CN104056851B - 挥发性污染土壤修复一体化装置 - Google Patents

Abstract

一种挥发性污染土壤修复一体化装置，装置由下到上依次包括土壤添加和排放系统、氧化系统、中和系统、吸附系统和空气排放系统；土壤排放斜斗位于罐体最底部，土壤排放斜斗上端口具有用于封闭土壤排放斜斗的挡板，集气管两端开口，并通过支架固定在罐体内，其管壁上具有若干集气孔；土壤添加口开设在罐体上，进气孔开设在土壤添加口和挡板之间的罐体上；氧化系统包括臭氧氧化储水槽、安装在储水槽中的曝气盘、与曝气盘连通的臭氧发生装置和通过循环泵一与臭氧氧化储水槽相连通的臭氧氧化水喷淋装置；中和系统包括中和液槽和通过循环泵二与中和液槽相连通的中和液喷淋装置；空气排放系统包括罐体顶部开口和安装在开口内的排气扇。

Description

挥发性污染土壤修复一体化装置

技术领域

本发明涉及污染土壤修复治理技术领域，尤其是一种挥发性污染土壤修复一体化装置。

背景技术

随着工业化进程的加快，许多化工废弃物随意倾倒、化工管线和储存设施的泄漏、化工生产等的事故都会使汽油、柴油、苯、甲苯、四氯化碳等挥发性物质对土壤造成污染，对土壤的理化性质产生严重影响，也威胁地下水的安全。目前对挥发性污染土壤的治理多采用将土壤挖走，异地进行焚烧、填埋、水力冲洗和生物处理，这些方法各有优点和局限性。

中国专利《挥发性和半挥发性有机物污染土壤场外治理工艺及装置》（专利号：200410056888.7）公开了一种挥发性和半挥发性有机物污染土壤场外治理工艺及装置，通过对土壤加热来加速污染物的挥发，该装置具有结构简单等优点；但该专利装置存在以下缺陷：①需要对土壤加热，增加了处理成本；②挥发性和半挥发性有机物仅仅通过活性炭的吸附，难以达到大气的排放标准。

发明内容

本发明克服现有技术中挥发性污染土壤处理后难以达到大气排放标准的不足，提供一种挥发性污染土壤修复一体化装置。

一种挥发性污染土壤修复一体化装置，所述装置为罐体，罐体由下到上依次包括土壤添加和排放系统、氧化系统、中和系统、吸附系统和空气排放系统；

所述的土壤添加和排放系统包括土壤排放斜斗、挡板、集气管、土壤添加口和进气孔，所述的土壤排放斜斗位于罐体最底部，土壤排放斜斗上端口具有用于封闭土壤排放斜斗的挡板，所述的集气管两端开口，并通过支架固定在罐体内，其管壁上具有若干集气孔；所述的土壤添加口开设在罐体上，其高度低于集气管高度，进气孔开设在土壤添加口和挡板之间的罐体上；

所述的氧化系统包括臭氧氧化储水槽、安装在储水槽中的曝气盘、与曝气盘连通的臭氧发生装置和通过循环泵一与臭氧氧化储水槽相连通的臭氧氧化水喷淋装置；

所述的中和系统包括中和液槽和通过循环泵二与中和液槽相连通的中和液喷淋装置；

所述的空气排放系统包括罐体顶部开口和安装在开口内的排气扇。

为使处理后的土壤能够顺利排出及添土和排放不相互影响，作为优选，所述的土壤排放斜斗上部为圆锥形漏斗、下部为圆筒管道，所述圆筒管道开口朝向罐体的一侧，所述的土壤添加口朝向与圆筒管道开口朝向相反。

为避免喷淋装置喷出的液体沿罐体壁滑落到罐体土壤中，进一步地，所述臭氧氧化储水槽与臭氧氧化水喷淋装置、中和液槽与中和液喷淋装置之间的罐体上还安装有喷淋水聚集装置，所述喷淋水聚集装置呈漏斗状嵌装在罐体内壁上，其最下端直径最小，且其最下端直径小于臭氧氧化储水槽或中和液槽的直径。

