CN106493163A - 一种用于有机污染土的两相臭氧‑紫外光催化修复系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于有机污染土的两相臭氧‑紫外光催化修复系统，其包括土壤修复室、臭氧生成组件、臭氧水生成组件以及水气回收组件；所述土壤修复室内部设置有紫外线灯、臭氧水喷头以及通气组件；所述臭氧水喷头连接所述臭氧水生成组件；所述通气组件的入口连接所述臭氧生成组件，所述通气组件的出口连接所述水气回收组件；所述臭氧水生成组件连接所述臭氧生成组件；所述水气回收组件用于处理所述土壤修复室流出的污水和气体，并将处理后的气体输送至所述臭氧生成组件。本发明的优点是，采用臭氧水、紫外线以及臭氧气体对污染的土壤进行处理，可以有效清除土壤内部的污染物；采用水气回收组件对污水以及气体进行回收，可以重复利用回收的臭氧。
Description
技术领域
本发明属于环境保护领域，具体涉及一种用于有机污染土的两相臭氧-紫外光催化修复系统。
背景技术
近年来现代工业的发展极大地推进了人类文明的进程，人们在享受工业文明创造的丰硕果实的同时，也遭受了随之而来的环境污染危害。各种污染物诸如填埋场产生的渗滤液、工业场地产生的废弃物、矿区场地产生的废液及耕地不良施用的化肥的排放造成了严重的污染，对人类的生存和发展构成了威胁。其中土体和水体的有机物污染尤为突出和严重，这些污染物通过不断地迁移和转化，通过呼吸道、消化道等进入人体，对人体造成极大的威胁，很多有机污染物都具有化学致癌作用和光致毒效应，但是现有技术中缺乏有效的污染土壤修复手段。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于有机污染土的两相臭氧-紫外光催化修复系统，该系统通过采用臭氧水以及紫外光催化，实现对污染土的有效修复。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种用于有机污染土的两相臭氧-紫外光催化修复系统，其包括土壤修复室、臭氧生成组件、臭氧水生成组件以及水气回收组件；所述土壤修复室内部设置有紫外线灯、臭氧水喷头以及通气组件；所述臭氧水喷头连接所述臭氧水生成组件；所述通气组件的入口连接所述臭氧生成组件，所述通气组件的出口连接所述水气回收组件；所述臭氧水生成组件连接所述臭氧生成组件；所述水气回收组件用于处理所述土壤修复室流出的污水和气体，并将处理后的气体输送至所述臭氧生成组件。
所述土壤修复室的底部具有用于堆载待修复土壤的堆体基础。
所述通气组件包括若干根并联埋设在所述待修复土壤内部不同高度的通气管；所述通气管的管壁上开设有通气孔或横切缝。
所述臭氧生成组件包括氧气瓶、臭氧发生器、臭氧稳定室以及增压设备；所述氧气瓶连通第一气体存储器的入口；所述第一气体存储器的入口还连接所述水气回收组件；所述第一气体存储器的出口连接所述臭氧发生器；所述臭氧发生器的出口连通第二气体存储器的入口；所述第二气体存储器的出口连通所述臭氧水生成组件以及所述通气组件的入口；所述第二气体存储器的出口和所述通气组件的入口之间串联有气体调节阀、所述臭氧稳定室以及所述增压设备。
所述氧气瓶与所述第一气体存储器的入口之间串联有气体调节阀以及干燥器；所述增压设备和所述通气组件的入口之间串联有臭氧浓度检测器、气体流量计以及截止阀。
所述臭氧水生成组件包括密闭水箱，所述密闭水箱内装有表面活性剂溶液，所述密闭水箱内部设置有微纳米气泡发生器。
所述密闭水箱设置有进水口、进气口以及出水口；所述进气口通过气体调节阀连通所述臭氧生成组件；所述出水口通过截止阀以及液体流量计连通所述土壤修复室的所述臭氧水喷头。
所述水气回收组件包括真空泵、气液分离器、污水处理设施、气体净化装置以及第三气体存储器；所述气液分离器通过所述真空泵连通所述通气组件的出口；所述气液分离器的出液口连通所述污水处理设施；所述气液分离器的排气口依次通过所述气体净化装置以及第三气体存储器连通所述臭氧生成组件。
