CN114749475B - 一种挥发性有机污染物和黄磷污染土壤修复系统 - Google Patents

一种挥发性有机污染物和黄磷污染土壤修复系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种挥发性有机污染物和黄磷污染土壤修复系统，属于污染土壤修复技术领域；包括封闭套箱、开挖单元、筛分传输单元和修复单元，封闭套箱由若干围护板桩紧密排列围成，封闭套箱上方密封设有活动盖板，开挖单元包括挖机和喷淋吸收组件；筛分传输单元包括筛分组件、传送带组件和传输套箱，传送带组件位于传输套箱内；修复单元包括反应组件和连接在反应组件起始端的进料罐；传输套箱的两端分别连接封闭套箱和进料罐，筛分组件位于传送带组件靠近封闭套箱的一端；另设第一吸收组件和第二吸收组件分别吸收封闭套箱和反应组件产生的烟气。上述修复系统能对污染土壤进行原地异位修复，不产生废水废气泄漏，效率高，效果好。

Description

一种挥发性有机污染物和黄磷污染土壤修复系统
技术领域
本发明属于污染土壤修复技术领域，特别是挥发性有机污染物和黄磷污染土壤修复系统。
背景技术
石油和化工工业中，由于输油管道、储油罐渗漏，含油污水排放，落地油、化工厂搬迁等原因，大量油类污染物进入土壤，尤其是挥发性有机物，严重污染了土壤和地下水，危害人类健康。挥发性有机物不同于其他污染物，具有隐蔽性、挥发性、毒害性、累积性、多样性等多种污染特性，其中强挥发性使其在一定条件下(温度、气压及土层扰动等)直接从土壤中解吸附并挥发，被人体吸入或危害环境。因此，挥发性有机物被列为环境中潜在危险性大、应优先控制的污染物。
黄磷是一种易自燃的剧毒物，其着火点为40℃。在氧气充足的环境下，因黄磷自身摩擦或缓慢氧化产生的热量就有可能使其局部温度达到40℃而燃烧。目前，黄磷污染场地较少，黄磷修复技术欠缺，修复经验不足。2020年，湖北武汉某化工厂搬迁后的遗留场地发现一处黄磷污染场地，场地周围存在大量居民区，污染面积658m2，污染土壤方量达4344.5m3，处置难度极大。
目前，绝大多数化工厂搬迁场地都存在挥发性有机物、总石油烃、重金属、黄磷等多种复合污染物，且大多采用原地异位氧化法进行有机污染土壤修复。然而，这种修复技术涉及土壤多种开挖过程，若对开挖时的挥发性污染物不进行有效控制，极易对周围环境及人员身体健康产生极大危害。因此亟须发明一种针对挥发性有机污染物、黄磷污染土壤的修复系统，以实现该污染场地黄磷污染土壤处理，同时为类似污染场地提供修复技术及相关经验。
现有技术中，例如中国专利申请CN112845561A提供了一种热通风强化石油烃污染土壤原位修复方法，通过对地下水和土壤中的气相进行抽提，完成污染土壤的原位修复。又例如中国专利申请CN110314930A提供了一种石油污染土壤气相抽提和生物堆组合修复系统，该系统包括气相抽提单元、微生物发酵单元和生物堆处理单元；其同样利用气相抽提单元收集土壤中的挥发性有机污染物气体和污染地下水中，使用微生物发酵单元、生物堆处理单元对分离出的液体进行生物降解。上述这些修复方法和修复系统，都仅仅是将污染土壤中的挥发性气体和污染地下水收集后原位修复；无法对污染土壤本身进行修复，也不能同时满足有机污染物和黄磷污染土壤修复。在修复过程中也无法有效避免有毒有害有机物气体的泄漏。
发明内容
针对以上现有技术的不足，本发明提供了一种挥发性有机污染物和黄磷污染土壤修复系统，具体通过以下技术实现。
