CN113369294A - 一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统 - Google Patents

一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统，包括土壤堆体、加热系统、加热管和抽气管、覆盖保温系统、控制系统、尾气处理系统，土壤堆体底部设有防渗层，堆体右侧设有加热系统。本发明通过冷凝出来的气和水经气液分离器进行分离，分离出来的气体进入气相活性炭罐，分离出来的液体进入液相活性炭罐。经气相活性炭罐净化后的气体重新进入制氮机进行回收利用。气相活性炭罐与制氮机的管道之间装有流量计，透气膜和防渗膜与地面连接处的密封方式，采用机械打孔，膜和密封条安装在成孔位置，将螺丝固定在密封条上。在打孔位置上部铺设防渗膜，防渗膜边缘焊接到防渗膜上，形成密封的环境阻止气体溢出。

Description

一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统
技术领域
本申请涉及技术领域，尤其涉及一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统。
背景技术
近年来，化工企业搬迁后遗留的工业污染场地中，石油烃、多环芳烃、苯系物等典型有机污染物超标较多。目前，已有多种修复技术应用于VOC类污染场地中。热脱附技术是一种能够高效去除土壤中污染物的加热处理技术。污染土壤热脱附技术，主要分为原位和异位热脱附技术。原位热脱附是指在污染区域内进行土壤的原位加热，使其中的污染物质移动进入气相或液相，再通过原位的抽提系统进行捕集，并抽提至后续处理设施的处理工艺。原位热脱附技术容易受到土层地质条件、地下水等不确定因素的干扰，导致土壤升温较慢，热量消耗大。异位建堆热脱附技术属于热脱附技术的一种，其技术原理是在微负压条件下，对建成堆体的污染土壤进行加热并维持在一定温度，促使污染物从土壤中脱附并进入气相，并通过抽提的方式将污染物抽出，再进行尾气处理，最终实现有机污染土壤的修复。该技术具有现场处置便利、易控制土壤性状、无需长距离运输、二次污染少等优点。该技术利用燃气燃烧的热源对土壤加热，加热过程会产生CO2等温室气体，而且消耗大量的化石能源。
中国专利公开了：用于处理工业可挥发有机污染物的脱附系统，专利申请号：201310452068.9；公开了：一种污染土壤异位建堆热脱附系统，专利申请号：202020935132.4；公开了：一种原位燃气热脱附有机污染土壤修复装置，专利申请号：202011295600.7；公开了：一种污染土壤强化原位热脱附加热装置及方法，专利申请号：202011292771.4；公开了：用于高浓度污染土壤的高效节能异位热脱附系统，专利申请号：202010813685.7；公开了：一种基于蒸汽强化的原位热传导脱附系统及其工艺，专利申请号：202011257234.6，但上述对比文件中，在热脱附系统进行运作时，依然会造成大量的CO2，导致大气环境受到污染等，因此现亟需一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统，以解决现有热脱附系统耗能高及产生大量CO2的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
本申请实施例采用下述技术方案：
一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统，包括土壤堆体、加热系统、加热管和抽气管、覆盖保温系统、控制系统、尾气处理系统，所述土壤堆体底部设有防渗层，所述土壤堆体设置在加热系统的右侧，所述加热管设置有数组，所述数组加热管位于土壤堆体内部，所述加热管的进口安装在土壤堆体一侧的侧壁，所述加热管一端通过管路与加热系统连接，所述加热系统包括制氮机、电加热器、鼓风机和出气管，所述出气管另一端与电加热器相固定，所述电加热器通过出气管与鼓风机相固定，所述鼓风机一端与加热管进口固定，所述覆盖保温系统位于土壤堆体表面，所述抽气管位于覆盖保温系统上，所述尾气处理系统与抽气管出口固定，所述尾体处理系统内设有冷凝器、气液分离器和活性炭罐。
优选的，所述防渗层内设有防渗膜一和GCL防水垫，所述制氮机与电加热器相连接的管路上固定安装有第一压力表，所述电加热器进口处的连接管路上固定安装有第一球阀，所述电加热器出口管路上装有第二压力表和温度表，所述鼓风机进口处的连接管路上固定安装有止回阀，所述鼓风机出口固定连接有两个加热管道，每个所述加热管道前均安装有一个闸阀。
优选的，所述加热管的侧壁设有通气孔，所述通气孔内设有一层无纺布，所述无纺布周围设有级配砂砾石，所述土壤堆体内部设数组温度表，所述覆盖保温系统位于在土壤堆体上端，所述覆盖保温系统设置有透气膜，所述防渗膜一与透气膜之间设有等距均匀的小型沙袋，所述防渗膜一上设有出气孔。
优选的，所述抽气管位于透气膜和防渗膜一夹层内，所述抽气管出口与防渗膜一上的出气孔固定在一起，所述抽气管与尾气处理系统连接的管路上固定安装有流量计、温度计和压力计，所述冷凝器进口处设有截止阀，所述进水管道上固定安装有流量计和球阀。
