CN108526214A - 多相氧化土壤修复方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多相氧化土壤修复方法及系统，多相氧化土壤修复系统，包括：反应仓，其顶部设有一排气口，其底部设有一卸料口；物料输送机构，与反应仓连通，用于向反应仓中输送污染土壤；气相氧化剂输送机构，与反应仓的底部连通，用于向反应仓中输送气相氧化剂；液相氧化剂输送机构，与反应仓的顶部连通，用于向反应仓中输送液相氧化剂。反应仓中设有用于搅拌土壤的搅拌器；反应仓中设有加热保温结构或与一加热源连通。本发明的多相氧化土壤修复系统通过气相氧化剂与液相氧化剂同时对污染土壤进行修复，修复效率高，且适用范围广泛，修复系统结构紧凑，易安装占地面积小，修复方法简单易操作。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，尤指一种多相氧化土壤修复方法及系统。
背景技术
现有的污染土壤修复方法一般采用化学氧化修复技术，通过化学氧化修复技术可以处理污染土壤中的石油烃、BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、酚类、MTBE(甲基叔丁基醚)、含氯有机溶剂、多环芳烃、农药等大部分有机污染物。
化学氧化修复技术具有二次污染小、修复速度快两大优势，能有效节约修复过程中的材料、监测和维护成本。其次，化学氧化修复具有药剂投放方式多样、治理方案灵活性高等特点，可根据场地实际情况需要因地制宜调整优化。因此，化学氧化修复方法被广泛应用。
但是，由于污染场地的复杂性，不同地质地理环境对氧化剂的选择性不同，化学氧化的理论研究与实际应用存在一定的不匹配性。氧化剂的氧化能力(氧化剂类型、相对氧化强度、标准氧化势)、环境因素(pH、温度、反应物浓度、催化剂、副产物及系统杂质等)对于化学氧化速率及效果都起着至关重要的作用。
不同氧化剂的适用范围如下表所示：
表1不同化学氧化剂的适用范围
因此，本申请致力于提供一种多相氧化土壤修复方法及系统，
发明内容
本发明的目的是提供一种多相氧化土壤修复方法及系统，其可以有效利用化学氧化修复土壤的优势，弥补其不足，具有广泛的适用范围。
本发明提供的技术方案如下：
一种多相氧化土壤修复方法，包括步骤：
S10：将污染土壤输送至反应仓内；
S20：从所述反应仓的底部通入气相氧化剂；
S30：从所述反应仓的顶部向下喷淋液相氧化剂；
S40：污染土壤与所述气相氧化剂、液相氧化剂反应预设时间后，将所述反应仓中的气体及修复后的土壤分别排出。
优选地，在所述步骤S20中，通入所述气相氧化剂后，搅拌所述反应仓中的污染土壤，并加热污染土壤至30～100℃；和/或；在所述步骤S30中，通入所述液相氧化剂后，搅拌所述反应仓中的污染土壤，并加热污染土壤至30～100℃。
优选地，在所述步骤S20中，使用的气相氧化剂为臭氧气体；在所述步骤S40中，所述反应仓中的气体的处理过程包括：除尘器除尘、臭氧吸收器催化臭氧气体为氧气及活性炭吸附多余挥发性有机物；和/或；所述反应仓内保持负压状态；和/或；还包括步骤S50：监控所述反应仓中的温度、气压、料位高度、气相氧化剂浓度或湿度，并将检测数据发送至服务器。
优选地，在所述步骤S10前还包括步骤S60：将污染土壤输送至卸料斗中，所述卸料斗过滤所述污染土壤中的大颗粒土壤及建筑垃圾，并将过滤后的污染土壤输送至给料机；在所述步骤S10中，污染土壤从所述给料机中经提升机提升至所述反应仓的顶部。
优选地，在所述步骤S60中，所述卸料斗的装料口低于地面，所述卸料斗、给料机均设置在一低于地面的凹坑内。
优选地，在执行步骤S20的基础上，省略步骤S30；或；在执行步骤S30的基础上，省略步骤S20。
