CN203343163U - 污染土壤原位复合式脱附修复系统 - Google Patents

污染土壤原位复合式脱附修复系统 Download PDF

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李东明
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Abstract

本实用新型提供一种污染土壤原位复合式脱附修复系统,属于环境技术领域;系统包括真空抽吸装置、加压送气装置、注射输送装置、换热器、气液分离器、活性炭吸附器、土壤加热器、抽取井、注射井;其中,土壤加热器由微波发生器和波导管组成,在波导管上安装一个阀门;土壤加热器、抽取井均设置在污染区域;多数注射井布置在污染区域的边缘。整个土壤污染区域表面由混凝土硬化地面覆盖;换热器的常温流体管道引自加压送气装置;热流体管道引自污染土壤区域真空抽吸管道;本实用新型适用于去除土壤中挥发性和半挥发性有机物污染物。

Description

污染土壤原位复合式脱附修复系统
技术领域
本实用新型属于环境技术领域。
背景技术
近年来,土壤污染受到了社会的广泛关注。这主要是由于在过去工业生产中,大量的有毒有害化学品由于使用不当、管理不善,进入了土壤环境,造成土壤的污染。例如,在石油化工企业、煤化工企业以及各种有机化工企业中,由于容器、管道等泄漏,有机污染物对土壤造成污染。土壤中的污染物通过直接摄入、呼吸和皮肤接触等各种途径进入人体,威胁着公众的健康安全。
土壤中通常同时存在多种有机污染物,根据土壤的特性与污染物的特性不同,污染物在土壤中的存在与结合特点比较复杂,因此土壤污染的治理技术也比较复杂。目前比较常用的土壤修复技术是将污染土壤挖掘出来,运输到固定修复场所,根据污染物与土壤特点分别采用加热将土壤中的污染物脱附,或者将土壤放入焚烧炉中通过高温将污染物焚毁等异位修复的技术手段。尽管这些技术可以在短时间内将污染物从污染场地中移除,对于污染物的脱附或者焚毁也比较有效,但是修复成本高、能耗高,特别是土方运输量巨大、暂时存储占地面积大、运输过程和存储环境风险大,所以不太适用于较大区域的土壤污染修复。
本实用新型不必将土壤挖掘出来运输到固定的修复场所,而是让污染土壤在原位的状态下进行修复的一种系统。这种系统可以避免大量的土方挖掘、运输和存储,也可以降低修复成本和能耗。
实用新型内容
本实用新型提供一种污染土壤原位复合式脱附修复系统。土壤中通常同时存在多种有机污染物,有些污染物的蒸汽压比较高,在常温下通过将污染物的气相抽提出来的脱附效率比较高;有些污染物的蒸汽压比较低,在常温下通过将污染物气相抽提出来的脱附效率比较低,需要通过加热来提高污染物的脱附效率。根据土壤的特性不同,偏砂质土壤中的污染物在常温下通过将污染物的气相抽提出来从而脱附污染物的效率比较高;偏粉质、粘质土壤在常温下通过将污染物气相抽提出来的脱附效率比较低,需要通过不断的加热来提高污染物的脱附效率。本实用新型通过构建一种常温、低温热空气、蒸汽、微波等由低强度到高强度的原位脱附复合式修复系统,来适应土壤中不同的污染物类型、不同的土壤类型和污染物脱附不同阶段的特点,提高了有机污染物从土壤中的综合去除率,缩短场地修复周期,降低修复成本。
本实用新型适用于治理受到挥发性和半挥发性有机物污染的土壤,例如受到苯系物、卤代烃类和石油类污染的土壤。
本实用新型解决关键技术问题所采用的技术方案是:
设计一种污染土壤原位复合式脱附修复系统,系统包括加压送气装置(19)、注射输送装置(18)、真空抽吸装置(20)、换热器(10)、气液分离器(12)、活性炭吸附器(13)、土壤加热器(4)、抽取井(5)、注射井(6)、混凝土硬化地面(7)。
根据介质流向,装置连接顺序:
加压送气装置(19)→换热器(10)→换热后的气体管道(8)→蒸汽和热气体管道(2)→土壤加热器(4);
注射输送装置(18)→注射管道(11)→注射井(6);
抽取井(5)→真空抽吸管道(9)→换热器(10)→气液分离器(12)→活性炭吸附器(13)→真空抽吸装置(20)→气体排出管道(16)。
土壤加热器(4)由微波发生器(1)和波导管(3)组成,微波发生器(1)与波导管(3)相连通,波导管(3)低端是多孔结构;在波导管(3)上安装一个阀门(21),阀门(21)连通蒸汽和热气体管道(2);土壤加热器(4)的波导管(3)放置到加热井中,加热井深度位于土壤污染区域。
所有的土壤加热器(4)、抽取井(5)均设置在土壤污染区域;抽取井(5)布置在加热井的周围,抽取井(5)的上端与真空管道(9)连通;而多数注射井(6)布置在土壤污染区域的边缘,少量注射井(6)设置在污染区域内部。
