CN106493166B - 一种紫外光-臭氧联合催化氧化的污染土壤修复系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紫外光‑臭氧联合催化氧化的污染土壤修复系统，其特征在于所述修复系统包括一密闭大棚，所述密闭大棚内设置有土壤传送带，所述土壤传送带的正上方间隔布设有若干紫外灯和臭氧气喷嘴，其中，所述土壤传送带的始端连接有一提升仓、末端连接有一溜槽，所述溜槽与所述提升仓相连通，通过所述土壤传送带传送出的土壤经所述溜槽溜送至所述提升仓底部，在所述提升仓的作用下所述土壤被上提传送至所述土壤传送带的始端。本发明的优点是，通过使土壤传送带、溜槽以及提升仓构成相互连通的循环通道，从而使土壤在其中循环移动，使其能够多次充分经紫外光照射和臭氧吹扫，得到完全修复。
Description
技术领域
本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种紫外光-臭氧联合催化氧化的污染土壤修复系统。
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，很多污染物都具有化学致癌作用和光致毒效应。
针对污染土壤的修复，包括了物理方法（异地换土法、热处理法及隔离法）、生物方法（投菌法、生物通气法、植物修复法）及化学方法（固化/稳定化方法、氧化方法、还原方法）。这些方法具有各自的优缺点和适用条件，其中化学氧化法具有反应彻底、反应迅速以及成本相对较低的优势而被广泛使用。
其中，异位化学氧化/还原修复法，即将污染土方挖出场地进行氧化修复后再进行土方回填的方法，是国内外采用的主流方法之一。尤其是在处于场地修复发展初期的我国，更是目前采用最多的修复手段。针对该种方法国内外学者、工程师已做了许多了针对性的科学研究和设备研发。然而，目前的设备仍存在许多的局限性和不足之处，具体体现在：
（1）目前较多的异位氧化还原修复设备在设计之初针对的就是砂性土、粉性土或者含水率较低的黏性土。然而实际工程中会遇到许多含水率较高的粉土、黏土，由于黏土中存在的强结合水导致的强粘聚力，现有设备的搅拌模式及加药方式无法保证土壤加药过程中的均匀性。
（2）目前的较多的异位氧化还原修复设备的投药方式更适合于固体药剂的添加，而目前的氧化药剂更常采用液体的投放方式。更重要的是，目前常用的氧化还原药剂需要投放2-3种不同特性、效果的药剂，例如Fenton体系，需要金属离子、酸性药剂和过氧化氢的组合；过硫酸钠/碱体系，需要碱性激发药剂和过硫酸钠溶液的组合等等，并且这些药剂需要分次投放，目前已有的设备无法实现这个功能。
（3）目前的较多的异位氧化还原修复设备的加药反应场所往往暴露在空气之中，氧化反应过程中放出的热量会加剧原有污染物的挥发，从而造成空气的污染。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种紫外光-臭氧联合催化氧化的污染土壤修复系统，该修复系统通过在密闭大棚中设置紫外灯以及臭氧气喷嘴向在土壤传送带上的土壤进行紫外光照射和臭氧吹扫，从而实现对污染土壤的紫外光-臭氧联合催化氧化修复。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种紫外光-臭氧联合催化氧化的污染土壤修复系统，其特征在于所述修复系统包括一密闭大棚，所述密闭大棚内设置有土壤传送带，所述土壤传送带的正上方间隔布设有若干紫外灯和臭氧气喷嘴，其中，所述土壤传送带的始端连接有一提升仓、末端连接有一溜槽，所述溜槽与所述提升仓相连通，通过所述土壤传送带传送出的土壤经所述溜槽溜送至所述提升仓底部，在所述提升仓的作用下所述土壤被上提传送至所述土壤传送带的始端。
所述密闭大棚顶部开设有一进料口，所述进料口位于所述土壤传送带始端的正上方；所述密闭大棚顶部还竖向固定有一刮板并位于所述进料口前方，所述刮板下端距所述土壤传送带的距离为5-10cm。
所述刮板下端呈锯齿状，以使所述土壤传送带上的土壤途经所述刮板后表面形成褶皱。
所述土壤传送带的下方设置有一导土板，所述导土板倾斜设置并指向所述溜槽入口处，其中，所述导土板的宽度大于所述土壤传送带的宽度。
