CN112595561A - 一种挥发性有机物污染土壤内气体收集装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种挥发性有机物污染土壤内气体收集装置和方法，包括固定座、抽气泵、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、气体存储模块、气体处理模块和控制开关，所述固定座具有一内腔和用于插入土壤中的开口端，所述开口端与所述内腔连通，所述抽气泵的一端通过所述第一管道与所述内腔连通，所述抽气泵的另一端与所述第二管道的一端连通，所述第二管道的另一端分别与所述第三管道和所述第四管道的一端连通，所述第三管道和所述第四管道的另一端分别与所述气体存储模块和所述气体处理模块连通，所述控制开关用于控制所述第三管道和第四管道的导通和断开。本发明可实现对挥发性有机物污染土壤内气体的精确采集。

Description

一种挥发性有机物污染土壤内气体收集装置和方法

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，特别涉及一种挥发性有机物污染土壤内气体收集装置和方法。

背景技术

根据目前土壤污染调查公报显示：土壤有机物污染十分严重，有机物污染已经超过重金属污染和放射性污染而跃居首位；受各种有机物(农药、石油烃和多环芳烃等)污染的土壤高达数百万公顷，大多数具有污染性的有机物为高毒性、强致癌、易挥发的物质，严重危害居民健康和生态环境安全。因此，对有机物污染的土壤进行修复已刻不容缓。

探明有机物污染的土壤中具有污染性的有机物的种类、含量是科学制定被有机物污染的土壤的修复方案的前提。大量研究表明：土壤内的气体中挥发性有机物的含量与土壤的污染物种类和污染程度密切相关，可通过土壤内气体的污染程度预估土壤污染状况，为制定修复方案提供依据。

目前，国内外对土壤内挥发性有机物气体的采集主要采用开挖取样和气井取样两种这两种方式。然而，开挖取样易造成污染物扩散，测试数据偏低，取样成本高等问题；气井取样操作复杂、设备繁琐，且只能收集短期样品，并且气井取样不适用于渗透性较大的场地。

因此，急需研发一种操作简单的挥发性有机物污染土壤内气体收集装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种挥发性有机物污染土壤内气体收集装置和方法，以解决现有的挥发性有机物污染土壤内气体收集装置和方法的操作复杂的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种挥发性有机物污染土壤内气体收集装置，包括固定座、抽气泵、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、气体存储模块、气体处理模块和控制开关，所述固定座具有一内腔和用于插入土壤中的开口端，所述开口端与所述内腔连通，所述抽气泵的一端通过所述第一管道与所述内腔连通，所述抽气泵的另一端与所述第二管道的一端连通，所述第二管道的另一端分别与所述第三管道和所述第四管道的一端连通，所述第三管道和所述第四管道的另一端分别与所述气体存储模块和所述气体处理模块连通，所述控制开关用于控制所述第三管道和第四管道的导通和断开。

可选的，还包括用于阻挡土壤并且可供气体穿过的第一过滤器。

可选的，所述第一过滤器设置在所述内腔内，且所述第一过滤器将所述内腔分隔为固定腔和捕集腔，所述捕集腔与所述抽气泵的一端连通，所述固定腔与所述开口端连通。

可选的，所述第一过滤器为具有多个通孔的过滤板。

可选的，所述控制开关包括第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀设置在所述第三管道上，所述第二电磁阀设置在所述第四管道上，所述第一电磁阀用于控制所述第三管道的导通和断开，所述第二电磁阀用于控制所述第四管道的导通和断开。

可选的，所述气体储存模块包括第一存储罐，所述第三管道的另一端和所述第一存储罐连通，所述第一存储罐用于存储采集的气体，所述气体处理模块包括第二存储罐，所述第四管道的另一端和所述第二存储罐连通。

