CN109248911A - 利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统及方法，加热单元及空气注入单元均为多个，两者交替插设在有机污染土壤内，两者的上方设收集单元；加热单元由电加热棒及套管组成，空气注入单元的进风口通过管道与正压风机的出风口相连；收集单元通过管道连接负压风机的进风口，负压风机、燃烧净化单元及正压风机分别与换热单元相连。本发明可实现有机污染土壤原位高效净化，运行可靠，投资运行成本低，使用寿命长，并且不存在二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及有机污染土壤修复技术领域，尤其涉及一种利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统及方法。
背景技术
随着城市工业化水平的不断提高，大量石油化工、煤化工等有机化工企业不断兴起，在这些企业生产过程中，大量有毒有害化学品不可避免地进入土壤环境，造成土壤的污染；土壤中的污染物通过食物、呼吸等途径进入人体进而威胁人身健康；因此对污染土壤进行修复变得势在必行。
目前主要采用的土壤修复技术是异位焚烧修复技术：即将受污染的土壤挖出来放入焚烧炉中进行高温焚烧。但是这种土壤修复技术存在修复成本高、能耗高、运输量大等缺点，特别不适合较大面积有机污染土壤的修复。近年来出现了原位热脱附技术，但也存在诸多缺点，如采用抽提装置收集有机污染物，抽提装置运行一段时间就会出现导气孔阻塞影响排气；污染土壤表面用水泥封存虽然抑制有机污染物的外逸但对土壤造成新的污染；土壤深层做地下巷道方法不但增加工程造价并且施工非常困难。
发明内容
本发明提供了一种利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统及方法，可实现有机污染土壤原位高效净化，运行可靠，投资运行成本低，使用寿命长，并且不存在二次污染。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统，包括由加热单元、收集单元、负压风机、换热单元、燃烧净化单元、正压风机及空气注入单元组成的循环净化系统；所述加热单元及空气注入单元均为多个，两者交替插设在有机污染土壤内，加热单元及空气注入单元的顶部与有机污染土壤表面平齐并在其上设有筛网，加热单元及空气注入单元的上方设收集单元，收集单元为罩体结构，其侧边的底端插入有机污染土壤中并将加热单元及空气注入单元围在其中；加热单元由电加热棒及套管组成，电加热棒一一对应地伸入套管中；空气注入单元的进风口通过管道与正压风机的出风口相连；收集单元通过管道连接负压风机的进风口，负压风机的进风口通过管道与换热单元的第一介质通道入口相连，换热单元的第一介质通道出口通过管道连接燃烧净化单元的燃烧气体入口，燃烧净化单元的净化气体出口通过管道与换热单元的第二介质通道入口相连，换热单元的第二介质通道出口连接气体排放管道；换热单元的第三介质通道入口与大气相连，换热单元的第三介质通道出口通过管道连接正压风机的进风口。
所述电加热棒与套管之间设有间隙；套管的顶部和底部均为封闭结构；套管的侧壁及底部均匀开设多个通孔。
所述空气注入单元为筒状体，其顶部为封闭结构，底部为敞口结构，顶部通过管道连接正压风机的出风口；空气注入单元的侧壁自上而下开设多个孔径依次增大的通孔。
所述负压风机与换热单元之间的管道上还设有气水分离单元。
所述收集单元是具有规则形状的吸气罩；所述正压风机、负压风机均配置变频电机。
所述换热单元内部设有多段换热管组，组成换热管组的每根换热管外围均设有散热肋片。
所述燃烧净化单元采用天然气或者液化气作为燃料。
所述收集单元侧边的底端插入有机污染土壤中的深度为50～100cm。
利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的方法，通过所述的利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统实现；具体包括如下步骤：
1)根据面积大小，将有机污染土壤区域划分为多个处理单元，每个处理单元均设置一个收集单元对应数量的加热单元及空气注入单元；
2)系统启动后，加热单元中电加热棒产生的热量通过套管传导到有机污染土壤中，同时由换热单元加热后的热空气通过空气注入单元向有机污染土壤中传导热量，在两者的共同作用下，有机污染土壤中的挥发分不断析出，并通过收集单元收集；
3)在负压风机的抽吸作用下，收集单元收集的气体进入换热单元，升温后进入燃烧净化单元进行高温燃烧，燃烧后的尾气在换热单元中与收集单元收集的气体和室外大气进行换热，经检测达标后排放；
4)室外大气通过换热单元升温后，在正压风机的作用下进入空气注入单元；循环净化系统中，正压风机和负压风机共同调节，使收集单元处于相对压力为-50～-100Pa的微负压状态，并对下方的有机污染土壤产生抽吸力；
5)循环净化系统连续工作，实现对有机污染土壤的高效净化。
当有机污染土壤中含水量≥10％时，在换热单元上游设置气水分离单元，用于去除收集单元所收集气体中的水分。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)加热单元与空气注入单元采用交替布置的结构形式，能够加快土壤中有机污染物的扩散速度，有利于污染物析出；
