgt dabei über die Wände, und der Boden muss sich in einem relativ geschlossenen Raum befinden, um flüchtige Gase zu sammeln.

(3) Abgasreinigung

Nach dem Erhitzen verdampfen die Feuchtigkeit und die Schadstoffe im Boden in die Gasphase, die sich vom Boden trennt. Die Hauptbestandteile des abgetrennten Gases enthalten neben Feuchtigkeit und Schadstoffen auch Staub und erfordern daher eine Reinigungsbehandlung.

Die indirekte thermische Desorption-Abluftreinigungsverfahrensmethode lautet: Wassersprühzyklus-Waschen + Aktivkohleadsorption.

a. Abgasreinigungsverfahren

Aufgrund des indirekten thermischen Desorptionsverfahrens kommt das hochtemperaturhaltige Rauchgas nicht mit dem Boden in Berührung, der relativ isoliert von der Atmosphäre ist. Daher bestehen die Hauptbestandteile des thermischen Desorptionsgases aus hochtemperaturhaltigem Wasserdampf sowie Schadstoffen, und die Kühlung stellt eine wirksame Reinigungsmaßnahme dar.

Dieses Projekt verwendet die Methode der Wassersprüh-Zirkulationswäsche, bei der hochtemperaturer Dampf schnell abgekühlt und in den flüssigen Zustand überführt wird, wobei Staub im Wasser gelöst wird. Das zirkulierende Wasser nimmt Feuchtigkeit und organische Stoffe aus dem thermischen Desorptionsgas auf und erreicht so die Wirkung, das Abgas durch Wasserzirkulation zu behandeln.

b. Aktivierte Kohlenstoffadsorption

Nach dem Wassersprühzyklus-Waschvorgang ist dieses Gerät mit Aktivkohle-Adsorption ausgestattet und wird schließlich zur Hochtemperaturverbrennung in die Hochtemperaturbrennkammer eingeleitet, wodurch eine gründliche Reinigung des Abgases gewährleistet wird.

Das Wasser und die organische Substanz im heißen Desorptionsgas reichern sich kontinuierlich im Kreislaufwasser an, wodurch sich die Gesamtmenge des Kreislaufwassers allmählich erhöht. Das überschüssige Kreislaufwasser wird zu sekundärem Abwasser, das einer weiteren Reinigungsbehandlung bedarf.

Aufgrund der Unterschiede in der Zusammensetzung von Schadstoffen und Abwasserindikatoren an verschiedenen verschmutzten Standorten liegt eine weitere Reinigungsbehandlung des sekundären Abwassers normalerweise nicht im Rahmen dieser Projektplanung.

Spezialisierte Ausrüstungslösung

Die 3 t/h indirekte thermische Desorptionsbodenreinigungsanlage wird als spezialisierte Ausrüstung für den Bau dieses Projekts eingesetzt.

Die indirekte thermische Desorptions-Technologie wurde für kleine und mittelgroße Standorte organischer Kontamination sowie für kombinierte Standorte organischer Kontamination in China mit komplexen Verschmutzungssituationen entwickelt. Sie zeichnet sich durch hohe Effizienz, geringen Energieverbrauch und starke Manövrierfähigkeit aus und kann eine Schadstoffentfernungsrate von über 90 % gewährleisten. Zudem verfügt sie über Abluftreinigungsanlagen und birgt ein geringes Risiko sekundärer Umweltbelastungen, wodurch sie den Anforderungen der chemischen, pharmazeutischen und anderen Branchen zur Sanierung organischer Schadstoffstandorte gerecht wird. Die Kerntechnologie der indirekten thermischen Desorption bietet wichtigen technischen Rückhalt für dieses Projekt.

Zusammensetzung von spezialisiertem Equipment

Die 3 t/h-Thermodesorptionsanlage umfasst hauptsächlich: Zuführ-/Förderausrüstung, Heißlufterzeugungsgerät, Thermodesorptionskörper, Abgasreinigungseinheit, automatisches Steuerungssystem (einschließlich Container-Leitstand) sowie Hilfsausrüstung wie Vorbehandlungssiebanlagen.