进一步地，根据污染土壤中挥发性物质的酸碱性质来确定中和系统的酸碱性或组合，所述的中和系统为碱性中和系统或酸性中和系统或兼具碱性中和系统和酸性中和系统；所述碱性中和系统所采用的碱溶液为氢氧化钠溶液或石灰水，所述酸性中和系统所采用酸溶液为硫酸或盐酸。

作为优选，当所述的中和系统为兼具碱性中和系统和酸性中和系统时，酸性中和系统位于碱性中和系统之上，且酸性这和系统和碱性中和系统之间具有除雾器，所述的除雾器为折流板除雾器或漩流板除雾器。除雾器是将气体中的大液滴进行收集，并使之返回，减少气体中的水份，其工作原理是气体进入除雾器，经过一系列弯道，从顶部排出，而水滴由于其质量和动能的作用，在经过弯道部分时，直线下落，冲撞除雾器的表面，并在到重力作用下弹回。

作为优选，所述的臭氧氧化水喷淋装置与中和液喷淋装置均为螺旋状喷淋装置，喷射出的水呈现雾状，且水雾之间交叉融合，不留死角，有利于扩大挥发废气与溶液的接触面积，提高吸收率和吸收效果。

进一步地，所述的臭氧发生器为中频臭氧发生器，可产生浓度15mg/L以上的臭氧，且耗电量少,占地面积小，能实现自动控制。

进一步地，为节省空间和美观以及操作方便，所述的罐体底部具有用于支撑罐体的支腿，所述的臭氧发生器、循环泵一和循环泵二均安装在支腿下方。

进一步地，为及时补充中和液，所述的中和系统还具有加液装置，加液装置包括加液罐、用于搅拌加液罐内溶液的搅拌装置和加液罐通过阀门和管路与和循环泵二与中和液槽连接。

本发明的有益效果是，本申请中首先利用排气扇及进气孔来加快土壤中挥发性物质的挥发，挥发性物质依次经过臭氧氧化将废气中有害物质氧化为易于吸收和吸附的小分子物质、再经中和处理，最后经吸附系统中的活性炭进一步净化处理，实现了气体的达标排放，且臭氧氧化和中和处理过程中采用喷淋处理，喷出的液体呈雾状，大大提高了废气与溶液的接触面积，提高了吸收率及吸收效果，设备为一体化结构、结构简单、占地面积少，修复后的土壤可直接回填原位。

附图说明

图1为本发明实施例1装置结构示意图；

图2为本发明实施例2装置结构示意图；

图3为本发明实施例3装置结构示意图；

图中，1.土壤排放斜斗，101.圆锥形漏斗，102.圆筒管道，2.挡板，3.集气管，31.集气孔，4.土壤添加口，5.进气孔，6.臭氧氧化储水槽，7.曝气盘，8.臭氧氧化水喷淋装置，9-1.碱液槽，9-2.酸液槽，10-1.碱液喷淋装置，10-2.酸液喷淋装置，11.吸附系统，12，顶部开口，13.喷淋水聚集装置，14.支腿，15.除雾器。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1所示，为本实施例一种挥发性污染土壤修复一体化装置结构示意图，所述装置为罐体，罐体由下到上依次包括土壤添加和排放系统、氧化系统、中和系统、吸附系统11和空气排放系统；

所述的土壤添加和排放系统包括土壤排放斜斗1、挡板2、集气管3、土壤添加口4和进气孔5，所述的土壤排放斜斗1位于罐体最底部，土壤排放斜斗1上端口具有用于封闭土壤排放斜斗1的挡板2，所述的集气管3两端开口，并通过支架固定在罐体内，其管壁上具有若干集气孔31；所述的土壤添加口4开设在罐体上，其高度低于集气管3高度，进气孔5开设在土壤添加口4和挡板2之间的罐体上；为使处理后的土壤能够顺利排出及添土和排放不相互影响，所述的土壤排放斜斗1上部为圆锥形漏斗101、下部为圆筒管道102，所述圆筒管道102开口朝向罐体的一侧，所述的土壤添加口4朝向与圆筒管道102开口朝向相反。

