CN103447291A

CN103447291A - 氯苯污染土壤强化气相抽提修复装置及其小试装置和用该装置处理氯苯污染土壤的方法

Info

Publication number: CN103447291A
Application number: CN2012103648816A
Authority: CN
Inventors: 罗启仕; 朱杰; 刘小宁; 高洁; 卢聪; 张长波; 孟梁; 林匡飞; 刘莉莉
Original assignee: Shanghai Academy of Environmental Sciences
Current assignee: Shanghai Academy of Environmental Sciences
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2032-09-26
Also published as: CN103447291B; CN202779154U

Abstract

本发明公开了一种氯苯污染土壤强化气相抽提修复装置及其小试装置和用该装置处理氯苯污染土壤的方法。该装置包括多个以正三角形或正方形排布的加热抽提器；加热抽提器包括加热源和抽提管，加热源置于抽提管中，加热源为电阻丝；抽提管内装填料和催化剂；抽提管外壳有开孔；抽提管内壁设网格；所有加热抽提器的抽提连接管连接在一起，并与冷凝单元、气液分离器、真空泵顺序相连。小试装置还包括一填装土壤的容器、加热抽提器、热电偶和数值温度控制仪。方法包括将多个加热抽提器按正三角形或正方形排布在修复场地中间距2~5米，间歇抽提，控制加热源温度400℃，加热120小时。本发明在短时间内对氯苯污染的土壤修复效果明显，污染物去除率高。

Description

氯苯污染土壤强化气相抽提修复装置及其小试装置和用该装置处理氯苯污染土壤的方法

技术领域

本发明属于污染土壤修复治理技术领域，特别涉及一种氯苯污染土壤强化气相抽提修复装置及其小试装置和用该装置处理氯苯污染土壤的方法。

背景技术

土壤中挥发性有机物作为一类特殊的土壤污染，不仅成分复杂，且由于其具有不同于其他污染物的污染特性和危害性，被列为环境中潜在危险性大、应优先控制的毒害性污染物。其中氯苯是以其沸点为132.2℃，也被纳为挥发性有机物的行列。

氯苯是一种具有挥发性的人工合成有机物，是重要的有机溶剂和化工原料。在纺织加工中用做纤维溶胀剂，染料载体等；在农业中用做杀虫剂溶剂；在化工工业中用做油漆的溶剂和制酚、苯胺、硝基苯等的原料和中间体；同时也用作干洗剂和表面涂层的清洗剂。现今，我国每年生产氯苯的量已经位居世界第一位。通过吸入、食入或经皮吸收氯苯后，对人体有极大的危害。对中枢神经系统有麻醉作用，对皮肤和粘膜有刺激性，且接触高浓度可引起麻醉症状，甚至昏迷。经常性接触低浓度氯苯，常有眼痛、流泪、结膜充血；早期有头痛、失眠、记忆力减退等神经衰弱症状；重者引起中毒性肝炎，个别可发生肾脏损害。氯苯通过泄漏、农药残留、溶剂的不合理处置，进入土壤环境中，危害人类的健康安全。

对于土壤中氯苯污染土壤的修复治理，气相抽提技术以其成本低、操作简便、适用原位处理和不引起二次污染等优点被广泛应用。传统的气相抽提技术在土壤中的使用受到诸多因素的影响，例如土壤渗透性、土壤温度和抽提气体流量与流速等，其呈现的修复效率低、耗时长等缺点导致修复效果无法得以保证。因此如何提高气相抽提技术在土壤介质中的修复效率已成为众多土壤原位修复技术中的研究难题和热点之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在短时间内对氯苯污染的土壤修复效果明显，污染物去除率高的氯苯污染土壤强化气相抽提修复装置及其小试装置和用该装置处理氯苯污染土壤的方法，以克服传统气相抽提技术的修复时间长、效率低等缺点。

本发明采用的技术方案：

一种氯苯污染土壤强化气相抽提修复装置，它包括多个排布在修复场地中的加热抽提器（优选按正三角形或正方形排布）；所述加热抽提器包括加热源和抽提管，加热源由一根或者多根电热丝组成，加热源装在加热管内，加热管置于抽提管中，抽提管中加热管周围的区域装填填料和催化剂；抽提管外壳上有多个开孔；抽提管内壁设有一层网眼大小比填料和催化剂粒径小的网格；抽提管上部设有可与抽真空管连接的抽提连接管；所有加热抽提器的抽提连接管连接在一起，合并成一根共用连接管，该共用连接管与冷凝单元、气液分离器和真空泵顺序相连。

所述氯苯污染土壤强化气相抽提修复装置，该装置还设有：插入加热管内用于控制加热管温度的热电偶，与该热电偶连接的数值温度控制仪；以及插入污染土壤内用于控制土壤边缘温度的热电偶，与该热电偶连接的数值温度控制仪。