Die Hauptausrüstung verfügt über ein modulares integriertes Design, wobei alle Geräte in sieben Hauptmodule integriert sind: Brennkammer, thermische Desorptionskörper, Abgasreinigung, zirkulierender Puffersedimentationswassertank, Zirkulationspumpeneinheit, Luftkühler und zentrale Leitstelle.

Die Größe eines einzelnen Hebelblocks sollte 12196 mm × 2438 mm × 2896 mm nicht überschreiten, was den Transport und die Montage erleichtert.

Mehrere Schichten der gestapelten Installation werden zwischen den Hebelblöcken verwendet, was bequem zu installieren ist und Platz spart. Der Gerätekörper nimmt ungefähr

a. Ein- und ausgehende Geräte

Die Fütterungsausrüstung erledigt hauptsächlich die Pufferung, Dosierung und den Transport von Boden, einschließlich Silos, Sieb- und Filterbildschirme, Mengendosierer, Bandförderer usw.

Die Ausrüstung zur Entladung erledigt hauptsächlich den Transport und die Kühlung des hochtemperaturbelasteten Bodens nach der thermischen Desorptionsbehandlung, einschließlich der Entladeschnecke, des Befeuchters sowie der dazugehörigen Rohrleitungen.

b. Heißlufterzeugungsgerät

Die Aufgabe des Heißlufterzeugungsgeräts besteht darin, durch die Verbrennung von Erdgas hochtemperaturheiße Rauchgase zu erzeugen. Das Gerät umfasst eine Brennkammer, einen Brenner, einen zur Verbrennung unterstützenden Ventilator usw. Das vom Heißlufterzeugungsgerät erzeugte hochtemperaturheiße Rauchgas wird über den Auslass mit dem thermischen Desorptionskörper verbunden und liefert diesem somit eine Wärmequelle.

c. Thermodesorptionskörper

Der thermische Desorptionskörper ist die Kernausrüstung für die Desorptionsreaktion des Bodens beim Erhitzen. Er verfügt über eine Trennspiralenstruktur als grundlegendes Reaktormodell, bestehend aus einem Antriebsgerät, einer Schneckenförderschnecke, einer Gasverschlussvorrichtung, einem Zuförderer usw.

d. Abgasreinigungseinheit

Der Boden wird im thermischen Desorptionsreaktor erhitzt, wodurch eine große Menge an thermischem Desorptionsgas entsteht, das gesammelt und von der Abgasreinigungseinheit aufbereitet wird. Das Verfahren zur Abgasreinigung umfasst: Sprühwäsche + Aktivkohleadsorption. Die Anlage enthält: Sprühwaschraum, Entnebelungseinrichtung, Aktivkohleadsorptionsgerät, Zwangsluftventilator, zirkulierenden Puffersedimentationswassertank, zirkulierende Pumpeneinheit, Luftkühler usw.

e. Automatisches Steuerungssystem

Diese Ausrüstung ist mit einem automatischen Steuerungssystem ausgestattet, das unabhängig von Zhongchuan Oasis entworfen und entwickelt wurde. Das System umfasst ein Betriebssteuerungssystem, ein Alarmsystem sowie ein zusätzliches technisches Steuerungssystem. Es kann verschiedene Funktionen wie Datenerfassung, Parametereingabe, Überlimit-Alarm und Berichtsausdruck für den gesamten Behandlungsprozess automatisch erledigen – einschließlich der Zufuhrrate und des Betriebszustands der Anlage für kontaminierten Boden – und erreicht so eine intelligente Mensch-Maschine-Schnittstelle.

Das gesamte automatische Steuerungssystem besteht aus Vor-Ort-Instrumenten und -Messgeräten, Vor-Ort-Steuerkästen, Übergabekästen, Hauptverteilerkästen, zentralen Steuerkästen, Obercomputer usw.

