CN205362216U - 一种太阳能热风系统强化原位生物通风土壤修复系统 - Google Patents

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张虎成
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Abstract

本实用新型涉及一种太阳能热风系统强化原位生物通风土壤修复系统。包括太阳能空气集热系统、通风系统、污染物真空抽提系统和气体净化装置,通风系统为通风管道,太阳能空气集热系统与通风管道连接,用于加热通风管道内的空气,污染物真空抽提系统包括气相抽提管与真空泵,气相抽提管直接埋入被加热的污染土壤区域,气相抽提管的上部与气体净化装置连接,系统还包括营养液注入系统,营养液注入系统将营养液均匀泵入有机物污染土壤中。本系统以太阳能为热源,加热空气注入土壤预埋散热管中,调节土壤温度,优化土壤微生物菌群和营养环境,促进微生物对污染土壤中有机物的降解,进而有利于后续的真空抽提;该系统节约了能源并且减少了温室气体的排放,避免了化石燃料燃烧产生的二次污染。

Description

一种太阳能热风系统强化原位生物通风土壤修复系统
技术领域
[0001]本实用新型属于环境修复技术领域,具体涉及一种太阳能热风系统强化原位生物通风土壤修复系统。
背景技术
[0002]在在中国经济高速发展的今天,土壤污染问题越来越突出。许多化工厂、采油场、加油站、原料罐区等设施的“跑、冒、滴、漏”导致土地被石油烃及其他有机化合物严重污染,这些有机化合物存留于土壤中或迀移到大气或地下水中,污染生态环境,对人类的生命健康产生直接或间接的危害。企业搬迀后的土地也不能进行开发,近几年由于污染土地处置不当而引发的事故比比皆是。因此对于污染土壤的修复治理已经成为了环保领域中一项迫切的任务。
[0003]生物通风法是一种用于该类型污染土壤的修复技术,作为土壤气相抽提与生物修复方法相结合的一种土壤原位修复方法,具有应用范围宽、操作费用低、不会造成二次污染、操作灵活简单等优点,在治理有机污染土壤方面具有广阔的应用前景。
[0004]通过对土壤加热可强化生物通风修复有机物污染土壤的效率和效果。尤其对于温度较低的土壤,如冬季或北方地区的土壤,由于温度较低,土壤中的微生物群活性较差,其所含的有机污染物较为稳定,吸附在土壤或吸收在土壤溶液中,不易从土壤中挥发出来,土壤中土著微生物及接种微生物,可将一些难挥发的大分子有机物降解为易挥发的小分子有机物,通过抽提脱除。对土壤进行适度加热,为微生物提供适宜土壤温度环境,可促进微生物降解污染土壤中有机物的效率,另一方面,对土壤进行加热可强化有机物的从土壤中解析,提高抽提效率和效果。土壤是热的不良导体,热容大,蓄热能力强,加热后的土壤不会在短时间内发生剧烈的温度波动。
[0005]中国专利(201420705703.X)《一种太阳能热脱附的污染土壤修复系统》公布了一种太阳能热脱附的污染土壤修复系统,包括有污染物真空抽吸系统、太阳能集热系统和气体加注系统,包括有加热扩散井、抽取井、混凝土硬化地面、气体加注管道、空气压缩机、输气管道、槽式太阳能集热器阵列、鼓风机、活性炭吸附装置、真空栗、空气过滤器。该专利公布装置属于一种太阳能辅助土壤气相抽提,抽提出的土壤气经过气液分离和活性炭吸附后排放。其本质是热脱附,空气作为热媒,加热效率低,不适合难挥发性有机物污染土壤的修复。本专利中营养液及微量元素注入系统可以调节土壤营养构成,激发微生物的降解活性,促进其将污染土壤中难挥发的大分子有机物转化为易挥发的小分子有机物,从而能大大改善有机物污染土壤的修复效果。营养液及微量元素注入系统还可以为土壤进行微生物接种。本专利充分发挥微生物降解大分子有机物的功能,配合气提,能有显著效果。
[0006]中国专利(201020652599.4)《一种太阳能异位修复挥发性有机物污染土的装置》公布了一种太阳能异位修复挥发性有机物污染土的装置,由太阳能供汽系统、土壤修复仓、水循环系统和连接管道组成,装置利用太阳能辐射,通过聚光获取热量,加热吸热管中的水分以提供土壤修复用热蒸汽,水循环系统源源不断提供所需水分。该专利是一种异位修复装置,还需要配套土壤挖掘、输送、装料和卸料等辅助系统,不适合污染土壤上有构筑物等不适合挖掘的情况下使用,且该专利不具备微生物对大分子有机物的通风降解功能。
发明内容
[0007]本实用新型的目的是针对现有太阳能土壤污染修复系统存在的不足,提供一种太阳能热风系统强化原位生物通风土壤修复系统。
[0008]本实用新型的技术解决方案是:一种太阳能热风系统强化原位生物通风土壤修复系统,包括太阳能空气集热系统、通风系统、污染物真空抽提系统和气体净化装置,所述通风系统为通风管道,太阳能空气集热系统与通风管道连接,用于加热通风管道内的空气,所述污染物真空抽提系统包括气相抽提管与真空栗,气相抽提管直接埋入被加热的污染土壤区域,气相抽提管的上部与气体净化装置连接,还包括营养液注入系统,所述营养液注入系统将营养液均匀栗入有机物污染土壤中。
[0009]所述营养液注入系统提供土壤中微生物降解有机物过程中所缺乏的营养物质,也预防土壤失水导致微生物生存环境缺水。同时可以给土壤适量补水加湿,避免因土壤中水分随有机污染物挥发抽提过程中过度脱除,导致地面沉降。
[0010]进一步地,所述太阳能空气集热系统包括槽式太阳能集热器阵列、控制器、空心集热管;加热的空气通过空气压缩机和管道注入污染土壤中,调节土壤温度环境,提高土壤含氧量,提高微生物对大分子难挥发有机物生物降解。
