CN107457260A - 可移动式原位热强化土壤气相抽提装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污染场地修复技术领域，尤其是涉及一种可移动式原位热强化土壤气相抽提装置及方法，以缓解现有技术中存在的土壤气相抽提技术采用常温气相抽提导致的效率低、修复周期长以及难以彻底去除污染物的技术问题。包括土壤热处理系统；土壤热处理系统包括多个工作单元，工作单元包括至少一个抽提井和多个加热井，加热井围绕抽提井布置，并且多个加热井形成正多边形结构，加热井位于正多边形的顶点，抽提井位于正多边形的中心。本发明采用的技术方案能够显著提高修复效率，修复周期短并且较容易去除污染物。

Description

可移动式原位热强化土壤气相抽提装置及方法
技术领域
本发明涉及污染场地修复技术领域，尤其是涉及一种可移动式原位热强化土壤气相抽提装置及方法。
背景技术
土壤气相抽提技术是美国针对挥发性有机物污染场地推荐的主要修复方法之一，因其对挥发性污染场地的治理的有效性和广泛性被美国环保局(EPA)列为“革命性技术”。
土壤气相抽提技术是利用垂直或水平井抽取土壤空气导致污染土壤内压力梯度变化，进而使土壤中非水相液体及溶解于空隙水中的污染物挥发作用增强、土壤表面污染物的脱附速率提高，挥发性有机污染物被抽提至地面，并对其进行收集和处理，以实现污染土壤修复的目的。
现有土壤气相抽提技术通常在常温条件下实施，该技术通常适用的土壤类型和污染种类较有限，且常温气相抽提技术实施后期，土壤中挥发性有机物会出现慢解吸、慢扩散、污染物再次吸附现象，常温气相抽提技术效率大幅下降，呈现出修复效率低、修复周期长、难以彻底去除污染物等致命弱点，而现阶段我国污染场地修复工程存在时间紧、任务重等特点，传统常温土壤气相抽提技术已经无法满足要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可移动式原位热强化土壤气相抽提装置及方法，以缓解现有技术中存在的土壤气相抽提技术采用常温气相抽提导致的效率低、修复周期长以及难以彻底去除污染物的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：
一种可移动式原位热强化土壤气相抽提装置，包括土壤热处理系统；
所述土壤热处理系统包括多个工作单元，所述工作单元包括至少一个抽提井和多个加热井，所述加热井围绕所述抽提井布置，并且多个所述加热井形成正多边形结构，所述加热井位于正多边形的顶点，所述抽提井位于所述正多边形的中心。
更进一步地，所述加热井为电阻加热井、燃气加热井、蒸汽间接加热井、热空气注射井或者蒸汽-热空气注射井。
更进一步地，所述气相抽提装置还包括抽提废气处理系统；
所述抽提废气处理系统包括催化氧化模块、尾气处理模块以及油水混合物处理模块；
所述催化氧化模块的入口端与所述抽提井的出口端连通，所述尾气处理模块和所述油水混合物处理模块入口端均与所述催化氧化模块的出口端连通。
更进一步地，所述催化氧化模块包括沿流体输送方向依次设置的真空风机、旋风除尘器、催化氧化器、换热器以及气液分离器；
所述催化氧化器用于对有机污染物进行催化氧化以形成小分子混合气体；
所述换热器用于冷却经催化氧化后的混合气体；
所述气液分离器用于将冷却后的混合气体进行气液分离，形成尾气和油水混合物；所述尾气进入尾气处理模块，所述油水混合物进入油水混合物处理模块。
更进一步地，所述尾气处理模块包括吸附塔、颗粒物过滤器、引风机、消声器、排放筒；
所述吸附塔的入口与所述气液分离器的气体出口连通，用于吸附残留于尾气中的有机污染物；
所述吸附塔的出口与所述催化氧化器连接，在所述吸附塔吸附饱和之后，向吸附塔通入热空气以脱附吸附于吸附剂上的有机污染物，并将混合有有机污染物的热空气回流至所述催化氧化器进行再次催化氧化；
所述颗粒物过滤器与所述吸附塔的连接，用于去除尾气中少量的颗粒物；
所述引风机、所述消声器和所述排放筒依次设置于所述颗粒物过滤器下游。
更进一步地，所述尾气处理模块还包括酸性气体吸收塔，所述酸性气体吸收塔位于所述吸附塔和所述颗粒物过滤器之间，用于吸收有害酸性气体。
更进一步地，所述油水混合物处理模块包括：管道过滤器、废水储罐、离心泵、综合处理罐、渣浆泵、过滤机；
所述管道过滤器设置于所述气液分离器的下游，用于滤除颗粒物；
所述废水储罐设置于所述管道过滤器的下游，用于储存滤除颗粒物后的油水混合物；
所述离心泵设置于所述废水储罐的下游；