本发明还公开了一种多相氧化土壤修复系统，包括：反应仓，其顶部设有一排气口，其底部设有一卸料口；物料输送机构，与所述反应仓连通，用于向所述反应仓中输送污染土壤；气相氧化剂输送机构，与所述反应仓的底部连通，用于向所述反应仓中输送气相氧化剂；液相氧化剂输送机构，与所述反应仓的顶部连通，用于向所述反应仓中输送液相氧化剂。
优选地，所述反应仓中设有用于搅拌土壤的搅拌器；和/或；所述反应仓中设有加热保温结构；和/或；所述反应仓与一加热源连通，所述加热源用于向所述反应仓中输入热气体或热蒸汽。
优选地，所述物料输送机构包括卸料斗、给料机和提升机，所述卸料斗设置在所述给料机的上方，所述卸料斗中设有一格栅结构，所述格栅结构用于去除污染土壤中的大颗粒土壤及建筑垃圾，所述给料机的出料口通过所述提升机与所述反应仓连通。
优选地，所述卸料斗的装料口低于地面，所述卸料斗、给料机均设置在低于地面的一凹坑内。
优选地，所述气相氧化剂输送机构包括臭氧发生器和至少一个气化板，所述气化板设置在所述反应仓的底部，所述臭氧发生器通过所述气化板向所述反应仓中输送臭氧气体。
优选地，所述液相氧化剂输送机构包括液相氧化剂储存箱及喷淋头，所述喷淋头设置在所述反应仓的内部，所述液相氧化剂储存箱通过所述喷淋头向所述反应仓中喷淋液相氧化剂，所述液相氧化剂储存箱与所述喷淋头之间的连通管道上设有给料泵。
优选地，所述气相氧化剂输送机构输送的气相氧化剂为臭氧气体，所述反应仓的排气口与一气体净化装置连通，所述气体净化装置包括依次连接的除尘器、臭氧吸收器及活性炭吸附器，所述臭氧吸收器用于将臭氧气体催化成氧气。
优选地，所述反应仓与一负压发生器连通，所述反应仓中保持负压状态；和/或；所述反应仓、物料输送机构、气相氧化剂输送机构及液相氧化剂输送机构分别设置在一底座模块上；和/或；所述反应仓中设有与服务器电连接的温度传感器、气压传感器、料位高度传感器、气相氧化剂浓度传感器或湿度传感器。
本发明提供的一种多相氧化土壤处理方法及系统，能够带来以下至少一种有益效果：
1、本发明的多相氧化土壤处理方法同时使用臭氧和液相氧化剂对污染土壤进行氧化处理，这种方法不仅可以利用化学氧化剂投放方式多样、治理方案灵活性高及因地制宜调整优化的特点，还可以通过臭氧的氧化来避免纯化学氧化剂的氧化能力、环境因素对于氧化速率及效果的不良影响。
2、本发明的多相氧化土壤处理方法对土壤进行物理搅拌和加热，从而有效促进气相氧化剂和液相氧化剂与土壤的反应速率。
3、本发明中，将反应仓中的气体进行多重净化处理后才排出，可以有效避免二次污染。
4、本发明中，通过使反应仓中保持负压状态，可以便于气相氧化剂顺利进入至反应仓中，还可以使反应过程中产生的气体可以顺利排出仓体。
5、本发明中，通过监测反应仓中的温度、料位高度、气相浓度、湿度等参数，便于操作人员通过服务器来进行总调控。
6、本发明中，在对污染土壤进行氧化处理之前，先过滤了其中的大颗粒杂质，这样设置可以提高污染土壤的处理效率。
7、本发明中，卸料斗、给料机均设置在地面以下，这样便于挖土机可以直接将污染土壤倾倒在卸料斗中，还可以节约地面面积。
8、本发明的多相氧化土壤修复系统可以在反应仓中同时进行液相氧化剂和多相氧化剂与污染土壤中污染物的反应，可以有效去除土壤中的污染物，并且，其结构紧凑，占用空间小。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明的多相氧化土壤修复系统的一种具体实施例的结构示意图。
附图标号说明：
反应仓1、电动泥斗2、搅拌器3、卸料斗4、振动给料机5、斗式提升机6、手动插板阀7、电动插板门8、除铁器9、臭氧发生器10、气化板11、液相氧化剂储存箱12、喷淋头13、氧化剂给料泵14、除尘器15、臭氧吸收器16、活性炭吸附器17、离心风机18。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
实施例一
本具体实施例公开了多相氧化土壤修复方法的一种较为优选地实施例，包括步骤：
