CN103447292A - 一种污染土壤的原位热解吸处理技术和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污染土壤的原位热解吸处理技术和系统，其特征是：包括加热系统、加热井、抽吸井和气体处理系统。利用加热系统将空气加热后，通过加热井注入到土壤中；将土壤加到一定温度使有机污染物得以挥发、分离或分解；经过真空抽吸井抽吸出来的污染空气，根据污染物的不同直接进入锅炉焚烧或用其它方式进行处理。本发明相比传统的原位热解吸技术改变原有的加热方式和布井方式的改进，通过热空气加热土壤加热速率快、加热均匀和热量损耗小，对土壤横向和纵向的逐层加热，可以达到最高的热量利用效率和修复速率。
Description
技术领域
本发明涉及一种污染土壤的原位热解吸处理技术和系统。
背景技术
随着我国城市化进程的不断加快，越来越多的工业企业搬迁，遗留下来大量的可能存在潜在的环境污染的场地。如果这些场地未经环境调查评价或修复，场地的再利用就可能存在潜在健康风险。因此必须对这些场地进行场地环境调查、风险评估及污染修复。土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施。在土壤修复行业，已有的土壤修复技术达到一百多种，常用技术也有十多种，大致可分为物理、化学和生物三种方法。
热解吸技术是一种土壤修复技术，包括原位和异位两种方式。热解吸技术是指通过直接或间接热交换，将污染介质及其所含的有机污染物加热到足够的温度，使有机污染物从污染介质挥发或分离的过程。热解吸修复技术适用于处理土壤中挥发性有机物、半挥发性有机物、农药、高沸点氯代化合物，不适用于处理土壤中重金属、腐蚀性有机物、活性氧化剂和还原剂等。热解吸技术相比其它修复技术消耗能源多，所以减少热解吸技术的能源消耗有十分重要实际意义。
相关文献检索表明，中国专利(ZL201120542249.7)公开了一种原位热强化组合土壤气相抽提技术治理污染土壤的装置。该专利在污染土壤区域中形成土层开口作为加热井，加热井中安放加热器部件，加热井中心至少形成一个土层开口作为抽提井，在抽提井中部署真空系统，抽提井连接有真空管；通过地表供电系统提供的电源加热加热器部件，再由加热器部件将其热量传递给邻近土壤，加热产生的尾气由真空系统提取至地面，经真空管收集，收集后的尾气传输到污染物地表收集及处理设施，经处理后达标排放。该专利在加热井安放加热部件对土壤进行加热，该方式温度梯度大、加热速率慢、加热不均匀和热量损耗大。该专利真空管收集的尾气需要专门的设施进行处理，增加了污染土壤治理工程的投资。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种污染土壤的原位热解吸技术和系统。
一种污染土壤的原位热解吸处理技术，其特征在于由以下步骤组成：
a、利用加热系统将空气加热到所需要温度，温度根据需要处理土壤中的污染物确定；
b、将加热空气注入到土壤中，将土壤加热到一定温度使有机污染物得以挥发、分离或分解，加热时间需要根据土壤中污染物的去除时间进行确定。
c、经过真空抽吸井抽吸污染空气；
d、根据污染物的不同直接进入锅炉焚烧或用其它方式进行处理。
进一步地，所述步骤a需要在加热井内进行，加热井内需要保持一定气压，热空气通过加热井进入土壤缝隙，并将热量传给土壤。
进一步地，所述步骤b对污染土壤进行横向和纵向的逐层加热；在一个中心点对一定深度的土壤开始加热，并逐步将土壤的加热向四周扩散，当这一深度加热完成，再逐层向上加热；通过此加热方式以达到最高的热量利用效率和修复速率。
基于一种污染土壤的原位热解吸处理技术，其通过以下系统实现：
一种污染土壤的原位热解吸处理系统，其特征是：包括加热系统、加热井、抽吸井和气体处理系统。
作为优选，所述加热系统将加热的空气通过软性导管注入加热井，以达到加热土壤的目的。
作为优选，所述抽吸井安装有软性导管，该软性导管长短不一，有足够的长度保证其延伸至井底或井口；通过导管用泵将土壤中挥发或分离的污染物和空气一起通过抽吸井抽出。
作为优选，所述抽吸井抽吸出来的污染空气经气体处理系统送至锅炉或直接泵入锅炉进行焚烧。
本污染土壤的原位热解吸技术的有益效果是：
1.通过热空气加热土壤加热速率快、加热均匀和热量损耗小。
2.有机污染物不仅可以从土壤中得以挥发、分离，而且可以直接分解。
3.在使用锅炉做为加热系统的情况下，可以将抽出气体进入锅炉燃烧。
4.横向和纵向的逐层加热，使修复污染土壤速率快，能源消耗低。
附图说明
下面结合附图对本发明一种污染土壤的原位热解吸技术作进一步说明：
图1是本污染土壤原位解吸处理系统示意图；
图2是本污染土壤原位解吸技术布井方式平面示意图；
图3是本污染土壤原位解吸技术布井方式剖面示意图。
具体实施方式
如图1所示一种污染土壤的原位热解吸处理技术，其特征在于由以下步骤组成：
a、利用加热系统将空气加热到所需要温度，温度根据需要处理土壤中的污染物确定；