所述综合处理罐设置于所述离心泵的下游，用于去除油水混合物中的有机物、调节pH和悬浮颗粒物沉淀；
所述渣浆泵设置于所述综合处理罐的下游；
所述过滤机设置于所述渣浆泵的下游，用于滤除综合处理罐内的沉淀物，使滤液达标排放；
所述抽提废气处理系统设置为车载式，所述催化氧化模块、尾气处理模块和油水混合物处理模块安装于一个车厢内。
更进一步地，所述抽提装置还包括公辅系统，所述公辅系统包括发电机、空气压缩机、脱盐水机、燃气锅炉和冷却塔；
所述发电机用于给所述抽提装置供电；
所述空气压缩机为所述加热井提供空气注入原料以及为所述抽提装置的所有启动阀门提供动力源；
所述脱盐水机为所述燃气锅炉提供脱盐水；
所述燃气锅炉为所述加热井提供热源和注入原料；
所述冷却塔为所述催化氧化模块中的换热器提供循环冷却水。
更进一步地，所述公辅系统设置为车载式，所述发电机、所述空气压缩机、所述脱盐水机、所述燃气锅炉和所述冷却塔均设置于车体上，能够随车体移动。
一种可移动式原位热强化土壤气相抽提方法，包括：
土壤热处理工序：加热井将污染土壤加热至指定温度，使土壤中有机污染物挥发或脱附；抽提井内的有机废气抽提至地面，抽提井内形成真空，周围土壤中有机污染物向抽提井迁移。
催化氧化工序：抽提废气通过真空风机至旋风除尘器以去除粉尘，除尘后气体进入催化氧化器对有机污染物进行催化氧化，催化氧化后气体进入换热器冷却，并通过气液分离器分离出尾气和油水混合物；
尾气处理工序：经气液分离后的尾气进入吸附塔以进一步去除残留的有机污染物，在吸附塔的吸附剂吸附饱和之后，向吸附塔中通入热空气将吸附剂上有机污染物脱附，并返回到催化氧化器中进行催化氧化；并且，在有机污染物基本去除完全后的气体进入酸性气体吸收塔以吸收催化氧化产生的有害酸性气体，若有机废气催化氧化过程中不产生有害酸性气体，则无需进入酸性气体吸收塔，直接进入下一步工序；颗粒物过滤器去除尾气中少量的颗粒物；尾气通过引风机、消声器后通过排放筒排空；
油水混合物处理工序：油水混合物经过管道过滤器滤除颗粒物后进入废水储罐暂存；废水储罐废水积累至一定量之后，通过离心泵输送至综合处理罐中；综合处理罐中投加一定量的氧化剂，并充分搅拌混合氧化，然后，投加一定量的pH调节剂调整pH至6～9，反应完全后停止搅拌，静置沉淀；沉淀完全后，将综合处理罐中渣和水通过渣浆泵输送至过滤机过滤，滤液达标排放，滤渣进入填埋场填埋。
结合上述技术方案，本发明达到的有益效果在于：
由于本发明提供的可移动式原位热强化土壤气相抽提装置包括至少一个抽提井和多个加热井，所述加热井围绕所述抽提井布置，并且多个所述加热井形成正多边形结构，所述加热井位于正多边形的顶点，所述抽提井位于所述正多边形的中心。因此，在进行作业过程中，加热井首先会对污染土壤进行加热，使土壤中有机污染物挥发或脱附，挥发或脱附的有机污染物经抽提井抽取至地面处理系统以进行后处理作业，本发明采用的技术方案较容易去除土壤中的有机污染物，污染物，能够显著提高修复效率，显著缩短修复周期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的可移动式原位热强化土壤气相抽提装置的整体结构示意图；
图2为各个加热井的结构示意图，其中1－1为电阻加热井，1-2为燃气加热井；1-3为蒸汽间接加热井；1-4为热空气注射井；1-5为蒸汽-热空气注射井；
图3为车载式的抽提废气处理系统的布置示意图；
图4为公辅系统的结构示意图；
图5为抽提井和加热井的布置方式示意图。
图标：100－土壤热处理系统；110-抽提井；120-加热井；200-抽提废气处理系统；210-催化氧化模块；211-真空风机；212-旋风除尘器；213-催化氧化器；214-换热器；215-气液分离器；220-尾气处理模块；221-吸附塔；222-颗粒物过滤器；223-引风机；224-消声器；225-排放筒；226-酸性气体吸收塔；230-油水混合物处理模块；231-管道过滤器；232-废水储罐；233-离心泵；234-综合处理罐；235-渣浆泵；236-过滤机；300-公辅系统；310-发电机；320-空气压缩机；330-脱盐水机；340-燃气锅炉；350-冷却塔；
1-1-电阻加热井；
1-1-1-电阻加热器；
1-2-燃气加热井；
1-2-1-燃烧器；
1-2-2-间壁式加热管；
1-3-蒸汽间接加热井；
1-3-1-间壁式加热管；
1-4-热空气注射井；
1-4-1-蒸汽换热器；
1-4-2-注射井管；
1-5-蒸汽-热空气注射井；
1-5-1-蒸汽换热器；