所述溜槽入口处具有一可转动式溜土挡板，所述溜土挡板通过改变转动角度以控制土壤进入所述溜槽内的速度；且在所述溜槽入口处的所述密闭大棚侧壁面上开设有一出料口，当所述溜土挡板转动至盖合所述溜槽入口角度时，所述溜土挡板将所述导土板与所述出料口连通。
所述提升仓呈竖向筒体构造，其底部与所述溜槽出口相连通，在所述提升仓中沿竖向设置有一由电机驱动的转轴，所述转轴外壁面上设置有螺旋盘，所述螺旋盘外径与所述提升仓内壁面相适配。
所述臭氧气喷嘴经角度调节支座固定于所述密闭大棚顶部，所述臭氧气喷嘴上间隔设置有若干出气小孔。
所述臭氧气喷嘴连接外部的臭氧生成组件。
所述密闭大棚中设置臭氧浓度检测器以及气压计。
所述密闭大棚中设置有抽气风机，所述抽气风机与外部的废气处理装置相连通，所述废气处理装置包括依次连接的碱清洗室、酸清洗室以及活性炭吸附室。
本发明的优点是，（1）土壤修复系统运行于密闭大棚中，可防止修复过程中的臭氧外溢对环境造成二次污染；（2）通过使土壤传送带、溜槽以及提升仓构成相互连通的循环通道，从而使土壤在其中循环移动，使其能够多次充分经紫外光照射和臭氧吹扫，得到完全修复；（3）密闭大棚中的臭氧经抽气风机与废气处理装置回收处理后可重复使用。
附图说明
图1为本发明中污染土壤修复系统示意图；
图2为本发明中臭氧气喷嘴上的出气小孔分布示意图；
图3为本发明中刮板下端部锯齿结构的示意图。
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1-3，图中标记1-36分别为：氧气瓶1、气体流量调节阀2、干燥器3、气体存储器4a、气体存储器4b、氧气浓度检测器5、臭氧发生器6、气体流量计7、截止阀8、臭氧稳定室9、增压设备10、臭氧浓度检测器11、气压计12、紫外灯13、臭氧气喷嘴14、刮板15、拨土辊16、进料口17、进料口盖板18、提升仓导土板19、电动机20、传动滚轴21、土壤传送带22、导土板23、滚轴24、溜土挡板25、溜槽26、抽气风机27、提升仓28、螺旋盘29、转轴30、出料口31、出料口开关32、废气处理装置33、碱清洗室33a、酸清洗室33b、活性炭吸附室33c、密闭大棚34、角度调节支座35、出气小孔36。
实施例：如图1所示，本实施例具体涉及一种紫外光-臭氧联合催化氧化的污染土壤修复系统，该修复系统的主体为密闭大棚34，在密闭大棚34中安装有土壤传送带22，土壤传送带22的正上方间隔布设有若干紫外灯13和臭氧气喷嘴14，在土壤传送带22始端上方的密闭大棚34顶部对应开设有进料口17；此外，在密闭大棚34中，土壤传送带22的始端连接有提升仓28、末端连接有溜槽26，溜槽26与提升仓28相连通，经土壤传送带22传送出的土壤经溜槽26溜送至提升仓28中，并可在提升仓28的作用下将土壤再次提升至土壤传送带22上。
如图1所示，土壤传送带22安装于密闭大棚34的上部靠近顶部位置，具有由传动滚轴21驱动旋转；在密闭大棚34的顶部开设有进料口17，进料口17位于土壤传送带22的始端正上方，且在进料口17处安装有一个拨土辊16，拨土辊16由外部的电机驱动转动，通过调节拨土辊16的转速从而可控制土壤的进料速度，且在进料口17的上方还铰接设置有进料口盖板18用以控制进料口17的开合，即是否进料；此外，在密闭大棚34内的顶部靠近进料口17的位置处固定有一刮板15，刮板15的宽度与土壤传送带22的宽度相当，刮板15的下端距土壤传送带22的间距为5-10cm且其下端部呈如图3所示的锯齿状，刮板15用于使从进料口17下落至土壤传送带22上的土层厚度在刮板15刮擦作用下得到控制，防止土层过厚造成紫外灯13所产生的紫外光无法穿透土层，并造成传动滚轴21的动能额外消耗，与此同时，刮板15下端的锯齿结构可使途经的土壤在其刮擦下，土层表面形成褶皱，从而增加土壤表面与紫外光的接触面积，提高照射效率。