所述气体净化装置包括依次串接的碱清洗室、酸清洗室以及活性炭吸附室；所述土壤修复室还设置有排风口，所述排风口连接所述气体净化装置的进气口。
本发明的优点是，采用臭氧水、紫外线以及臭氧气体对污染的土壤进行处理，可以有效清除土壤内部的污染物；采用水气回收组件对污水以及气体进行回收，可以重复利用回收的臭氧，减少气体的排放。
附图说明
图1为本发明的两相臭氧-紫外光催化修复系统的示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1，图中标记1-32a分别为：土壤修复室1、臭氧生成组件2、臭氧水生成组件3、水气回收组件4、紫外线灯5、臭氧水喷头6、通气组件7、土壤8、堆体基础9、通气管10、氧气瓶11、臭氧发生器12、臭氧稳定室13、增压设备14、第一气体存储器15、第二气体存储器16、密闭水箱17、微纳米气泡发生器18、真空泵19、气液分离器20、污水处理设施21、气体净化装置22、碱清洗室22-1、酸清洗室22-2、活性炭吸附室22-3、第三气体存储器23、排风口24、臭氧浓度检测器25a、臭氧浓度检测器25b、气压计26a、气体调节阀27a、气体调节阀27b、气体调节阀27c、干燥器28、气体流量计29a、截止阀30a、截止阀30b、截止阀30c、截止阀30d、液体流量计31a、气压计32a。
实施例：如图1所示，本实施例具体涉及一种用于有机污染土的两相臭氧-紫外光催化修复系统，其包括土壤修复室1、臭氧生成组件2、臭氧水生成组件3以及水气回收组件4；土壤修复室1内部设置有紫外线灯5、臭氧水喷头6以及通气组件7；臭氧水喷头6连接臭氧水生成组件3；通气组件7的入口连接臭氧生成组件2，通气组件7的出口连接水气回收组件4；臭氧水生成组件3连接臭氧生成组件2；水气回收组件4用于处理土壤修复室1流出的污水和气体，并将处理后的气体输送至臭氧生成组件2。
如图1所示，在本实施例中，土壤修复室1是由耐氧化腐蚀的硅胶材料、四氟管，或者带抗氧化涂层的材料制成的密闭大棚；在土壤修复室1的底部设置有用于堆载待修复土壤8的堆体基础9；堆体基础9为硬化处理后的硬质混凝土地坪，且上覆2.0mm后HDPE膜和土工布（400g/㎡）进行防渗处理。土壤修复室1内部还设置有臭氧浓度检测器25a以及气压计26a。
如图1所示，土壤修复室1内部，待处理的土壤8分层堆放在堆体基础9的表面；土壤8的每层堆体高度在0.4m至0.6m，堆体共高度不超过1.2m，保证土壤堆体良好的通气性和渗透性，在土壤8内部埋设通气组件7；通气组件7包括若干根并联埋设在待修复土壤8内部不同高度的通气管10；通气管10的中部管壁上开设有通气孔或横切缝。通气组件7的入口连接臭氧生成组件2，臭氧生成组件2通过通气组件7向待修复的土壤内部注入臭氧气体；通气组件7的出口连接水气回收组件4，水气回收组件4通过通气组件7抽吸土壤修复室1的污水以及气体。
如图1所示，在本实施例中，通气管10的直径为50mm至60mm，中间部位为直径2.5mm的通气孔或横切缝，埋入堆体的各层通气管10为一根主管和与其相连接的多根支管，主管沿堆体长度方向，支管沿堆体宽度方向。
如图1所示，臭氧水喷头6连接臭氧水生成组件3，用于向土壤修复室1内的待修复土壤8喷洒臭氧水；紫外线灯5用于对土壤8进行辐照，臭氧水在紫外线的照射下回产生氧化能力较强的•OH，从而将污染物氧化去除。紫外线灯5为紫外线透过率高、衰减少的石英紫外灯，波长范围为250~270nm。
如图1所示，臭氧生成组件2用于制备臭氧气体，其包括氧气瓶11、臭氧发生器12、臭氧稳定室13以及增压设备14；氧气瓶11连通第一气体存储器15的入口；第一气体存储器15的入口还连接水气回收组件4；第一气体存储器15的出口连接臭氧发生器12；臭氧发生器12的出口连通第二气体存储器16的入口；第二气体存储器16的出口连通臭氧水生成组件3以及通气组件7的入口；第二气体存储器16的出口和通气组件7的入口之间串联有气体调节阀27a、臭氧稳定室13以及增压设备14。