1-5-2-注射井管。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对实施例1和实施例2进行详细描述：
实施例1
本实施例提供了一种可移动式原位热强化土壤气相抽提装置，请一并参照图1至图5，包括土壤热处理系统100。
土壤热处理系统100包括至少一个抽提井110和多个加热井120，加热井120围绕抽提井110布置，并且多个加热井120形成正多边形结构，加热井120位于正多边形的顶点，抽提井110位于正多边形的中心。
由于本发明提供的可移动式原位热强化土壤气相抽提装置包括至少一个抽提井110和多个加热井120，加热井120围绕抽提井110布置，并且多个加热井120形成正多边形结构，加热井120位于正多边形的顶点，抽提井110位于正多边形的中心。因此，在进行作业过程中，加热井120首先会对污染土壤进行加热，使土壤中有机污染物挥发或脱附，挥发或脱附的有机污染物经抽提井110抽取至地面处理系统以进行后处理作业，本发明采用的技术方案可处理的有机污染物范围宽，可最大限度的降低土壤中有机污染物浓度，能够显著提高修复效率，显著缩短修复周期，保证修复工程按期完成。
本实施例的可选方案中，较为优选地，加热井120和抽提井110的布置方式有多种，请参照附图4，加热井120位于正三角形顶点，抽提井110位于正三角形的中心；或者，加热井120位于正方形顶点，抽提井110位于正方形的中心；或者，加热井120位于六边形顶点，抽提井110位于六边形的中心。上述布置方式，能够保证位于中心的抽提井四周土壤受热均匀，加快土壤中有机物的挥发，有效提高抽提效率，最大限度的降低土壤中有机污染物浓度。
本实施例的可选方案中，较为优选地，加热井120为电阻加热井1-1、燃气加热井1-2、蒸汽间接加热井1-3、热空气注射井1-4或者蒸汽-热空气注射井1-5。加热井120设置过程中可采用其中一种或多种组合；电阻加热井1-1采用电阻加热器1-1-1与发电机配电器电连接；燃气加热井1-2是燃气和压缩空气同时注入燃烧器1-2-1中，燃气在燃烧器1-2-1中燃烧，产生高温热空气，热空气通过间壁式加热管1-2-2加热污染土壤，燃烧废气与抽提废气一起进入抽提废气处理系统200。蒸汽间接加热井1-3采用蒸汽注入间壁式加热管1-3-1对污染土壤进行加热；热空气注射井1-4采用压缩空气通过蒸汽换热器1-4-1加热后，通过注射井管1-4-2注入土壤中。蒸汽-热空气注射井1-5采用压缩空气通过蒸汽换热器1-5-1加热后，与蒸汽混合通过注射井管1-5-2注入土壤中；除了电阻加热井1-1之外，其余四种加热井120井头均设置有温度计和压力计，抽提井110井头也设置有温度计和压力计，用于监控加热井120和抽提井110温度和压力变化。
本实施例的可选方案中，较为优选地，气相抽提装置还包括抽提废气处理系统200。抽提废气处理系统200包括催化氧化模块210、尾气处理模块220以及油水混合物处理模块230。催化氧化模块210的入口端与抽提井110的出口端连通，尾气处理模块220和油水混合物处理模块230入口端均与催化氧化模块210的出口端连通。有机污染物经催化氧化模块210的催化氧化反应并经过气液分离，尾气进入尾气处理模块220进行处理，油水混合物进入油水处理模块进行处理。
本实施例的可选方案中，较为优选地，催化氧化模块210包括沿流体输送方向依次设置的真空风机211、旋风除尘器212、催化氧化器213、换热器214以及气液分离器215。催化氧化器213用于对有机污染物进行催化氧化以形成混合气体，混合气体包括水、二氧化碳等小分子。催化氧化反应采用的催化剂为贵金属-稀土金属-普通金属-非金属混合氧化物，贵金属可为铂、钯、铑中的一种或多种，稀土金属元素为镧、铈中的一种或两种，普通金属为铝、镁中的一种或两种，无机非金属主要为硅，如LauCevPtwAlxSiyOz负载在陶瓷颗粒载体上制备出的催化剂。换热器214用于冷却经催化氧化后的混合气体；气液分离器215用于将冷却后的混合气体进行气液分离，形成尾气和油水混合物；尾气进入尾气处理模块220，油水混合物进入油水混合物处理模块230。
本实施例的可选方案中，较为优选地，尾气处理模块220包括吸附塔221、颗粒物过滤器222、引风机223、消声器224、排放筒225。吸附塔221的入口与气液分离器215的气体出口连通，用于吸附残留于尾气中的有机污染物。吸附塔221的出口与催化氧化器213连接，在吸附塔221吸附饱和之后，向吸附塔221通入热空气以脱附吸附于吸附剂上的有机污染物，并将混合有有机污染物的热空气回流至催化氧化器213进行再次催化氧化。颗粒物过滤器222与吸附塔221的连接，用于去除尾气中少量的颗粒物。引风机223、消声器224和排放筒225依次设置于颗粒物过滤器222下游。
