CN204769854U - 有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及环境保护领域，具体而言，涉及一种有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置。其包括覆盖罩、抽提井、通风管路、引风机、热风机、气液分离器和净化塔；通风管路设置在覆盖罩内；抽提井的一端设置在覆盖罩内，另一端设置在覆盖罩外，且与引风机连接；热风机设置在覆盖罩外，且与通风管路连接，能够给通风管路送热风；气液分离器与引风机连接；净化塔与气液分离器连接。本实用新型对污染土壤的抽提修复速度快、成本低、原位修复、可采用标准设备、处理挥发性有机物的范围宽和不引起二次污染；可提高热能利用率，提高挥发性有机物去除的效率和宽度，延长在冬季等温度较低天气时的有效修复工作时间。

Description

有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置

技术领域

本实用新型涉及环境保护领域，具体而言，涉及一种有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置。

背景技术

进入现代化工业以来，炼油和化工行业得到了快速的发展，与此同时，其对生产和储运场地的土壤也造成了巨大的污染。炼油和化工生产工艺过程复杂，反应多样化，污染物种类组成繁多。炼油和化工生产的相关厂区在长期的生产过程中对场地土壤造成了较为严重的污染，其污染成分主要分为有机物和重金属两类，炼油和化工行业以挥发性有机污染物为主，且多具有毒害性。随着我国城市化进程加快，尤其是“退二进三”、“退城进园”和“产业转移”等政策的实施，使我国的炼油和化工行业产生了大量的搬迁场地。这些搬迁后的城市土地具有巨大的利用价值，可用于绿化、商业或住宅用地，但同时也潜藏着巨大的危害，场地土壤的挥发性有机污染物可对人体健康造成严重危害，甚至具有一定致癌性，并且可迁移污染地下水，为保证城市土地的合理利用和城市生态安全，亟需对炼油和化工搬迁场地的污染土壤进行快速有效的修复。

欧美等发达国家对污染土壤高效修复技术进行多年研究，近年来国内学者也进行了一些技术开发与应用研究，对于挥发性有机污染物污染的土壤修复技术，主要有热脱附、氧化还原、微生物修复等技术，其中被美国环保局(EPA)誉为“革命性技术”的土壤气相抽提(SoilVaporExtraction，SVE)，对于炼油化工造成的石油类挥发性有机物污染土壤的修复具有较好的效果，相对于其他技术具有修复速度快、成本低、可采用标准设备、处理有机物的范围宽和不引起二次污染等优点。而国内在SVE修复技术开发方面虽有一些进展，但在实际的修复过程中仍存在大面积扬尘，热能利用率低，工程量大等问题，需进一步提升热能的高效循环利用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置，以解决上述的问题。

在本实用新型的实施例中提供了一种有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置，包括覆盖罩、抽提井、通风管路、引风机、热风机、气液分离器和净化塔；

所述通风管路设置在所述覆盖罩内；

所述抽提井的一端设置在所述覆盖罩内，另一端设置在所述覆盖罩外，且与所述引风机连接；

所述热风机设置在所述覆盖罩外，且与所述通风管路连接，能够给所述通风管路送热风；

所述气液分离器与所述引风机连接，用于将所述引风机抽出的物质进行气液分离；

所述净化塔与所述气液分离器连接，用于净化所述气液分离器排出的气体。

进一步的，所述通风管路包括与所述抽提井平行设置的通风井和与所述抽提井垂直设置的通风洞。

进一步的，所述通风洞内设置有多孔透气材质的填充物。

进一步的，所述引风机与所述气液分离器通过换热器连通；

所述换热器的另一管路与所述热风机连通。

进一步的，所述换热器为板式换热器。

进一步的，有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置还包括控制系统；

所述控制系统分别与所述引风机和所述热风机连接。

进一步的，所述通风管路内设置有压力传感器。

进一步的，所述抽提井内设置有第一浓度检测仪。

进一步的，所述净化塔的出口设置有第二浓度检测仪。

进一步的，所述覆盖罩内设置有温度传感器。

本实用新型提供的有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置，通过引风机给抽提井一个负压，使抽提井将土壤内的污染物排出，再经过气液分离器和净化塔的处理，将抽提出来的污染物进行净化，避免了二次污染。本实用新型对污染土壤的抽提修复速度快、成本低、原位修复、可采用标准设备、处理挥发性有机物的范围宽和不引起二次污染；与同类SVE技术相比，本实用新型可提高热能利用率，提高挥发性有机物去除的效率和宽度，延长在冬季等温度较低天气时的有效修复工作时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置的结构示意图。

