CN112620327A - 一种热脱附助剂协同微生物控制土壤异味的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热脱附助剂协同微生物控制土壤异味的装置，包括壳体、吸附单元和分解单元；壳体上设有进气口和引风机，壳体内底部设有匀气盘，吸附单元包括安装盒、吸附筒、吸附架和调节组件，安装盒与壳体内壁卡接，吸附筒卡接在安装盒内，吸附筒上设有导气管，吸附架套设在吸附筒内，吸附架内设有热脱附助剂，调节组件用于调节吸附筒与匀气盘之间的导通和关闭；分解单元包括微生物菌液箱、废液收集箱和匀液搅盘，微生物菌液箱、废液收集箱分别与壳体导通，微生物菌液箱内部填充有有机物分解菌剂，匀液搅盘与导气管卡接；本发明结构设计合理，能够有效去除土壤热脱附过程中产生的异味气体，适宜大量推广。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种热脱附助剂协同微生物控制土壤异味的装置及方法。
背景技术
土壤热脱附是指在真空条件下或通入载气时，通过直接或间接热交换，将土壤中的有机污染物加热到足够的温度，以使有机污染物从污染介质上得以挥发或分离，进入气体处理系统的过程。热脱附主要包含两个基本过程：一是加热待处理物质，将目标污染物挥发成气态分离；二是将含有污染物的尾气进行冷凝、收集以及焚烧等处理至达标后排放至大气中。一般来说热脱附技术可以分类为原位热脱附技术和异位热脱附技术两大类。
土壤热脱附过程中，使得土壤中的挥发性有机污染物转化为气体排出，具有刺激性异味，对周边居民的生活造成长期影响，同时也会对空气环境造成二次污染。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种便捷高效的热脱附助剂协同微生物控制土壤异味的装置及方法。
本发明的技术方案为：一种热脱附助剂协同微生物控制土壤异味的装置，包括壳体、吸附单元和分解单元；壳体侧壁靠下位置设置有进气口，顶部设置有引风机，壳体从上至下依次设置有分解腔和吸附腔，分解腔与引风机导通，吸附腔底部设置有匀气盘，匀气盘上均匀设置有3-6个导气筒，进气口与匀气盘导通；吸附单元设置在吸附腔内部，吸附单元包括安装盒、吸附筒、吸附架和调节组件，安装盒上竖直设置有安装孔，安装盒上下两端分别通过卡盘与吸附腔内壁密封卡接，安装孔的数量与导气筒保持一致，且上下位置对应，吸附筒卡接在安装孔内部，吸附筒由两个同心圆筒套接构成，位于内侧的圆筒的上部设置有第一导气槽，位于外侧的圆筒的下部设置有导气管，导气管依次竖直贯穿安装盒上端的卡盘和分解腔，吸附架活动套设在吸附筒内部，吸附架侧壁密封，吸附架上下两端均设置有隔网，两个隔网之间通过套管连接，且连个隔网之间填充有热脱附助剂，调节组件用于调节吸附筒与匀气盘之间的导通和关闭；分解单元包括微生物菌液箱、废液收集箱和匀液搅盘，微生物菌液箱、废液收集箱分别设置在壳体外壁两侧，且分别通过导管与分解腔导通，微生物菌液箱内部填充有有机物分解菌剂，匀液搅盘水平设置在分解腔内部，且与导气管端部转动卡接。
进一步地，调节组件包括调节电机、调节板和气门杆，调节电机固定设置在安装盒中部，调节电机的输出轴上设置有第一啮合齿轮，调节板的纵截面为椭圆形，调节板的数量与吸附筒的数量保持一致，且水平可转动卡接在安装盒上端的卡盘上，调节板通过第二啮合齿轮与第一啮合齿轮连接，气门杆竖直贯穿套管，且气门杆底端设置有密封板，密封板与导气筒下端口密封卡接，密封板与匀气盘内底部之间设置有第一复位弹簧，气门杆顶部设置有压板，压板与调节板抵接，使用时，通过调节电机带动调节板转动，使得气门杆在吸附筒内上下往复运动，不断打开和关闭导气筒，使得有机气体能够交替通过各个吸附架内的热脱附助剂，有效提高了热脱附助剂的吸附效果和效率。
进一步地，导气筒下端口内侧设置有环形密封槽，密封板卡接在环形密封槽内，通过设置环形密封槽，便于提高密封板与导气筒之间密封效果，提高装置的稳定性。