本实施例的可选方案中，较为优选地，尾气处理模块220还包括酸性气体吸收塔226，酸性气体吸收塔226位于吸附塔221和颗粒物过滤器222之间，用于吸收有害酸性气体。若有机废气催化氧化过程中不产生有害酸性气体，则无需进入酸性气体吸收塔226，直接进入下一步工序，吸收塔中吸收材料主要为碱性材料，可为石灰、氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种，可为液态或固态；
本实施例的可选方案中，较为优选地，油水混合物处理模块230包括：管道过滤器231、废水储罐232、离心泵233、综合处理罐234、渣浆泵235、过滤机236。管道过滤器231设置于气液分离器215的下游，用于滤除颗粒物。废水储罐232设置于管道过滤器231的下游，用于储存滤除颗粒物后的油水混合物。离心泵233设置于废水储罐232的下游。综合处理罐234设置于离心泵233的下游，用于去除油水混合物中的有机物、调节pH和悬浮颗粒物沉淀。渣浆泵235设置于综合处理罐234的下游。过滤机236设置于渣浆泵235的下游，用于滤除综合处理罐内的沉淀物，使滤液达标排放。
本实施例的可选方案中，较为优选地，抽提废气处理系统200设置为车载式，所述催化氧化模块210、尾气处理模块220和油水混合物处理模块230所有设备安装于一个车厢内，便于移动、运输和管理，地面设备不用重复安装和拆除，直接拖运至场地，连接土壤热处理系统100即可运行，提高设备重复利用率。
本实施例的可选方案中，较为优选地，抽提装置还包括公辅系统300，公辅系统300包括发电机310、空气压缩机320、脱盐水机330、燃气锅炉340和冷却塔350。发电机310用于给抽提装置供电。空气压缩机320为加热井120提供空气注入原料以及为抽提装置的所有启动阀门提供动力源。脱盐水机330为燃气锅炉340提供脱盐水。燃气锅炉340为加热井120提供热源和注入原料。冷却塔350为催化氧化模块210中的换热器214提供循环冷却水。
本实施例的可选方案中，较为优选地，公辅系统300设置为车载式，发电机310、空气压缩机320、脱盐水机330、燃气锅炉340和冷却塔350均设置于车体上，能够随车体移动。修复完成后，成套设备直接运走，可用于其他场地的修复，设备重复利用率高；
实施例2
本实施例提供了一种可移动式原位热强化土壤气相抽提方法，包括：
土壤热处理工序：加热井120将污染土壤加热至指定温度，使土壤中有机污染物挥发或脱附；抽提井110内的有机废气抽提至地面，抽提井110内形成真空，周围土壤中有机污染物向抽提井110迁移；
催化氧化工序：抽提废气通过真空风机211至旋风除尘器212以去除粉尘，除尘后气体进入催化氧化器213对有机污染物进行催化氧化，催化氧化后气体进入换热器214冷却，并通过气液分离器215分离出尾气和油水混合物；
尾气处理工序：经气液分离后的尾气进入吸附塔221以进一步去除残留的有机污染物，在吸附塔221的吸附剂吸附饱和之后，向吸附塔221中通入热空气将吸附剂上有机污染物脱附，并返回到催化氧化器213中进行催化氧化；并且，在有机污染物基本去除完全后的气体进入酸性气体吸收塔226以吸收催化氧化产生的有害酸性气体，若有机废气催化氧化过程中不产生有害酸性气体，则无需进入酸性气体吸收塔226，直接进入下一步工序；颗粒物过滤器222去除尾气中少量的颗粒物；尾气通过引风机223、消声器224后通过排放筒225排空；
油水混合物处理工序：油水混合物经过管道过滤器231滤除颗粒物后进入废水储罐232暂存；废水储罐232废水积累至一定量之后，通过离心泵233输送至综合处理罐234中；综合处理罐234中投加一定量的氧化剂，并充分搅拌混合氧化，然后，投加一定量的pH调节剂调整pH至6～9，反应完全后停止搅拌，静置沉淀；沉淀完全后，将综合处理罐234中渣和水通过渣浆泵235输送至过滤机236过滤，滤液达标排放，滤渣进入填埋场填埋。
兹列举以下具体实施方式作详细说明：
实施方式1
本实施例对象是石油烃污染场地，根据场地环境调查结果，该场地石油烃(＜C16)浓度为126～3439mg/kg，石油烃(＞C16)浓度为624～19894mg/kg，最大污染深度为7米，污染区域面积为680m2，场地污染土壤修复目标值为总石油烃(＜C16)＜230mg/kg，总石油烃(＞C16)＜10000mg/kg。该污染场地修复方法如下：