附图标记：

1：作业沟2：覆盖罩3：通风管路

4：抽提井5：板式换热器6：气液分离器

7：引风机8：净化塔9：热风机

10：自动监测控制柜11：温度传感器12：压力传感器

13：第一浓度检测仪14：第二浓度检测仪

3-1：通风洞3-2：通风井

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如附图所示，本实用新型提供了一种有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置，包括覆盖罩2、抽提井4、通风管路3、引风机7、热风机9、气液分离器6和净化塔8；

通风管路3设置在覆盖罩2内；

抽提井4的一端设置在覆盖罩2内，另一端设置在覆盖罩2外，且与引风机7连接；

热风机9设置在覆盖罩2外，且与通风管路3连接，能够给通风管路3送热风；

气液分离器6与引风机7连接，用于将引风机7抽出的物质进行气液分离；

净化塔8与气液分离器6连接，用于净化气液分离器6排出的气体。

其中，热风机9的出口与覆盖罩2法兰连接，将热空气鼓入通风管路3，抽提井4的出口与引风机7的入口相连，引风机7的出口连接到气液分离器6的入口，最后气液分离器6的出口连接到净化塔8，净化塔8处理后的达标气体排空。

由作业沟1、热风机9、污染土壤覆盖罩2、通风管路3组成整个装置的原位热通风系统，原位热通风系统在场地污染土壤的原位进行构设。

热风机9由鼓风机、加热器和控制电路组成，可实现热空气温度和风量的调控；覆盖罩2采用隔气保温的加厚聚丙烯密封板，固定在污染土壤表面，要求覆盖罩2的底边深度要大于污染土壤深度的1/3，覆盖罩2主要用于保持污染土壤温度、密闭污染气体和防止扬尘的作用。

由抽提井4、引风机7和抽提管路组成的抽提井系统是在污染土方中产生负压将携带了挥发性有机污染物的热空气引出的一套通路系统。抽提井4的深度为污染土壤深度的2/3，直径0.5m，抽提井4的上部出口与抽提管路均用水泥密封连接，抽提管路与覆盖罩2密封板上的带法兰通孔连接，从而抽风井与覆盖罩2形成的空间密封隔绝；引风机7为气相抽提提供动力，通过自动监测控制柜10控制。

由气液分离器6和吸附净化塔8组成的污染物去除系统是用来将抽提空气中的挥发性污染物去除的一套系统。吸附净化塔8内填充活性炭或分子筛吸附剂。在该系统中，部分污染物会在气液分离器6中随液相分离，活性炭或分子筛吸附净化塔8用于将剩余的污染物去除,然后将达标后的气体排空。

优选的实施方式为，通风管路3包括与抽提井4平行设置的通风井3-2和与抽提井4垂直设置的通风洞3-1。

通风管路3分为两种，一种是布设在污染土壤底部的水平通风洞3-1，每隔3m布设一条，直径0.5m，另一种是与抽提井4并列的通风井3-2，通风井3-2与抽提井4保持3m的距离，通风管路3具体数量和布设方式根据污染土方而定。

优选的实施方式为，通风洞3-1内设置有多孔透气材质的填充物。

在本实施例中的填充物为多孔透气的树脂塑料，既能够实现通风洞3-1的通风功能，又能够有效的防止土方坍塌堵塞，保证了土壤修复的正常进行。

优选的实施方式为，引风机7与气液分离器6通过换热器连通；

换热器的另一管路与热风机9连通。

由换热器构成的热交换系统的作用在于将气相抽提用的热空气的热量回收循环利用，降低热强化SVE的能耗。

优选的实施方式为，换热器为板式换热器5。

板式换热器5是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器5是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比列管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90％以上。

采用板式换热器5，用于冷却抽提管路输送的含污染物热空气和加热鼓入通风管路3的空气。

优选的实施方式为，有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置还包括控制系统；

控制系统分别与引风机7和热风机9连接。

通过控制系统分别对引风机7和热风机9进行开启和关闭的控制，实现了整个修复装置的自动化控制，降低了人工成本，并且减少了人为失误的产生。

优选的实施方式为，通风管路3内设置有压力传感器12。

在通风管路3内设置压力传感器12，通过压力传感器12检测到通风管路3内的压力为负压时，将压力信号传递给控制系统，控制系统根据得到的信号判断出引风机7已经开启，此时，开启热风机9，向通风管路3内鼓入热风。