进一步地，吸附筒的两个圆筒之间活动套设有二次吸附筒，二次吸附筒内部中空，且填充有热脱附助剂，二次吸附筒上端设置有弧形槽，二次吸附筒通过弧形槽套设在调节板上，二次吸附筒侧壁上部和下部分别设置有第二导气槽和第三导气槽，二次吸附筒低端与吸附筒内底部之间设置有第二复位弹簧，通过设置二次吸附筒，使得有机气体通过热脱附助剂的时间得到延长，便于对气体中的有机物进行吸收，是的土壤异味得到有效控制。
进一步地，二次吸附筒与两个圆筒连接处设置有导向条，通过设置导向条，使得二次吸附筒在吸附筒内的移动更加顺畅，同时使得第一导气槽、第二导气槽第三导气槽之间的导通位置更加精确。
进一步地，吸附筒设置有4个，相邻两个吸附筒上端的调节板与水平面的夹角均为90度，此设置能够保证各个吸附筒之间交替作用，提高气体中异味源的去除效率。
进一步地，热脱附助剂的制备方法为：1)将粒径为0.45mm的沸石颗粒和粒径为0.5mm的活性炭颗粒等质量混合均匀，得到混合粉末；2)将上述混合粉末在5％的氢氧化钠溶液中浸泡12h，加热升温至55℃，并保温2h，然后置于超临界干燥系统中干燥；其中，干燥温度为75℃；3)将步骤2)所得干燥物料置于3％的稀盐酸中浸泡3h，然后在100℃下干燥2h，冷却后即得热脱附助剂，通过本方法制备的热脱附助剂综合利用了活性炭吸附剂和沸石吸附剂的优异性能，提高了热脱附助剂对有机污染物的吸附量。
一种热脱附助剂协同微生物控制土壤异味的方法，包括以下步骤：
S1、通过外部电源分别为引风机和调节电机供电，将有机污染热脱附过程中产生的有机气体通过进气口通入匀气盘中；
S2、有机气体通过匀气盘上的导气筒进入吸附架内部，并被热脱附助剂吸附，吸附后的气体依次通过第一导气槽和第二导气槽进入二次吸附筒中，被二次吸附筒内部的热脱附助剂吸附，然后通过依次通过第三导气槽和导气管中进入分解腔中，有机气体吸附处理过程中，通过调节电机分别带动各个调节板匀速转动，使得相邻两个气门杆底部的密封板交替打开导气筒；同时，当气门杆处于下压状态下，二次吸附筒靠近吸附筒内底部，使得第一导气槽和第二导气槽导通，第三导气槽和导气管，如此往复，使得有机气体被相邻两个吸附筒和二次吸附筒内部的热脱附助剂吸附处理；
S3、气体进入分解腔后，利用微生物菌液箱为分解腔中注入有机物分解菌剂，分解气体中的有机物，同时匀液搅盘在气流作用下在导气管端部旋转，促进有机物的分解，分解后的有机废物导入废液收集箱，净化气体在引风机的作用下排出分解腔，进入大气环境。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构设计合理，首先利用热脱附助剂挥发性有机气体中的有机污染物进行吸收，然后利用微生物菌液对有机污染物进行分解，使得有机污染土壤中的异味得到控制与去除，提高了污染场地周围居民的生活质量，同时减少了土壤异味对空气环境的二次污染；对环境治理具有极大的进步意义，本发明利用多个吸附筒交替作用，不仅降低了热脱附助剂的使用符合，提高热脱附助剂的吸附效果，同时也增加了有机污染气体通过热脱附助剂的行程，提高了气体中有机污染物的去除效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的吸附筒在吸附腔内的分布图；
图3是本发明图1中A处的放大结构图；
图4是本发明的二次吸附筒与吸附筒的连接示意图；
图5是本发明图二次吸附筒与调节板的连接示意图；
图6是本发明图4中B处的放大结构图；
图7是本发明图4中C处的放大结构图；
图8是本发明的匀液搅盘在分解腔内的分布图；
其中，1-壳体、10-进气口、11-引风机、12-分解腔、13-吸附腔、14-匀气盘、140-导气筒、1400-环形密封槽、2-吸附单元、20-安装盒、200-安装孔、201-卡盘、21-吸附筒、210-第一导气槽、211-导气管、22-吸附架、220-隔网、221-套管、222-热脱附助剂、23-调节组件、230-调节电机、2300-第一啮合齿轮、231-调节板、2310-第二啮合齿轮、232-气门杆、2320-密封板、2321-第一复位弹簧、2322-压板、24-二次吸附筒、240-弧形槽、241-第二导气槽、242-第三导气槽、243-第二复位弹簧、3-分解单元、30-微生物菌液箱、31-废液收集箱、32-匀液搅盘。