本场地加热井120采用电阻加热井1-1，首先，通过场地内实验测试，确定加热井120和抽提井110的影响半径，并根据影响半径建立土壤热处理系统100。抽提井110的影响半径为6米，加热井120的影响半径为5.5米，选择采用等边三角形顶角设置加热井120，三角形边长为9米，加热井120与抽提井110距离约为5米，加热井120深度为2.5～7.5米，抽提井110深度为2～7米。加热井120和抽提井110安装完成后，连接公辅系统300和抽提废气处理系统200，并开始对场地进行修复，修复过程如下：
将污染土壤通过加热井120加热至120±20℃，使土壤中石油烃充分脱附和挥发，抽提井110井头温度为50～90℃；
抽提井110内的石油烃废气通过真空风机211抽提至地面，抽提井110内形成真空，抽提井110周围土壤中的有机物不断向抽提井110迁移，形成一个连续的过程，土壤中石油烃不断脱附和挥发，不断抽提至地面而去除，抽提井110负压大于0.6MPa；
抽提废气通过旋风除尘器212去除粉尘，防止土壤颗粒物进入催化氧化器213堵塞催化剂空隙；
除尘后废气进入催化氧化器213对石油烃污染物进行催化氧化，将大部分的石油烃污染物转化为水和二氧化碳，催化剂为贵金属-稀土金属-普通金属-非金属混合氧化物，是LauCevPtwAlxSiyOz负载在陶瓷颗粒载体上制备出的催化剂，对碳氢化合物较好的氧化效果；
催化氧化后混合气体进入换热器214冷却，冷媒为循环冷却水，温度为16～21℃，并通过气液分离器215分离出尾气和油水混合物；
气液分离出的尾气进入吸附塔221进一步去除残留的石油烃，吸附塔221吸附剂吸附饱和之后，向吸附塔221中通入热空气将吸附剂上石油烃脱附，并返回到催化氧化器213中进行催化氧化，吸附塔221吸附剂为活性炭，脱附用热空气温度为70～90℃；
吸附后的尾气通过颗粒物过滤器222去除气体中少量的颗粒物，以防止损坏风机；
尾气通过引风机223、消声器224后通过排放筒225排空；
冷却产生的油水混合物处理工艺如下：
油水混合物经过管道过滤器231滤除颗粒物后进入废水储罐232暂存；
废水储罐232废水积累至一定量之后，通过离心泵233输送至综合处理罐234中；
综合处理罐234中投加一定量的芬顿试剂，并充分搅拌混合氧化，然后，投加一定量的石灰调整pH至6～9，反应完全后停止搅拌，静置沉淀；
沉淀完全后，将综合处理罐234中渣和水通过渣浆泵235输送至过滤机236过滤，滤液达标排放，滤渣进入填埋场填埋。
场地处理3个月后，修复后场地石油烃满足《场地土壤环境风险评价筛选值》(DB11/811-2011)中居住用地标准(总石油烃(＜C16)＜230mg/kg，总石油烃(＞C16)＜10000mg/kg)。
表1修复后场地土壤石油烃浓度
指标 数值
石油烃(＜C16)/(mg/kg) ≤50(检测限下)
石油烃(＞C16)/(mg/kg) 2437
可移动式原位热强化土壤气相抽提装置用于该场地的修复，主要安装工程主要体现在土壤热处理系统100安装，即为加热井120和抽提井110的安装，土壤热处理系统100安装工程在半个月内完成，其余公辅系统300和抽提废气处理系统200为成套设备直接拖运至场地内，无需再次安装和拆卸，直接与土壤热处理系统100连接即可使用，大大节约了人力、物力和时间。另外，常温土壤气相抽提技术修复通常需要10个月以上，甚至需要1年到2年，拖尾效应较为严重，还有可能无法达到修复目标值，该系统大大缩短修复周期，并可修复至远低于修复目标值。
实施方式2
本实施例对象是焦化污染场地，根据场地环境调查结果，该场地主要污染物为苯和二甲苯污染，苯污染浓度范围为6.67～879.29mg/kg，二甲苯浓度范围为132.89～808.32mg/kg，最大污染深度为3.5米，污染区域面积为1600m2，场地污染土壤修复目标值为苯＜0.64mg/kg，二甲苯＜74mg/kg。该污染场地修复方法如下：
本场地加热井120采用蒸汽-热空气注射井，抽提井110的影响半径为6米，加热井120的影响半径为8米，选择采用正六边形顶角设置加热井120，正六边形边长为8米，加热井120与抽提井110距离约为8米，加热井120深度为2.5～4米，不同污染深度加热井120深度不同，抽提井110深度为2～3.5米。加热井120和抽提井110安装完成后，连接公辅系统300和抽提废气处理系统200，并开始对场地进行修复，修复过程如下：
