CN207357786U - 一种蒸汽间接加热强化气相抽提的污染土壤异位修复系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蒸汽间接加热强化气相抽提的污染土壤异位修复系统。包括：蒸汽间接加热系统、土壤气相抽提系统、土壤修复箱体12；所述蒸汽间接加热系统包括蒸汽源1、分气缸3、加热管4，蒸汽源1、分气缸3由蒸汽主管2连接；所述土壤气相抽提系统包括抽气部分和尾气处理单元8，所述抽气部分包括抽气管6、废气管7和风机9；所述加热管4从一侧穿透所述土壤修复箱体12，并在所述土壤修复箱体12中均匀分布，所述土壤修复箱体12的另一侧安装低温蒸汽管5。本系统利用蒸汽间接加热土壤强化气相抽提异位修复污染土壤，模块式设计，结构紧凑。可转移场地重复利用，适用范围广，操作方便。

Description

一种蒸汽间接加热强化气相抽提的污染土壤异位修复系统

技术领域

本实用新型涉及污染场地的环境修复技术领域，具体涉及一种蒸汽间接加热强化气相抽提的污染土壤异位修复系统，适用于挥发性物质污染土壤的修复。

背景技术

如今，科学技术日新月异，我国经济在各项技术的指导下高速发展。与此同时，在生产生活过程中排放的废气、废水、废渣等因“跑、冒、滴、漏”导致土地被各类化合物严重污染，从而影响我国居民生活环境和生活质量。因此，对于已经被污染物污染的土壤，需要进行土壤修复处理达标后，回填或投放至指定区域。其中，VOC（挥发性有机污染物）、SVOC（半挥发性有机污染物）和重金属汞是污染土壤的典型污染物。且VOC、SVOC和重金属汞污染土壤范围广，大部分对人和其他动植物均有极大的毒性。因此，VOC、SVOC和重金属汞污染土壤修复技术为当下的研究热点。

其中，土壤气相抽提技术通过不断将污染土壤间隙的气态化污染物抽出地面，进行无害化处理。该技术的修复效果受到土壤渗透性、含水率、组成以及污染物的蒸汽压、环境温度等因素影响。为提高修复效果，多种土壤气相抽提增强技术得到了研究和发展。将高温介质注入土壤，通过加热污染土壤到足够高的温度，使污染物迅速从土壤中挥发出来是一项极有前景气相抽提增强技术。

中国专利（201520196696.X）《一种蒸汽强化热脱附及气相抽提土壤修复系统》公开了一种蒸汽强化热脱附及气相抽提土壤修复系统，包括抽提系统、污染物处理系统以及下层蒸汽注入系统。抽提系统由气相抽提和液相抽提组成，污染物处理系统由气液旋流分离器、活性炭吸附装置、废液收集器和废液处理系统组成，下层蒸汽注入系统由蒸汽锅炉、蒸汽输送管道、蒸汽注射井组成。该专利利用蒸汽直接通入土壤传热，再利用管网将含有污染物的气体和液体抽出后处理。缺点在于利用蒸汽直接加热土壤时，根据该专利所述蒸汽换热后携带污染物被抽出时温度为150℃左右，这说明蒸汽热能没有被充分利用。另外，根据该专利所述，部分污染物由于温度的逐渐降低由气态而重新液化。这些液体进入土壤孔隙，增加土壤含水率，阻碍污染物通过孔隙扩散到气体，由此阻碍污染物从土壤中脱出。同时，抽出的污染物质以气态和液态两种形式存在，增加了后续处理难度。

中国专利（201610051426.9）《热强化土壤气相抽提系统》公开了一种热强化土壤气相抽提系统，包括蒸汽间接加热系统、抽提系统和待处理的土壤堆体，蒸汽间接加热系统为太阳能蒸汽间接加热系统，该太阳能蒸汽间接加热系统包括用传热部件依次连接设置的集热部分、传热部分和加热部分，抽提系统包括抽气部分，加热部分和抽气部分分别位于土壤堆体中。但该专利利用太阳能加热土壤堆体，很难将土壤加热到100℃以上，只适用于极易挥发性有机污染土壤的处理。并且该装置受到天气和季节影响较大，普适性不强。由于没有隔热箱体，绝热性能较差，较难达到理想效果。

发明内容

本实用新型针对现有技术中存在的不足提供一种蒸汽间接加热强化气相抽提的污染土壤异位修复系统，利用高温蒸汽间接加热被VOC、SVOC或重金属汞污染的土壤，加上气相抽提可加速污染物从土壤中脱出。

本实用新型的技术解决方案是：一种蒸汽间接加热强化气相抽提的污染土壤异位修复系统，包括：

蒸汽间接加热系统，所述蒸汽间接加热系统包括蒸汽源、分气缸、加热管，蒸汽源、分气缸由蒸汽主管连接；

土壤气相抽提系统，所述土壤气相抽提系统包括抽气部分和尾气处理单元，所述抽气部分包括抽气管、废气管和风机；

土壤修复箱体；

所述加热管从一侧穿透所述土壤修复箱体，并在所述土壤修复箱体中均匀分布，所述土壤修复箱体的另一侧安装低温蒸汽管。

所述土壤修复箱体的外壳由型钢框架、可拆装式侧壁和可拆装式盖板构成；可拆装式侧壁和可拆装式盖板采用双层压型钢板制作；可拆装式侧壁使用铰链或插槽方式安装；。

所述可拆装式侧壁上有气室，所述气室上设置调节阀，内部布有透气孔，所述透气孔联通所述气室与所述土壤修复箱体内部；所述可拆装式盖板上预留有抽气管安装孔，抽气管安装孔与所述抽气管之间密封连接，以免造成气流短路。

