CN202638859U

CN202638859U - 污染土壤气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施

Info

Publication number: CN202638859U
Application number: CN 201220273796
Authority: CN
Inventors: 罗启仕; 朱杰; 廖志强; 刘小宁; 高洁; 卢聪; 郭琳; 孟梁
Original assignee: Shanghai Academy of Environmental Sciences
Current assignee: SHANGHAI ENVIRONMENTAL PROTECTION CO Ltd
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2022-06-11

Abstract

本实用新型公开了一种污染土壤气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施。它包括一个或多个注射管，以及分布在注射管周围的多个加热抽提装置；注射管外壳上有若干开孔；加热抽提装置包括加热源和抽提管，加热源置于抽提管中；加热源包括一根或多根电热丝；抽提管中加热源周围的区域装填填料和热解催化剂；抽提管外壳上有若干开孔。注射管与加热抽提装置优选圆形排列分布方式，更优选正六边形排列分布方式。本实用新型将加热/抽提井和注射井合二为一，操作管理起来更简单；将过硫酸盐注射在加热/抽提井周围，提高了过硫酸盐在土壤介质中的温度和良好扩散性。本实用新型具有修复效率高、耗时短、修复效果能够保证等优点。

Description

污染土壤气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施

技术领域

本实用新型涉及一种污染土壤的原位修复设施，特别涉及一种适用于挥发性及半挥发性有机物污染土壤的气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施。

背景技术

土壤中挥发性有机物作为一类特殊的土壤污染，不仅成分复杂，且由于其具有不同于其他污染物的污染特性和危害性，被列为环境中潜在危险性大、应优先控制的毒害性污染物。这类污染物会威胁地下水源的水质安全、污染空气、改变土壤特性、危害农作物，同时，烃气积累于建筑物地下可能引发爆炸，并使与泄漏烃化合物接触的公用地下管网设施加速老化。

虽然我国尚未出台相应的标准和法规对挥发性有机物污染土壤进行控制，但在上海等少数国内发达城市，挥发性有机物的危害问题已引起政府部门的高度重视，如何合理有效地处置有机物污染土壤已成为亟需解决的技术难题。

近年来，气相抽提以其成本低、便于操作、不破坏土壤结构和不引起二次污染等优点成为应用于环境污染物原位修复的一个新热点。但在实际应用过程中气相抽提技术所受的影响因素较多，例如土壤渗透性、土壤温度和抽提气体流量与流速等，其呈现的修复效率低、耗时长等缺点导致修复效果无法得以保证。因此如何提高气相抽提技术在土壤介质中的修复效率已成为众多土壤原位修复技术中的研究难题和热点之一。

近年来，过硫酸盐以其氧化还原电位高、易溶于水和在地下环境中良好的稳定性等优点成为应用于环境污染物原位修复的一个新热点。过硫酸盐在常温下反应速率较慢，但在加热的条件的激发下，硫酸根离子活化分解为硫酸根自由基(SO₄ ^-·)。硫酸根自由基(SO₄ ^-·)具有较高的氧化能力，其还原氧化电位为+2.6V，接近于OH·自由基（+2.8V）。因此土壤温度的高低和是否具备良好的土壤扩散性决定过硫酸盐能否在地下环境中得到应用。过硫酸盐在土壤原位修复中的应用需经与水溶液混合搅拌，通过注射管注入进地下土壤，伴随着流动、传递等过程最终附着在含水层土壤上。但在应用过程中通过注射管注入过硫酸盐的修复技术所受的影响因素较多，例如土壤渗透性、土壤温度等，其呈现的修复效率低等问题导致修复效果无法得以保证，因此如何提高过硫酸盐在土壤介质中的温度和扩散性已成为众多土壤原位修复技术中的研究难题和热点之一。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种原位处理污染土壤中挥发性及半挥发性有机物的气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施，以解决现有技术中挥发性及半挥发性有机物污染土壤的处理过程中修复效率低、耗时长的技术问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种污染土壤气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施，它包括一个或多个注射管，以及分布在注射管周围的多个加热抽提装置；所述加热抽提装置包括加热源和抽提管，加热源置于抽提管中；加热源包括一根或多根电热丝；抽提管中加热源周围的区域装填填料和热解催化剂；抽提管外壳上设有若干开孔。