如图1所示，溜槽26设置于土壤传送带22下方，溜槽26的入口正好位于土壤传送带22的末端下方，而溜槽26的出口则同提升仓28底部相连通；自土壤传送带22始端传送而来的土壤在经过紫外灯13的照射以及臭氧气喷嘴14的吹气后从末端下落，土壤正好落入溜槽26的入口中，溜槽26的槽道具有一定的坡度，落入其中的土壤在重力作用下溜送至提升仓28内；需要说明的是，在土壤传送带22的下方安装有导土板23，导土板23的长度与土壤传送带22的长度相当，且导土板23的宽度大于土壤传送带22的宽度两侧各10-20cm，导土板23呈一定的倾角设置并使其端部连接于溜槽26的入口处，以便于使从土壤传送带22上所掉落的土壤自动滑落至溜槽26的入口中去；与此同时，为了实现对于溜槽26中溜土速度的控制，在导土板23与溜槽26之间的连接位置处（即溜槽26入口处）通过滚轴24铰接设置溜土挡板25，溜土挡板25可在滚轴24的作用下旋转不同的角度进而使溜槽26的入口面积得到控制，在密闭大棚34的侧壁面上靠近溜槽26入口处开设有出料口32，且在出料口32上安装一个能够控制出料口32是否打开的出料口开关31，当溜土挡板25完全盖合溜槽26的入口时，溜土挡板25可将导土板23与出料口32相连通，自土壤传送带22上下落的土壤以及自导土板23上滑落的土壤可从出料口32输出。
如图1所示，提升仓28竖向设置于土壤传送带22的始端一侧，其底部与溜槽26的出口相连通用于接收自其中溜滑下来的土壤，并将这些土壤提升至提升仓28的顶部并输送至土壤传送带22的始端位置，提升仓28的上部出土口与土壤传送带22始端之间通过提升仓导土板19连接，提升仓导土板19具有一定的坡度以利于土壤滑落至土壤传送带22上；其中，提升仓28呈圆形筒状构造，在提升仓28中竖向设置有一根转轴30，转轴30由电动机20驱动旋转，沿转轴30的整个高度方向安装有螺旋盘29，螺旋盘29的外径与提升仓28的内壁尺寸相适配，提升仓28中的土壤在螺旋盘29的旋转作用下上提至顶部出土口并将土壤送至土壤传送带22的始端，转轴30的旋转速度可控制提土速度。
如图1所示，紫外灯13与臭氧气喷嘴14沿着土壤传送带22的传送方向依次间隔设置，两者均固定于密闭大棚34的顶部且照射和喷射方向均指向土壤传送带22上的土壤，在紫外光和臭氧的协同作用下对污染土壤的氧化能力进一步提高；其中，紫外灯13位紫外线透过率高、衰减少的石英紫外灯，波长范围为250-270nm；臭氧气喷嘴14通过角度调节支座35固定安装在密闭大棚34顶部，臭氧气喷嘴14可通过该角度调节支座35调整喷射方向，使其与土壤传送皮带22的传动方向之间呈60°夹角，臭氧气流倾斜吹向污染土壤表面可增加气流的冲击力以及与污染土壤之间的接触，且臭氧气喷嘴14的喷射面上如图2所示具有若干成排的出气小孔36，可有效增加出气的均匀程度。
如图1所示，本实施例中的臭氧气喷嘴14具体由位于密闭大棚34之外的臭氧生成组件供应臭氧气体，该臭氧生成组件包括依次通过管路连接的臭氧发生器6、截止阀8、臭氧稳定室9、增压设备10、臭氧浓度检测器11、气体流量计7以及截止阀8，其中：臭氧发生器6为中频臭氧发生器，臭氧产生量50-100g/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；臭氧稳定室9内为1%-2%的硫酸溶液，用于减少臭氧的分解；增压设备10为优质离心空压机等，可以将臭氧分级加压后经臭氧气喷嘴14通入密闭大棚34内。
如图1所示，前述的臭氧发生器6接通有氧气供应组件，氧气供应组件包括依次通过管路连接的氧气瓶1、气体流量调节阀2、干燥器3、气体存储器4a以及氧气浓度检测器5，其中：干燥器3采用污水硅胶或污水氯化钙等固体颗粒干燥剂。
如图1所示，在密闭大棚34中还设置有抽气风机27，抽气风机27与外部的废气处理装置33相连接，该废气处理装置33具体包括依次连接的碱清洗室33a、酸清洗室33b以及活性炭吸附室33c，且该废气处理装置33在将废气处理完成后将气体送至氧气供应组件中的气体存储器4a进行回收利用，废气处理装置33与气体存储器4a之间的输送管路依次包括气体存储器4b、气体流量调节阀2以及气体流量计7，其中，碱清洗室33a内包含30%浓度的氢氧化钠清洗液，酸清洗室33b内包含30%硫酸清洗液，活性炭吸附室33c为优质活性炭颗粒。
如图1所示，在密闭大棚34中还设置有臭氧浓度检测器11以及气压计12，分别用于监测密闭大棚34中的臭氧浓度和气压，从而便于进行相应的操作。
本实施例中所述及的连接管路、气体调节阀2、截止阀10、气体流量计7、土壤传送带22、气体存储器4a、4b、密闭大棚34等设施部件均为耐氧化腐蚀的硅胶材料、四氟管或是带抗氧化涂层的材料。
如图1-3所示，本实施例中污染土修复系统的工作方法包含以下步骤：
