CN106334409A - 土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统 - Google Patents

Abstract

一种土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统，包括依次连接在主管路上的抽提系统、气液分离系统和净化处理系统，还包括与主管路连通的各分支管路和连通在主管路和/或分支管路上的检测感应装置，主管路的末端与外界连通。所述检测感应装置为负压变送器、流量变送器、温度变送器、手动采样阀以及VOC检测仪中的任意一种或者任意两种的组合或者任意三种的组合或者任意四种的组合。所述气相抽提净化系统中各个主管路和/或分支管路上连接有手动阀门或者电磁阀。本发明解决了土壤中挥发性有机气体超标造成的土壤污染问题。

Description

土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统

技术领域

本发明涉及环境保护领域，特别是一种挥发性有机气体的气相抽提净化系统。

背景技术

随着国家对环境治理力度的加大，土壤修复逐渐引起人们的注意，相比较美国在上个世纪70-90年代兴起的各种土壤修复技术，现今在工艺技术上我国也已经与美国不相伯仲，但是就实现工艺的手段和设备而言，至今仍是一片空白；虽然我们已经掌握了土壤修复的理论和实验成果，但由于手段和设备的匮乏，使土壤修复的最终效果与理论相差很远，因此急需发明一种可实现将土壤修复理论付诸实践的修复系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统，要解决土壤中挥发性有机气体超标造成的土壤污染问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统，包括依次连接在主管路上的抽提系统、气液分离系统和净化处理系统，还包括与主管路连通的各分支管路和连通在主管路和/或分支管路上的检测感应装置，主管路的末端与外界连通。

优选的，所述抽提系统包括至少两条并联在主管路上的分支管路，每条分支管路上依次连接检测感应装置和抽提装置，所述抽提装置设置在地下、且每个抽提装置的抽提井的设置深度不同。

优选的，抽提系统与气液分离系统之间的主管路上连通有补气管路；所述补气管路上连接有检测感应装置。

优选的，抽提系统与气液分离系统之间还连接有检测感应装置。

优选的，所述气液分离系统包括连接在主管路上的气液分离器、气相处理系统和缓冲罐以及连接在气液分离器上的液相处理系统。

所述气液分离器上连接有制冷机和液位计。

优选的，所述气相处理系统包括与气液分离器排气口连通的过滤器以及与过滤器出气口连通的负压抽提装置。

优选的，所述过滤器与气液分离器之间连接有检测感应装置。

优选的，所述负压抽提装置的出气口与缓冲罐连通。

优选的，所述液相处理系统包括与气液分离器连通的排污泵，所述排污泵的出水口与排污井连通。

优选的，所述液相处理系统上还连接有检测感应装置。

优选的，所述缓冲罐的出气口沿主管路与净化处理系统连通，有一分支管路与外界连通，另有一分支管路与排污口连通。

优选的，所述缓冲罐与净化处理系统之间的主管路上连接有检测感应装置、主管路与分支管路的连通节点位置连接有检测感应装置。

优选的，所述净化处理系统包括串联在主管路上的至少一台活性炭吸附床、抽气泵和检测感应装置，主管路末端与外界连通。

优选的，所述活性炭吸附床另与混合换热器、催化燃烧床串联连通结合连接在活性炭吸附床上的氮气进气管路形成循环再生系统。

优选的，所述活性炭吸附床上连接有检测感应装置。

优选的，所述活性炭吸附床与混合换热器之间连接有检测感应装置。

优选的，所述催化燃烧床的两端各连接有一个阻燃器，其中一个阻燃器与混合换热器之间连接有抽气泵，阻燃器两侧的分支管路上还连通有补气管路。

优选的，所述混合换热器另有一支路与主管路连通至外界。

优选的，所述净化处理系统中包括至少两台活性炭吸附床，所述活性炭吸附床串联在主管路上，并且活性炭吸附床之间并联后再与混合换热器、催化燃烧床串联连通结合连接在活性炭吸附床上的氮气进气管路形成循环再生系统。

优选的，所述检测感应装置为负压变送器、流量变送器、温度变送器、手动采样阀以及VOC检测仪中的任意一种或者任意两种的组合或者任意三种的组合或者任意四种的组合。

优选的，所述气相抽提净化系统中各个主管路和/或分支管路上连接有手动阀门或者电磁阀。

一种应用所述土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统的抽提净化方法，包括抽提过程、气液分离过程和净化处理过程；所述抽提过程为：开启气相抽提净化系统，利用抽提系统将土壤中的挥发性有机气体抽提至主管路中，并经过检测感应装置后进入气液分离系统。