一种挥发性有机污染物和黄磷污染土壤修复系统，包括封闭套箱、开挖单元、筛分传输单元和修复单元，所述封闭套箱由若干围护板桩紧密排列围成，所述封闭套箱上方密封设有活动盖板，所述开挖单元包括挖机和喷淋吸收组件，所述喷淋吸收组件的抽气口和喷淋嘴位于所述挖机的四周和上方；所述筛分传输单元包括筛分组件、传送带组件和传输套箱，所述传送带组件位于传输套箱内；所述修复单元包括反应组件和连接在所述反应组件起始端的进料罐；所述传输套箱的两端分别连接所述封闭套箱和进料罐，所述筛分组件位于所述传送带组件靠近所述封闭套箱的一端；另设第一吸收组件和第二吸收组件分别吸收所述封闭套箱和反应组件产生的烟气。
本发明提供的上述挥发性有机污染物和黄磷污染的土壤的修复系统，能够专门应用于挥发性有机污染物和黄磷污染的土壤，其具体的运行方式为：
(1)封闭污染土壤区域
确定需要进行修复的土壤区域，使用围护板桩插入土壤中，将土壤区域围在内部，围护板桩紧密排列组成封闭套箱；在封闭套箱的上方设置活动盖板，活动盖板与封闭套箱的顶部边缘密封；同时，启动第一吸收组件，开始吸收处理封闭套箱内磷燃烧产生的烟气或有机污染物产生的挥发物气体。
活动盖板的结构形式多种多样，可以适用常见的双开/三开的推拉式结构，也可以使用卷帘结构，只要能达到活动调节盖板开合的程度即可用于本发明。
(2)开挖土壤
开挖单元的挖机对封闭套箱内的污染土壤进行开挖。在挖掘过程中，喷淋吸收组件开始工作，抽气口不断抽走挖机中的土壤散发的烟气或有机挥发性气体，喷淋嘴也同步工作使可溶于水的烟气或有机挥发性气体溶于水中。喷淋吸收组件一方面能够吸收挥发产生的有机污染物气体和五氧化二磷烟气，一方面能够喷淋吸收液/中和液，吸收土壤中的挥发性气体反应形成溶液，避免污染烟气挥发。
(3)筛分传输单元启动并工作
启动筛分传输单元，挖机挖起封闭套箱内的污染土壤倒入筛分传输单元中，用于分离石块等大体积物料；这些不含磷或有机污染物的大体积物料随着筛分传输单元重新落入封闭套箱内，筛下的含有污染物的小体积污染土壤随着传送带慢慢传输至修复单元中。传输套箱在活动盖板关闭时为全封闭式结构，在活动盖板打开，挖机开挖土壤时为半封闭状态，能最大程度避免污染气体溢出。
为了避免后续开挖操作，当分离石块等大块筛分物重新落入封闭套箱，并聚集到一定数量后，使用挖机铲出，冲洗后置于专门场地堆放。
(4)修复单元启动工作
修复单元的作用主要是进一步修复处理含磷或挥发性有机物的污染土壤；在修复单元小体积污染土壤传输至修复单元后，修复单元和第二吸收组件开始工作，通过加入相应的药剂对进入修复单元的污染土壤无害化处理。
(5)无害化土壤排出，废水处理
第一吸收组件和第二吸收组件中的与污染废气反应后产生的废水采用统一收集的方式另作处理，修复单元产出的无害化土壤排出，经检测合格后即可直接就地填埋。
优选地，所述喷淋吸收组件包括所述喷淋嘴、第一抽气管、药剂管、废气吸收罐和控制机构，所述药剂管、第一抽气管分别与所述废气吸收罐连接并且伸入所述废气吸收罐的底部，所述药剂管的空置端与所述喷淋嘴连通，所述第一抽气管的空置端为所述抽气口，所述第一抽气管上设有第一气泵，所述药剂管上设有第一水泵；所述控制机构与所述第一气泵和第一水泵电连接。
上述喷淋吸收组件的废气吸收罐中装满液体药剂或水，通过采用喷淋嘴喷淋液体药剂或水，同时抽取污染气体进入废气吸收罐吸收，最大程度降低了挖机中土壤挥发的污染气体。同时，控制机构用于控制第一气泵、第一水泵的启停，进而控制液体药剂(或水)流速和抽气流速。一般而言，挖机可以使用常见的挖掘挖机并在挖掘机的挖斗上安装抽气口和喷淋嘴；废气吸收罐和控制机构则可以有多种灵活的设置方式，例如可以直接设置在挖机的底座(或挖掘机的驾驶室)上，又可以另外在施工现场的任意位置单独设置，通过橡胶软管、电缆完成各设备的连接。