具体实施方式
实施例：如图1、2、3所示的一种热脱附助剂协同微生物控制土壤异味的装置，包括壳体1、吸附单元2和分解单元3；壳体1侧壁靠下位置设置有进气口10，顶部设置有引风机11，壳体1从上至下依次设置有分解腔12和吸附腔13，分解腔12与引风机11导通，吸附腔13底部设置有匀气盘14，匀气盘14上均匀设置有4个导气筒140，导气筒140下端口内侧设置有环形密封槽1400，进气口10与匀气盘14导通；
如图1、2、4、5、6、7所示，吸附单元2设置在吸附腔13内部，吸附单元2包括安装盒20、吸附筒21、吸附架22和调节组件23，安装盒20上竖直设置有安装孔200，安装盒20上下两端分别通过卡盘201与吸附腔13内壁密封卡接，安装孔200的数量与导气筒140保持一致，且上下位置对应，吸附筒21卡接在安装孔200内部，吸附筒21由两个同心圆筒套接构成，位于内侧的圆筒的上部设置有第一导气槽210，位于外侧的圆筒的下部设置有导气管211，导气管211依次竖直贯穿安装盒20上端的卡盘201和分解腔12，吸附架22活动套设在吸附筒21内部，吸附架22侧壁密封，吸附架22上下两端均设置有隔网220，两个隔网220之间通过套管221连接，且连个隔网220之间填充有热脱附助剂222，热脱附助剂222的制备方法为：1)将粒径为0.45mm的沸石颗粒和粒径为0.5mm的活性炭颗粒等质量混合均匀，得到混合粉末；2)将上述混合粉末在5％的氢氧化钠溶液中浸泡12h，加热升温至55℃，并保温2h，然后置于超临界干燥系统中干燥；其中，干燥温度为75℃；3)将步骤2)所得干燥物料置于3％的稀盐酸中浸泡3h，然后在100℃下干燥2h，冷却后即得热脱附助剂222，调节组件23包括调节电机230、调节板231和气门杆232，调节电机230固定设置在安装盒20中部，调节电机230的输出轴上设置有第一啮合齿轮2300，调节板231的纵截面为椭圆形，调节板231的数量与吸附筒21的数量保持一致，且水平可转动卡接在安装盒20上端的卡盘201上，调节板231通过第二啮合齿轮2310与第一啮合齿轮2300连接，相邻两个吸附筒21上端的调节板231与水平面的夹角均为90度，此设置能够保证各个吸附筒21之间交替作用，提高气体中异味源的去除效率；气门杆232竖直贯穿套管221，且气门杆232底端设置有密封板2320，密封板2320卡接在环形密封槽1400内，通过设置环形密封槽1400，便于提高密封板2320与导气筒140之间密封效果，提高装置的稳定性，密封板2320与匀气盘14内底部之间设置有第一复位弹簧2321，气门杆232顶部设置有压板2322，压板2322与调节板231抵接，使用时，通过调节电机230带动调节板231转动，使得气门杆232在吸附筒21内上下往复运动，不断打开和关闭导气筒140，使得有机气体能够交替通过各个吸附架22内的热脱附助剂222，有效提高了热脱附助剂222的吸附效果和效率；吸附筒21的两个圆筒之间活动套设有二次吸附筒24，二次吸附筒24内部中空，且填充有热脱附助剂222，二次吸附筒24上端设置有弧形槽240，二次吸附筒24通过弧形槽240套设在调节板231上，二次吸附筒24侧壁上部和下部分别设置有第二导气槽241和第三导气槽242，二次吸附筒24低端与吸附筒21内底部之间设置有第二复位弹簧243，通过设置二次吸附筒24，使得有机气体通过热脱附助剂222的时间得到延长，便于对气体中的有机物进行吸收，是的土壤异味得到有效控制；二次吸附筒24与两个圆筒连接处设置有导向条，通过设置导向条24，使得二次吸附筒24在吸附筒21内的移动更加顺畅，同时使得第一导气槽210、第二导气槽241第三导气槽242之间的导通位置更加精确；引风机11和调节电机230均由外部电源供电，且均采用市售产品；