b、将加热空气通注入到土壤中，将土壤加热到一定温度使有机污染物得以挥发、分离或分解，加热时间需要根据土壤中污染物的去除时间进行确定。
c、经过真空抽吸井抽吸污染空气；
d、根据污染物的不同直接进入锅炉焚烧或用其它方式进行处理。
进一步地，所述步骤a需要在加热井内进行，加热井内需要保持一定气压，热空气通过加热井进入土壤缝隙，并将热量传给土壤。
进一步地，所述步骤b对污染土壤进行横向和纵向的逐层加热；在一个中心点对一定深度的土壤开始加热，并逐步将土壤的加热向四周扩散，当这一深度加热完成，再逐层向上加热；通过此加热方式以达到最高的热量利用效率和修复速率。
基于一种污染土壤的原位热解吸处理技术，其通过以下系统实现：
一种污染土壤的原位热解吸处理系统，其特征是：包括加热系统、加热井、抽吸井和气体处理系统。
作为优选，所述加热系统将加热的空气通过软性导管注入加热井，以达到加热土壤的目的。
作为优选，所述抽吸井安装有软性导管，该软性导管长短不一，有足够的长度保证其延伸至井底或井口；通过导管用泵将土壤中挥发或分离的污染物和空气一起通过抽吸井抽出。
作为优选，所述抽吸井抽吸出来的污染空气经气体处理系统送至锅炉或直接泵入锅炉进行焚烧。
如图2和图3所示，假定污染物深度为10m，加热井和抽吸井之间的距离为5m，每次纵向加热土壤厚度为2m，加热方式采用空气间接加热。在现场实施过程中，先在污染场地打一口10m深的加热井(图2中的A点)，在再距其5.0m的位置打一口10m深的抽吸井(图2中1点)。
对加热井中8-10m深度进行加热，并在抽吸井相同深度监测空气和土壤温度变化，记录温度随时间的变化情况，据此可以计算出土壤加热速率、土壤热容量并确定加热井和抽吸井的温度梯度。
当1号井加热(加热区域I)到一定温度时(不一定是土壤原位热解吸的最终温度)，A井停止加热，将1-6号井变成加热井(加热区域II)，7-18号井成为抽吸井上。而后7-18号井成为加热井(加热区域III)，其外层的井成为抽吸井，以后逐次向外步进。此种布井方式是从一个中心向四周扩散，使用的加热井和抽吸井逐次增加，现场实施难度较大。所以可以采用单向步进的方式：A井加热，1号井抽吸监测；1-3号井加热，其外围的井抽吸；8-9号井加热，其外围的井抽吸。为了防止热量的损耗，先一步加热的井上在修复同一层的土壤时不作为抽吸井，并要保持一定的气压。
当修复完成此片区域8-10m深土壤后，重新从A井开始加热(加热区域IV)，并将加热井的加热位置提升到6-8m，并在抽吸井相同深度监测温度变化，记录温度随时间的变化情况，因为不同深度土壤的理化性质不同并且因为底层土壤加热的影响，所以重新需要重新计算土壤加热速率、土壤热容量和加热井和抽吸井的温度梯度。根据计算结果采用四周步进或单向步进方式对此一层土壤进行修复。
加热井加热位置逐层向上提升，当快接接近土壤表层时，有两种方案：一是监测表层土壤温度，当表层土壤达到一定温度时，加热井加热位置不再提升，并将未进行原位热解吸的表层土壤进行异位修复；二是在表层土壤上覆盖隔热装置，用原位热解吸方式一起进行修复。
上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种污染土壤的原位热解吸处理技术，其特征在于由以下步骤组成：
a、利用加热系统将空气加热到所需要温度，温度根据需要处理土壤中的污染物确定；
b、将加热空气注入到土壤中，将土壤加热到一定温度使有机污染物得以挥发、分离或分解，加热时间需要根据土壤中污染物的去除时间进行确定。
c、经过真空抽吸井抽吸污染空气；
d、根据污染物的不同直接进入锅炉焚烧或用其它方式进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种污染土壤的原位热解吸处理技术，其特征是：所述步骤a需要在加热井内进行，加热井内需要保持一定气压，热空气通过加热井进入土壤缝隙，并将热量传给土壤。
3.根据权利要求1所述的一种污染土壤的原位热解吸处理技术，其特征是：所述步骤b对污染土壤进行横向和纵向的逐层加热；在一个中心点对一定深度的土壤开始加热，并逐步将土壤的加热向四周扩散，当这一深度加热完成，再逐层向上加热；通过此加热方式以达到最高的热量利用效率和修复速率。
4.一种污染土壤的原位热解吸处理系统，其特征是：包括加热系统、加热井、抽吸井和气体处理系统。
5.根据权利要求4所述的一种污染土壤的原位热解吸处理系统，其特征是：所述加热系统将加热的空气通过软性导管注入加热井，以达到加热土壤的目的。
6.根据权利要求4所述的一种污染土壤的原位热解吸处理系统，其特征是：所述抽吸井安装有软性导管，该软性导管长短不一，有足够的长度保证其延伸至井底或井口；通过导管用泵将土壤中挥发或分离的污染物和空气一起通过抽吸井抽出。
7.根据权利要求4所述的一种污染土壤的原位热解吸处理系统，其特征是：所述抽吸井抽吸出来的污染空气需要经气体处理系统进行处理或直接泵入锅炉进行焚烧。
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