优选的，所述气液分离器内设有气体出口和液体出口，所述气体出口固定连接有气相活性炭罐和废气活性炭罐，所述液体出口固定连接有液相活性炭罐，所述废气活性炭罐出口的连接管路上装有流量表，所述管路一端连接制氮机，所述透气膜和防渗膜二底端均开设有孔，所述孔内设有防渗膜和密封条。
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
其一，本发明产品适用于土壤中低沸点(130℃以下)VOC有机污染物的去除。
其二，本发明产品利用惰性气体氮气作为传热介质加热土壤，能有效避免有机物如氯仿与空气接触生成有毒光气的问题。
其三，利用氮气作为传热介质，由于采用电加热方式，加热过程不与空气接触，不会产生CO2排放，整个热脱附系统更加低碳、环保。
其四，热脱附系统产生的废气经净化处理后，回收其中的氮气，重新回用于制氮机，整个过程氮气循环利用，节省能源。
其五，本发明产品具有现场处置便利、易控制土壤性状、无需长距离运输、二次污染少等优点。
其六，覆盖保温系统除了拥有保温的功能外，还能使脱附出来的气体能够被排出，而外来的水分子不能进入堆体内部。
其七，本发明产品全封闭运行，处理过程不产生二次污染问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明尾气处理系统结构示意图。
图中：1、无纺布；2、加热管；3、级配砂砾石；4、GCL防水垫；5、防渗膜一；6、闸阀；7、鼓风机；8、止回阀；9、温度计；10、电加热器；11、球阀；12、压力表；13、制氮机；14、活性炭罐；141、气相活性炭罐；142、液相活性炭罐；15、气液分离器；16、冷凝器；17、流量计；18、抽气管；19、沙袋；20、控制系统；21、高分子透气膜；22、防渗膜二；23、密封条。。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
请参阅图1至图2，本发明提供一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统，包括土壤堆体、加热系统、加热管2和抽气管18、覆盖保温系统、控制系统20、尾气处理系统，土壤堆体底部设有防渗层，土壤堆体设置在加热系统的右侧，加热管2设置有数组，数组加热管2位于土壤堆体内部，加热管2的进口安装在土壤堆体一侧的侧壁，加热管2一端通过管路与加热系统连接，加热系统包括制氮机13、电加热器10、鼓风机7和出气管，出气管另一端与电加热器10相固定，电加热器10通过出气管与鼓风机7相固定，鼓风机7一端与加热管2进口固定，覆盖保温系统位于土壤堆体表面，抽气管18位于覆盖保温系统上，尾气处理系统与抽气管18出口固定，尾体处理系统内设有冷凝器16、气液分离器15和活性炭罐14，防渗层内设有防渗膜一5和GCL防水垫4，制氮机13与电加热器10相连接的管路上固定安装有第一压力表12，电加热器10进口处的连接管路上固定安装有第一球阀，电加热器10出口管路上装有第二压力表12和温度表，鼓风机7进口处的连接管路上固定安装有止回阀8，鼓风机7出口固定连接有两个加热管道，每个加热管道前均安装有一个闸阀6，加热管2的侧壁设有通气孔，通气孔内设有一层无纺布1，无纺布1周围设有级配砂砾石3，土壤堆体内部设数组温度表，覆盖保温系统位于在土壤堆体上端，覆盖保温系统设置有透气膜，防渗膜一5与透气膜之间设有等距均匀的小型沙袋19，防渗膜一5上设有出气孔，抽气管18位于透气膜和防渗膜一5夹层内，抽气管18出口与防渗膜一5上的出气孔固定在一起，抽气管18与尾气处理系统连接的管路上固定安装有流量计17、温度计9和压力计，冷凝器16进口处设有截止阀，进水管道上固定安装有流量计17和球阀11，气液分离器15内设有气体出口和液体出口，气体出口固定连接有气相活性炭罐141，液体出口固定连接有液相活性炭罐142，气相活性炭罐出口的连接管路上装有流量表，管路一端连接制氮机13，透气膜和防渗膜二22底端均开设有孔，孔内设有高分子透气膜21和密封条23，土壤堆体、加热系统、加热管和抽气管、覆盖保温系统、控制系统、尾气处理系统，土壤堆体底部铺设防渗膜5和GCL防水垫4，堆体右侧设有加热系统，加热管2设置有数组，数组加热管水平方向分层埋设在土壤堆体内部，加热管的进口安装在土壤堆体一侧的侧壁上，加热管一端通过管路与加热系统连接，的加热系统包括制氮机13、电加热器10、鼓风机7等装置，制氮机为电加热器提供氮气，制氮机的出气管与电加热器10相连接，电加热器10将氮气加热为热源，电加热器10出气管与鼓风机7相连接，鼓风机7一端连接加热管2进口，所述覆盖保温系统设在土壤堆体表面，所述抽气管18埋设在覆盖保温系统之间，所述控制系统主要控制制氮机13、加热系统、加热管2、抽气管18、尾气处理系统，所述尾气处理系统连接抽气管18出口，将加热脱附出来的气体进行净化处理，尾体处理系统主要由冷凝器16、气液分离器15、活性炭罐14组成，制氮机13与电加热器10相连接的管路上装有第一压力表12，电加热器进口处的连接管路上装有第一球阀11，第一压力表能将连接管路上的压力数据实时传送给控制系统20，电加热器10出口管路上装有第二压力表和温度表9，电加热器10与鼓风机7相连接，鼓风机7进口处的连接管路上装有止回阀8，第二压力表和温度表上的数据实时传送给控制系统20，控制系统通过控制电加热器调节输出温度，鼓风机出口连接2个加热管道2，每个加热管道前装有1个闸阀6，土壤堆