所述气液分离过程过程为：挥发性有机气体经过气液分离器处理进行气液分离，其中气体经过滤器、负压抽提装置进入缓冲罐，液体经排污泵后废液排污至排污井，缓冲罐中的气体经过检测感应装置检测，达标气体经分支管路排放至外界、不达标的气体继续经主管路进入净化处理系统，液体则经分支管路排污至排污井中。

所述净化处理过程为：不达标的气体经过活性炭吸附床、抽气泵和检测感应装置后达标合格排放至外界，活性炭吸附床工作一定时间后，循环再生系统自动控制活性炭吸附床经过循环再生系统进行循环再生，循环再生过程中产生的部分气体连通至主管路一并排放至外界。

当活性炭吸附床个数不小于两台时，工作时，不达标气体依次经过各个活性炭吸附床进行多级吸附净化后排放至外界；循环再生时，循环再生系统自动控制多个活性炭吸附床交替进行，活性炭吸附床经过循环再生系统进行循环再生，循环再生过程中产生的部分气体连通至主管路一并排放至外界。

在抽提过程、气液分离过程和净化处理过程中，补气管路根据设定自动向系统中补入空气或氮气。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

1、本发明适用于实际工程中大面积土壤的异位修复，并不是用作小范围局部的实验或者勘探；由于大面积土壤的修复面积大、土壤内挥发性有机气体的浓度极不均匀、土壤内掺杂大量的被污染的地下水且污染物的成分及分布极其复杂，因此大面积土壤的修复及其困难，因此本发明的气相抽提净化系统在实际应用中具有明显的技术优势。

2、本发明具有净化和检测的双重功能，各种数据的采集和检测功能，在满足气相抽提净化系统对数据信息的需要以外，还可提供给土壤修复工艺人员详细的土壤气体成分和浓度的数据信息，使用户能够更精准的进行工艺实践，是土壤修复工艺摆脱了之前的理论成熟、实践空白的局面。

3、根据需要在管路中充入空气或氮气，在主管路中充入空气对挥发性有机气体进行稀释，在循环再生系统中充入空气和氮气，也是为了对挥发性有机气体进行稀释，防止挥发性有机气体的浓度达到危险值，从而保证气相抽提净化系统的安全作业。

4、本发明的气相抽提净化系统是由控制系统控制的一整套联动自动控制系统，无需专业人员操作。

5、在气液分离器上连接制冷机；因为实际工作时，从土壤内抽提上来的不仅仅是挥发性有机气体，同时还有被污染了的地下水也会被大量抽提上来，而如果要达到挥发性有机气体净化的效果，就必须要在进入净化处理系统前将挥发性有机气体和废液彻底分离开，将干燥的挥发性有机气体送到净化处理系统中进行处理，否则不但达不到净化标准，反而会造成净化处理系统的瘫痪；而废液被分离后会通过污水井被送到水处理系统内进行处理；因此在气液分离器上连接制冷机加速了气、液分离，加强了气液分离效果，保证足够干燥的挥发性有机气体进入净化处理系统；

6、采用两套循环再生系统交替工作，延长了活性炭吸附床吸附的饱和周期。

7、缓冲罐的作用：主要起到缓冲作用，将被抽提系统输送过来的气体流速降低，让气体更稳定的进入净化系统，有利于后面的净化处理；同时为了防止有沉积物如水或者固体颗粒物进入净化处理系统，另设管路与排污口连通，但这个排污管路并不是主要的排污渠道，主要的排污渠道是经过液相处理系统进入排污井。

8、净化处理系统中，循环再生系统中的氮气进气管路的作用：是一种保护措施，并不参与到工艺内。因为土壤中气体的挥发性有机气体的含量是非常不稳定且无规律可循的，所以如果出现挥发性有机气体的浓度突然升高到危险值时（爆炸极限），系统会自动冲入氮气将其稀释；另外氮气作为活性炭吸附床的保护系统，也防止当活性炭饱和以后，未来得及恢复时用作置换用，总之，氮气进气管路的作用是防止挥发性有机气体浓度变大到危险值。

9、对于净化处理系统，现有技术有类型很多，本发明所述的净化类型也是专用于大面积土壤修复，以及浓度不均衡的挥发性有机气体的净化，值得注意的是挥发性有机气体浓度越低时，反而容易净化排放不达标，而本净化处理系统正是针对此情况做的研发。

10、目前现有的技术盲点：所有技术都在关注净化处理系统的净化效率，同时都停留在实验阶段，没有做过大面积土壤修复的实际应用；而我们的技术是从抽提系统抽提时就已经开始对挥发性有机气体进行治理，在抽提过程中让气体更容易被治理，同时本发明技术专门应对大面积土壤所带来的各种复杂情况。