S10：将污染土壤输送至卸料斗中，料斗过滤污染土壤中的大颗粒土壤及建筑垃圾，并将过滤后的污染土壤输送至给料机；
S20：将污染土壤输送至反应仓内，污染土壤从给料机中经提升机提升至所述反应仓的顶部；
S30：从反应仓的底部通入气相氧化剂，搅拌反应仓中的污染土壤，使气相氧化剂与污染土壤充分接触，并加热污染土壤至30～100℃，具体的本步骤中的气相氧化剂采用臭氧气体；
S40：从反应仓的顶部向下喷淋液相氧化剂，搅拌反应仓中的污染土壤，使液相氧化剂与污染土壤充分接触，并加热污染土壤至30～100℃；
S50：污染土壤与气相氧化剂、液相氧化剂反应预设时间后，将反应仓中的气体及修复后的土壤分别排出；
S60：监控反应仓中的温度、气压、料位高度、气相氧化剂浓度或湿度，并将检测数据发送至服务器
在所述步骤S10中，卸料斗的装料口低于地面，卸料斗、给料机均设置在一低于地面的凹坑内，也就是说，在挖土机向卸料斗中装入污染土壤时，只需要行驶至卸料斗的一侧，然后向卸料斗中倾倒污染土壤即可，这样设置，不仅便于装料，还可以有效节约地面空间。
在步骤S30中，其使用的气相氧化剂为臭氧气体。在步骤S50中，反应仓中的气体的处理过程为：先通过除尘器对排出反应仓的气体进行除尘处理，除尘后的气体依次经过臭氧吸收器及活性炭装置，气体中的臭氧气体被臭氧吸收器催化为氧气，活性炭装置吸附气体中多余的挥发性有机物，从而得到洁净气体后排出，这样可以有效避免产生二次污染物。
具体的，在污染土壤与气相氧化剂、液相氧化剂的反应过程中，反应仓内保持负压状态，负压值为-2kPa左右，反应仓中保持负压状态，不仅便于臭氧气体可以顺利通入至反应仓中，还便于处理后得到的气体可以顺利排出反应仓。
当然了，在本发明的多相氧化土壤修复方法其他具体实施例中，可以仅向反应仓中通入气相氧化剂或液相氧化剂；可以不对污染土壤进行步骤S10中的预处理而是直接将污染土壤输送至反应仓中进行氧化处理；可以选择性地对反应仓中的污染土壤进行加热或者搅拌，加热的温度及搅拌的速率可以根据氧化剂的种类、污染土壤中有机物的类型进行具体设置；气体处理过程也可以根据实际情况进行调整；反应仓中的负压值可以根据反应器的规格及气相氧化剂的输入速率等进行具体设置，此处不再一一赘述。
实施例二
本具体实施例公开了多相氧化土壤修复系统的一种较为优选地实施例，包括反应仓1、物料输送机构、气相氧化剂输送机构及液相氧化剂输送机构，反应仓1的顶部设有一排气口，其底部设有一卸料口，卸料口与一电动泥斗2连通，物料输送机构与反应仓1连通，用于向反应仓1中输送污染土壤，气相氧化剂输送机构与反应仓1的底部连通，气相氧化剂输送机构从反应仓的底部向反应仓1中输送气相氧化剂，使气相氧化剂与反应仓底部的污染土壤混合，液相氧化剂输送机构与反应仓1的顶部连通，液相氧化剂输送机构从反应仓的顶部向反应仓1中输送液相氧化剂，使液相均匀洒落在反应仓底部的污染土壤上。并且，气相氧化剂输送机构及液相氧化剂输送机构与反应仓1的连通管道上均设有阀门，在进行修复时，可以选择向反应仓1中仅通入气相氧化剂或仅通入液相氧化剂或同时通入气相氧化剂和液相氧化剂。
在本实施例中，反应仓1的上部为圆柱形结构，下部为锥形结构，仓体部分由2205双相钢材质制成，反应仓1中设有加热保温结构，具体的，仓体采用电阻丝伴热，同时用岩棉和彩钢板进行保温，通过加热保温结构可以对仓体中的污染土壤进行温度调节，从而使污染土壤中的有机物可以与液相氧化剂或气相氧化剂充分反应。反应仓1中设有用于搅拌土壤的搅拌器3，这里的搅拌器3为顶进式或侧进式搅拌器，通过搅拌器可以使污染土壤中的有机物可以与液相氧化剂或气相氧化剂充分混合，从而促进氧化反应。仓体的卸料口与电动泥斗2或刮刀式卸料机连接。反应仓1还与一负压发生器连通，反应仓1中保持负压状态，负压值为-2kPa左右，这样设置可以保证气相氧化剂可以顺利地通入至反应仓1中，修复结束后，反应仓1中的气体可以顺利排出。
