CN103624079A - 污染土壤循环式臭氧氧化处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种污染土壤循环式臭氧氧化处理系统，它针对污染土壤臭氧氧化处理技术中氧气消耗量大、尾气排入大气可能存在二次污染的问题。本发明包括氧气源、臭氧发生器、土柱反应器、臭氧分解装置、气体循环泵、气体干燥装置和臭氧稳定装置等。土柱反应器中臭氧氧化后的尾气进入臭氧分解装置，经干燥后进入气体循环泵，回到臭氧发生器之前，并再次进入臭氧发生器，形成循环。与传统的需要持续大量补充氧气的臭氧氧化系统相比，本系统显著降低氧气消耗量；同时，由于气体在系统中持续循环，大幅降低了由于尾气外排造成二次污染的风险。

Description

污染土壤循环式臭氧氧化处理系统
技术领域
本发明涉及对土壤中挥发性有机物（如苯系物、氯代烃溶剂）和半挥发性有机物（如多环芳烃和石油烃等）污染物进行处理的系统，利用臭氧氧化技术降解土壤中污染物，使其快速分解并增强其生物可利用性。
背景技术
土壤污染所造成的生态破坏已成为影响社会经济可持续发展的重大环境问题，如石油开采和加工过程中造成的石油泄漏，煤化工企业生产造成的焦油泄漏、化工企业生产造成的氯代烃溶剂泄漏等造成了土壤严重污染。在修复污染土壤的诸多技术中，臭氧氧化技术已应用到土壤中的石油、多环芳烃、苯系物等污染物的处理，具有处理效率高、处理时间短的特点。以土柱反应器为代表的污染土壤臭氧氧化系统尤其适用于非饱和土壤的异位处理，它是由氧气源、臭氧发生器、土柱反应器和臭氧分解装置经管线依次连接组成，臭氧由氧气在高压放电条件下产生。高浓度臭氧需利用纯氧生产，即便如此，氧发生器出口气体中臭氧仅占20%以下，其余80%以上均为氧气。该臭氧氧化系统中的臭氧通入土柱反应器后，尾气经臭氧分解装置的活性炭柱或硫代硫酸钠吸收后直接外排，造成氧气大量浪费，提高了土壤臭氧氧化技术的成本，同时尾气的外排还可能造成二次污染风险。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种污染土壤循环式臭氧氧化系统，使通过土柱反应器后的氧气得到循环使用，降低臭氧氧化成本。
本发明的目的是这样实现的：它是由氧气源、臭氧发生器、土柱反应器和臭氧分解装置如活性炭柱在管线上依次连接，其特征是：在氧气源和臭氧发生器之间的管线上依次接第一气体流量计和第一气体干燥装置，在臭氧发生器和土柱反应器之间的管线上接臭氧稳定装置，所说的臭氧稳定装置是装入0.1 mol/L的硫酸溶液的容器，来自臭氧发生器的进气管插入硫酸溶液中，出气管在硫酸溶液液面之上，用于降低臭氧的自分解速度，土柱反应器出口依次接臭氧分解装置、第二气体干燥装置、气体循环泵和第二气体流量计，第二气体流量计的出气口通过三通接入氧气源和臭氧发生器之间的线路上，形成闭环。
系统运行时，氧气源（如氧气钢瓶）提供氧气，经第一次干燥后，进入臭氧发生器，产生的臭氧经臭氧稳定装置后进入土柱反应器处理土壤，处理后的尾气依次经臭氧分解、第二次干燥后，回到臭氧发生器，进入下一个处理周期，以此循环。
污染土壤循环式臭氧氧化处理系统工艺参数如下：循环系统中氧气流量0.2~3 m3/(min·m3反应器)，经过臭氧发生器后臭氧浓度20~50 mg/L，土壤初始含水率控制为5%~20%，根据土壤污染物含量臭氧投加量为1%~20%（臭氧质量占土壤质量的百分比），氧气补充流量小于循环系统中氧气流量的10%。