本发明可广泛应用于气体的气相抽提净化系统。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是发明的结构示意图。

附图标记：1－气液分离器、2－液位计、3－排污泵、4－制冷机、5－抽气泵、6－负压抽提装置、7－过滤器、8－缓冲罐、9－手动阀门、10－电磁阀、11－第一活性炭吸附床、12－混合换热器、13－催化燃烧床、14－阻燃器、15－负压变送器、16－流量变送器、17－温度变送器、18－第一VOC检测仪、19－手动采样阀、20－第二活性炭吸附床、21－第二VOC检测仪、22－抽提井。

具体实施方式

实施例参见图1所示，一种土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统，包括依次连接在主管路上的抽提系统、气液分离系统和净化处理系统，还包括与主管路连通的各分支管路和连通在主管路和/或分支管路上的检测感应装置，主管路的末端与外界连通。

所述检测感应装置为负压变送器15、流量变送器16、温度变送器17、手动采样阀19以及VOC检测仪中的任意一种或者任意两种的组合或者任意三种的组合或者任意四种的组合；其中负压变送器15用于检测管路上压力值，流量变送器16用于检测管路上的流量值，温度变送器17用于检测管路上的温度值，VOC检测仪用于连续测量管路中挥发性有机气体，适用于现场挥发性有机气体的检测，手动采样阀19用于采集管路中进气口、出气口、出液口位置的挥发性有机气体和废液样品，与检测感应装置中器件不同的是，手动采样阀19只能在采集后进行检测，不能现场即时进行数据的检测和读取。

所述气相抽提净化系统中各个主管路和/或分支管路上连接有管路检修时用的手动阀门9或者系统自动控制时用的电磁阀10。

所述抽提系统包括至少两条并联在主管路上的分支管路，分支管路的出气端连接手动阀门9，每条分支管路上依次连接手动采样阀19和抽提装置，所述抽提装置设置在地下、且每个抽提装置的抽提井22的设置深度不同，抽提井22的井口设置有负压变送器15。

抽提系统与气液分离系统之间的主管上依次连接有流量变送器16、手动采样阀19、温度变送器17以及负压变送器15，负压变送器15与气液分离系统之间的主管路上连接有手动阀门9。

抽提系统与气液分离系统之间的主管路上还连通有补充空气的补气管路，所述补气管路上连接有流量变送器16，流量变送器16与外界连通的一端的补气管路上连接有手动阀门9；当主管路中的挥发性有机气体的浓度过大时，人工开启手动阀门9，向主主管路中补充空气，通过吸入环境空气而达到稀释气体工艺浓度和降低工艺气体温度的作用。

所述气液分离系统包括连接在主管路上的气液分离器1、气相处理系统和缓冲罐8以及连接在气液分离器1上的液相处理系统；所述气液分离器1上端连接有制冷机4、下端连接有液位计2；所述制冷机4用于加快气液分离器内挥发性有机气体的气液分离，并对挥发性有机气体进行干燥，以便足够干燥的挥发性有机气体进入净化处理系统进行净化；所述液位计2用于测量气液分离器1内的液位并对液位高度进行控制。

所述气相处理系统包括与气液分离器1排气口连通的过滤器7以及与过滤器出气口连通的负压抽提装置6；所述过滤器7与气液分离器1之间连接有第一VOC检测仪18和负压变送器15，第一VOC检测仪18上还串联有抽气泵5；所述负压抽提装置6的出气口与缓冲罐8连通；

所述液相处理系统包括与气液分离器1连通的排污泵3，所述排污泵3的出水口与排污井连通；所述排污泵3的两端各连接有一个手动阀门9；

所述液相处理系统的末端还连接有手动采样阀19。

所述缓冲罐8的出气口沿主管路与净化处理系统连通，有一分支管路与外界连通，与外界连通的分支管路上连接有手动阀门9，另有一分支管路与排污口连通、其上连接有手动阀门9；所述缓冲罐8与净化处理系统之间的主管路上连接有负压变送器15、主管路与分支管路的连通节点位置连接有手动采样阀19，负压变送器15和净化处理系统之间连接有手动阀门9；设置缓冲罐是为了将从抽提系统输送过来的挥发性有机气体的流速降低，让挥发性有机气体更稳定的进入净化处理系统。