在本实施例中，物料输送机构包括卸料斗4、振动给料机5和斗式提升机6，卸料斗4设置在振动给料机5的上方，卸料斗4中设有一格栅结构，格栅结构用于去除污染土壤中的大颗粒土壤及建筑垃圾，振动给料机5的出料口通过斗式提升机6与反应仓1连通，卸料斗的出料口处设有一手动插板阀7，斗式提升机6与反应仓1的连通管道上设有电动插板门8。并且，在卸料斗4的出料口处设有一除铁器9，除铁器用于除去污染土壤中的铁磁性杂质，这里的除铁器可以选用磁性装置。具体的，卸料斗4的装料口低于地面，卸料斗4、振动给料机5均设置在低于地面的一凹坑内，这样设置时，铲土机可以直接开到卸料斗4处，将污染土壤倒入至卸料斗4中，由此可见，本实施例中的卸料斗4的上料十分便捷，且将卸料斗4、振动给料机5设置在地面中的凹坑中，还可以有效节约地面的空间。
在本实施例中，气相氧化剂输送机构包括臭氧发生器10和多个气化板11，多个气化板11均匀布置在反应仓1的底部侧壁上，臭氧发生器10通过气化板11向反应仓1中输送臭氧气体，这样设置便于气体可以更均匀地渗透至反应仓中的污染土壤中。
在本实施例中，液相氧化剂输送机构包括液相氧化剂储存箱12及喷淋头13，喷淋头13设置在反应仓1的内部，喷淋头具体为实心锥喷嘴，液相氧化剂储存箱12通过喷淋头13向反应仓1中喷淋液相氧化剂，液相氧化剂储存箱12与喷淋头13之间的连通管道上设有氧化剂给料泵14，通过氧化剂给料泵14可以调节液相氧化剂的喷淋量及喷淋速率。
具体的，反应仓1的排气口与气体净化装置连通，气体净化装置包括依次连接的除尘器15、臭氧吸收器16及活性炭吸附器17，反应仓中的气相氧化剂与液相氧化剂与污染土壤充分反应后，反应仓1中的气体通过离心风机18通入至除尘器15中，除尘器15可以除去气体中的粉尘，臭氧吸收器16将臭氧气体催化成氧气，从而去除尾气中的氧气，活性炭吸附器17则可以吸附在反应过程中产生的挥发性有机物，处理后的尾气达标排放，有效避免产生二次污染。
具体的，反应仓中设有与服务器电连接的温度传感器、气压传感器、料位高度传感器、气相氧化剂浓度传感器或湿度传感器，服务器中预存有污染土壤的一些参数，操作人员可以根据服务器接收的这些参数监测和调控土壤的修复过程。
在本实施例中，反应仓、物料输送机构、气相氧化剂输送机构、液相氧化剂输送机构及气体净化装置分别设置在底座模块上，底座模块安装于底座框架上，也就是说，本修复系统可以分为单独的功能模块，各个模块可以提前装配好，然后在施工现场进行安装组合，这样设置便于系统的运输和安装，且可以节约现场施工时间。
当然，在本发明的多相氧化土壤修复系统的其他实施例中，卸料斗中的格栅及卸料斗下方的除铁器可以选择性设置；反应仓还可以通过刮刀式卸料机等其他形式的卸料机进行卸料；还可以通过向反应仓中输入热气体或热蒸汽来对反应仓进行加热；当然，反应仓中的加热保温结构或搅拌器均可以选择性设置；反应仓的结构及制备材料可以根据实际需要进行调整；物料输送机构可以设置在地面以上或者部分露出于地面；反应仓、物料输送机构、气相氧化剂输送机构、液相氧化剂输送机构及气体净化装置中的具体组成部分均可以根据实际情况进行调整，此处不再一一赘述。
需要特别说明的是，具体实施例一中公开的多相氧化土壤修复方法可以采用具体实施例二中公开的多相氧化土壤修复系统，具体实施例二中公开的多相氧化土壤修复系统可以采用具体实施例一中公开的多相氧化土壤修复方法。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多相氧化土壤修复方法，其特征在于，包括步骤：
S10：将污染土壤输送至反应仓内；
S20：从所述反应仓的底部通入气相氧化剂；
S30：从所述反应仓的顶部向下喷淋液相氧化剂；
S40：污染土壤与所述气相氧化剂、液相氧化剂反应预设时间后，将所述反应仓中的气体及修复后的土壤分别排出。