如图1所示，氧气瓶11与第一气体存储器15的入口之间串联有气体调节阀27b以及干燥器28；干燥器28内部采用无水硅胶或无水氯化钙等固体颗粒干燥剂。增压设备14和通气组件7的入口之间串联有臭氧浓度检测器25b、气体流量计29a以及截止阀30a。
如图1所示，臭氧发生器12为中频臭氧发生器，臭氧产生量50 g/h -100g/h，具体根据进气氧气含量，可以调节臭氧产生浓度和发生时间。增压设备14为优质离心空压机等，可以将臭氧分级加压后通入修复大棚内。臭氧稳定室13为包含1%~2%浓度的硫酸溶液，用于减少臭氧的分解。
如图1所示，臭氧水生成组件3用于将臭氧气体制成臭氧水，其包括密闭水箱17，密闭水箱17内装有表面活性剂溶液，表面活性剂溶液可以便于将待修复的土壤中的污染物浸出；密闭水箱17内部设置有微纳米气泡发生器18；微纳米气泡发生器18能够产生纳米级气泡，使得臭氧在水中的停留时间增加数周。
如图1所示，密闭水箱17设置有进水口、进气口以及出水口；进气口通过气体调节阀27c连通臭氧生成组件2；出水口通过截止阀30b以及液体流量计31a连通土壤修复室1的臭氧水喷头6。密闭水箱17为带有刻度透明窗口的耐腐蚀水箱。
如图1所示，水气回收组件4包括真空泵19、气液分离器20、污水处理设施21、气体净化装置22以及第三气体存储器23；气液分离器20通过真空泵19连通通气组件7的出口；气液分离器20的出液口连通污水处理设施21；气液分离器20的排气口依次通过气体净化装置22以及第三气体存储器23连通臭氧生成组件2。
气体净化装置22包括依次串接的碱清洗室22-1、酸清洗室22-2以及活性炭吸附室22-3；土壤修复室1还设置有排风口24，排风口24连接气体净化装置22的进气口。水气回收组件4可以回收土壤修复室1内部的臭氧气体，并将回收的气体输送至臭氧生成组件2内部，以便循环利用。
如图1所示，本实施例的用于有机污染土的两相臭氧-紫外光催化修复系统的使用方法包括以下步骤：
1）向土壤修复室1内装填待修复的土壤8，并在土壤8中埋设通气组件7；待处理污染土壤8需先经过破碎筛分后使其颗粒达到20mm以下，含水率控制在25%左右；
2）使用臭氧水喷头6向所述土壤8喷淋臭氧水，并使用紫外线灯5对土壤8进行照射；臭氧水在紫外线照射下产生含强氧化性•OH的臭氧水，进入土壤8内部。
臭氧水喷淋10 min 至15min、表层土壤出现明水后以自上而下的顺序分层开启通气管10对土壤进行抽吸，以便加快臭氧水在土壤8中的扩散速度；土壤8按照0.4m至0.6m的厚度分为若干层；相邻两层土壤8之间设置有一层通气管10，通气管10连接有截止阀30c；在臭氧水喷淋过程中，逐层打开通气管10的截止阀30c，截止阀30c打开后利用水气回收组件4的真空泵19对土壤进行抽吸，以便加速臭氧水在土壤8中的扩散速度；当处于打开状态的通气管10出现水流后，关闭该通气管10的截止阀30c，并打开其下方的通气管10的截止阀30c，使用真空泵19进行抽吸；在土壤8被臭氧水完全浸润后，关闭全部的截止阀30c以及真空泵19，以便臭氧水与土壤8进行充分反应。
3）使用水气回收组件4抽取土壤8中的臭氧水；
4）使用通气组件7向土壤8中注入臭氧气体；在注入过程中，开启增压设备14及相应阀门，调节至进气臭氧浓度达到设计要求，通气一段时间后调节各层通气管10的截止阀30d使其气压计32a读数一致；气压达到0.01~0.02Mpa后关闭通气管10的前端截止阀30d，停止一段时间，待各气压计读数降低较大后再次开启增压设备14和进气截止阀30d进行上述操作，并实时观察土壤修复室内的臭氧浓度检测器25a和气压计26a的读数，待二者均有较大增加后停止注入臭氧气体。
5）使用水气回收组件4抽取土壤8中的气体。