如图1、8所示，分解单元3包括微生物菌液箱30、废液收集箱31和匀液搅盘32，微生物菌液箱30、废液收集箱31分别设置在壳体1外壁两侧，且分别通过导管与分解腔12导通，微生物菌液箱30内部填充有有机物分解菌剂，有机物分解菌剂为地衣芽孢杆菌与纯净水按照体积比1:15组成的混合液，匀液搅盘32水平设置在分解腔12内部，且与导气管211端部转动卡接。
利用上述实施例的装置控制土壤异味的方法，包括以下步骤：
S1、通过外部电源分别为引风机11和调节电机23供电，将有机污染热脱附过程中产生的有机气体通过进气口10通入匀气盘14中；
S2、有机气体通过匀气盘14上的导气筒140进入吸附架22内部，并被热脱附助剂222吸附，吸附后的气体依次通过第一导气槽210和第二导气槽241进入二次吸附筒中，被二次吸附筒24内部的热脱附助剂222吸附，然后通过依次通过第三导气槽242和导气管211中进入分解腔12中，有机气体吸附处理过程中，通过调节电机23分别带动各个调节板231匀速转动，使得相邻两个气门杆232底部的密封板2320交替打开导气筒；同时，当气门杆232处于下压状态下，二次吸附筒24靠近吸附筒21内底部，使得第一导气槽210和第二导气槽241导通，第三导气槽242和导气管211，如此往复，使得有机气体被相邻两个吸附筒21和二次吸附筒24内部的热脱附助剂222吸附处理；
S3、气体进入分解腔12后，利用微生物菌液箱30为分解腔12中注入有机物分解菌剂，分解气体中的有机物，同时匀液搅盘32在气流作用下在导气管211端部旋转，促进有机物的分解，分解后的有机废物导入废液收集箱31，净化气体在引风机11的作用下排出分解腔12，进入大气环境。
实验例：利用上述实施例的装置对土壤热脱附处理过中产生的有机气体进行处理，并检测处理后气体中各有机污染物含量；
| 污染物种类 | 1,1－二氯乙烷 | 氯苯 | 六氯丁二烯 |
| 处理前含量/ug/L | 1.9 | 2.4 | 1.82 |
| 处理后含量/ug/L | 0.16 | 0.28 | 0.10 |
| 去除率/％ | 91.5 | 88.3 | 94.5 |
通过上述实验例可知，通过本实施例的装置对土壤热脱附处理过中产生的有机气体进行处理，能够对气体中的有机污染物高效去除，解决有机污染物挥发而造成的土壤异味问题。
Claims (8)
1.一种热脱附助剂协同微生物控制土壤异味的装置，其特征在于，包括壳体(1)、吸附单元(2)和分解单元(3)；所述壳体(1)侧壁靠下位置设置有进气口(10)，顶部设置有引风机(11)，壳体(1)从上至下依次设置有分解腔(12)和吸附腔(13)，所述分解腔(12)与引风机(11)导通，所述吸附腔(13)底部设置有匀气盘(14)，所述匀气盘(14)上均匀设置有3-6个导气筒(140)，所述进气口(10)与匀气盘(14)导通；所述吸附单元(2)设置在吸附腔(13)内部，吸附单元(2)包括安装盒(20)、吸附筒(21)、吸附架(22)和调节组件(23)，所述安装盒(20)上竖直设置有安装孔(200)，安装盒(20)上下两端分别通过卡盘(201)与吸附腔(13)内壁密封卡接，所述安装孔(200)的数量与导气筒(140)保持一致，且上下位置对应，所述吸附筒(21)卡接在安装孔(200)内部，所述吸附筒(21)由两个同心圆筒套接构成，位于内侧的圆筒的上部设置有第一导气槽(210)，位于外侧的圆筒的下部设置有导气管(211)，导气管(211)依次竖直贯穿安装盒(20)上端的卡盘(201)和分解腔(12)，所述吸附架(22)活动套设在吸附筒(21)内，吸附架(22)侧壁密封，吸附架(22)上下两端均设置有隔网(220)，两个所述隔网(220)之间通过套管(221)连接，且连个隔网(220)之间填充有热脱附助剂(222)，所述调节组件(23)用于调节吸附筒(21)与匀气盘(14)之间的导通和关闭；所述分解单元(3)包括微生物菌液箱(30)、废液收集箱(31)和匀液搅盘(32)，所述微生物菌液箱(30)、废液收集箱(31)分别设置在壳体(1)外壁两侧，且分别通过导管与所述分解腔(12)导通，微生物菌液箱(30)内部填充有有机物分解菌剂，所述匀液搅盘(32)水平设置在分解腔(12)内部，且与导气管(211)端部转动卡接。