可选的，所述抽气泵为双向抽气泵。

本发明还提供一种挥发性有机物污染土壤内气体收集方法，采用上述挥发性有机物污染土壤内气体收集装置采集气体，所述挥发性有机物污染土壤内气体收集装置包括固定座、抽气泵、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、气体存储模块、气体处理模块和控制开关，所述固定座具有一内腔和用于插入土壤中的开口端，所述开口端与所述内腔连通，所述抽气泵的一端通过所述第一管道与所述内腔连通，所述抽气泵的另一端与所述第二管道的一端连通，所述第二管道的另一端分别与所述第三管道和所述第四管道的一端连通，所述第三管道和所述第四管道的另一端分别与所述气体存储模块和所述气体处理模块连通，所述方法包括：通过控制开关控制所述第三管道和第四管道的导通和断开。

可选的，所述挥发性有机物污染土壤内气体收集装置还包括真空检测装置，所述真空检测装置设置在所述第一管道上，通过控制开关控制所述第三管道和第四管道的导通和断开包括：通过真空检测装置检测内腔内的气压；先通过控制开关控制第三管道断开并控制第四管道导通，并通过抽气泵将内腔内的气体抽入气体处理模块中，直至内腔内的压力到达第一预定压力；再通过控制开关控制第三管道和第四管道断开，直至内腔内的压力恢复到第二预定压力；然后再通过控制开关控制第三管道导通控制第四管道断开，并通过抽气泵将内腔内的气体抽入气体储存模块中，直至内腔内的压力达到第三预定压力，其中，第一预定压力和第三预定压力小于第二预定压力。

可选的，通过控制开关控制所述第三管道和第四管道的导通和断开还包括，抽气泵将内腔内的气体抽入气体储存模块中，直至内腔内的压力达到第三预定压力后，控制第三管道断开并控制第四管道导通，抽气泵将第二存储罐内的气体抽入内腔内。

本发明提供的一种挥发性有机物污染土壤内气体收集装置和方法，具有以下有益效果：

由于，所述抽气泵的一端通过所述第一管道与所述内腔连通，所述抽气泵的另一端与所述第二管道的一端连通，所述第二管道的另一端分别与所述第三管道和所述第四管道的一端连通，所述第三管道和所述第四管道的另一端分别与所述气体存储模块和所述气体处理模块连通，所述控制开关用于控制所述第三管道和第四管道的导通和断开。因此，可通过抽气泵将内腔中的气体分别抽入气体存储模块和气体处理模块中。具体的，先通过控制开关控制所述第三管道断开，并控制所述第四管道导通，从而可通过抽气泵将内腔内的气体抽送至气体处理模块，并通过控制开关控制所述第三管道断开，并控制第四管道断开，如此可在内腔内形成负压，使得土壤中的挥发性有机物在负压的作用下进入土壤内的气体中，并逐渐使内腔内的负压降低。再通过控制开关控制第三管道导通，并控制所述第四管道断开，从而可通过抽气泵将内腔内的气体抽送至气体处理模块，完成气体的采集。由于先将内腔内的气体抽出，因此可避免内腔内原有的气体的影响，从而可实现对土壤内挥发性有机物气体的精确采集。并且，仅需两步即可精确采集土壤内挥发性有机物气体，因此本实施例中的挥发性有机物污染土壤内气体收集装置的操作较为简单。此外，本实施例中的挥发性有机物污染土壤内气体收集装置还具有结构简单、成本低廉的特点。

附图说明

图1是本发明实施例中挥发性有机物污染土壤内气体收集装置的结构示意图。

附图标记说明：

100-固定座；110-内腔；111-固定腔；112-捕集腔；120-开口端；

200-抽气泵；

310-第一管道；320-第二管道；330-第三管道；340-第四管道；

410-第一存储罐；420-第二过滤器；

510-第二存储罐；

610-第一电磁阀；620-第二电磁阀；

700-第一过滤器；

800-真空检测装置。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种挥发性有机物污染土壤内气体收集装置和方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本实施例提供一种挥发性有机物污染土壤内气体收集装置。参考图1，图1是本发明实施例中挥发性有机物污染土壤内气体收集装置的结构示意图，所述挥发性有机物污染土壤内气体收集装置包括固定座100、抽气泵200、第一管道310、第二管道320、第三管道330、第四管道340、气体存储模块、气体处理模块和控制开关。所述固定座100具有一内腔110和用于插入土壤中的开口端120，所述开口端120与所述内腔110连通。所述抽气泵200的一端通过所述第一管道310与所述内腔110连通，所述抽气泵200的另一端与所述第二管道320的一端连通，所述第二管道320的另一端分别与所述第三管道330和所述第四管道340的一端连通，所述第三管道330和所述第四管道340的另一端分别与所述气体存储模块和所述气体处理模块连通。所述控制开关用于控制所述第三管道330和第四管道340的导通和断开。