与传统的需要持续大量补充氧气的臭氧氧化系统相比，本发明的积极效果是：氧气钢瓶只需要补充转化为臭氧的氧气，显著降低了氧气消耗量；同时，由于气体在系统中持续循环，大幅降低了由于尾气外排造成二次污染的风险。
附图说明
下面结合附图进一步说明本发明。
图1是本发明的示意图。
具体实施方式
氧气钢瓶1、第一气体流量计2-1、反馈三通10-2、第二气体流量计2-2、第一硅胶除水桶3-1、臭氧发生器4、臭氧稳定装置5、第一阀门6-1、第三气体流量计2-3、土柱反应器7、活性炭柱8、排放三通10-1、第二阀门6-2、第二硅胶除水桶3-2、气体循环泵9、第四气体流量计2-4、第四阀门6-4和反馈三通10-2的旁路，在管线上依次连接，排放三通的旁路接第三阀门6-3，第三阀门作为排放系统气体的阀门。当第三阀门关闭时，上述构成闭环系统。推动系统气体运行的主要动力来自气体循环泵。
来自氧气钢瓶1的氧气经硅胶除水桶3-1干燥，进入臭氧发生器4，产生的臭氧经臭氧稳定装置5经过臭氧稳定装置6进入土柱反应器7，对其中的污染土壤进行氧化，去除其中的有机污染物。土柱反应器尾气进入活性炭柱8去除残余臭氧和吸附尾气中的挥发性有机物，再经第二次干燥后，通过反馈三通10-2的旁路回到臭氧发生器，进入下一个处理周期，以此循环。若第三阀门6-3打开，系统里的气体经过排放三通10-1直接外排。
上述硅胶除水桶为塑料或不锈钢材质，内装变色硅胶，须定期更换；臭氧稳定装置5为塑料、玻璃或不锈钢洗气瓶，内装0.1 M的硫酸溶液，用于降低臭氧自分解速度；土柱反应器7为有机玻璃、玻璃或不锈钢材质，内装污染土壤，土柱反应器底部设进气口，顶部设出气口，含臭氧气体自下而上通入土柱反应器中；活性炭柱8为有机玻璃、玻璃或不锈钢材质，内装颗粒活性炭，底部设进气口，顶部设出气口，气体自下而上通入其中。
该系统正常运行时，第一、二和四阀门开启，6-3关闭，打开氧气瓶1、臭氧发生器4及气体循环泵9，通过调节，使第二流量计的计数接近第二和第四流量计之和。气体将在系统中不断循环，氧气钢瓶只需要补充转化为臭氧的氧气，大幅节约了氧气的消耗量，整个系统封闭，无气体外排。
以下给出一个处理实例：
使用该系统处理石油污染土壤5.7 kg，土壤含油量为14700 mg/kg，臭氧发生器出口浓度为22~24 mg/L，土柱反应器进气量为5 L/min，氧化时间为70 h，氧化后土壤石油去除率为65%，土柱反应器中通过的氧气总量为21 m3，而由于氧气的循环，实际消耗氧气钢瓶中氧气约为1.2 m3。

Claims (1)

1.一种污染土壤循环臭氧氧化系统，它是由氧气源、臭氧发生器、土柱反应器和臭氧分解装置如活性炭柱在管线上依次连接，其特征是：在氧气源和臭氧发生器之间的管线上依次接第一气体流量计和第一气体干燥装置，在臭氧发生器和土柱反应器之间的管线上接臭氧稳定装置，所说的臭氧稳定装置是装入0.1 mol/L的硫酸溶液的容器，来自臭氧发生器的进气管插入硫酸溶液中，出气管在硫酸溶液液面之上，土柱反应器出口依次接臭氧分解装置、第二气体干燥装置、气体循环泵和第二气体流量计，第二气体流量计的出气口通过三通接入氧气源和臭氧发生器之间的线路上，形成闭环。
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