（1）通过出料口开关31将出料口32关闭，之后往进料口17内添加待处理的污染土壤，同步开启传动滚轴21、电动机20、增压设备10以及紫外灯13，土壤传送带22将自进料口17进入的土壤传送向前，刮板15刮划土壤控制土层厚度并使其表面呈褶皱，土壤经过紫外灯13的紫外光照射以及臭氧气喷嘴14的臭氧吹扫后土壤落入溜槽26中，经溜槽26滑落至提升仓28中，在提升仓28中的螺旋盘29传送下土壤提升至上部出土口并经提升仓导土板19导向再次落入土壤传送带22始端，经过刮板15的刮划后上述土壤再次被紫外光照射和臭氧吹扫；
（2）按照步骤（1）中的方法进行往复循环，待溜槽26以及提升仓28中的土壤出现冗积后，关闭进料口盖板18停止进料；
（3）适当增加增加土壤传送带22的传送速度以及提升仓28中的提土速度，同时相应调整增压设备10和臭氧气喷嘴14的喷气压力，待土壤传送带22、刮板15上以及刮板15后的土壤冗积现象消失、土壤传送带22上两侧落入到导土板23上的土壤较少且整个土壤传送带22上的土壤厚度均匀一致后，固定土壤传送带22的传送速度、提升仓28的提土速度以及增压设备10的压力；
（4）一段时间后，待密闭大棚34中的气压计12检测到压力上升较大时，关闭臭氧生成组件中的截止阀8，开启抽气风机27进行换气，通过上述过程保持进气臭氧浓度和气压与抽气风机27抽气流速稳定后，系统持续运行；
（5）通过系统试验确定土壤处理达标的系统运行时间，达到运行时间后关闭截止阀8和增压设备10，增加抽气风机抽气27的速度，待大棚内的臭氧浓度检测器12显示臭氧浓度将至大气污染物排放标准（160μg/m³）以下后，关闭抽气风机27，并使溜土档板25关闭溜槽26入口，打开出料口开关31从出料口32出土，运行一段时间后提升仓28、土壤传送带22和导土板23上均无土壤后停止密闭大棚34内的系统运行，完成一个处理循环，此后可以重复上述步骤进行后续污染土的处理；
（6）上述过程中所产生的废气经抽气风机27抽出并进入废气处理装置33中，分别通过碱清洗室33a、酸清洗室33b、活性炭吸附室33c处理后的气体存至气体存储器4b，并通过其后紧邻的气体流量调节阀2调整通入氧气浓度检测器5前的气体存储器4a中，并通过氧气瓶1后的气体流量调节阀2调整整体的进气氧气含量，并通过臭氧发生器6后的臭氧浓度检测器11反馈调整臭氧发生器6的进气氧气含量和出气臭氧浓度。
Claims (1)
1.一种紫外光-臭氧联合催化氧化的污染土壤修复系统，其特征在于所述修复系统包括一密闭大棚，所述密闭大棚内设置有土壤传送带，所述土壤传送带的正上方间隔布设有若干紫外灯和臭氧气喷嘴，其中，所述土壤传送带的始端连接有一提升仓、末端连接有一溜槽，所述溜槽与所述提升仓相连通，通过所述土壤传送带传送出的土壤经所述溜槽溜送至所述提升仓底部，在所述提升仓的作用下所述土壤被上提传送至所述土壤传送带的始端；
所述密闭大棚顶部开设有一进料口，所述进料口位于所述土壤传送带始端的正上方；所述密闭大棚顶部还竖向固定有一刮板并位于所述进料口前方，所述刮板下端距所述土壤传送带的距离为5-10cm；所述刮板下端呈锯齿状，以使所述土壤传送带上的土壤途经所述刮板后表面形成褶皱；
所述土壤传送带的下方设置有一导土板，所述导土板倾斜设置并指向所述溜槽入口处，其中，所述导土板的宽度大于所述土壤传送带的宽度；
所述溜槽入口处具有一可转动式溜土挡板，所述溜土挡板通过改变转动角度以控制土壤进入所述溜槽内的速度；且在所述溜槽入口处的所述密闭大棚侧壁面上开设有一出料口，当所述溜土挡板转动至盖合所述溜槽入口角度时，所述溜土挡板将所述导土板与所述出料口连通；
所述提升仓呈竖向筒体构造，其底部与所述溜槽出口相连通，在所述提升仓中沿竖向设置有一由电机驱动的转轴，所述转轴外壁面上设置有螺旋盘，所述螺旋盘外径与所述提升仓内壁面相适配；所述臭氧气喷嘴经角度调节支座固定于所述密闭大棚顶部，所述臭氧气喷嘴上间隔设置有若干出气小孔；所述臭氧气喷嘴连接外部的臭氧生成组件；所述密闭大棚中设置臭氧浓度检测器以及气压计；所述密闭大棚中设置有抽气风机，所述抽气风机与外部的废气处理装置相连通，所述废气处理装置包括依次连接的碱清洗室、酸清洗室以及活性炭吸附室。
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