由于所述固定座100具有一内腔110和用于插入土壤中的开口端120，所述开口端120与所述内腔连通，因此可通过所述固定座100将内腔110内的土壤与大气隔绝开来，从而隔绝大气的影响，进而可实现对挥发性有机物污染土壤内挥发性有机物气体的精确采集。

由于所述抽气泵200的一端通过所述第一管道310与所述内腔110连通，所述抽气泵200的另一端与所述第二管道320的一端连通，所述第二管道320的另一端分别与所述第三管道330和所述第四管道340的一端连通，所述第三管道330和所述第四管道340的另一端分别与所述气体存储模块和所述气体处理模块连通，所述控制开关用于控制所述第三管道330和第四管道340的导通和断开。因此，可通过抽气泵200将内腔110中的气体分别抽入气体存储模块和气体处理模块中。具体的，先通过控制开关控制所述第三管道330断开，并控制所述第四管道340导通，从而可通过抽气泵200将内腔110内的气体抽送至气体处理模块，并通过控制开关控制所述第三管道330断开，并控制第四管道340断开，如此可在内腔110内形成负压，使得土壤中的挥发性有机物在负压的作用下进入土壤内的气体中，并逐渐使内腔110内的负压降低。再通过控制开关控制第三管道330导通，并控制所述第四管道340断开，从而可通过抽气泵200将内腔110内的气体抽送至气体处理模块，完成气体的采集。由于先将内腔110内的气体抽出，因此可避免内腔110内原有的气体的影响，从而可实现对挥发性有机物污染土壤内挥发性有机物气体的精确采集。并且，仅需两步即可精确采集土壤内挥发性有机物气体，因此本实施例中的挥发性有机物污染土壤内气体收集装置的操作较为简单。此外，本实施例中的挥发性有机物污染土壤内气体收集装置还具有结构简单、成本低廉的特点。

所述挥发性有机物污染土壤内气体收集装置还包括用于阻挡土壤并且可供气体穿过的第一过滤器700，通过设置第一过滤器700可降低土壤中的粉尘等杂质堵塞抽气泵200的风险。

本实施例中，所述第一过滤器700设置在所述内腔110内，且所述第一过滤器700将所述内腔110分隔为固定腔111和捕集腔112，所述捕集腔112与所述抽气泵200的一端连通，所述固定腔111与所述开口端120连通。将所述固定座100竖直插入被挥发性有机物污染的土壤中时，可使固定腔111内容置有被挥发性有机物污染的土壤，并使固定腔111内的土壤与第一过滤器700平齐。由于具有捕集腔112，因此更易于在捕集腔112内形成负压，便于被挥发性有机物污染的土壤中的挥发性有机物进入土壤内的气体中并进入捕集腔112内，从而提升挥发性有机物污染土壤的气体收集效率。在其它的实施例中，可将所述第一过滤器700设置在所述第一管道310上。

如图1所示，所述第一过滤器700为具有多个通孔的过滤板，所述通孔均匀分布在所述过滤板上。

如图1所示，所述固定座100呈桶状，开口端120的边缘呈锯齿状，如此便于将固定座100插入土壤中。

所述控制开关包括第一电磁阀610和第二电磁阀620，所述第一电磁阀610设置在所述第三管道330上，所述第二电磁阀620设置在所述第四管道340上，所述第一电磁阀610用于控制所述第三管道330的导通和断开，所述第二电磁阀620用于控制所述第四管道340的导通和断开。在其它的实施例中，所述控制开关可为手动阀。

其中，参考图1，所述气体储存模块包括第一存储罐410，所述第三管道330的另一端和所述第一存储罐410连通。所述第一存储罐410用于存储采集的气体。

所述气体储存模块还包括第二过滤器420，所述第二过滤器420设置在所述第三管道330上。

所述气体处理模块包括第二存储罐510，所述第四管道340的另一端和所述第二存储罐510连通。所述第二存储罐510用于存储抽吸的气体。如此，可避免土壤中的挥发性有机气体直接排放至大气中。