体内部布设数根加热管2，加热管外面包裹一层无纺布1，无纺布1上方铺设集配砂砾石3，能让气体通过但土壤颗粒不能进入加热管2，堆体内部布设数个温度计9，实时监控堆体加热温度，堆体上部铺设高分子透气膜21和防渗膜22，透气膜21与防渗膜22之间按间隔堆放小型沙袋19，起支撑膜的作用，抽气管18埋设在透气膜21和防渗膜22夹层中，抽气管18出口连接防渗膜上的出气孔，抽气管18依次连接流量计17、温度计9、压力表12，实时监测抽出气体的温度、流量、压力，并将数据实时传送给监控系统20，抽出的气体先进入冷凝器16将气体温度降低，与冷凝器连接的管路上设有止回阀8，随后将冷凝出来的气和水经气液分离器15进行分离，分离出来的气体进入气相活性炭罐141，分离出来的液体进入液相活性炭罐142，经气相活性炭罐净化后的气体重新进入制氮机13进行回收利用，气相活性炭罐与制氮机的管道之间装有流量计，透气膜21和防渗膜22与地面连接处的密封方式，采用机械打孔，膜和密封条安装在成孔位置，将螺丝固定在密封条23上，在打孔位置上部铺设防渗膜，防渗膜边缘焊接到防渗膜上，形成密封的环境阻止气体溢出。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统，包括土壤堆体、加热系统、加热管(2)和抽气管(18)、覆盖保温系统、控制系统(20)、尾气处理系统，其特征在于：所述土壤堆体底部设有防渗层，所述土壤堆体设置在加热系统的右侧，所述加热管(2)设置有数组，所述数组加热管(2)位于土壤堆体内部，所述加热管(2)的进口安装在土壤堆体一侧的侧壁，所述加热管(2)一端通过管路与加热系统连接，所述加热系统包括制氮机(13)、电加热器(10)、鼓风机(7)和出气管，所述出气管另一端与电加热器(10)相固定，所述电加热器(10)通过出气管与鼓风机(7)相固定，所述鼓风机(7)一端与加热管(2)进口固定，所述覆盖保温系统位于土壤堆体表面，所述抽气管(18)位于覆盖保温系统上，所述尾气处理系统与抽气管(18)出口固定，所述尾体处理系统内设有冷凝器(16)、气液分离器(15)和活性炭罐(14)。
2.根据权利要求1所述的一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统，其特征在于：所述防渗层内设有防渗膜一(5)和GCL防水垫(4)，所述覆盖保温系统位于在土壤堆体上端。
3.根据权利要求1所述的一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统，其特征在于：所述制氮机(13)与电加热器(10)相连接的管路上固定安装有第一压力表(12)，所述电加热器(10)进口处的连接管路上固定安装有第一球阀。
4.根据权利要求3所述的一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统，其特征在于：所述电加热器(10)出口管路上装有第二压力表(12)和温度表，所述鼓风机(7)进口处的连接管路上固定安装有止回阀(8)，所述鼓风机(7)出口固定连接有两个加热管道，每个所述加热管道前均安装有一个闸阀(6)。
5.根据权利要求1所述的一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统，其特征在于：所述加热管(2)的侧壁设有通气孔，所述通气孔内设有一层无纺布(1)，所述无纺布(1)周围设有级配砂砾石(3)。
6.根据权利要求1所述的一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统，其特征在于：所述土壤堆体内部设数组温度表。
7.根据权利要求2所述的一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统，其特征在于：所述覆盖保温系统设置有透气膜(21)，所述防渗膜二(22)与透气膜(21)之间设有等距均匀的小型沙袋(19)，所述防渗膜二(22)上设有出气孔，所述透气膜(21)和防渗膜二(22)底端均开设有孔，所述孔内设有防渗膜二(22)和密封条(23)。
8.根据权利要求2所述的一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统，其特征在于：所述抽气管(18)位于透气膜和防渗膜一(5)夹层内，所述抽气管(18)出口与防渗膜一(5)上的出气孔固定在一起，所述抽气管(18)与尾气处理系统连接的管路上固定安装有流量计(17)、温度计(9)和压力计。
9.根据权利要求1所述的一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统，其特征在于：所述冷凝器(16)进口处设有截止阀，所述进水管道上固定安装有流量计(17)和球阀(11)。
10.根据权利要求1所述的一种污染土壤异位低碳循环热脱附系统，其特征在于：所述气液分离器(15)内设有气体出口和液体出口，所述气体出口固定连接有气相活性炭罐(141)和废气活性炭罐，所述液体出口固定连接有液相活性炭罐(142)，所述废气活性炭罐出口的连接管路上装有流量表，所述管路一端连接制氮机(13)。
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