Betreiber können den Echtzeit-Betriebszustand des Systems einsehen, historische Daten abfragen sowie den Start und Stopp der vor Ort befindlichen Geräte steuern und Hauptsteuerungsparameter wie die Heiztemperatur am übergeordneten Computer einstellen. Das System passt den Betriebszustand der Geräte automatisch an die eingestellten Parameter an.

f. Vorverarbeitungsanlagen

Diese Ausrüstung ist mit einem selbstgebauten Schräg-Sieb und einem AULL-Siebeimer zur Bodensiebungsvorbehandlung ausgestattet.

Nach grobem Sieben des Bodens mit einer Partikelgröße von weniger als 200 mm und einer AULL-Zerkleinerungsbehandlung erreicht die Bodenpartikelgröße einen Wert unter 50 mm, was den Anforderungen der nachfolgenden thermischen Desorptionssanierung entspricht.

g. Zubehörgeräte

Die externe rotierende Desorptionserde-Reinigungsanlage für Wärme umfasst zusätzliche Ausrüstungen wie Schornsteine, Plattformen, schräge Leitern und nicht integrierte Rohrleitungen. Die Höhe des Schornsteins muss den Anforderungen der GB16297 "Umfassende Emissionsstandards für Luftschadstoffe" entsprechen, und der Abgasauslass darf nicht weniger als 15 m betragen. Am Schornstein befindet sich eine Rauchprobenahmestelle, und rundherum ist eine Probenahmeplatform einzurichten, um die Rauchprobenahme und Überwachungstätigkeiten zu erleichtern.

Reparaturbauweise

Die Verarbeitungsstelle ist in einem unbelasteten Bereich innerhalb des Ausschreibungsbereichs eingerichtet, und die Arbeitsstätte besteht aus einem geschlossenen, starren Gewächshaus. Sie umfasst eine Fläche von etwa 300 Quadratmetern und enthält einen Vorbehandlungsbereich für kontaminierten Boden sowie einen Mischbereich.

Bodenkreislauf auf dem Feld: Nach dem Ausheben kontaminierter Erde wird diese zur Vorbehandlungsfläche transportiert, wo Kalkzugabe und Grobsiebung erfolgen. Anschließend wird im Vorbehandlungsbereich ein ALLU-Siebbecher installiert, um die kontaminierte Erde für die Trocknungsmittelmischung (Block-Blöckenkalkmischung), Grobsiebung sowie das Zerkleinern und Sieben mit dem AULL-Siebbecher (Partikelgröße unter 50 mm) zu bearbeiten. Danach wird der Boden von einem Lader zur Wartungs- und Inspektionsfläche gebracht, wo er gewartet und auf die Reparatur wartet.

1) Standort-Anti-Verseifungsdesign

Alle Baustellen werden mit einer versickerungshemmenden Aushärtung behandelt, und die Versickerungsschutzstruktur umfasst das Reinigen des ursprünglichen Bodens sowie dessen Verdichtung mit einfachem Erdreich bei einem Verdichtungskoeffizienten von mindestens 0,93. Darauf werden zwei Geotextilien und eine Folie als versickerungshemmende Schicht (600 g/㎡ nicht gewebtes Geotextil + 1,5 mm dicke doppelte raue HDPE-Abdichtungsfolie + 600 g/㎡ nicht gewebtes Geotextil) verlegt, gefolgt von einer 300 mm dicken C30-Einfachbeton-Schicht zur Aushärtungsbehandlung obenauf.

2) Site-Strukturgestaltung

Die Baustelle verwendet ein mit Stahlkonstruktionen umschlossenes Gewächshaus, und der geschlossene Bereich umfasst Bereiche für die Vorbehandlung und Behandlung des Bodens.

3) Entwässerungssystemdesign

Das Gelände ist von der Mitte aus nach beiden Seiten mit einem Neigungskoeffizienten von 0,5 % abfallend. Entlang des Geländes sind Ziegel-Entwässerungsgräben mit den Abmessungen 300 × 300 mm angelegt, die hauptsächlich außermittiges Regenwasser auffangen und verhindern sollen, dass es auf die Baustelle gelangt und den Boden erodiert. An der abfallenden Seite des Geländes befindet sich ein Regenwassersammeltank, der mit dem Entwässerungsgraben verbunden ist, um Regenwasser zu sammeln. Das gesammelte Regenwasser wird regelmäßig entnommen, untersucht und analysiert. Überschreitet es den Standard, wird integriertes Behandlungsgerät eingesetzt, um es aufzubereiten und entweder wiederverwendet oder über Rohre abgeleitet zu werden.