喷淋液体药剂(或水)后，挖机内积聚的废水与土壤混合成泥状，随着传送带组件一起进入修复单元进行处理。
优选地，所述挖机的底部设有渗漏孔，所述挖机的下方设有封闭的废液槽，所述废液槽通过水管与所述废气吸收罐连接。
为了进一步提升挖机内积聚的废水的处理效果，废水从挖机底部的渗漏孔流入废液槽，然后循环流回废气吸收罐中。
优选地，所述第一吸收组件和第二吸收组件的结构相同，均包括第二抽气管和吸收罐，所述第二抽气管上设有第二气泵，所述吸收罐内设有与所述第二抽气管连接的花管。第一吸收组件和第二吸收组件用于吸收有害废气，产生的废液排出后另作处理。为了提升废弃吸收效果，第一吸收组件的第二抽气管可以在封闭套箱内不同位置设置多个，第二吸收组件的第二抽气管同样可以在反应组件内的不同位置设置多个。
优选地，所述筛分组件为筛网，所述筛网倾斜设置在所述传送带组件上方。筛网能够筛分出不含黄磷或有机污染物的大体积石块和含黄磷或有机污染物的土壤。大体积石块随着倾斜设置的筛网落入封闭套箱中。
优选地，所述反应组件包括反应罐和加药组件，所述反应罐内至少设有1组螺旋搅拌输送机构；加药组件与反应罐连接。使用螺旋搅拌输送机构可以将污染土壤边运输边进行无害化处理。加药组件主要目的是储存液体药剂(或水)和朝反应罐中施加药剂，因此加药组件可以采用常见的加料设备进行组装，例如可以包含水管、药剂罐和喷淋嘴，通过泵和将药剂喷入反应罐中。
更优选地，所述反应罐和所述螺旋搅拌输送机构均水平设置。
进一步优选地，所述螺旋搅拌输送机构数量至少设有2组，相邻两组所述螺旋搅拌输送机构首尾串联连接，或者所有所述螺旋搅拌机构并排设置，或者所有所述螺旋搅拌机构串联和并排联用设置。
为了提高反应组件单位时间的污染土壤处理量和处理效果，同时为了节省占地空间，可以增设多组螺旋搅拌输送机构。这些螺旋输送机构可以首尾串联，并且串联的方式可以是一字型，也可以是往复型；也可以并排设置在一个大反应罐中；当然也可以按两组螺旋搅拌输送机构并排设置，然后另外两组与之首尾串联。还有其他设置方式可以视施工现场的情况而定。
优选地，另设有废液罐，所述第一吸收组件、第二吸收组件和喷淋吸收组件通过水管和第二水泵与所述废液罐连接。废液罐的作用是统一收集第一吸收组件、第二吸收组件和喷淋吸收组件中经过吸收挥发的污染气体产生的废水。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：本发明提供了一种对含有挥发性有机污染物或黄磷污染的土壤进行原地异位高效修复的系统，整个系统基本采用封闭式处理，可有效实现挥发性有机物或黄磷燃烧烟气的控制，以防止挥发性有机物或黄磷燃烧烟气的泄露，避免对周围环境和操作人员产生不利影响。整个系统的运转工作过程不会产生明显的废水废气泄漏，具备节能环保的特点。
附图说明
图1为实施例1的挥发性有机污染物和黄磷污染土壤修复系统的结构示意图；
图中：1、封闭套箱；2、活动盖板；3、挖机；4、抽气口；5、喷淋嘴；6、传送带组件；7、传输套箱；8、筛网；9、进料罐；10、第一抽气管；11、药剂管；12、废气吸收罐；13、控制机构；14、第一气泵；15、第一水泵；16、第二抽气管；17、吸收罐；18、第二气泵；19、花管；20、渗漏孔；21、废液槽；22、废液罐；23、反应罐；24、加药组件；25、螺旋搅拌输送机构。