CN102389892A - 一种被高分子有机物污染土壤的消解、净化的方法 - Google Patents

Abstract

一种被高分子有机物污染土壤的消解、净化的方法，解决去除土壤中高分子有机物的技术问题，方法步骤：⑴在地面形成局部封闭的处理空间：⑵利用微波发生器对污染土壤实施微波辐射，高分子有机污染物以蒸汽形式溢出土壤；⑶蒸汽形式溢出土壤的高分子有机物溶剂收集、冷却得回收溶剂；⑷持续实施增加微波强度的微波辐射，使高熔点的有机污染物生成气态物和残余物，生产的气态物溢出土壤：⑸将气态物进行收集，进行活性炭吸附处理后排放。本发明的有益效果是，彻底的无害化处理。有效的资源化利用。工艺简单，操作简便，周期短。

Description

一种被高分子有机物污染土壤的消解、净化的方法

技术领域

本发明涉及一种有机物污染土壤的处理方法，特别是一种利用微波辐射使高分子有机物以蒸汽后气态的形式溢出土壤实现土壤的净化、消解的方法。

背景技术

目前，国内外现有土壤净化、消解的工艺及其特点：针对化工厂土地污染物，国外也已有很多成熟的修复技术，主要分为三大类，物化法、生物法和联合修复法。

1.1．物化法。

（1）蒸气浸提修复技术：蒸气浸提技术是指通过降低土壤空隙蒸气压，把土壤中的污染物转化为蒸气形式而加以去除的技术，是利用物理方法去除不饱和土壤中挥发性有机组分（vocs）污染的一种修复技术。该技术适用处理污染物为高挥发性的化学成分，如汽油、苯、四氯乙烯等。该技术的基本原理是在污染环境中引入清洁空气产生驱动力，利用土壤固、液、气相之间的浓度梯度，在欺压降低的情况下，将其转化为气态的污染物排出土壤，排除的污染气体在进行收集并在地上进行处理。为增加压力梯度和空气流速，很多情况下，也在土壤中安装空气注射井。

（2）固化/稳定化修复技术：固化/稳定化修复技术是指防止或者降低污染土壤释放有害化学物质过程的一组修复技术，包括原位和异位固化/稳定化，通商用于重金属和放射性污染土壤的无害化处理。固化是指将污染物包裹起来，使之呈颗粒状或大块状存在，进而使污染物处于相对稳定状态，通常情况下，它主要是将污染土壤转化为固态形式，即将污染物封装在结构完整的固态物质中的过程。

稳定化是指将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性变小的状态和形式，即通过降低污染物的生物有效性，实现其无害化或者降低对生态系统危害。

（3）热力学修复技术：热力学修复技术是利用热传导（热毯、热井或热墙等）或热辐射（无线电波加热）等实现对污染土壤的修复。与玻璃化技术相比，即使是高温加热修复的温度也相对较低。根据加热体系和温度的差异可分为高温（>100度）加热修复技术、低温（<100度）加热修复技术和电磁波加热修复技术。热力学吸附的基本原理在于加热过程中土壤中的有机污染物会加速分解和挥发，从而通过气体抽吸系统将污染气体从土壤中抽出收集，然后在地上进行处理。

（4）化学氧化修复技术：化学氧化修复主要是向污染环境中加入化学氧化剂，依靠化学氧化剂的氧化能力，分解破坏污染物的结构，使污染物降解或转化为低毒、低移动性物质的一种修复技术。对于污染土壤来说，该技术不需要将污染土壤全部挖出，而只是在污染区不同深度钻井，将氧化剂注入土壤中，通过氧化剂与污染物的混合、反应使污染物降解或导致形态的变化，达到修复污染环境的目的。

（5）淋洗修复技术：化学淋洗修复是借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂，在重力作用下或通过水头压力推动淋洗液注入到被污染的土层中，然后再把含有污染物的溶液从土壤中抽提出来，进行分离和污水处理的技术。淋洗液通常具有淋洗、增溶、乳化或改变污染物化学性质的作用。可分为原位和异位淋洗修复两种类型。

1.2．生物修复技术，狭义上讲，生物修复是利用生物，特别是微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中污染物的一个受控或自发进行的过程。

广义上讲，除了微生物修复外，还包括植物修复和动物修复，也就是说，生物修复是利用细菌、真菌、水生藻类、陆生植物等的代谢活性降解有机物，减轻其毒性，改变重金属的活性或在土壤中的结合态，通过改变污染物的化学、物理特性而影响它们在环境中的迁移、转化和降解速率。生物修复可以原位进行，节省费用。其费用只是传统物理、化学方法的30～50％环境影响小，生物修复是一个子让过程的强化，最终产物是二氧化碳和水等，不会形成二次污染，遗留问题少最大限度降低污染物浓度，残留污染物的浓度可以达到很低可用于其他技术难以应用的场地，如建筑物以下不能挖掘的土壤污染可以同时处理土壤和地下水污染，可以与其他技术联用，可以处理复合污染。