将压缩空气加热后与蒸汽混合通过蒸汽-热空气注射井注入污染土壤中，加热至80±10℃，使土壤中苯和二甲苯充分脱附和挥发，抽提井110井头温度为30～60℃；
抽提井110内的含苯和二甲苯废气通过真空风机211抽提至地面，抽提井110内形成负压，周围含苯和二甲苯废气不断向抽提井110迁移，形成一个连续的过程，苯和二甲苯不断从土壤中去除，抽提井110负压0.2MPa；
抽提废气通过旋风除尘器212去除粉尘，防止土壤颗粒物进入催化氧化器213堵塞催化剂空隙；
除尘后废气进入催化氧化器213对苯系物进行催化氧化，将大部分的苯系物转化为水和二氧化碳，催化剂为贵金属-稀土金属-普通金属-非金属混合氧化物，是LauCevPtwAlxSiyOz负载在陶瓷颗粒载体上制备出的催化剂，对碳氢化合物较好的氧化效果；
催化氧化后混合气体进入换热器214冷却，冷媒为循环冷却水，温度为16～21℃，并通过气液分离器215分离出尾气和油水混合物；
气液分离出的尾气进入吸附塔221进一步去除残留的苯和二甲苯，吸附塔221吸附剂吸附饱和之后，向吸附塔221中通入热空气将吸附剂上苯系物脱附，并返回到催化氧化器213中进行催化氧化，吸附塔221吸附剂为活性炭，脱附用热空气温度为70～90℃；
吸附后的尾气通过颗粒物过滤器222去除尾气中少量的颗粒物，以防止损坏风机；
尾气通过引风机223、消声器224后通过排放筒225排空；
冷却产生的油水混合物处理工艺如下：
油水混合物经过管道过滤器231滤除颗粒物后进入废水储罐232暂存；
废水储罐232废水积累至一定量之后，通过离心泵233输送至综合处理罐234中；
综合处理罐234中投加一定量的芬顿试剂，并充分搅拌混合氧化，然后，投加一定量的石灰调整pH至6～9，反应完全后停止搅拌，静置沉淀；
沉淀完全后，将综合处理罐234中渣和水通过渣浆泵235输送至过滤机236过滤，滤液达标排放，滤渣进入填埋场填埋。
4个月后，该场地修复完成，修复后场地土壤中苯和二甲苯满足《场地土壤环境风险评价筛选值》(DB11/811-2011)中居住用地标准(苯＜0.64mg/kg，二甲苯＜74mg/kg)。
表2修复后场地土壤苯和二甲苯浓度
指标 数值
苯/(mg/kg) ＜0.05(检测限下)
二甲苯/(mg/kg) ＜0.05(检测限下)
可移动式原位热强化土壤气相抽提装置用于该场地的修复，主要安装工程主要体现在土壤热处理系统100安装，即为加热井120和抽提井110的安装，土壤热处理系统100安装工程在1个月内完成，其余公辅系统300和抽提处理系统为成套设备直接拖运至场地内，无需再次安装和拆卸，直接与土壤热处理系统100连接即可使用，大大节约了人力、物力和时间。另外，常温土壤气相抽提技术修复该场地至住宅用地标准，通常需要1年以上，甚至更长，很难达到如此低的修复目标值，该系统的使用大大缩短修复周期，并可修复至修复目标值以下。
实施方式3
本实施例对象是氯苯污染场地，根据场地环境调查结果，该场地氯苯污染浓度为89.18～214.75mg/kg，最大污染深度为5米，污染区域面积为420m2，场地污染土壤修复目标值为氯苯＜64mg/kg。该污染场地修复方法如下：
本场地加热井120采用热空气注射井，抽提井110的影响半径为6米，加热井120的影响半径为8米，选择采用正方形顶角设置加热井120，正方形边长为9米，加热井120与抽提井110距离约为6米，加热井120深度为2.5～5.5米，不同污染深度加热井120深度不同，抽提井110深度为2～5米。加热井120和抽提井110安装完成后，连接公辅系统300和抽提废气处理系统200，并开始对场地进行修复，修复过程如下：
用蒸汽换热器1-4-1加热压缩空气后，将热空气通过热空气注射井注入污染土壤中，加热至100±10℃，使土壤中氯苯充分脱附和挥发，抽提井110井头温度为40～70℃；
抽提井110内的含氯苯废气通过真空风机211抽提至地面，抽提井110内形成负压，周围含氯苯废气不断向抽提井110迁移，形成一个连续的过程，氯苯不断从土壤中去除，抽提井110负压大于0.02MPa；
抽提废气通过旋风除尘器212去除粉尘，防止土壤颗粒物进入催化氧化器213堵塞催化剂空隙；
除尘后废气进入催化氧化器213对氯苯进行催化氧化，将大部分的苯系物转化为水、二氧化碳和氯化氢，催化剂为稀土金属-普通金属混合氧化物，是LaxVyOz负载在陶瓷颗粒载体上制备出的催化剂，对氯苯有较好的氧化效果；