参考图1，所述挥发性有机物污染土壤内气体收集装置还包括真空检测装置800，所述真空检测装置800设置在所述第一管道310上。所述真空检测装置800用于检测所述内腔110内的气压。具体的，所述真空检测装置800可为真空压力表。当所述内腔110内的压力到达第一预定压力时，停止通过抽气泵200将内腔110内的气体抽入第二储存罐中，当内腔110内的压力恢复到第二预定压力时，通过抽气泵200将内腔110内的气体抽入第一储存罐中，当内腔110内的压力达到第三预定压力时，停止通过抽气泵200将内腔110内的气体抽入第一储存罐中。其中，第一预定压力和第三预定压力小于第二预定压力。

本实施例中，所述抽气泵200可为双向抽气泵。如此，可通过抽气泵200将内腔110内的气体抽至气体处理模块中，还可通过抽气泵200将气体处理模块中的气体抽至内腔110内，以便于使内腔110内的气压恢复正常，从而便于将固定座100从土壤中取出。

使用时，先将待取样的挥发性有机物污染的土壤整平。然后，将所述固定座100竖直插入挥发性有机物污染的土壤中，以使固定腔111内容置有挥发性有机物污染的土壤，固定座100插入土壤中的深度以挥发性有机物污染的土壤紧贴第一过滤器700为准。之后，第一电磁阀610控制第三管道330断开，所述第二电磁阀620控制第四管道340导通，抽气泵200将内腔110内的气体抽入第二存储罐510内，直至内腔110内的压力到达第一预定压力。然后，第一电磁阀610控制第三管道330断开，所述第二电磁阀620控制第四管道340断开，直至内腔110内的压力恢复到第二预定压力。之后，抽气泵200将内腔110内的气体抽入第一存储罐410内，直至内腔110内的压力达到第三预定压力。然后，通过抽气泵200将第二存储罐510内的气体抽入内腔110内。最后，将固定座100从挥发性有机物污染的土壤中取出。其中，第一预定压力和第三预定压力小于第二预定压力。

本实施例还提供一种采用上述挥发性有机物污染土壤内气体收集装置收集气体的方法。所述挥发性有机物污染土壤内气体收集装置包括固定座100、抽气泵200、第一管道310、第二管道320、第三管道330、第四管道340、气体存储模块、气体处理模块和控制开关，所述固定座100具有一内腔110和用于插入土壤中的开口端120，所述开口端120与所述内腔连通，所述抽气泵200的一端通过所述第一管道310与所述内腔110连通，所述抽气泵200的另一端与所述第二管道320的一端连通，所述第二管道320的另一端分别与所述第三管道330和所述第四管道340的一端连通，所述第三管道330和所述第四管道340的另一端分别与所述气体存储模块和所述气体处理模块连通，所述方法包括：通过控制开关控制所述第三管道330和第四管道340的导通和断开。

进一步的，所述挥发性有机物污染土壤内气体收集装置还包括真空检测装置800，所述真空检测装置800设置在所述第一管道310上，通过控制开关控制所述第三管道330和第四管道340的导通和断开包括：

通过真空检测装置800检测内腔110内的气压，先通过控制开关控制第三管道330断开控制第四管道340导通，抽气泵200将内腔110内的气体抽入气体处理模块中，直至内腔110内的压力到达第一预定压力，再通过控制开关控制第三管道330和第四管道340断开，直至内腔110内的压力恢复到第二预定压力，然后再通过控制开关控制第三管道330导通并控制第四管道340断开，并抽气泵200将内腔110内的气体抽入气体储存模块中，直至内腔110内的压力达到第三预定压力，其中，第一预定压力和第三预定压力小于第二预定压力。