生物修复生物修复包括微生物修复、植物修复、菌根修复。

（1）微生物修复：早期的生物修复主要指微生物修复，是研究得最早、最深入、应用也最为广泛的一种生物修复方法，由此产生一系列修复技术如现场处理、就地处理、堆肥、生物反应器等。应用这些技术处理多环芳烃污染土壤已有广泛研究，其他生物修复技术也都离不开微生物的作用。

微生物修复技术比较成熟，应用广泛，还可与其他方法配合使用，如bv 技术、外加菌种、添加表面活性剂等。但有些方法效果不够理想或处理费用较高，有的只停留在实验室阶段。

（2）植物修复和菌根修复：与重金属污染相比，对有机物污染土壤的修复要复杂得多，它包括吸附、吸收、转移、降解、挥发等，其中有根系分泌物、体内酶、植物体的代谢和蒸腾等作用。与重金属污染的修复一样，任何一种技术都不能很好地对有机物污染的土壤进行单独修复，需要各种方法的配合使用，如植物- 微生物- 菌根体系等。

1.3．联合修复方法：针对土壤复合污染的实际，当前研究的重点应集中在生物修复技术的关键技术与生物方法同物理化学方法的结合上。（1）复合污染土壤的溶剂淋洗/萃取-微生物修复 (2)将微生物细胞和酶固定化方法应用于污染土壤修复，用于有机复合污染土壤原位修复和异位修复的细胞固定化方法，（3）高分子量多环芳烃与有机氯的光降解与生物修复联合作用机理（4）复合污染条件下植物与微生物协同修复原理（5）土壤复合污染的化学还原-微生物降解修复原理（6）适用有机复合污染土壤修复的生物反应器机理。

现有技术的技术分析结论是：蒸汽提取，高分子有机物提取率高，易实现无害化生产成本高，回收溶剂需二次处理。

固化/稳定化：适用于重金属污染，对于高分子合成有机物无效果。

热力学修复技术：对于挥发物质含量较高的适应性好选择加热方式及回收物处理是关键。

化学氧化修复技术：施工方便，成本较高。但对于高分子有机物的氧化生成物的特性难于把握。

淋洗修复技术：处理彻底，无害化水平高新产生的污水及污泥处理较难。

微生物修复：对于重金属及无机无污染较适合，对于高分子合成有机物，难度较大。

植物修复和菌根修复：对于重金属及无机无污染较适合，对于高分子合成有机物，难度较大。周期长。

发明内容

根据污染因子均为高分子有机化合物的特性，优选热力学修复技术.但在热力学修复技术中，其热源的使用，回收物的处置，二次污染风险的防控，及运行成本控制是关键。本发明依据本申请人拥有的十一五国家级重点环保技术，垃圾微波裂解及资源化利用技术的应用上的拓展和创新。本发明的其基本工作原理为，在充分利用微波加热的“致热效应”和“非致热效应”原理，通过“选择性加热”及“强活化”手段，实现高分子有机物从污染土壤中的有效提取和消解反应两大功能，在最短的时间、最小的二次污染条件下，实现土壤“脱毒”。

本发明实现发明目的采用的技术方案是：高分子有机物污染土壤的净化、消解的方法，该方法是通过微波实施对污染土壤加热的方法实现。具体实施步骤：

⑴、将需要净化、消解的污染土壤按一次处理的设计面积在地面形成局部封闭的空间：

⑵、利用微波发生器在步骤⑴形成局部封闭的空间内对污染土壤实施微波辐射，使污染土壤内的高分子有机污染物中，低熔点易挥发组分的溶剂类有机污染物，通过分子热运动而急剧升温，并以蒸汽形式溢出土壤：

⑶、将步骤⑵以蒸汽形式溢出土壤的高分子有机物溶剂收集、冷却得回收溶剂；

⑷、按步骤⑵继续利用微波发生器在步骤⑴形成局部封闭的空间内对污染土壤持续实施增加微波强度的微波辐射，使高熔点的有机污染物，在土壤中实现热裂解反应，生产的气态物和残余物，生产的气态物溢出土壤，残余物为固定碳和其它无毒物质保留在土壤中：

⑸、将步骤⑷溢出土壤的气态物进行收集，进行活性炭吸附处理后排放。

本发明的有益效果是：彻底的无害化处理。该工艺根据现场土壤污染物的特性，充分利用微波加热及微波反应的优点，在低温现场就地环境下实现土壤 净化，处理过程产生的气态物质，能进行100%的回收或净化处理。彻底摆脱了常规热力修复过程中，采用焚烧法处理的土壤挖掘及运输过程的粉尘污染，及焚烧过程中大量聚氨酯分解后产生剧毒物质氰化物或二噁英的环境风险。