2)电加热棒通过热传导方式使土壤快速升温到有机污染物沸点温度，有利于有机污染物的快速析出；
3)加热单元采用电加热棒与套管相结合的形式，有助于有机气体通过套管上的通孔及套管与电加热棒之间的间隙实现收集；
4)收集单元采用整体式吸气罩的形式，不仅结构简单，有利于实现对挥发分气体的高效收集，并且能够有效避免常规采用抽提管时的阻塞问题；收集单元的侧壁底部埋入有机污染土壤内部一定深度，能够有效降低外界空气侵入量，同时避免收集气体的外逸；
5)收集单元内的有机污染土壤表面设有筛网，有效防止尘土被吸走后增加后续设备运行负担；
6)气水分离单元能够有效去除收集气体中的水分，增加收集气体的热值，同时降低能源消耗；
7)换热单元采用多段换热管组，有效利用燃烧废气热量，同时降低设备、燃料成本；
8)空气注入单元的结构形式有利于预热空气直接进入深层的有机污染土壤中，预热空气在有机污染土壤中自下而上扩散，加速了土壤中有机污染物的转化脱附，增加污染物扩散速度，有助于快速收集；
9)采用高温燃烧方法处理收集气体，满足燃烧尾气达标排放的同时，保证不产生二次污染。
附图说明
图1是本发明所述一种利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统的结构示意图。
图中：1.加热单元 2.收集单元 3.负压风机 4.气水分离单元 5.换热单元 6.燃烧净化单元 7.正压风机 8.空气注入单元 9.管道 10.电加热棒 11.套管 12.筛网 13.有机污染土壤
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本发明所述利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统，包括由加热单元1、收集单元2、负压风机3、换热单元5、燃烧净化单元6、正压风机7及空气注入单元8组成的循环净化系统；所述加热单元1及空气注入单元8均为多个，两者交替插设在有机污染土壤13内，加热单元1及空气注入单元8的顶部与有机污染土壤13表面平齐并在其上设有筛网12，加热单元1及空气注入单元8的上方设收集单元2，收集单元2为罩体结构，其侧边的底端插入有机污染土壤13中并将加热单元1及空气注入单元8围在其中；加热单元1由电加热棒10及套管11组成，电加热棒10一一对应地伸入套管11中；空气注入单元8的进风口通过管道9与正压风机7的出风口相连；收集单元2通过管道9连接负压风机3的进风口，负压风机3的进风口通过管道9与换热单元5的第一介质通道入口相连，换热单元5的第一介质通道出口通过管道9连接燃烧净化单元6的燃烧气体入口，燃烧净化单元6的净化气体出口通过管道9与换热单元5的第二介质通道入口相连，换热单元5的第二介质通道出口连接气体排放管道；换热单元5的第三介质通道入口与大气相连，换热单元5的第三介质通道出口通过管道9连接正压风机7的进风口。
所述电加热棒10与套管11之间设有间隙；套管11的顶部和底部均为封闭结构；套管11的侧壁及底部均匀开设多个通孔。
所述空气注入单元8为筒状体，其顶部为封闭结构，底部为敞口结构，顶部通过管道9连接正压风机7的出风口；空气注入单元8的侧壁自上而下开设多个孔径依次增大的通孔。
所述负压风机3与换热单元5之间的管道9上还设有气水分离单元4。
所述收集单元2是具有规则形状的吸气罩；所述正压风机7、负压风机3均配置变频电机。
所述换热单元5内部设有多段换热管组，组成换热管组的每根换热管外围均设有散热肋片。
所述燃烧净化单元6采用天然气或者液化气作为燃料。
所述收集单元2侧边的底端插入有机污染土壤13中的深度为50～100cm。
利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的方法，通过所述的利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统实现；具体包括如下步骤：
1)根据面积大小，将有机污染土壤区域划分为多个处理单元，每个处理单元均设置一个收集单元2对应数量的加热单元1及空气注入单元8；
2)系统启动后，加热单元1中电加热棒10产生的热量通过套管11传导到有机污染土壤13中，同时由换热单元5加热后的热空气通过空气注入单元8向有机污染土壤13中传导热量，在两者的共同作用下，有机污染土壤13中的挥发分不断析出，并通过收集单元2收集；
3)在负压风机3的抽吸作用下，收集单元2收集的气体进入换热单元5，升温后进入燃烧净化单元6进行高温燃烧，燃烧后的尾气在换热单元5中与收集单元2收集的气体和室外大气进行换热，经检测达标后排放；
4)室外大气通过换热单元5升温后，在正压风机7的作用下进入空气注入单元8；循环净化系统中，正压风机7和负压风机3共同调节，使收集单元2处于相对压力为-50～-100Pa的微负压状态，并对下方的有机污染土壤13产生抽吸力；
5)循环净化系统连续工作，实现对有机污染土壤13的高效净化。