[0011]进一步地,所述槽式太阳能集热器阵列由一组单个槽式太阳能聚光器通过串联或并联组合在一起,利用槽式抛面反射聚光,将太阳能聚集在空心集热管上,加热空心集热管内部的空气;槽式太阳能集热器阵列采用的是太阳能自动跟踪式设计,高效利用太阳能。
[0012]进一步地,所述控制器感知太阳光照射的角度自动调节槽式太阳能集热器阵列抛面所朝方向。
[0013] 进一步地,所述通风系统地面上的通风管道外敷设保温层,地面一定深度以下的管道为多孔散热通风管,并且管壁周围布有透过性填料,将热空气合理均匀的布设到污染土体中;通风管与地面接触部分,管咽密封设计,防止通风时发生短路;所述透过性填料为砾沙。
[0014]进一步地,所述气体净化装置包括汽水分离、活性炭吸附装置、生物滤池。
[0015]进一步地,所述气相抽提管为ABS管,管壁上开有花孔,并且管壁周围布有透过性填料,气相抽提管与地面接触部分,管咽密封设计,所述透过性填料为砾沙。
[0016]营养液注入系统的营养液,所述营养液为生物降解菌与营养物质混合物所述生物降解菌选择范围包括芽孢杆菌属、微球菌属、弧菌属、曲霉属;所述营养物质成分质量百分数为:过氧化氢1.2〜3.9%、磷酸二氢钾1.3〜2.5%、硫酸镁0.9〜2.2%、硝酸钠0.5〜2.1%、烷基多苷0.8〜3%、其余为清水。
[0017]本系统在必要时土壤接种生物降解菌,优化土壤微生物种群,该营养物质能提供土壤中微生物降解有机物过程中所缺乏的营养物质、微量元素等,同时能激发微生物的降解活性,促进其降解污染土壤中大分子有机物的效率。
[0018]本实用新型的有益效果是:本系统利用生物通风的技术原理,以太阳能为热源,加热空气注入土壤预埋散热管中,调节土壤温度,优化土壤微生物菌群和营养环境,促进微生物对污染土壤中有机物的降解,进而有利于后续的真空抽提。该系统使用太阳能作为热源,减少了化石能源的消耗,节约了能源并且减少了温室气体的排放,避免了化石燃料燃烧产生的二次污染。
[0019]与传统生物通风技术相比较,本系统的特点是。
[0020]本系统采用太阳能作为热源,以空气为热媒,通过加热空气,调节土壤温度,并给土壤微生物供氧,强化生物通风功能,热源清洁无污染,热能利用率高。
[0021]本系统能够原位加热土壤,提高了土壤中微生物群的活性。
[0022]本系统能够原位加热土壤,提高了土壤中易抽提的有机物的分离速率,缩短了修复工程工期。
[0023]本系统能够原位加热土壤,不易抽提的有机污染物能够被微生物降解为易抽提的有机污染物,提高了抽提的修复效率。
[0024]本系统能够加热土壤,提高了土壤温度,使得土壤中的有机物的平衡浓度降低,降低有机物残存浓度,提高修复后土壤环境质量。
[0025]本系统采用营养液注入系统,能够调节土壤湿度,避免土壤过度脱水引起的地质灾害。
[0026]本系统采用注入系统中的营养液,能依据污染土壤中污染物的种类、微生物的降解有机物的营养需求,调配使用。
附图说明
[0027]图1是本实用新型一种太阳能强化生物通风修复土壤有机物污染的系统结构示意图。
[0028] 其中:I,2,3,4_阀门、5,6-风机、7-机栗、8-真空栗、9-槽式太阳能集热器、10_通风管、11-抽提管、12-营养液补给埋管、13-营养液补给管、14-热空气注入埋管、15-汽水分离器、16-活性炭吸附装置、17-生物滤池、18-营养液储存装置、19-热电偶、20-含氧量分析仪。
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本实用新型做进一步地说明。
[0030]如图1,一种太阳能强化生物通风修复土壤有机物污染的系统,包括太阳能集热系统、通风系统、营养液注入系统、污染物真空抽提系统和气体净化装置,太阳能集热系统采用槽式太阳能集热器9,在槽式太阳能集热器9的前端管路上设置风机5、阀门1,在槽式太阳能集热器9的后端管路上设置阀门2,阀门2与风机6连接,在风机6的出口端设有阀门4,风机6下面连接通风管10,通风管10的地上部分外敷设保温层,地面一定深度以下的管道为多孔散热通风管,并且管壁周围布有透过性填料,将热空气合理均匀的布设到污染土体中;通风管10与地面接触部分,管咽密封设计,防止通风时发生短路。
[0031]所述的原位污染物真空抽提系统中的抽提管11直接埋入所加热的有机物污染土壤之中,埋入土壤的管路管壁上开有花孔,其管路依次连接真空栗8,汽水分离器15和活性炭吸附装置16、生物滤池17等气体净化装置。
[0032]所述的营养液注入系统包括营养液补给埋管12、营养液补给管13、营养液储存装置18,营养液补给埋管12、营养液补给管13、营养液储存装置18依次连接,在营养液补给管13、营养液储存装置18的连接管路上设置阀门3;营养液补给埋管12直接埋入所加热的有机物污染土壤之中,埋入土壤的管路管壁上开有花孔。
[0033]如图1,根据污染场地条件,因地制宜,埋入污染场地的管路包括,热空气注入埋管
14、真空抽提管11和营养物注入的营养液补给埋管12。
[0034]太阳能集热系统对管内空气加热,打开阀门1、2和风机5,关闭阀门4,使加热过后的空气通过管路进入到土壤之中的通风管10,对土壤进行通风、加热;观测设置在污染场地上的热电偶19,当土壤加热到预设温度后,打开阀门4,关闭风机5和阀门2,槽式太阳能集热器9的管路断路,向土壤中注入未经太阳能集热器9加热的空气;打开阀门3,将营养物注入土壤中;污染物真空抽提系统与土壤热通风系统独立工作,打开真空栗8,对土壤中有机污染物进行抽提,土壤中混合有机污染物的土壤气通过真空抽提管11抽出;混合有机污染物的土壤气经汽水分离器15,活性炭吸附装置16和生物滤池17之后,洁净气体排入大气之中;若原位修复场地地表有构筑物,设地表沉降监测点;本系统的管道系统,可设置流量计、温度计和压力计等计量仪表,监控系统正常运行。