所述的氧化系统包括臭氧氧化储水槽6、安装在储水槽中的曝气盘7、与曝气盘7连通的用于产生臭氧的臭氧发生装置和通过循环泵与臭氧氧化储水槽6相连通的臭氧氧化水喷淋装置8，本申请中所用臭氧发生装置为中频臭氧发生器；

所述的中和系统包括中和液槽和通过循环泵与中和液槽相连通的中和液喷淋装置；本实施例中中和液槽为碱液槽9-1，中和液喷淋装置为碱液喷淋装置10-1，碱液槽中碱溶液为氢氧化钠溶液；

上述臭氧氧化水喷淋装置8和碱液喷淋装置10-1均为螺旋状喷淋装置，这样喷射出的水呈现雾状，且水雾之间交叉融合，不留死角，有利于扩大挥发废气与溶液的接触面积，提高吸收率和吸收效果。

为避免喷淋装置喷出的液体沿罐体壁滑落到罐体土壤中，所述臭氧氧化储水槽6与臭氧氧化水喷淋装置8、中和液槽与中和液喷淋装置之间的罐体上还安装有喷淋水聚集装置13，所述喷淋水聚集装置13呈漏斗状嵌装在罐体内壁上，其最下端直径最小，且其最下端直径小于臭氧氧化储水槽6或中和液槽的直径，且通过喷淋水聚集装置13能够使得喷淋水聚集回流至相应的储水槽中。

所述的空气排放系统包括罐体顶部开口12和安装在顶部开口12内的排气扇。

所述的罐体底部具有用于支撑罐体的支腿14，所述的臭氧发生器、循环泵一和循环泵二均安装在罐体外的支腿14下方（图中未画出），分别通过管道连接臭氧氧化储水槽6与臭氧氧化水喷淋装置13、中和液槽与中和液喷淋装置。本申请中臭氧氧化储水槽6及中和液槽均通过支架固定安装在罐体内。

所述的中和系统还具有加液装置，所述加液装置位于罐体外部，加液装置包括加液罐、用于搅拌加液罐内溶液的搅拌装置和加液罐通过阀门和管路与和循环泵二与中和液槽连接。

本发明装置工作原理如下：用挡板2封闭土壤排放斜斗1，打开土壤添加口4，把污染土壤（土壤中的挥发性物质偏酸性）装入罐体内，关闭土壤添加口4，在排气扇的抽排作用下，空气由罐体上的进气孔进入土壤，带出挥发性物质通过集气孔31进入集气管3，挥发废气上升到氧化系统，臭氧发生装置产生臭氧通过曝气盘7通入到臭氧氧化储水槽6的水中形成臭氧氧化水，臭氧氧化水通过循环泵一从均布的臭氧氧化水喷淋装置8喷出，形成无数细小雾滴，与挥发废气充分混合接触后发生化学反应，挥发废气中的有害物质被氧化成易于吸收和吸附的小分子物质，一部分被吸收在臭氧氧化水中；挥发废气继续上升与碱溶液喷淋装置9-1喷出的碱性溶液接触，挥发废气中酸性物质与碱性物质发生化学反应，反应生成物随碱性溶液流入下部碱性溶液储水槽13中，然后废气进入吸附系统19（本申请中吸附系统所采用吸附物质为活性炭层），挥发废气中所夹杂的污染物和液滴在这里被拦截吸附下来，至此挥发废气被处理成洁净的气体，实现达标排放；修复完成后抽出用于封闭土壤排放斜斗1的挡板2，土壤由土壤排放斜斗1排出，回填原位。

实施例2

如图2所示，本实施例中与实施例1区别在于：污染土壤中的挥发物偏碱性，将实施例1中碱液槽9-1替换为酸液槽9-2，碱液喷淋装置10-1替换为酸液喷淋装置10-2，将碱性溶液替换为盐酸溶液即可，工作原理及方法与实施例1相同。