所述净化处理系统中包括至少两台活性炭吸附床，所述活性炭吸附床串联在主管路上，并且活性炭吸附床之间并联后再与混合换热器12、催化燃烧床13串联连通结合连接在活性炭吸附床上的氮气进气管路形成循环再生系统：本实施例中，以两台活性炭吸附床为例，所述净化处理系统包括依次串联在主管路上的第一活性炭吸附床11、第二活性炭吸附床20、抽气泵5、温度变送器17、负压变送器15、流量变送器16、手动采样阀19以及第二VOC检测仪21，第一活性炭吸附床11和第二活性炭吸附床20之间、第二活性炭吸附床20和抽气泵5之间均连接有电磁阀10，第二VOC检测仪21上还串联有抽气泵5，主管路末端与外界连通。

所述第一活性炭吸附床11另与混合换热器12、催化燃烧床13串联连通结合连接在第一活性炭吸附床11上的氮气进气管路形成第一套循环再生系统；所述第一活性炭吸附床11的进气口和出气口各连接有一个电磁阀10。

所述第二活性炭吸附床20另与混合换热器12、催化燃烧床13串联连通结合连接在第二活性炭吸附床20上的氮气进气管路形成第二套循环再生系统；所述第二活性炭吸附床20的进气口和出气口各连接有一个电磁阀10。

两套循环再生系统中的氮气进气管路上均连接有电磁阀10；因为土壤中挥发性有机气体的含量是非常不稳定且无规律可循的，所以常出现循环再生系统中挥发性有机气体的浓度突然升高到危险值的情况，当循环再生系统中挥发性有机气体的浓度突然升高到爆炸极限的危险值时，电磁阀10自动开启，氮气进气管路向循环再生系统中充入氮气对挥发性有机气体进行稀释，另外氮气进气管路作为活性炭吸附床的保护系统，也防止当活性炭饱和以后，未来得及恢复时用作置换用。

两套循环再生系统之间并联连接、交替工作；当第一活性炭吸附床11吸附饱和后，第一活性炭吸附床11两端的电磁阀10及连接在第一活性炭吸附床11上的氮气进气管上的电磁阀10自动开启，第一套循环再生系统开始工作，第一活性炭吸附床11进行循环再生，完成后，电磁阀10自动关闭，第一活性炭吸附床11继续对挥发性有机气体进行吸附，此时，第二活性炭吸附床20两端的电磁阀10及连接在第二活性炭吸附床20上的氮气进气管上的电磁阀10自动开启，第二套循环再生系统开始工作，第二活性炭吸附床20进行循环再生，如此往复，实现两套循环再生系统的交替工作。

所述活性炭吸附床上连接有温度变送器17；所述活性炭吸附床与混合换热器12之间连接有温度变送器17；所述催化燃烧床13的两端各连接有一个阻燃器14，其中一个阻燃器14与混合换热器12之间连接有抽气泵5，阻燃器14两侧的分支管路上还连通有补充空气的补气管路，补气管路上连接有电磁阀10；补气管路对循环再生系统内的挥发性有机气体进行稀释，通过吸入环境空气而达到稀释气体工艺浓度和降低工艺气体温度的作用；所述混合换热器12另有一支路与主管路连通至外界，其中支路上连接有电磁阀10。

一种应用所述土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统的抽提净化方法，包括抽提过程、气液分离过程和净化处理过程。

所述抽提过程为：开启气相抽提净化系统，利用抽提系统将土壤中的挥发性有机气体抽提至主管路中，并经过检测感应装置后进入气液分离系统。

所述气液分离过程过程为：挥发性有机气体经过气液分离器1处理进行气液分离，其中气体经过滤器7、负压抽提装置6进入缓冲罐8，液体经排污泵3后废液排污至排污井，缓冲罐8中的气体经过检测感应装置检测，达标气体经分支管路排放至外界、不达标的气体继续经主管路进入净化处理系统，液体则经分支管路排污至排污井中。

所述净化处理过程为：不达标的气体经过活性炭吸附床、抽气泵5和检测感应装置后达标合格排放至外界，活性炭吸附床工作一定时间后，循环再生系统自动控制活性炭吸附床经过循环再生系统进行循环再生，循环再生过程中产生的部分气体连通至主管路一并排放至外界。

当活性炭吸附床个数不小于两台时，工作时，不达标气体依次经过各个活性炭吸附床进行多级吸附净化后排放至外界；循环再生时，循环再生系统自动控制多个活性炭吸附床交替进行，活性炭吸附床经过循环再生系统进行循环再生，循环再生过程中产生的部分气体连通至主管路一并排放至外界；

在抽提过程、气液分离过程和净化处理过程中，补气管路根据设定自动向系统中补入空气或氮气。

Claims (10)

1.一种土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统，其特征在于：包括依次连接在主管路上的抽提系统、气液分离系统和净化处理系统，还包括与主管路连通的各分支管路和连通在主管路和/或分支管路上的检测感应装置，主管路的末端与外界连通。