注射管外壳上设有若干开孔；该开孔的形状可以是长方形、圆形、椭圆形、三角形、星形、多边形或其它任意形状。

注射管与加热抽提装置之间可以呈圆形、椭圆形、多边形或其它形式的排列分布方式；优选圆形排列分布方式，即注射管在中心，多个加热抽提装置分布在圆周上；更优选正六边形排列分布方式，即加热抽提装置有七个，分布在正六边形的六个点及中心点上；注射管有六个，分布在正六边形对角连线后形成的六个三角形的中心。

本实用新型实际上是将两种污染土壤修复装置以更有效的方式组合在一起，充分发挥两种修复装置的协同作用，以达到更好的修复效果。第一种修复装置是加热抽提装置，它是一种集电阻加热、负压抽提、负载催化剂热解三种功能于一体的挥发性有机物修复装置，该装置包括加热源和抽提管，加热源置于抽提管中，加热源由一根或者多根电阻丝组成，电阻丝的功率可根据现场条件的不同而定制，抽提管中加热源周围的环形区域内装填有填料和催化剂，填料为铁砂、沙粒、其他金属颗粒等，用于强化传热，同时也便于气体的通过和催化剂的负载；（也可将加热源装在加热管内，加热管置于抽提管中，抽提管中加热管周围的区域装填填料和催化剂）；抽提管外壳上设有若干开孔，该开孔的形状可以是长方形、圆形、椭圆形、三角形、星形、多边形或其它任意形状，开孔的作用是让挥发性有机污染物蒸汽进入抽提管内；在抽提管内壁设置一层网眼大小比填料和催化剂粒径小的网格，以防止填料和催化剂泄漏堵塞管上面的开孔，网格的材质可选用金属的，也可选用耐高温的玻璃纤维、树脂或其它材质；使用时，抽提管上部连接真空泵，在抽提管中形成负压，收集有机蒸汽。第二种修复装置是内装氧化催化剂过硫酸盐溶液的注射管，注射管外壳上设有若干开孔，该开孔的形状可以是长方形、圆形、椭圆形、三角形、星形、多边形或其它任意形状；使用时注射管内装过硫酸盐溶液，开孔的作用是让过硫酸盐溶液进入地下土壤地下水中。

本实用新型的工作原理是：加热源通过热传导、对流和辐射的方式，使得周围的土壤温度升高，从而土壤中有机污染物的饱和蒸汽压得以提升，有机物饱和蒸汽压越大，有机物越易挥发，此外土壤环境温度越高，有助于土壤颗粒中吸附态有机物的解析，加速挥发性有机物蒸汽态的形成，同时加热激活过硫酸盐的氧化能力，催化土壤地下水中挥发性及半挥发性有机污染物；在负压的作用下，也可以使有机污染物的沸点降低，易于挥发，进入抽提管中；同样，过硫酸盐在注射进土壤地下水后通过负压的作用，达到良好的扩散性。进入抽提管中的有机蒸汽，在通过加热源周围的填料时，由于填料中负载催化剂，在高温条件下热解，去除部分污染物气体，剩下的有机污染物蒸汽进入尾气处理系统，实现土壤修复的目标；在这个过程中同时也存在蒸汽蒸馏、沸腾起泡、氧化、水解等去除机制，进一步强化去除效果。

本实用新型的有益效果：

本实用新型与现有技术相比，其效果是积极和明显的。本实用新型利用加热和抽提的功能，充分挥发土壤中挥发性有机物的同时，将加热/抽提井和注射井合二为一，即在同一个区域内实现。这样的加热/抽提和注射井作为一个处理单元，操作管理起来更简单，有利于工程预算。此外，本实用新型利用过硫酸盐的催化作用有助于半挥发性有机物处理的原理，将过硫酸盐注射在加热源/抽提井周围，提高了过硫酸盐在土壤介质中的温度和良好扩散性；在负压抽提和高温热源的影响下，半挥发性有机物经过过硫酸盐的催化，可被氧化分解为小分子挥发性有机物，最终进入加热/抽提井，节约了处理的成本。本实用新型将气相抽提、加热强化和注射氧化几种修复措施有机组合在一起，充分利用几种修复措施的协同互助作用，达到了更好的修复效果。因此，本实用新型具有修复效率高、耗时短、修复效果能够保证等优点。