上述加热抽提器是一种集电阻加热、负压抽提、负载催化剂热解三种功能于一体的挥发性有机物修复设备，即污染土壤气相抽提热传导强化修复设备，该设备包括加热源和抽提管，加热源置于抽提管中，加热源由一根或者多根电热丝组成，电热丝的功率可根据现场条件的不同而定制；抽提管中加热源周围的区域内装填有填料和催化剂，填料为铁砂、沙粒、其他金属颗粒等，用于强化传热，同时也便于气体的通过和催化剂的负载；（为保护电热丝，可将加热源装在加热管内，加热管置于抽提管中，抽提管中加热管周围的区域装填填料和催化剂）；抽提管外壳上开有多个开孔，该开孔的形状可以是方形、圆形、椭圆形、三角形、星形、多边形或其它任意形状，开孔的作用是让挥发性有机污染物蒸汽进入抽提管内；在抽提管内壁设置一层网眼大小比填料和催化剂粒径小的网格，以防止填料和催化剂泄漏堵塞管上面的开孔，网格的材质可选用金属的，也可选用耐高温的玻璃纤维、树脂或其它材质。

一种氯苯污染土壤强化气相抽提修复装置的小试装置，它包括一可装填场地污染土壤的容器，容器的中心部位竖直安装着上述加热抽提器，该加热抽提器中除抽提管和加热管的上端露在容器外，其余部分插入容器内；有两根热电偶，一根插入抽提管中，另一根插入容器内；还有两个数值温度控制仪分别与两根热电偶连接；容器底部有两个气阀；抽提管上部的抽提连接管与设在容器外的冷凝单元、气液分离器和真空泵顺序相连。

一种用上述强化气相抽提修复装置处理氯苯污染土壤的方法，它包括如下步骤：

（一）根据污染土壤场地具体情况，将多个加热抽提器按正三角形或正方形排布在修复场地中，间距为2~5米（根据场地具体情况定）；

（二）将所有加热抽提器的抽提连接管连接在一起，合并成一根共用连接管，再将该共用连接管与冷凝单元、气液分离器和真空泵顺序相连；

（三）先预热一段时间，再在加热的同时开启真空泵进行抽提，采用间歇抽提方式，控制加热源的温度为300～500℃，加热时间100～140小时；在负压状态下，将抽提出来的热蒸汽，经过冷凝单元、气液分离器，最后进入尾气处理设备中进行处理。

优选方案：上述方法中，间歇抽提方式为：每抽提12小时后，间隔12小时再抽；控制加热源的温度为400℃；加热时间120小时；可对从气液分离器出来的冷凝液进行有机相的回收。

本发明的有益效果：

本发明在短时间内对氯苯污染的土壤修复效果明显，污染物去除率高。

附图说明

图1是本发明中加热抽提器A的主视剖面结构示意图；

图2是本发明中加热抽提器A的主视图；

图3是本发明中氯苯污染土壤强化气相抽提修复小试装置的示意图；

图4是本发明中一种氯苯污染土壤强化气相抽提修复装置的示意图。

图中：1、抽提管 2、填料和催化剂 3、加热管 4、抽提连接管

5、加热管连接螺母 6、电源接线 7、抽提管外壳开孔

8、网格 9、热电偶 10、数值温度控制仪 11、容器

12、冷凝单元 14、气液分离器 15、真空泵 16、气阀

17、共用连接管 A、加热抽提器

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1，图2所示，本发明中的加热抽提器A，包括抽提管1和加热管3，加热管3置于抽提管1中，加热管3内装有加热源，加热源为多根电热丝，加热管上端有两根电源接线6，加热管3上端通过加热管连接螺母5固定在抽提管1上；抽提管1中加热管周围的环形区域内装填了填料和催化剂2，在抽提管内壁设有一层网眼大小比填料和催化剂粒径小的金属网格8，抽提管外壳上开有多个长方形的开孔即抽提管外壳开孔7；抽提管上部有抽提连接管4用于连接真空泵。

实施例2

如图3所示，本发明一种氯苯污染土壤强化气相抽提修复装置的小试装置，它包括一容器11，容器内填装场地污染土壤用于小试，容器的中心部位竖直安装着如实施例1所述的加热抽提器A，该设备中除抽提管1和加热管3的上端露在土壤外面，其余部分插入容器内的污染土壤中；有两根热电偶9，一根插入抽提管1中，用于控制加热管3的温度；另一根插入容器11内的污染土壤中，用于控制土壤边缘的温度；两个数值温度控制仪10连接两根热电偶9用于温度的控制；容器11底部有两个气阀16用于控制气体的进入；抽提管1上部的抽提连接管4与设在容器11外的冷凝单元12（用于热蒸汽的冷凝）、气液分离器14（将冷凝过后的气液混合物进行气液分离）和真空泵15（整个系统提供负压）顺序相连。