整个土壤污染区域表面由混凝土硬化地面(7)覆盖。
换热器(10)的常温流体管道连通加压送气装置(19);热流体引自土壤污染区域的真空抽吸管道(9),换热冷却后的污染混合气体再依次通过管道输送到气液分离器(12)和活性炭吸附器(13)。
附图说明
图1是本实用新型的生产工艺流程图;图2是本实用新型的土壤加热器示意图;图3是本实用新型的抽取井示意图;图4是本实用新型的注射井示意图;图5是本实用新型的加热井、抽取井、注射井由内到外布置的示意图。
图中:微波发生器(1)、蒸汽和热气体管道(2)、波导管(3)、土壤加热器(4)、抽取井(5)、注射井(6)、混凝土硬化地面(7)、换热后的气体管道(8)、真空抽吸管道(9)、换热器(10)、注射管道(11)、气液分离器(12)、活性炭吸附器(13)、液相排放管道(14)、连接蒸汽和热空气的管道(15)、气体排出管道(16)、污染土壤(17)、注射输送装置(18)、加压送气装置(19)、真空抽吸装置(20)、阀门(21)、真空抽吸管道(22)、真空抽吸管道(23)。
具体实施方式
本实用新型适用于治理受到挥发性和半挥发性有机物污染的土壤,例如受到苯系物、卤代烃类和石油类污染的土壤。
本实用新型提供一种污染土壤原位复合式脱附修复系统,其具体实施方式为:
设计一种污染土壤原位复合式脱附修复系统,系统包括真空抽吸装置(20)、加压送气装置(19)、注射输送装置(18)、换热器(10)、气液分离器(12)、活性炭吸附器(13)、土壤加热器(4)、抽取井(5)、注射井(6)、混凝土硬化地面(7)。
整个污染区域土壤表面采用混凝土硬化地面(7),以限制从污染土壤中挥发出来的污染物,并防止洁净空气直接通过污染区域地面进入土壤;洁净空气只能从注射井(6)或混凝土硬化地面(7)外围区域进入污染土壤(17)区域。
在土壤修复场所,设置注射井(6);注射井(6)多数布置在污染区域的周围,而土壤加热器(4)、抽取井(5)布置在污染区域,以避免污染物扩散到洁净区域。
土壤加热器(4)的波导管(3)放置到加热井中,加热井的上端采用混凝土等材料密封井口,以保证足够的热量输送到加热井的底端区域,热量从每个加热井的下段呈放射状传递。
土壤加热器(4)由微波发生器(1)和波导管(3)组成,微波发生器(1)与波导管(3)相连通,波导管(3)低端是多孔结构,以利于微波扩散传播;在波导管(3)上安装一个阀门(21),然后阀门连通蒸汽和热气体管道(2);波导管(3)除了具有传播微波的功能外,也是向污染土壤中输送蒸汽和热气体的管道;土壤加热器(4)的波导管(3)放置到加热井中,加热井深度位于土壤污染区域。
从抽取井(5)引出的真空抽吸管道(9)先连接到换热器(10),由换热器(10)引出的真空抽吸管道(22)连接到气液分离器(12),由气液分离器(12)引出的真空抽吸管道(23)再连接到活性炭吸附器(13);通过对抽取井(5)的抽吸,收集从污染土壤(17)中脱附的污染物混合气体,污染物混合气体先经过换热器(10),将来自加压送气装置(19)的气体加热,以提高对污染土壤(17)的加热效率,降低能耗;污染物混合气体通过换热器(10)后进入气液分离器(12),气液分离的气相再进入活性炭吸附器(13);污染物在活性炭吸附器(13)内被吸附达到标准要求后,混合气体转化为无害气体排放;气液分离器(12)的液相组分可能含污染物,需要进一步无害化处理。
在对污染土壤修复过程中,根据不同污染物性质、土壤特性、污染物脱附的不同阶段以及污染场地的气候条件,在真空抽吸装置(20)抽吸条件下,选用相应的生产方式:
在土壤污染治理前期阶段,土壤加热器(4)不开启,仅利用真空抽吸装置(20)抽提土壤污染区域的易脱附污染物。
在土壤污染治理后期阶段,需要土壤升温以增加抽提和脱附效率,视场地中可以获取的热源种类,启用三种加热方式之一,即热空气、蒸汽和微波加热。当场地中有余热源或蒸汽源时可以选择热空气和蒸汽加热方式;当场地中有电力供应时,可以选择热空气、蒸汽和微波的加热方式。三种热源之一通过波导管(3)传送到污染土壤(17)区域,一般可以将周围土壤(17)的温度加热到30℃~300℃,甚至300℃以上。在综合条件下污染物相对容易脱附时可以用较低的加热温度,相对难以脱附时可以用较高的加热温度。温度的高低由热源和加热强度控制。
另外通过注射井(6)可以向污染土壤(17)注入空气、水分,以及降解污染物的微生物、催化剂等物质,使其在土壤中渗透扩散,穿过污染区并与污染物相互作用,调节土壤温度和湿度,提高污染土壤中微生物对污染物的降解能力和效率,促进土壤中有机污染物的去除。