附图说明

图1 本实用新型的污染土壤气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施的俯视结构示意图，亦即加热抽提装置与注射管的排列分布图；

图2本实用新型的原位修复设施中的加热抽提装置与注射管在地下污染土壤中的示意图；

图3 本实用新型中的加热抽提装置的主视剖面结构示意图；

图4本实用新型中的加热抽提装置的主视图。

图中：1、抽提管 2、填料和催化剂 3、加热管4、抽提连接管

5、加热管连接螺母 6、电源接线7、抽提管外壳开孔

8、金属网格 9、加热抽提装置 10、注射管 11、注射管外壳开孔

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1和图2所示，本实用新型的污染土壤气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施，它包括注射管10，以及分布在注射管周围的多个加热抽提装置9；加热抽提装置9有七个，分布在正六边形的六个点及中心点上；注射管10有六个，分布在正六边形对角连线后形成的六个三角形的中心；注射管10外壳上设有若干圆形开孔即注射管外壳开孔11；

如图3和图4所示，加热抽提装置9包括抽提管1和加热管3，加热管3置于抽提管1中，加热管3内装有加热源，加热源为多根电热丝，加热管上端有两根电源接线6，加热管3上端通过加热管连接螺母5固定在抽提管1上；抽提管1中加热管周围的环形区域内装填了填料和催化剂2，在抽提管内壁设有一层网眼大小比填料和催化剂粒径小的金属网格8，抽提管外壳上开有多个长方形的开孔即抽提管外壳开孔7。

使用时，在抽提管上部的抽提连接管4处连接上真空泵；在注射管10内装氧化催化剂过硫酸盐溶液，过硫酸盐溶液通过注射管下端开口和注射管外壳开孔11进入地下土壤地下水中。

Claims

1.一种污染土壤气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施，其特征在于，它包括一个或多个注射管，以及分布在注射管周围的多个加热抽提装置；所述加热抽提装置包括加热源和抽提管，加热源置于抽提管中；加热源包括一根或多根电热丝；抽提管中加热源周围的区域装填填料和热解催化剂；抽提管外壳上设有若干开孔。

2.如权利要求1所述的污染土壤气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施，其特征在于，注射管外壳上设有若干开孔。

3.如权利要求1或2所述的污染土壤气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施，其特征在于，注射管与加热抽提装置呈圆形排列分布方式，即注射管在中心，多个加热抽提装置分布在圆周上。

4.如权利要求1或2所述的污染土壤气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施，其特征在于，注射管与加热抽提装置呈正六边形排列分布方式，即加热抽提装置有七个，分布在正六边形的六个点及中心点上；注射管有六个，分布在正六边形对角连线后形成的六个三角形的中心。

5.如权利要求1或2所述的污染土壤气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施，其特征在于，抽提管内壁设有一层网眼大小比填料和催化剂粒径小的网格。

6.如权利要求3所述的污染土壤气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施，其特征在于，抽提管内壁设有一层网眼大小比填料和催化剂粒径小的网格。

7.如权利要求4所述的污染土壤气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施，其特征在于，抽提管内壁设有一层网眼大小比填料和催化剂粒径小的网格。

8.如权利要求7所述的污染土壤气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施，其特征在于，抽提管内壁的网格材质是金属材质或耐高温的玻璃纤维材质。

9.如权利要求8所述的污染土壤气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施，其特征在于，注射管外壳和抽提管外壳上的开孔形状是长方形、圆形、椭圆形、三角形或星形。

10.如权利要求9所述的污染土壤气相抽提热传导强化高级氧化原位修复设施，其特征在于，抽提管上部连接真空泵。