催化氧化后混合气体进入换热器214冷却，冷媒为循环冷却水，温度为16～21℃，并通过气液分离器215分离出尾气和油水混合物；
气液分离出的尾气进入吸附塔221进一步去除残留的氯苯，吸附塔221吸附剂吸附饱和之后，向吸附塔221中通入热空气将吸附剂上氯苯脱附，并返回到催化氧化器213中进行催化氧化，吸附塔221吸附剂为活性炭，脱附用热空气温度为70～90℃；
经过吸附塔221后的尾气进入氯化氢吸收塔吸收氯苯催化氧化产生氯化氢气体，吸收塔中吸收材料主要为石灰颗粒；
去除氯化氢后的尾气通过颗粒物过滤器222去除尾气中少量的颗粒物，以防止损坏风机；
尾气通过引风机223、消声器224后通过排放筒225排空；
冷却产生的油水混合物处理工艺如下：
油水混合物经过管道过滤器231滤除颗粒物后进入废水储罐232暂存；
废水储罐232废水积累至一定量之后，通过离心泵233输送至综合处理罐234中；
综合处理罐234中投加一定量的芬顿试剂，并充分搅拌混合氧化，然后，投加一定量的石灰调整pH至6～9，反应完全后停止搅拌，静置沉淀；
沉淀完全后，将综合处理罐234中渣和水通过渣浆泵235输送至过滤机236过滤，滤液达标排放，滤渣进入填埋场填埋。
2个月后，该场地修复完成，修复后场地土壤满足《场地土壤环境风险评价筛选值》(DB11/811-2011)中居住用地标准(氯苯＜64mg/kg)。
表3修复后场地土壤氯苯浓度
指标 数值
氯苯/(mg/kg) 23.87
可移动式原位热强化土壤气相抽提系统不仅可以处理碳氢化合物污染，还可以处理含氯根、硝基等污染物。
综上，本发明的有益效果为：
(1)地面设备不用重复安装和拆除，直接拖运至场地，连接土壤原位热处理系统即可运行，缩短设备安装周期，减少劳动力和资金消耗，延长设备寿命；
(2)修复完成后，成套设备直接运走，可用于其他场地的修复，设备重复利用率高；
(3)处理污染物范围宽，可最大限度的降低污染物浓度；
(4)抽提废气经过多级净化，最大限度的降低二次污染；
(5)提高修复效率，缩短修复周期，可保证修复工期；
(6)适用于有机污染土壤的低温热强化气相抽提和高温热脱附修复；
(7)属于原位修复，不破坏场地结构，不影响场地的正常使用，可边生产边修复。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种可移动式原位热强化土壤气相抽提装置，其特征在于，包括土壤热处理系统(100)；
所述土壤热处理系统(100)包括多个工作单元，所述工作单元包括至少一个抽提井(110)和多个加热井(120)，所述加热井(120)围绕所述抽提井(110)布置，并且多个所述加热井(120)形成正多边形结构，所述加热井(120)位于正多边形的顶点，所述抽提井(110)位于所述正多边形的中心。
2.根据权利要求1所述的抽提装置，其特征在于，所述加热井(120)为电阻加热井、燃气加热井、蒸汽间接加热井、热空气注射井或者蒸汽-热空气注射井。
3.根据权利要求1所述的抽提装置，其特征在于，所述气相抽提装置还包括抽提废气处理系统(200)；
所述抽提废气处理系统(200)包括催化氧化模块(210)、尾气处理模块(220)以及油水混合物处理模块(230)；
所述催化氧化模块(210)的入口端与所述抽提井(110)的出口端连通，所述尾气处理模块(220)和所述油水混合物处理模块(230)入口端均与所述催化氧化模块(210)的出口端连通。
4.根据权利要求3所述的抽提装置，其特征在于，所述催化氧化模块(210)包括沿流体输送方向依次设置的真空风机(211)、旋风除尘器(212)、催化氧化器(213)、换热器(214)以及气液分离器(215)；
所述催化氧化器(213)用于对有机污染物进行催化氧化以形成小分子混合气体；
所述换热器(214)用于冷却经催化氧化后的混合气体；
所述气液分离器(215)用于将冷却后的混合气体进行气液分离，形成尾气和油水混合物；所述尾气进入尾气处理模块(220)，所述油水混合物进入油水混合物处理模块(230)。
5.根据权利要求4所述的抽提装置，其特征在于，所述尾气处理模块(220)包括吸附塔(221)、颗粒物过滤器(222)、引风机(223)、消声器(224)、排放筒(225)；
所述吸附塔(221)的入口与所述气液分离器(215)的气体出口连通，用于吸附残留于尾气中的有机污染物；