Claims (7)

1.一种太阳能热风系统强化原位生物通风土壤修复系统,包括太阳能空气集热系统、通风系统、污染物真空抽提系统和气体净化装置,所述通风系统为通风管道,太阳能空气集热系统与通风管道连接,用于加热通风管道内的空气,所述污染物真空抽提系统包括气相抽提管与真空栗,气相抽提管直接埋入被加热的污染土壤区域,气相抽提管的上部与气体净化装置连接,其特征在于还包括营养液注入系统,所述营养液注入系统将营养液均匀栗入有机物污染土壤中。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能热风系统强化原位生物通风土壤修复系统,其特征在于所述太阳能空气集热系统包括槽式太阳能集热器阵列、控制器、空心集热管。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能热风系统强化原位生物通风土壤修复系统,其特征在于槽式太阳能集热器阵列由一组单个槽式太阳能聚光器通过串联或并联组合在一起。
4.根据权利要求2所述的一种太阳能热风系统强化原位生物通风土壤修复系统,其特征在于控制器感知太阳光照射的角度自动调节槽式太阳能集热器阵列抛面所朝方向。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能热风系统强化原位生物通风土壤修复系统,其特征在于所述通风系统地面上的通风管道外敷设保温层,地面一定深度以下的管道为多孔散热通风管,并且管壁周围布有透过性填料,通风管与地面接触部分,管咽密封设计。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能热风系统强化原位生物通风土壤修复系统,其特征在于所述气体净化装置包括汽水分离、活性炭吸附装置、生物滤池。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能热风系统强化原位生物通风土壤修复系统,其特征在于所述气相抽提管为ABS管,管壁上开有花孔,并且管壁周围布有透过性填料,气相抽提管与地面接触部分,管咽密封设计。
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