CN106881344A - 一种降解土壤中汽油的处理装置及方法 - Google Patents

一种降解土壤中汽油的处理装置及方法 Download PDF

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刘亚男
战佳勋
姚璟文
孙基惠
杜纯
李响
张艾
李君�
张晗
沈雪
殷雪妍
王慈浩
叶婷婷
郝思宇
高小婷
何文龙
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    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
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Abstract

本发明公开了一种降解土壤中汽油的处理装置及方法。所述处理装置包括脉冲高压电源及等离子体反应器，所述等离子体反应器的反应器壳体内设有极板，极板上设有针板电极，反应器正极接口端的两端分别连接针板电极与脉冲高压电源的正脉冲接口端，反应器负极板接地；反应器壳体上设有出气口和进气口，进气口与空气泵连通。处理方法为：将已被汽油污染的土壤均匀的平铺在等离子反应器的反应器壳体内，向反应器壳体中通入气体，然后打开脉冲高压电源，进行放电。本发明以一定流速的空气作为一种气源，采用高压脉冲等离子体电晕放电，去除土壤中的汽油类污染物。

Description

一种降解土壤中汽油的处理装置及方法
技术领域
本发明提供了一种降解土壤中汽油的处理装置及方法，属于土壤处理技术领域。
背景技术
近年来，全球范围内每年有近80万吨的石油被排入环境。美国有约六分之一的地下贮油罐发生泄漏；英国的各类化工厂以及加油站也均有严重的油类污染；荷兰到目前为止也有约十万的石油污染场地。在我国，由于汽车数量飞速增加，加油站和地下储油灌也急剧增加。由于技术有限，这些加油站和储油罐也发生了泄漏。这不仅对环境造成污染，而且对附近人员的身体造成伤害。长期接触低浓度的汽油、石油，会导致头痛、头晕、记忆力减退、失眠、乏力、心悸、多汗等神经衰弱综合征和植物神经功能紊乱的症状。
由于土壤本身结构，汽油石油进入土壤后，容易与土壤紧密的附着在一起，这会堵塞土壤空隙，降低土壤的透水性，从而破坏土壤结构，改变土壤中有机质的组成，而且汽油中含有的各类基团能够与土壤中的无机氮、磷结合，破坏土壤中原有的硝化反硝化作用，最终导致土壤理化性质的变化。石油烃还会附着在植物根部，阻碍植物根部的呼吸与对土壤中养分的吸收，引起根系腐烂，影响作物根系生长，从而使一些作物的果实中也含有这些污染物质，最终进入人体，严重危害人体健康。
由于油类泄漏的事件日益严重，全球范围开始越来越重视油类污染。目前主要有原位修复和异位修复两种土壤修复形式，而两种处理方法均存在一定问题，如处理效果一般，不易处理附着力很强的油类物质，成本较高，不易治理深层的污染，会产生二次污染，容易破坏原有的生态环境，处理时间较长等。
相比于现有的汽油污染土壤的处理方法，本发明对土壤中的汽油等污染物质去除效果好，且无需投加任何化学药剂，不产生二次污染。设备自动化高，操作简单，节省人力。本发明用空气作为气源，采用高压脉冲等离子体电晕放电，气源材料来源广泛，基本不产生费用。是一种高效快速去除土壤中汽油等污染物质的方法。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种处理土壤中汽油污染物的方法。
为了解决上述问题，本发明首先提供了一种降解土壤中汽油的处理装置，其特征在于，包括脉冲高压电源及等离子体反应器，所述脉冲高压电源上设有正脉冲接口端及负脉冲接口端；所述等离子体反应器的反应器壳体内设有极板，极板上设有针板电极，反应器壳体外侧设有反应器正极接口端及反应器负极板，反应器正极接口端的两端分别连接针板电极与脉冲高压电源的正脉冲接口端，反应器负极板接地；反应器壳体上设有出气口和进气口，进气口与空气泵连通。
优选地，所述等离子体反应器的针板电极与极板之间的距离为20mm。
优选地，所述等离子体反应器的进气口与反应器出气口在反应器壳体上呈对角线方向。
优选地，所述等离子体反应器的进气口与空气泵之间连接有流量计。
优选地，所述脉冲高压电源与高压电操控台连接。
本发明还提供了一种降解土壤中汽油的处理方法，其特征在于，采用上述降解土壤中汽油的处理装置，具体包括如下步骤：
步骤1)：将已被汽油污染的土壤均匀的平铺在等离子反应器的反应器壳体内，并向反应器壳体中通入气体；
步骤2)：调节针板电极与极板的距离并确定电源与等离子体反应器的连接正确；
步骤3)：打开空气泵，向反应器壳体中通入气体，可采用可选的流量计调节空气的流速；
步骤4)：打开脉冲高压电源，进行放电。
优选地，所述步骤1)中的气体采用空气，其流速控制在1L/min。
优选地，所述步骤4)中脉冲高压电源的频率为50kHz，电压为30kV，处理时间为60分钟。
本发明采用空气源等离子体脉冲放电处理汽油污染土壤，空气被高压脉冲电流击穿，产生氮氧化物，臭氧，自由电子等活性粒子，在不断通入空气的过程中，反应器内部的活性粒子增加，同时气流的扰动和等离子体放电产生的超声振动加剧了活性粒子与土壤中汽油等污染物质的反应，提高了污染物的降解效率。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明由于能够产生活性粒子和自由基，对土壤中的汽油等污染物质去除效果好，其降解效率可达到83％；
(2)本发明的处理时间短，能够快速降解污染物质，节约了处理时间，大大提高了污染物的治理效率；
(3)本发明提供的装置自动化高，操作简单，节省人力；
(4)本发明采用空气气源的高压脉冲等离子体电晕放电处理土壤污染物，无需投加任何化学药品，不产生二次污染。
附图说明
图1为本发明提供的一种降解土壤中汽油的处理装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1-3采用如图1所示的处理装置，其包括脉冲高压电源1及等离子体反应器，脉冲高压电源1与高压电操控台4连接。所述脉冲高压电源1上设有正脉冲接口端3及负脉冲接口端2。所述等离子体反应器的反应器壳体5内设有极板10，极板10上设有针板电极7，反应器壳体5顶部设有反应器正极接口端6，底部设有反应器负极板11，反应器正极接口端6的外端连接针板电极7，内端连接脉冲高压电源1的正脉冲接口端3，反应器负极板11接地；反应器壳体5上设有出气口8和进气口9，进气口9通过流量计12与空气泵13连通。所述等离子体反应器的进气口9与反应器出气口8在反应器壳体5上呈对角线方向。
实施例1
实验用土来自东华大学校园内实际土壤，先将实验用的配置好的土壤自然风干一段时间，去除其能够自然挥发的土壤，取5g风干后汽油浓度为1597ppm的土壤均匀地平铺在等离子体反应器的极板10上，调节针板电极7与极板10之间的距离为20mm，打开空气泵13，通入空气，调节空气流速为1L/min，此时打开脉冲高压电源1，调节频率为50kHz，电压为30kV，处理60min。处理后进行检测，处理后土壤中汽油的浓度为271.5ppm，汽油的降解率为83％。
实施例2
实验用土来自东华大学校园内实际土壤，先将实验用的配置好的土壤自然风干一段时间，去除其能够自然挥发的土壤，取5g风干后汽油浓度为3165ppm的土壤放入等离子体反应器中，调节针板电极7与极板10之间的距离为20mm，打开空气泵13，通入空气，调节空气流速为1L/min，此时打开脉冲高压电源1，调节频率为50kHz，电压为30kV，处理60min。处理后进行检测，处理后土壤中汽油的浓度为760ppm，汽油的降解率为76％。
实施例3
实验用土来自东华大学校园内实际土壤，先将实验用的配置好的土壤自然风干一段时间，去除其能够自然挥发的土壤，取5g风干后汽油浓度为3385ppm的土壤均匀地平铺子等离子体反应器中，调节针板电极7与极板10之间的距离为20mm，打开空气泵13，通入空气，调节空气流速为1L/min，此时打开脉冲高压电源1，调节频率为50kHz，电压为30kV，处理60min。处理后进行检测，处理后土壤中汽油的浓度为948ppm，汽油的降解率为72％。