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供的挥发性有机污染物和黄磷污染土壤修复系统，包括封闭套箱1、开挖单元、筛分传输单元和修复单元，所述封闭套箱1由若干围护板桩紧密排列围成，所述封闭套箱1上方设有活动盖板2，所述开挖单元包括挖机3和喷淋吸收组件，所述喷淋吸收组件的抽气口4和喷淋嘴5位于所述挖机3的四周和上方；所述筛分传输单元包括筛分组件、传送带组件6和传输套箱7，所述筛分组件为倾斜设置在所述传送带组件6上方的筛网8；所述传送带组件6位于传输套箱7内；所述修复单元包括反应组件和连接在所述反应组件起始端的进料罐9；所述传输套箱7的两端分别连接所述封闭套箱1和进料罐9，所述筛网8位于所述传送带组件6靠近所述封闭套箱1的一端；另设第一吸收组件和第二吸收组件分别吸收所述封闭套箱1和反应组件产生的烟气。
所述喷淋吸收组件包括所述喷淋嘴5、第一抽气管10、药剂管11、废气吸收罐12和控制机构13，所述药剂管11、第一抽气管10分别与所述废气吸收罐12连接并且伸入所述废气吸收罐12的底部，所述药剂管11的空置端与所述喷淋嘴5连通，所述第一抽气管10的空置端为所述抽气口4，所述第一抽气管10上设有第一气泵14，所述药剂管11上设有第一水泵15；所述控制机构13与所述第一气泵14和第一水泵15电连接。
所述第一吸收组件和第二吸收组件的结构相同，均包括第二抽气管16和吸收罐17，所述第二抽气管16上设有第二气泵18，所述吸收罐17内设有与所述第二抽气管16连接的花管19。
所述挖机3的底部设有渗漏孔20，所述挖机3的下方设有封闭的废液槽21，所述废液槽21通过水管与所述废气吸收罐12连接。另设有废液罐22，所述第一吸收组件和第二吸收组件的吸收罐17，以及喷淋吸收组件的废气吸收罐12均通过水管和第二水泵与所述废液罐22连接。
所述反应组件包括反应罐23和加药组件24，所述反应罐23内设有2组螺旋搅拌输送机构25；两组所述螺旋搅拌输送机构25首尾串联连接；加药组件24与反应罐23连接；所述反应罐23和所述螺旋搅拌输送机构25均水平设置。
本实施例提供的挥发性有机污染物和黄磷污染的土壤修复系统，能够专门应用于挥发性有机污染物和黄磷污染的土壤，其具体的运行方式为：
(1)封闭污染土壤区域
确定需要进行修复的土壤区域，使用围护板桩插入土壤中，将土壤区域围在内部，围护板桩紧密排列组成封闭套箱；在封闭套箱的上方设置活动盖板，活动盖板与封闭套箱的顶部边缘密封；同时，启动第一吸收组件，开始吸收处理封闭套箱内磷燃烧产生的烟气或有机污染物产生的挥发物气体。
活动盖板的结构形式多种多样，可以适用常见的双开/三开的推拉式结构，也可以使用卷帘结构，只要能达到活动调节盖板开合的程度即可用于本发明。
(2)开挖土壤
开挖单元的挖机对封闭套箱内的污染土壤进行开挖。在挖掘过程中，喷淋吸收组件开始工作，抽气口不断抽走挖机中的土壤散发的烟气或有机挥发性气体，喷淋嘴也同步工作使可溶于水的烟气或有机挥发性气体溶于水中。
喷淋吸收组件的废气吸收罐中装满液体药剂或水，一方面能够吸收挥发产生的有机污染物气体和五氧化二磷烟气，一方面能够喷淋吸收液/中和液，吸收土壤中的挥发性气体反应形成溶液，避免污染烟气挥发。控制机构用于控制第一气泵、第一水泵的启停，进而控制液体药剂(或水)流速和抽气流速。
喷淋液体药剂(或水)后，挖机内积聚的部分废水与土壤混合成泥状，随着传送带组件一起进入修复单元进行处理。剩余的废水从挖机底部的渗漏孔流入废液槽，然后循环流回废气吸收罐中。
(3)筛分传输单元启动并工作
启动筛分传输单元，挖机挖起封闭套箱内的污染土壤倒入筛分传输单元中，用于分离石块等大体积物料；这些不含磷或有机污染物的大体积物料随着筛分传输单元重新落入封闭套箱内，筛下的含有污染物的小体积污染土壤随着传送带慢慢传输至修复单元中。传输套箱在活动盖板关闭时为全封闭式结构，在活动盖板打开，挖机开挖土壤时为半封闭状态，能最大程度避免污染气体溢出。