所述吸附塔(221)的出口与所述催化氧化器(213)连接，在所述吸附塔(221)吸附饱和之后，向吸附塔(221)通入热空气以脱附吸附于吸附剂上的有机污染物，并将混合有有机污染物的热空气回流至所述催化氧化器(213)进行再次催化氧化；
所述颗粒物过滤器(222)与所述吸附塔(221)的连接，用于去除尾气中少量的颗粒物；
所述引风机(223)、所述消声器(224)和所述排放筒(225)依次设置于所述颗粒物过滤器(222)下游。
6.根据权利要求5所述的抽提装置，其特征在于，所述尾气处理模块(220)还包括酸性气体吸收塔(226)，所述酸性气体吸收塔(226)位于所述吸附塔(221)和所述颗粒物过滤器(222)之间，用于吸收有害酸性气体。
7.根据权利要求6所述的抽提装置，其特征在于，所述油水混合物处理模块(230)包括：管道过滤器(231)、废水储罐(232)、离心泵(233)、综合处理罐(234)、渣浆泵(235)、过滤机(236)；
所述管道过滤器(231)设置于所述气液分离器(215)的下游，用于滤除颗粒物；
所述废水储罐(232)设置于所述管道过滤器(231)的下游，用于储存滤除颗粒物后的油水混合物；
所述离心泵(233)设置于所述废水储罐(232)的下游；
所述综合处理罐(234)设置于所述离心泵(233)的下游，用于去除油水混合物中的有机物，调节pH和悬浮颗粒物沉淀；
所述渣浆泵(235)设置于所述综合处理罐(234)的下游；
所述过滤机(236)设置于所述渣浆泵(235)的下游，用于滤除综合处理罐(234)内的沉淀物，使滤液达标排放。
8.根据权利要求7所述一种可移动式原位热强化土壤气相抽提装置，其特征在于，所述抽提废气处理系统(200)设置为车载式，所述催化氧化模块(210)、尾气处理模块(220)和油水混合物处理模块(230)安装于一个车厢内。
9.根据权利要求8所述的抽提装置，其特征在于，所述抽提装置还包括公辅系统(300)，所述公辅系统(300)包括发电机(310)、空气压缩机(320)、脱盐水机(330)、燃气锅炉(340)和冷却塔(350)；
所述发电机(310)用于给所述抽提装置供电；
所述空气压缩机(320)为所述加热井(120)提供空气注入原料以及为所述抽提装置的所有启动阀门提供动力源；
所述脱盐水机(330)为所述燃气锅炉(340)提供脱盐水；
所述燃气锅炉(340)为所述加热井(120)提供热源和注入原料；
所述冷却塔(350)为所述催化氧化模块(210)中的换热器(214)提供循环冷却水；
所述公辅系统(300)设置为车载式，所述发电机(310)、所述空气压缩机(320)、所述脱盐水机(330)、所述燃气锅炉(340)和所述冷却塔(350)均设置于车体上，能够随车体移动。
10.一种可移动式原位热强化土壤气相抽提方法，其特征在于，包括：
土壤热处理工序：加热井(120)将污染土壤加热至指定温度，使土壤中有机污染物挥发或脱附；抽提井(110)内的有机废气抽提至地面，抽提井(110)内形成真空，周围土壤中有机污染物向抽提井(110)迁移；
催化氧化工序：抽提废气通过真空风机(211)至旋风除尘器(212)以去除粉尘，除尘后气体进入催化氧化器(213)对有机污染物进行催化氧化，催化氧化后气体进入换热器(214)冷却，并通过气液分离器(215)分离出尾气和油水混合物；
尾气处理工序：经气液分离后的尾气进入吸附塔(221)以进一步去除残留的有机污染物，在吸附塔(221)的吸附剂吸附饱和之后，向吸附塔(221)中通入热空气将吸附剂上有机污染物脱附，并返回到催化氧化器(213)中进行催化氧化；并且，在有机污染物基本去除完全后的气体进入酸性气体吸收塔(226)以吸收催化氧化产生的有害酸性气体，若有机废气催化氧化过程中不产生有害酸性气体，则无需进入酸性气体吸收塔(226)，直接进入下一步工序；颗粒物过滤器(222)去除尾气中少量的颗粒物；尾气通过引风机(223)、消声器(224)后通过排放筒(225)排空；
油水混合物处理工序：油水混合物经过管道过滤器(231)滤除颗粒物后进入废水储罐(232)暂存；废水储罐(232)废水积累至一定量之后，通过离心泵(233)输送至综合处理罐(234)中；综合处理罐(234)中投加一定量的氧化剂，并充分搅拌混合氧化，然后，投加一定量的pH调节剂调整pH至6～9，反应完全后停止搅拌，静置沉淀；沉淀完全后，将综合处理罐(234)中渣和水通过渣浆泵(235)输送至过滤机(236)过滤，滤液达标排放，滤渣进入填埋场填埋。
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