在整个装置正在工作时，通风管路3和设施出现堵塞损坏等故障后，覆盖罩2内的压力会产生明显变化，通风管路3内的压力传感器12将压力信号传到控制系统，系统根据设定值判断故障原因和是否需要中止抽提进行检查，也进一步提高了工作效率。

优选的实施方式为，抽提井4内设置有第一浓度检测仪13。

在抽提井4内设置第一浓度检测仪13，通过第一浓度检测仪13得到的数据来监测和判断污染土壤的修复程度，进而能够及时停止本实用新型的修复装置，避免了修复已经完成了还在继续工作，造成资源的浪费。

优选的实施方式为，净化塔8的出口设置有第二浓度检测仪14。

在净化塔8出口设置第二浓度检测仪14，通过第二浓度检测仪14得到的污染物浓度的数据来监测和判断净化塔8内的颗粒活性炭或分子筛是否需要更换，进而有效的避免了净化塔8已经无法正常净化时还在工作而导致将污染空气排出的情况发生。

优选的实施方式为，覆盖罩2内设置有温度传感器11。

温度传感器11主要是设置在污染土壤中，控制系统会根据覆盖罩2内设置在污染土壤中的温度传感器11得到的温度信息自动调整热风机9的加热功率，保证污染土壤气相抽提所需的温度。

综上所述，整个装置可以是这样设置：

由原位热通风系统、抽提井系统、污染物去除系统、热交换系统和自动化监测控制系统组成，具体设备设施包括作业沟1、覆盖罩2、通风管路3、抽提井4、板式换热器5、气液分离器6、引风机7、净化塔8、热风机9、自动监测控制柜10、污染土壤温度传感器11、通风井3-2压力传感器12、用于抽提井4中污染物的浓度在线检测的第一浓度检测仪13、用于净化塔8出口污染物的浓度在线检测的第二检测仪14。

热通风系统在场地污染土壤的原位进行构设，热通风系统由作业沟1、污染土壤的覆盖罩2、通风管路3和热风机9组成，根据前期进行的污染土壤面积和深度的调查评估，在污染土方原位挖掘作业沟1，进一步在作业沟1里布设覆盖罩2和通风洞3-1；热风机9由鼓风机、加热器和控制电路组成，可实现热空气温度和风量的调控；覆盖罩2采用隔气保温的加厚聚丙烯密封板，固定在污染土壤表面，要求覆盖罩2的底边深度要大于污染土壤深度的1/3，覆盖罩2主要用于保持污染土壤温度、密闭污染气体和防止扬尘的作用；通风管路3分为两种，一种是布设在污染土壤底部的水平通风洞3-1，每隔3m布设一条，直径0.5m，并用多孔透气的树脂材料填充，防止土方坍塌堵塞，另一种是与抽提井4并列的通风井3-2，通风井3-2与抽提井4保持3m的距离，通风管路3具体数量和布设方式根据污染土方而定；覆盖罩2和通风管路3铺设完毕后，将热风机9与覆盖罩2上的接口法兰密闭连接，为污染土方提供热空气。

抽提井系统是指在污染土方中产生负压将携带了挥发性有机污染物的热空气引出的一套通路系统。抽提井系统由抽提井4和引风机7组成，引风机7通过相关的防腐蚀管路与抽提井4连接，引风机7开启后为抽提井4提供负压，携带挥发性有机污染物的气体从抽提井4抽出，引风机7可通过自动监测控制柜10进行控制；抽提井4的深度为污染土壤深度的2/3，直径0.5m，与周围并列的通风井3-2保持3m的距离，其上部出口与抽提管路用水泥密封连接，抽提管路与覆盖罩2密封板上的带法兰通孔连接，从而抽提井4与覆盖罩2形成的空间密封隔绝，避免污染土壤外部的热空气被抽出。

污染物去除系统是用来将抽提气体中的挥发性有机污染物去除的一套系统，主要由气液分离器6和净化塔8组成。在该系统中，部分污染物会在气液分离器6中随液相分离，净化塔8内用颗粒活性炭或分子筛填充，通过活性炭或分子筛对挥发性有机物的吸附作用实现分离去除，然后将达标后的气体排空，当用于净化塔8出口污染物的浓度在线检测的第二浓度检测仪14监测到的挥发性污染物浓度超标后，停止SVE系统，将颗粒活性炭或分子筛取出进行再生循环利用。

热交换系统的主要作用在于将气相抽提用的热空气的热量回收循环利用，降低热强化SVE的能耗，采用板式换热器5，通往热通风系统的空气与从引风机7抽出的气体在板式换热器5换热，可将抽提气降温便于后续的气液分离，与此同时通往热通风系统的空气也被升温，降低了热强化SVE技术的能耗。