实施例3

如图3所示，本实施例与实施例1区别在于：土壤中的挥发物既有碱性物质又有酸性物质，这样只需将实施例1装置的中和系统进行改进即可，具体如下：将碱液槽9-1和碱液喷淋装置10-1上方再安装一组酸液槽9-2和酸液喷淋装置10-2（酸液槽9-2与酸液喷淋装置10-2之间通过循环泵连接，酸溶液为硫酸），且在碱液喷淋装置10-1与酸液槽9-2之间再安装除雾器15，本实施例中所用除雾器为折流板除雾器。废气先经碱液处理后进入除雾器15，挥发废气中的碱性液滴在这里被拦截下来；挥发废气继续上升与酸液喷淋装置15喷出的酸性溶液接触，挥发废气中的碱性物质与酸发生化学反应，反应生成物随酸性溶液流入下部酸液槽9-2中，处理后的废气经过吸附系统12，从而达标排放。

Claims (8)

1.一种挥发性污染土壤修复一体化装置，其特征在于：所述装置为罐体，罐体由下到上依次包括土壤添加和排放系统、氧化系统、中和系统、吸附系统(11)和空气排放系统；

所述的土壤添加和排放系统包括土壤排放斜斗(1)、挡板(2)、集气管(3)、土壤添加口(4)和进气孔(5)，所述的土壤排放斜斗(1)位于罐体最底部，土壤排放斜斗(1)上端口具有用于封闭土壤排放斜斗(1)的挡板(2)，所述的集气管(3)两端开口，并通过支架固定在罐体内，其管壁上具有若干集气孔(31)；所述的土壤添加口(4)开设在罐体上，其高度低于集气管(3)高度，进气孔(5)开设在土壤添加口(4)和挡板(2)之间的罐体上；

所述的氧化系统包括臭氧氧化储水槽(6)、安装在储水槽中的曝气盘(7)、与曝气盘(7)连通的用于产生臭氧的臭氧发生装置和通过循环泵一与臭氧氧化储水槽(6)相连通的臭氧氧化水喷淋装置(8)；

所述的中和系统包括中和液槽和通过循环泵二与中和液槽相连通的中和液喷淋装置；

所述的空气排放系统包括罐体顶部开口(12)和安装在顶部开口(12)内的排气扇。

2.根据权利要求1所述的挥发性污染土壤修复一体化装置，其特征在于：所述的土壤排放斜斗(1)上部为圆锥形漏斗(101)、下部为圆筒管道(102)，所述圆筒管道(102)开口朝向罐体的一侧，所述的土壤添加口(4)朝向与圆筒管道(102)开口朝向相反。

3.根据权利要求1所述的挥发性污染土壤修复一体化装置，其特征在于：所述臭氧氧化储水槽(6)与臭氧氧化水喷淋装置(8)、中和液槽与中和液喷淋装置之间的罐体上还安装有喷淋水聚集装置(13)，所述喷淋水聚集装置(13)呈漏斗状嵌装在罐体内壁上，其最下端直径最小，且其最下端直径小于臭氧氧化储水槽(6)或中和液槽的直径。

4.根据权利要求1所述的挥发性污染土壤修复一体化装置，其特征在于：所述的中和系统为碱性中和系统或酸性中和系统或兼具碱性中和系统和酸性中和系统；所述碱性中和系统所采用的碱溶液为氢氧化钠溶液或石灰水，所述酸性中和系统所采用酸溶液为硫酸或盐酸。

5.根据权利要求4所述的挥发性污染土壤修复一体化装置，其特征在于：当所述的中和系统为兼具碱性中和系统和酸性中和系统时，酸性中和系统位于碱性中和系统之上，且酸性中和系统和碱性中和系统之间具有除雾器(15)，所述的除雾器(15)为折流板除雾器或漩流板除雾器。

6.根据权利要求1所述的挥发性污染土壤修复一体化装置，其特征在于：所述的臭氧氧化水喷淋装置(8)与中和液喷淋装置均为螺旋状喷淋装置。

7.根据权利要求1所述的挥发性污染土壤修复一体化装置，其特征在于：所述的罐体底部具有用于支撑罐体的支腿(14)，所述的臭氧发生器、循环泵一和循环泵二均安装在支腿(14)下方。

8.根据权利要求1所述的挥发性污染土壤修复一体化装置，其特征在于：所述的中和系统还具有加液装置，所述加液装置位于罐体外部，加液装置包括加液罐、用于搅拌加液罐内溶液的搅拌装置，加液罐通过阀门和管路与循环泵二和中和液槽连接。