2.根据权利要求1所述的一种热脱附助剂协同微生物控制土壤异味的装置，其特征在于，所述调节组件(23)包括调节电机(230)、调节板(231)和气门杆(232)，所述调节电机(230)固定设置在安装盒(20)中部，调节电机(230)的输出轴上设置有第一啮合齿轮(2300)，所述调节板(231)的纵截面为椭圆形，调节板(231)的数量与吸附筒(21)的数量保持一致，且水平可转动卡接在安装盒(20)上端的卡盘(201)上，调节板(231)通过第二啮合齿轮(2310)与第一啮合齿轮(2300)连接，所述气门杆(232)竖直贯穿套管(221)，且气门杆(232)底端设置有密封板(2320)，所述密封板(2320)与导气筒(140)下端口密封卡接，密封板(2320)与匀气盘(14)内底部之间设置有第一复位弹簧(2321)，气门杆(232)顶部设置有压板(2322)，所述压板(2322)与调节板(231)抵接。
3.根据权利求2所述的一种热脱附助剂协同微生物控制土壤异味的装置，其特征在于，所述导气筒(140)下端口内侧设置有环形密封槽(1400)，所述密封板(2320)卡接在所述环形密封槽(1400)内。
4.根据权利要求2所述的一种热脱附助剂协同微生物控制土壤异味的装置，其特征在于，所述吸附筒(21)的两个圆筒之间活动套设有二次吸附筒(24)，所述二次吸附筒(24)内部中空，且填充有热脱附助剂(222)，二次吸附筒(24)上端设置有弧形槽(240)，二次吸附筒(24)通过所述弧形槽(240)套设在所述调节板(231)上，二次吸附筒(24)侧壁上部和下部分别设置有第二导气槽(241)和第三导气槽(242)，二次吸附筒(24)低端与吸附筒(21)内底部之间设置有第二复位弹簧(243)。
5.根据权利要求4所述的一种热脱附助剂协同微生物控制土壤异味的装置，其特征在于，所述二次吸附筒(24)与两个圆筒连接处设置有导向条。
6.根据权利要求1所述的一种热脱附助剂协同微生物控制土壤异味的装置，其特征在于，所述吸附筒(21)设置有4个，相邻两个吸附筒(21)上端的调节板(231)与水平面的夹角均为90度。
7.利用权利要求1-6任意一项所述的装置控制土壤异味的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过外部电源分别为引风机(11)和调节电机(23)供电，将有机污染热脱附过程中产生的有机气体通过进气口(10)通入匀气盘(14)中；
S2、有机气体通过匀气盘(14)上的导气筒(140)进入吸附架(22)内部，并被热脱附助剂(222)吸附，吸附后的气体依次通过第一导气槽(210)和第二导气槽(241)进入二次吸附筒中，被二次吸附筒(24)内部的热脱附助剂(222)吸附，然后通过依次通过第三导气槽(242)和导气管(211)中进入分解腔(12)中，有机气体吸附处理过程中，通过调节电机(23)分别带动各个调节板(231)匀速转动，使得相邻两个气门杆(232)底部的密封板(2320)交替打开导气筒；同时，当气门杆(232)处于下压状态下，二次吸附筒(24)靠近吸附筒(21)内底部，使得第一导气槽(210)和第二导气槽(241)导通，第三导气槽(242)和导气管(211)，如此往复，使得有机气体被相邻两个吸附筒(21)和二次吸附筒(24)内部的热脱附助剂(222)吸附处理；
S3、气体进入分解腔(12)后，利用微生物菌液箱(30)为分解腔(12)中注入有机物分解菌剂，分解气体中的有机物，同时匀液搅盘(32)在气流作用下在导气管(211)端部旋转，促进有机物的分解，分解后的有机废物导入废液收集箱(31)，净化气体在引风机(11)的作用下排出分解腔(12)，进入大气环境。
8.根据权利要求4所述的一种热脱附助剂协同微生物控制土壤异味的装置，其特征在于，所述二次吸附筒(24)上设置有导条，所述导条设置在二次吸附筒(24)与两个圆筒连接处。
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