自动化监测控制系统由自动监测控制柜10、污染土壤温度传感器11、通风井3-2内的压力传感器12、第一浓度检测仪13和第二浓度检测仪14组成，可根据污染土壤温度传感器11得到温度值自动调整热风机9的加热功率，当通风井3-2的压力传感器12的值较高时，自动监测控制柜10自动调节风量，根据第一浓度检测仪13得到的数据监测污染土壤的修复程度，根据第二浓度检测仪14得到的数据判断净化塔8内的颗粒活性炭或分子筛是否需要更换。

由上述可知，本实用新型的具体使用方法为：在布设和连接好所有的实施设备后，采用控制系统中的自动监测控制柜10启动引风机7，在抽提井4内产生负压，挥发性有机污染物与空气一起被抽出，与此同时，自动监测控制柜10根据通风井3-2的压力自动启动和调节热风机9为通风管路3鼓入热空气。抽提系统抽出的含污染物气体进入板式换热器5，与即将进入热风机9的空气进行换热，实现热能循环利用。降温后的含污染物气体随后进入气液分离器6，部分污染物由于温度降低进入液相分离去除，液相部分进行污水处理。含污染物气体从气液分离器6出来后，再进入净化塔8，利用颗粒活性炭或分子筛的吸附作用将剩余的挥发性有机污染物去除，达标后排空。若季节天气降温，自动化监测控制系统会根据污染土壤温度传感器11得到的温度信息自动调整热风机9的加热功率，保证污染土壤气相抽提所需的温度。若管路和设施出现堵塞损坏等故障时，覆盖罩2内的压力会产生明显变化，通风井3-2压力传感器12将压力信号传到自动化监测控制系统，系统根据设定值判断故障原因和是否需要中止抽提进行检查。若第二浓度检测仪14得到的污染物浓度信号超标后，自动化监测控制系统中止抽提，此时需要更换颗粒活性炭或分子筛。若第一浓度检测仪13得到的污染物浓度低于设定值时，则达到污染土壤的修复目标，自动化监测控制系统终止抽提作业。

本实用新型提供的有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置，通过引风机7给抽提井4一个负压，使抽提井4将土壤内的污染物排出，再经过气液分离器6和净化塔8的处理，将抽提出来的污染物进行净化，避免了二次污染。本实用新型对污染土壤的抽提修复速度快、成本低、原位修复、可采用标准设备、处理挥发性有机物的范围宽和不引起二次污染；与同类SVE技术相比，本实用新型可提高热能利用率，提高挥发性有机物去除的效率和宽度，延长在冬季等温度较低天气时的有效修复工作时间。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置，其特征在于，包括覆盖罩、抽提井、通风管路、引风机、热风机、气液分离器和净化塔；

所述通风管路设置在所述覆盖罩内；

所述抽提井的一端设置在所述覆盖罩内，另一端设置在所述覆盖罩外，且与所述引风机连接；

所述热风机设置在所述覆盖罩外，且与所述通风管路连接，能够给所述通风管路送热风；

所述气液分离器与所述引风机连接，用于将所述引风机抽出的物质进行气液分离；

所述净化塔与所述气液分离器连接，用于净化所述气液分离器排出的气体。

2.根据权利要求1所述的有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置，其特征在于，所述通风管路包括与所述抽提井平行设置的通风井和与所述抽提井垂直设置的通风洞。

3.根据权利要求2所述的有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置，其特征在于，所述通风洞内设置有多孔透气材质的填充物。

4.根据权利要求1所述的有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置，其特征在于，所述引风机与所述气液分离器通过换热器连通；

所述换热器的另一管路与所述热风机连通。

5.根据权利要求4所述的有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置，其特征在于，所述换热器为板式换热器。

6.根据权利要求1所述的有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置，其特征在于，还包括控制系统；

所述控制系统分别与所述引风机和所述热风机连接。

7.根据权利要求1所述的有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置，其特征在于，所述通风管路内设置有压力传感器。

8.根据权利要求1所述的有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置，其特征在于，所述抽提井内设置有第一浓度检测仪。

9.根据权利要求1所述的有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置，其特征在于，所述净化塔的出口设置有第二浓度检测仪。

10.根据权利要求1-9任一项所述的有机污染土壤的热空气强化气相抽提原位修复装置，其特征在于，所述覆盖罩内设置有温度传感器。