2.根据权利要求1所述的多相氧化土壤修复方法，其特征在于：
在所述步骤S20中，通入所述气相氧化剂后，搅拌所述反应仓中的污染土壤，并加热污染土壤至30～100℃；
和/或；
在所述步骤S30中，通入所述液相氧化剂后，搅拌所述反应仓中的污染土壤，并加热污染土壤至30～100℃；
和/或；
在所述步骤S20中，使用的气相氧化剂为臭氧气体；
在所述步骤S40中，所述反应仓中的气体的处理过程包括：除尘器除尘、臭氧吸收器催化臭氧气体为氧气及活性炭吸附多余挥发性有机物；
和/或；
所述反应仓内保持负压状态；
和/或；
还包括步骤S50：监控所述反应仓中的温度、气压、料位高度、气相氧化剂浓度或湿度，并将检测数据发送至服务器。
3.根据权利要求1所述的多相氧化土壤修复方法，其特征在于：
在所述步骤S10前还包括步骤S60：将污染土壤输送至卸料斗中，所述卸料斗过滤所述污染土壤中的大颗粒土壤及建筑垃圾，并将过滤后的污染土壤输送至给料机；
在所述步骤S10中，污染土壤从所述给料机中经提升机提升至所述反应仓的顶部。
4.根据权利要求3所述的多相氧化土壤修复方法，其特征在于：
在所述步骤S60中，所述卸料斗的装料口低于地面，所述卸料斗、给料机均设置在一低于地面的凹坑内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的多相氧化土壤修复方法，其特征在于：
在执行步骤S20的基础上，省略步骤S30；
或；
在执行步骤S30的基础上，省略步骤S20。
6.一种多相氧化土壤修复系统，其特征在于，包括：
反应仓，其顶部设有一排气口，其底部设有一卸料口；
物料输送机构，与所述反应仓连通，用于向所述反应仓中输送污染土壤；
气相氧化剂输送机构，与所述反应仓的底部连通，用于向所述反应仓中输送气相氧化剂；
液相氧化剂输送机构，与所述反应仓的顶部连通，用于向所述反应仓中输送液相氧化剂。
7.如权利要求6所述的多相氧化土壤修复系统，其特征在于：
所述反应仓中设有用于搅拌土壤的搅拌器；
和/或；
所述反应仓中设有加热保温结构；
和/或；
所述反应仓与一加热源连通，所述加热源用于向所述反应仓中输入热气体或热蒸汽。
8.如权利要求6所述的多相氧化土壤修复系统，其特征在于：
所述物料输送机构包括卸料斗、给料机和提升机，所述卸料斗设置在所述给料机的上方，所述卸料斗中设有一格栅结构，所述格栅结构用于去除污染土壤中的大颗粒土壤及建筑垃圾，所述给料机的出料口通过所述提升机与所述反应仓连通。
9.如权利要求8所述的多相氧化土壤修复系统，其特征在于：
所述卸料斗的装料口低于地面，所述卸料斗、给料机均设置在低于地面的一凹坑内。
10.如权利要求6所述的多相氧化土壤修复系统，其特征在于：
所述气相氧化剂输送机构包括臭氧发生器和至少一个气化板，所述气化板设置在所述反应仓的底部，所述臭氧发生器通过所述气化板向所述反应仓中输送臭氧气体；
和/或；
所述液相氧化剂输送机构包括液相氧化剂储存箱及喷淋头，所述喷淋头设置在所述反应仓的内部，所述液相氧化剂储存箱通过所述喷淋头向所述反应仓中喷淋液相氧化剂，所述液相氧化剂储存箱与所述喷淋头之间的连通管道上设有给料泵；
和/或；
所述气相氧化剂输送机构输送的气相氧化剂为臭氧气体，所述反应仓的排气口与一气体净化装置连通，所述气体净化装置包括依次连接的除尘器、臭氧吸收器及活性炭吸附器，所述臭氧吸收器用于将臭氧气体催化成氧气；
和/或；
所述反应仓与一负压发生器连通，所述反应仓中保持负压状态；
和/或；
所述反应仓、物料输送机构、气相氧化剂输送机构及液相氧化剂输送机构分别设置在一底座模块上；
和/或；
所述反应仓中设有与服务器电连接的温度传感器、气压传感器、料位高度传感器、气相氧化剂浓度传感器或湿度传感器。
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