有效的资源化利用。通过控制微波强度，可以实现被辐射物的温度控制。因此控制了微波的强度梯度进控制了物料的温度梯度，因不同组分的高分子有机物的熔点存在一定差距，所以在不同温度下，析出物质组分不同，可以实现单一或类似组分的有效分类回收，生产回收试剂，实现二次利用，这一点是其他工艺无法比拟的。

工艺简单，操作简便，周期短。本工艺配套设施少，土壤脱毒时间低于1小时，在污染层厚度低于30cm的区域可以实现“拔罐”式操作，是其他工艺无可比拟的。

下面结合附图对本发明进行详细描述。

图1为本发明工艺流程框图。

具体实施方式

一种被高分子有机物污染土壤的消解、净化的方法，该方法是通过微波实施对污染土壤加热的方法实现，具体实施步骤：

⑴、将需要净化、消解的污染土壤按一次处理的设计面积在地面形成局部封闭的空间。地面形成局部封闭的空间便于土壤局部实施微波辐射、保温以及对污染物的回收。

⑵、利用微波发生器在步骤⑴形成局部封闭的空间内对污染土壤实施微波辐射，使污染土壤内的高分子有机污染物中，低熔点易挥发组分的溶剂类有机污染物，通过分子热运动而急剧升温，并以蒸汽形式溢出土壤。

⑶、将步骤⑵以蒸汽形式溢出土壤的高分子有机物溶剂收集、冷却得回收溶剂。

蒸汽形式溢出土壤的高分子有机物溶剂的收集，可采负压抽吸的方法，在地面形成局部封闭的空间内设置抽吸口。

⑷、按步骤⑵继续利用微波发生器在步骤⑴形成局部封闭的空间内对污染土壤持续实施增加微波强度的微波辐射，使高熔点的有机污染物，在土壤中实现热裂解反应，生产的气态物和残余物，生产的气态物溢出土壤，残余物为固定碳和其它无毒物质保留在土壤中。

⑸、将步骤⑷溢出土壤的气态物进行收集，进行活性炭吸附处理后排放。

步骤⑵中，低熔点易挥发组分的溶剂类有机物为熔点低于150℃的溶剂类有机物，步骤⑷中，高熔点的有机污染物为熔点高于150℃有机污染物。

本发明实施例中，步骤⑶以蒸汽形式溢出土壤的高分子有机物溶剂收集、冷却处理后产生尾气，进行活性炭吸附处理后排放。进一步减少尾气对环境污染，达到零排放污染物。

本发明实施例中，步骤⑷溢出土壤的气态物进行收集，进行活性炭吸附处理后产生的蒸汽冷却得回收溶剂。增加回收溶剂，进一步减少对环境污染，达到零排放污染物。

本发明实施例应用在拥有50年生产历史的化工油漆企业，广州市坚红化工厂的生产厂区的土壤消解、净化处理，实践证明取得满意效果。

 

本发明应用实施例广州市坚红化工厂的生产厂区的土壤主要污染原料及其性质列表。

Claims (4)

1.一种被高分子有机物污染土壤的消解、净化的方法，其特征在于：该方法是通过微波实施对污染土壤加热的方法实现，具体实施步骤：

⑴、将需要净化、消解的污染土壤按一次处理的设计面积在地面形成局部封闭的空间：

⑵、利用微波发生器在步骤⑴形成局部封闭的空间内对污染土壤实施微波辐射，使污染土壤内的高分子有机污染物中，低熔点易挥发组分的溶剂类有机污染物，通过分子热运动而急剧升温，并以蒸汽形式溢出土壤：

⑶、将步骤⑵以蒸汽形式溢出土壤的高分子有机物溶剂收集、冷却得回收溶剂；

⑷、按步骤⑵继续利用微波发生器在步骤⑴形成局部封闭的空间内对污染土壤持续实施增加微波强度的微波辐射，使高熔点的有机污染物，在土壤中实现热裂解反应，生产的气态物和残余物，生产的气态物溢出土壤，残余物为固定碳和其它无毒物质保留在土壤中：

⑸、将步骤⑷溢出土壤的气态物进行收集，进行活性炭吸附处理后排放。

2.根据权利要求1所述的一种被高分子有机物污染土壤的消解、净化的方法，其特征在于：步骤⑵中，低熔点易挥发组分的溶剂类有机物为熔点低于150℃的溶剂类有机物，步骤⑷中，高熔点的有机污染物为熔点高于150℃有机污染物。

3.根据权利要求1所述的一种被高分子有机物污染土壤的消解、净化的方法，其特征在于：步骤⑶以蒸汽形式溢出土壤的高分子有机物溶剂收集、冷却处理后产生尾气，进行活性炭吸附处理后排放。

4.根据权利要求1所述的一种被高分子有机物污染土壤的消解、净化的方法，其特征在于：步骤⑷溢出土壤的气态物进行收集，进行活性炭吸附处理后产生的蒸汽冷却得回收溶剂 。