2.根据权利要求1所述的土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统，其特征在于：所述抽提系统包括至少两条并联在主管路上的分支管路，每条分支管路上依次连接检测感应装置和抽提装置，所述抽提装置设置在地下、且每个抽提装置的抽提井（22）的设置深度不同；

抽提系统与气液分离系统之间的主管路上连通有补气管路；所述补气管路上连接有检测感应装置；

抽提系统与气液分离系统之间还连接有检测感应装置。

3.根据权利要求1所述的土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统，其特征在于：所述气液分离系统包括连接在主管路上的气液分离器（1）、气相处理系统和缓冲罐（8）以及连接在气液分离器（1）上的液相处理系统；

所述气液分离器（1）上连接有制冷机（4）和液位计（2）。

4.根据权利要求3所述的土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统，其特征在于：所述气相处理系统包括与气液分离器（1）排气口连通的过滤器（7）以及与过滤器出气口连通的负压抽提装置（6）；

所述过滤器（7）与气液分离器（1）之间连接有检测感应装置；

所述负压抽提装置（6）的出气口与缓冲罐（8）连通。

5.根据权利要求3所述的土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统，其特征在于：所述液相处理系统包括与气液分离器（1）连通的排污泵（3），所述排污泵（3）的出水口与排污井连通；

所述液相处理系统上还连接有检测感应装置。

6.根据权利要求4或5所述的土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统，其特征在于：所述缓冲罐（8）的出气口沿主管路与净化处理系统连通，有一分支管路与外界连通，另有一分支管路与排污井连通；

所述缓冲罐（8）与净化处理系统之间的主管路上连接有检测感应装置、主管路与分支管路的连通节点位置连接有检测感应装置。

7.根据权利要求1所述的土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统，其特征在于：所述净化处理系统包括串联在主管路上的至少一台活性炭吸附床、抽气泵（5）和检测感应装置，主管路末端与外界连通；

所述活性炭吸附床另与混合换热器（12）、催化燃烧床（13）串联连通结合连接在活性炭吸附床上的氮气进气管路形成循环再生系统；

所述活性炭吸附床上连接有检测感应装置；

所述活性炭吸附床与混合换热器（12）之间连接有检测感应装置；

所述催化燃烧床（13）的两端各连接有一个阻燃器（14），其中一个阻燃器（14）与混合换热器（12）之间连接有抽气泵（5），阻燃器（14）两侧的分支管路上还连通有补气管路；

所述混合换热器（12）另有一支路与主管路连通至外界。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统，其特征在于：所述检测感应装置为负压变送器（15）、流量变送器（16）、温度变送器（17）、手动采样阀（19）以及VOC检测仪中的任意一种或者任意两种的组合或者任意三种的组合或者任意四种的组合。

9.根据权利要求8所述的土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统，其特征在于：所述气相抽提净化系统中各个主管路和/或分支管路上连接有手动阀门（9）或者电磁阀（10）。

10.一种应用权利要求1-9任一项所述土壤修复中挥发性有机气体的气相抽提净化系统的抽提净化方法，其特征在于：包括抽提过程、气液分离过程和净化处理过程；

所述抽提过程为：开启气相抽提净化系统，利用抽提系统将土壤中的挥发性有机气体抽提至主管路中，并经过检测感应装置后进入气液分离系统；

所述气液分离过程过程为：挥发性有机气体经过气液分离器（1）处理进行气液分离，其中气体经过滤器（7）、负压抽提装置（6）进入缓冲罐（8），液体经排污泵（3）后废液排污至排污井，缓冲罐（8）中的气体经过检测感应装置检测，达标气体经分支管路排放至外界、不达标的气体继续经主管路进入净化处理系统，液体则经分支管路排污至排污井中；

所述净化处理过程为：不达标的气体经过活性炭吸附床、抽气泵（5）和检测感应装置后达标合格排放至外界，活性炭吸附床工作一定时间后，循环再生系统自动控制活性炭吸附床经过循环再生系统进行循环再生，循环再生过程中产生的部分气体连通至主管路一并排放至外界；

当活性炭吸附床个数不小于两台时，工作时，不达标气体依次经过各个活性炭吸附床进行多级吸附净化后排放至外界；循环再生时，循环再生系统自动控制多个活性炭吸附床交替进行，活性炭吸附床经过循环再生系统进行循环再生，循环再生过程中产生的部分气体连通至主管路一并排放至外界；

在抽提过程、气液分离过程和净化处理过程中，补气管路根据设定自动向系统中补入空气或氮气。