当有机污染土壤13中含水量≥10％时，在换热单元5上游设置气水分离单元4，用于去除收集单元2所收集气体中的水分。
当采用本发明所述系统对有机污染较轻或者污染土壤面积较小的区域进行修复时，可取消换热单元5、正压风机7、空气注入单元8，收集气体经燃烧净化单元6高温燃烧达标直排即可，热量不回收。
本发明所述一种利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统不仅可实现污染土壤原位高效净化，并且投资运行成本低，设备运行可靠，尾气达标排放，使用寿命长，不存在二次污染。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统，其特征在于，包括由加热单元、收集单元、负压风机、换热单元、燃烧净化单元、正压风机及空气注入单元组成的循环净化系统；所述加热单元及空气注入单元均为多个，两者交替插设在有机污染土壤内，加热单元及空气注入单元的顶部与有机污染土壤表面平齐并在其上设有筛网，加热单元及空气注入单元的上方设收集单元，收集单元为罩体结构，其侧边的底端插入有机污染土壤中并将加热单元及空气注入单元围在其中；加热单元由电加热棒及套管组成，电加热棒一一对应地伸入套管中；空气注入单元的进风口通过管道与正压风机的出风口相连；收集单元通过管道连接负压风机的进风口，负压风机的进风口通过管道与换热单元的第一介质通道入口相连，换热单元的第一介质通道出口通过管道连接燃烧净化单元的燃烧气体入口，燃烧净化单元的净化气体出口通过管道与换热单元的第二介质通道入口相连，换热单元的第二介质通道出口连接气体排放管道；换热单元的第三介质通道入口与大气相连，换热单元的第三介质通道出口通过管道连接正压风机的进风口。
2.根据权利要求1所述的利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统，其特征在于，所述电加热棒与套管之间设有间隙；套管的顶部和底部均为封闭结构；套管的侧壁及底部均匀开设多个通孔。
3.根据权利要求1所述的利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统，其特征在于，所述空气注入单元为筒状体，其顶部为封闭结构，底部为敞口结构，顶部通过管道连接正压风机的出风口；空气注入单元的侧壁自上而下开设多个孔径依次增大的通孔。
4.根据权利要求1所述的利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统，其特征在于，所述负压风机与换热单元之间的管道上还设有气水分离单元。
5.根据权利要求1所述的利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统，其特征在于，所述收集单元是具有规则形状的吸气罩；所述正压风机、负压风机均配置变频电机。
6.根据权利要求1所述的利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统，其特征在于，所述换热单元内部设有多段换热管组，组成换热管组的每根换热管外围均设有散热肋片。
7.根据权利要求1所述的利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统，其特征在于，所述燃烧净化单元采用天然气或者液化气作为燃料。
8.根据权利要求1所述的利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统，其特征在于，所述收集单元侧边的底端插入有机污染土壤中的深度为50～100cm。
9.利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的方法，其特征在于，通过权利要求1所述的利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的系统实现；具体包括如下步骤：
1)根据面积大小，将有机污染土壤区域划分为多个处理单元，每个处理单元均设置一个收集单元对应数量的加热单元及空气注入单元；
2)系统启动后，加热单元中电加热棒产生的热量通过套管传导到有机污染土壤中，同时由换热单元加热后的热空气通过空气注入单元向有机污染土壤中传导热量，在两者的共同作用下，有机污染土壤中的挥发分不断析出，并通过收集单元收集；
3)在负压风机的抽吸作用下，收集单元收集的气体进入换热单元，升温后进入燃烧净化单元进行高温燃烧，燃烧后的尾气在换热单元中与收集单元收集的气体和室外大气进行换热，经检测达标后排放；
4)室外大气通过换热单元升温后，在正压风机的作用下进入空气注入单元；循环净化系统中，正压风机和负压风机共同调节，使收集单元处于相对压力为-50～-100Pa的微负压状态，并对下方的有机污染土壤产生抽吸力；
5)循环净化系统连续工作，实现对有机污染土壤的高效净化。
10.根据权利要求9所述的利用热传导原位热脱附净化有机污染土壤的方法，其特征在于，当有机污染土壤中含水量≥10％时，在换热单元上游设置气水分离单元，用于去除收集单元所收集气体中的水分。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190122 |