Claims (8)

1.一种降解土壤中汽油的处理装置，其特征在于，包括脉冲高压电源(1)及等离子体反应器，所述脉冲高压电源(1)上设有正脉冲接口端(3)及负脉冲接口端(2)；所述等离子体反应器的反应器壳体(5)内设有极板(10)，极板(10)上设有针板电极(7)，反应器壳体(5)外侧设有反应器正极接口端(6)及反应器负极板(11)，反应器正极接口端(6)的两端分别连接针板电极(7)与脉冲高压电源(1)的正脉冲接口端(3)，反应器负极板(11)接地；反应器壳体(5)上设有出气口(8)和进气口(9)，进气口(9)与空气泵(13)连通。
2.如权利要求1所述的降解土壤中汽油的处理装置，其特征在于，所述等离子体反应器的针板电极(7)与极板(11)之间的距离为20mm。
3.如权利要求1所述的降解土壤中汽油的处理装置，其特征在于，所述等离子体反应器的进气口(9)与反应器出气口(8)在反应器壳体(5)上呈对角线方向。
4.如权利要求1所述的降解土壤中汽油的处理装置，其特征在于，所述等离子体反应器的进气口(9)与空气泵(13)之间连接有流量计(12)。
5.如权利要求1所述的降解土壤中汽油的处理装置，其特征在于，所述脉冲高压电源(1)与高压电操控台(4)连接。
6.一种降解土壤中汽油的处理方法，其特征在于，采用权利要求1-5任意一项所述的降解土壤中汽油的处理装置，具体包括如下步骤：
步骤1)：将已被汽油污染的土壤均匀的平铺在等离子反应器的反应器壳体(5)内；
步骤2)：调节针板电极(7)与极板的距离并确定电源与等离子体反应器的连接正确；
步骤3)：打开空气泵(13)，向反应器壳体(5)中通入气体，可采用可选的流量计(12)调节空气的流速；
步骤4)：打开脉冲高压电源(1)，进行放电。
7.如权利要求6所述的降解土壤中汽油的处理方法，其特征在于，所述步骤1)中的气体采用空气，其流速控制在1L/min。
8.如权利要求6所述的降解土壤中汽油的处理方法，其特征在于，所述步骤4)中脉冲高压电源的频率为50kHz，电压为30kV，处理时间为60分钟。
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