重复上述的步骤2）至步骤5）直到水气回收组件回收的污水和气体中的污染水平低于目标浓度；当污染净化完成后，通过排风口24将土壤修复室1内的臭氧气体输送至水汽回收组件；臭氧排放完成后，开启土壤修复室1，对其内部的土壤进行检测与处置；
水气回收组件4在上述步骤中抽取的产物为污水和气体的混合物；使用气液分离器20对上述混合物进行分离，分离出的污水输送至污水处理设施21，分离出的气体输送至气体净化装置22；处理后的气体通过第三气体存储器23输送至臭氧生成组件；通过对气体进行回收，可以提高臭氧的利用率，同时减少尾气的排放。
本实施例的有益技术效果为：采用臭氧水、紫外线以及臭氧气体对污染的土壤进行处理，可以有效清除土壤内部的污染物；采用水气回收组件对污水以及气体进行回收，可以重复利用回收的臭氧，减少气体的排放。
Claims (9)
1.一种用于有机污染土的两相臭氧-紫外光催化修复系统，其特征在于：包括土壤修复室、臭氧生成组件、臭氧水生成组件以及水气回收组件；所述土壤修复室内部设置有紫外线灯、臭氧水喷头以及通气组件；所述臭氧水喷头连接所述臭氧水生成组件；所述通气组件的入口连接所述臭氧生成组件，所述通气组件的出口连接所述水气回收组件；所述臭氧水生成组件连接所述臭氧生成组件；所述水气回收组件用于处理所述土壤修复室流出的污水和气体，并将处理后的气体输送至所述臭氧生成组件。
2.根据权利要求1所述的一种用于有机污染土的两相臭氧-紫外光催化修复系统，其特征在于：所述土壤修复室的底部具有用于堆载待修复土壤的堆体基础。
3.根据权利要求2所述的一种用于有机污染土的两相臭氧-紫外光催化修复系统，其特征在于：所述通气组件包括若干根并联埋设在所述待修复土壤内部不同高度的通气管；所述通气管的管壁上开设有通气孔或横切缝。
4.根据权利要求1所述的一种用于有机污染土的两相臭氧-紫外光催化修复系统，其特征在于：所述臭氧生成组件包括氧气瓶、臭氧发生器、臭氧稳定室以及增压设备；所述氧气瓶连通第一气体存储器的入口；所述第一气体存储器的入口还连接所述水气回收组件；所述第一气体存储器的出口连接所述臭氧发生器；所述臭氧发生器的出口连通第二气体存储器的入口；所述第二气体存储器的出口连通所述臭氧水生成组件以及所述通气组件的入口；所述第二气体存储器的出口和所述通气组件的入口之间串联有气体调节阀、所述臭氧稳定室以及所述增压设备。
5.根据权利要求4所述的一种用于有机污染土的两相臭氧-紫外光催化修复系统，其特征在于：所述氧气瓶与所述第一气体存储器的入口之间串联有气体调节阀以及干燥器；所述增压设备和所述通气组件的入口之间串联有臭氧浓度检测器、气体流量计以及截止阀。
6.根据权利要求1所述的一种用于有机污染土的两相臭氧-紫外光催化修复系统，其特征在于：所述臭氧水生成组件包括密闭水箱，所述密闭水箱内装有表面活性剂溶液，所述密闭水箱内部设置有微纳米气泡发生器。
7.根据权利要求6所述的一种用于有机污染土的两相臭氧-紫外光催化修复系统，其特征在于：所述密闭水箱设置有进水口、进气口以及出水口；所述进气口通过气体调节阀连通所述臭氧生成组件；所述出水口通过截止阀以及液体流量计连通所述土壤修复室的所述臭氧水喷头。
8.根据权利要求1所述的一种用于有机污染土的两相臭氧-紫外光催化修复系统，其特征在于：所述水气回收组件包括真空泵、气液分离器、污水处理设施、气体净化装置以及第三气体存储器；所述气液分离器通过所述真空泵连通所述通气组件的出口；所述气液分离器的出液口连通所述污水处理设施；所述气液分离器的排气口依次通过所述气体净化装置以及第三气体存储器连通所述臭氧生成组件。
9.根据权利要求8所述的一种用于有机污染土的两相臭氧-紫外光催化修复系统，其特征在于：所述气体净化装置包括依次串接的碱清洗室、酸清洗室以及活性炭吸附室；所述土壤修复室还设置有排风口，所述排风口连接所述气体净化装置的进气口。
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