为了避免后续开挖操作，当分离石块等大块筛分物重新落入封闭套箱，并聚集到一定数量后，使用挖机铲出，冲洗后置于专门场地堆放。
(4)修复单元启动工作
修复单元的作用主要是进一步修复处理含磷或挥发性有机物的污染土壤；在修复单元小体积污染土壤传输至修复单元后，螺旋搅拌输送机构、加药组件和第二吸收组件开始工作，通过加入相应的药剂对进入修复单元的污染土壤无害化处理。
(5)无害化土壤排出，废水处理
第一吸收组件和第二吸收组件中的与污染废气反应后产生的废水采用废液罐统一收集并另作处理，修复单元产出的无害化土壤排出，经检测合格后即可直接就地填埋。
以上实施例详细描述了本发明的实施，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节。在本发明的权利要求书和技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单改型和改变，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种挥发性有机污染物和黄磷污染土壤修复系统，其特征在于，包括封闭套箱、开挖单元、筛分传输单元和修复单元，所述封闭套箱由若干围护板桩紧密排列围成，所述封闭套箱上方密封设有活动盖板，所述开挖单元包括挖机和喷淋吸收组件，所述喷淋吸收组件的抽气口和喷淋嘴位于所述挖机的四周和上方；所述筛分传输单元包括筛分组件、传送带组件和传输套箱，所述传送带组件位于传输套箱内；所述修复单元包括反应组件和连接在所述反应组件起始端的进料罐；所述传输套箱的两端分别连接所述封闭套箱和进料罐，所述筛分组件位于所述传送带组件靠近所述封闭套箱的一端；另设第一吸收组件和第二吸收组件分别吸收所述封闭套箱和反应组件产生的烟气；
所述喷淋吸收组件包括所述喷淋嘴、第一抽气管、药剂管、废气吸收罐和控制机构，所述药剂管、第一抽气管分别与所述废气吸收罐连接并且伸入所述废气吸收罐的底部，所述药剂管的空置端与所述喷淋嘴连通，所述第一抽气管的空置端为所述抽气口，所述第一抽气管上设有第一气泵，所述药剂管上设有第一水泵；所述控制机构与所述第一气泵和第一水泵电连接；
所述反应组件包括反应罐和加药组件，所述反应罐内至少设有1组螺旋搅拌输送机构；加药组件与反应罐连接；
所述挖机的底部设有渗漏孔，所述挖机的下方设有封闭的废液槽，所述废液槽通过水管与所述废气吸收罐连接；
还设有废液罐，所述第一吸收组件、第二吸收组件和喷淋吸收组件通过水管和第二水泵与所述废液罐连接。
2.根据权利要求1所述的挥发性有机污染物和黄磷污染土壤修复系统，其特征在于，所述第一吸收组件和第二吸收组件的结构相同，均包括第二抽气管和吸收罐，所述第二抽气管上设有第二气泵，所述吸收罐内设有与所述第二抽气管连接的花管。
3.根据权利要求1所述的挥发性有机污染物和黄磷污染土壤修复系统，其特征在于，所述筛分组件为筛网，所述筛网倾斜设置在所述传送带组件上方。
4.根据权利要求1所述的挥发性有机污染物和黄磷污染土壤修复系统，其特征在于，所述反应罐和所述螺旋搅拌输送机构均水平设置。
5.根据权利要求4所述的挥发性有机污染物和黄磷污染土壤修复系统，其特征在于，所述螺旋搅拌输送机构数量至少设有2组，相邻两组所述螺旋搅拌输送机构首尾串联连接，或者所有所述螺旋搅拌输送机构并排设置。
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