进一步的，通过控制开关控制所述第三管道330和第四管道340的导通和断开还包括，抽气泵200将内腔110内的气体抽入气体储存模块中，直至内腔110内的压力达到第三预定压力后，控制第三管道330断开并控制第四管道340导通，抽气泵200将第二存储罐510内的气体抽入内腔110内。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种挥发性有机物污染土壤内气体收集装置，其特征在于，包括固定座、抽气泵、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、气体存储模块、气体处理模块和控制开关，所述固定座具有一内腔和用于插入土壤中的开口端，所述开口端与所述内腔连通，所述抽气泵的一端通过所述第一管道与所述内腔连通，所述抽气泵的另一端与所述第二管道的一端连通，所述第二管道的另一端分别与所述第三管道和所述第四管道的一端连通，所述第三管道和所述第四管道的另一端分别与所述气体存储模块和所述气体处理模块连通，所述控制开关用于控制所述第三管道和第四管道的导通和断开。

2.如权利要求1所述的挥发性有机物污染土壤内气体收集装置，其特征在于，还包括用于阻挡土壤并且可供气体穿过的第一过滤器。

3.如权利要求2所述的挥发性有机物污染土壤内气体收集装置，其特征在于，所述第一过滤器设置在所述内腔内，且所述第一过滤器将所述内腔分隔为固定腔和捕集腔，所述捕集腔与所述抽气泵的一端连通，所述固定腔与所述开口端连通。

4.如权利要求3所述的挥发性有机物污染土壤内气体收集装置，其特征在于，所述第一过滤器为具有多个通孔的过滤板。

5.如权利要求1所述的挥发性有机物污染土壤内气体收集装置，其特征在于，所述控制开关包括第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀设置在所述第三管道上，所述第二电磁阀设置在所述第四管道上，所述第一电磁阀用于控制所述第三管道的导通和断开，所述第二电磁阀用于控制所述第四管道的导通和断开。

6.如权利要求1所述的挥发性有机物污染土壤内气体收集装置，其特征在于，所述气体储存模块包括第一存储罐，所述第三管道的另一端和所述第一存储罐连通，所述第一存储罐用于存储采集的气体，所述气体处理模块包括第二存储罐，所述第四管道的另一端和所述第二存储罐连通。

7.如权利要求1所述的挥发性有机物污染土壤内气体收集装置，其特征在于，所述抽气泵为双向抽气泵。

8.一种挥发性有机物污染土壤内气体收集方法，其特征在于，采用如权利要求1至7任一项所述挥发性有机物污染土壤内气体收集装置采集气体，所述挥发性有机物污染土壤内气体收集装置包括固定座、抽气泵、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、气体存储模块、气体处理模块和控制开关，所述固定座具有一内腔和用于插入土壤中的开口端，所述开口端与所述内腔连通，所述抽气泵的一端通过所述第一管道与所述内腔连通，所述抽气泵的另一端与所述第二管道的一端连通，所述第二管道的另一端分别与所述第三管道和所述第四管道的一端连通，所述第三管道和所述第四管道的另一端分别与所述气体存储模块和所述气体处理模块连通，所述方法包括：通过控制开关控制所述第三管道和第四管道的导通和断开。

9.如权利要求8所述的挥发性有机物污染土壤内气体收集方法，其特征在于，所述挥发性有机物污染土壤内气体收集装置还包括真空检测装置，所述真空检测装置设置在所述第一管道上，通过控制开关控制所述第三管道和第四管道的导通和断开包括：通过真空检测装置检测内腔内的气压；先通过控制开关控制第三管道断开并控制第四管道导通，并通过抽气泵将内腔内的气体抽入气体处理模块中，直至内腔内的压力到达第一预定压力；再通过控制开关控制第三管道和第四管道断开，直至内腔内的压力恢复到第二预定压力；然后再通过控制开关控制第三管道导通控制第四管道断开，并通过抽气泵将内腔内的气体抽入气体储存模块中，直至内腔内的压力达到第三预定压力，其中，第一预定压力和第三预定压力小于第二预定压力。

10.如权利要求9所述的挥发性有机物污染土壤内气体收集方法，其特征在于，通过控制开关控制所述第三管道和第四管道的导通和断开还包括，抽气泵将内腔内的气体抽入气体储存模块中，直至内腔内的压力达到第三预定压力后，控制第三管道断开并控制第四管道导通，抽气泵将第二存储罐内的气体抽入内腔内。

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