Claims (5)

1.一种污染土壤原位复合式脱附修复系统,其特征在于,所述系统包括:真空抽吸装置(20)、加压送气装置(19)、注射输送装置(18)、换热器(10)、气液分离器(12)、活性炭吸附器(13)、土壤加热器(4)、抽取井(5)、注射井(6)、混凝土硬化地面(7);装置连接顺序:
加压送气装置(19)→换热器(10)→换热后的气体管道(8)→蒸汽和热气体管道(2)→土壤加热器(4);
注射输送装置(18)→注射管道(11)→注射井(6);
抽取井(5)→真空管道(9)→换热器(10)→气液分离器(12)→活性炭吸附器(13)→真空抽吸装置(20)。
2.根据权利要求1所述的一种污染土壤原位复合式脱附修复系统,其特征在于,土壤加热器(4)由微波发生器(1)和波导管(3)组成,微波发生器(1)与波导管(3)相连通,波导管(3)低端是多孔结构;在波导管(3)上安装一个阀门(21),阀门连通蒸汽和热气体管道(2)。
3.根据权利要求1所述的一种污染土壤原位复合式脱附修复系统,其特征在于,所有的土壤加热器(4)、抽取井(5)均设置在污染区域;抽取井(5)布置在加热井的周围;而多数注射井(6)布置在污染区域的边缘,少量注射井(6)设置在污染区域内部。
4.根据权利要求1所述的一种污染土壤原位复合式脱附修复系统,其特征在于,整个土壤污染区域表面由混凝土硬化地面(7)覆盖。
5.根据权利要求1所述的一种污染土壤原位复合式脱附修复系统,其特征在于,换热器(10)的常温流体管道连通加压送气装置(19);热流体管道引自土壤污染区域的真空抽吸管道(9),换热冷却后的污染混合气体再依次通过管道输送到气液分离器(12)和活性炭吸附器(13)。
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