实施例3

如图4所示，本发明一种氯苯污染土壤强化气相抽提修复装置，它包括多个以正三角形排布的如实施例1所述的加热抽提器A，所有这些加热抽提器A的抽提连接管连接在一起，合并成一根共用连接管17，该共用连接管17与冷凝单元12、气液分离器14和真空泵15顺序相连；上述装置还设有：插入加热管内用于控制加热管温度的热电偶9，与该热电偶连接的数值温度控制仪10；以及插入污染土壤内用于控制土壤边缘温度的热电偶9，与该热电偶连接的数值温度控制仪10。

应用实验例：

“一种适用于氯苯污染土壤的强化SVE（气相抽提）修复技术”在修复上海市曹路镇某化工场地氯苯污染土样中的应用。

本实验在实施例2所述的小试装置（如图3所示）中进行，在小试装置的容器11内填装17.5L从不同采样点取来的污染土壤，加热源功率200W，控制加热源温度300～500℃，加热时间100～140小时；为了节能和安全起见，采用间歇式抽提方式，优选每抽提12小时后，间隔12小时再抽。

土壤中氯苯污染物浓度的检测采用吹扫-气相色谱检测，检测方法参考EPA8260。

实验数据见表1。

表1 小试实验处理前后各取样点氯苯污染物浓度的变化（mg/Kg）

从表1的实验结果来看，处理效果相当不错，氯苯污染物去除率都在90%以上，证明该项技术在氯苯污染场地修复中具有应用前景。

Claims

1.一种氯苯污染土壤强化气相抽提修复装置，其特征在于，它包括多个排布在修复场地中的加热抽提器；所述加热抽提器包括加热源和抽提管，加热源由一根或者多根电热丝组成，加热源装在加热管内，加热管置于抽提管中，抽提管中加热管周围的区域装填填料和催化剂；抽提管外壳上有多个开孔；抽提管内壁设有一层网眼大小比填料和催化剂粒径小的网格；抽提管上部设有可与抽真空管连接的抽提连接管；所有加热抽提器的抽提连接管连接在一起，合并成一根共用连接管，该共用连接管与冷凝单元、气液分离器和真空泵顺序相连。

2.如权利要求1所述的氯苯污染土壤强化气相抽提修复装置，其特征在于，所述多个加热抽提器是按正三角形或正方形排布的。

3.如权利要求1或2所述的氯苯污染土壤强化气相抽提修复装置，其特征在于，该装置还设有：插入加热管内的热电偶，与该热电偶连接的数值温度控制仪；以及插入污染土壤内的热电偶，与该热电偶连接的数值温度控制仪。

4.如权利要求3所述的氯苯污染土壤强化气相抽提修复装置，其特征在于，所述抽提管外壳上开孔的形状是方形、圆形、椭圆形或多边形；所述抽提管内壁的网格是金属或耐高温的玻璃纤维材质的。

5.一种如权利要求1—4所述的氯苯污染土壤强化气相抽提修复装置的小试装置，其特征在于，它包括一可装填场地污染土壤的容器，容器的中心部位竖直安装着加热抽提器，该加热抽提器包括加热源和抽提管，加热源由一根或者多根电热丝组成，加热源装在加热管内，加热管置于抽提管中，抽提管中加热管周围的区域装填填料和催化剂；抽提管外壳上有多个开孔；抽提管内壁设有一层网眼大小比填料和催化剂粒径小的网格；该加热抽提器中除抽提管和加热管的上端露在容器外，其余部分插入容器内；有两根热电偶，一根插入抽提管中，另一根插入容器内；还有两个数值温度控制仪分别与两根热电偶连接；容器底部有两个气阀；抽提管上部的抽提连接管与设在容器外的冷凝单元、气液分离器和真空泵顺序相连。

6.如权利要求5所述的氯苯污染土壤强化气相抽提修复装置的小试装置，其特征在于，所述抽提管外壳上开孔的形状是方形、圆形、椭圆形或多边形；所述抽提管内壁的网格是金属或耐高温的玻璃纤维材质的。

7.一种用如权利要求14所述的强化气相抽提修复装置处理氯苯污染土壤的方法，其特征在于，它包括如下步骤：

（一）根据污染土壤场地具体情况，将多个加热抽提器按正三角形或正方形排布在修复场地中，间距为2~5米；

（三）先预热一段时间，再在加热的同时开启真空泵进行抽提，采用间歇抽提方式，控制加热源温度为300～500℃，加热时间100～140小时；在负压状态下，将抽提出来的热蒸汽，经过冷凝单元、气液分离器，最后进入尾气处理设备中进行处理。

8.如权利要求7所述的处理氯苯污染土壤的方法，其特征在于，所述间歇抽提方式为：每抽提12小时后，间隔12小时再抽。

9.如权利要求8所述的处理氯苯污染土壤的方法，其特征在于，控制加热源温度为400℃，加热时间120小时。

10.如权利要求7、8或9所述的处理氯苯污染土壤的方法，其特征在于，对冷凝液进行有机相的回收。