Bodenaushub

Nach dem Ausheben von kontaminiertem Boden diesen in ein Vorbehandlungs-Gewächshaus transportieren.

Vorverarbeitung

Vorbehandlungsplan: a. Nach dem Aushub sollte der Boden zentral aufgehäuft werden; dabei wird Blockkalk mit einer Partikelgröße zwischen 5 mm und 8 mm für eine einmalige Mischung verwendet, wobei die Reaktionszeit mindestens 12 Stunden betragen sollte. b. Nachdem der blockförmige Kalk vollständig mit dem Boden reagiert hat, wird er einmal umgerührt, und die zweite Reaktionszeit beträgt mindestens 8 Stunden, gefolgt von einem Grobsieben. c. Bevor das Feinsieben, Zerkleinern und Sieben durchgeführt werden, mischen Sie erneut eine kleine Menge pulverförmigen Branntkalkpulvers für 2 Durchgänge. Nach 2 Stunden Reaktionszeit kann mit dem Zerkleinern und Sieben begonnen werden. Zu diesem Zeitpunkt hat der Boden einen lockeren Zustand erreicht. Der Partikeldurchmesser beträgt weniger als 50 mm, was den Produktionsanforderungen entspricht.

Wärmebehandlung

Heizen Sie das thermische Desorptionsgerät vor.

Verwenden Sie einen Lader, um feine Erde in den speziellen Behälter der thermischen Desorptionsausrüstung einzufüllen.

Boden unterliegt einer thermischen Desorptionsreaktion, wenn er in spezialisierten Geräten zur thermischen Desorption erhitzt wird.

Nach etwa 40 Minuten erreichen die organischen Schadstoffe im Boden die Siedepunkttemperatur, und die Schadstoffkonzentration sinkt unter den Sanierungszielwert. Anschließend werden sie aus der spezialisierten Ausrüstung für thermische Desorption abgeleitet und dann mit Wasser besprüht, um abzukühlen und zu befeuchten – so entsteht der aufbereitete Boden.

Übertragen Sie den bearbeiteten Boden mithilfe eines Laders in den Inspektionsbereich.

Selbstinspektion und externe Inspektion

Nach der Hochtemperatur-Sanierung muss der Boden einer Eigenprüfung sowie einer Überwachung und Abnahme durch eine unabhängige Qualitätskontrolle unterzogen werden, bevor die weitere Entsorgung erfolgen kann.

Teilen Sie den Inspektionsbereich alle 500 Tonnen in Zonen ein, entnehmen Sie aus jeder Zone eine repräsentative Probe und wählen Sie zunächst 30 % der repräsentativen Proben für die Selbstinspektion aus. Nach bestandener Selbstinspektion beantragen Sie bei dem Eigentümer und der autorisierten Abteilung (Institution), die Abnahme zu organisieren.

Selbstinspektion: Für den behandelten kontaminierten Boden muss die Bauabteilung eine Selbstinspektionsanalyse durchführen, indem sie Proben entnimmt und diese zur Prüfung und Analyse an das Labor sendet. Nach Erreichen des entsprechenden Sanierungszielwertes kann die Verfüllung behandelt werden.

Externe Inspektion: Vor dem Auffüllen des behandelten Bodens müssen Probenahmen unter Aufsicht der überwachenden Einheit durchgeführt und zur Analyse an eine unabhängige Prüfeinheit gesendet werden. Die Probenahmehäufigkeit beträgt eine gemischte Probe alle 500 Tonnen.

Sicherheitsdeponie

Nach bestandener Selbstinspektion führt eine externe Abnahme-Einheit Prüfungen am Baugrund, an den Seitenwänden und am reparierten Erdmaterial durch, stellt einen Abnahmbericht aus und verfüllt das reparierte Erdmaterial, nachdem sie sich davon überzeugt hat, dass die Reparatur qualifiziert ist.

Service-Hotline
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