所述蒸汽主管上设置流量控制阀、安全阀、流量计和压力表，低温蒸汽管上设置压力表、视液镜和疏水装置。

所述蒸汽主管和所述分气缸之间，以及所述加热管和所述低温蒸汽管之间通过法兰连接。

所述抽气管为花孔管，均匀排布并填埋在土壤内，其外包裹过滤层。

所述气室由上至下平行排布于所述可拆装式侧壁上。

一种蒸汽间接加热强化气相抽提的污染土壤异位修复系统，模块式设计，可以多级串联，依据土壤加热温度需求，通过管道和阀门的切换，调整各级顺序，充分利用蒸汽潜热，属于节能修复技术。

本实用新型的有益效果是：由于模块式蒸汽间接加热强化气相抽提的污染土壤异位修复系统的土壤加热后的理想温度是200℃左右，提高了土壤污染物的饱和蒸气压，抽气将挥发的气态污染物从土壤气中抽出，降低了气态污染物在土壤中的分压，促使污染物从土壤中持续解析分离，因此能将绝大部分VOC和大部分SVOC气化。本实用新型为蒸汽间接加热，避免了上文所述的蒸汽直接加热造成的缺点。且从污染土堆中抽出的气体温度也不会太高，含有的污染物浓度也较低。因此，对于从污染土堆中抽出的气体的处理较为方便。

另外，在加热的过程中，土壤本身的性质不会有较大的改变。本系统可以多级串联，充分利用蒸汽潜热，属于节能修复技术。本系统利用蒸汽间接加热土壤强化气相抽提异位修复污染土壤，模块式设计，结构紧凑。可转移场地重复利用，适用范围广，操作方便。

另外，由于部分工厂会产生废弃蒸汽，若能加以利用，则本系统属于废弃能源再利用的绿色循环技术。

附图说明

图1是一种蒸汽间接加热强化气相抽提的污染土壤异位修复系统结构示意图。

图中：1-蒸汽源，2-蒸汽主管，3-分气缸，4-加热管，5-低温蒸汽管，6-抽气管，7-废气管，8-尾气处理单元，9-风机，10-可拆装式侧壁，11-可拆装式盖板，12-土壤修复箱体，13-透气孔，14-气室，15-调节阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

如图1所示，本实用新型优选实施方式提供的一种蒸汽间接加热强化气相抽提的污染土壤异位修复系统，包括：蒸汽间接加热系统、土壤气相抽提系统、土壤修复箱体12；所述蒸汽间接加热系统包括蒸汽源1、分气缸3、加热管4，蒸汽源1、分气缸3由蒸汽主管2连接；所述土壤气相抽提系统包括抽气部分和尾气处理单元8，所述抽气部分包括抽气管6、废气管7和风机9；所述加热管4从一侧穿透所述土壤修复箱体12，并在所述土壤修复箱体12中均匀分布，所述土壤修复箱体12的另一侧安装低温蒸汽管5。

位于土壤修复箱体12外部的蒸汽输送管道周围包裹绝热材料，以减少热量的损失。蒸汽源1优先选择废弃蒸汽，或采用外加蒸汽发生器为蒸汽源1。

蒸汽主管2上设置流量控制阀、安全阀、流量计和压力表，低温蒸汽管5上设置压力表、视液镜和疏水装置。通过压力表可确定蒸汽管道的压力，联合视液镜了解高温蒸汽在土壤中的换热情况，并通过控制阀控制蒸汽流量，以达到均匀充分传热。蒸汽经过加热管4后温度降低，部分液化，可通过疏水装置排出；且低温蒸汽可通入下一级土壤修复箱体继续利用剩余热量并以此类推，也可回流至蒸汽源1重新升温等。

抽气部分包括抽气管6、废气管7和风机9，尾气处理单元8依据土壤中污染物类型选择具体净化工艺。抽气时携带污染物的气体通过过滤层进入抽气管6，过滤层可以防止抽气管6上的孔口被堵塞。可采用双层过滤网间夹砾石层，或者使用多级配滤料作为过滤层。被风机9抽出的气体经废气管7先通过尾气处理单元8去除气体中携带的土壤颗粒和微小水滴，同时也要去除污染物后排出。

土壤修复箱体12的外壳由型钢框架、可拆装式侧壁10和可拆装式盖板11构成。可拆装式侧壁10和可拆装式盖板11采用双层压型钢板制作，中间填充珠光砂等绝热材料，隔层抽真空。可拆装式侧壁10可使用铰链或插槽方式安装。可拆装式侧壁10上有气室14，气室14上设置调节阀15，内部布有透气孔13，透气孔13联通气室14与土壤修复箱体12内部。可拆装式盖板11上预留有抽气管安装孔，抽气管安装孔与抽气管6之间密封，以免造成气流短路。气室14的进气流量可由调节阀15控制。这样，在抽气过程中，外部空气可通过透气孔13进入土壤中，且可根据运行情况，分别调节上、中、下部气室的开闭程度，保持土壤修复箱体12内的气流均匀通畅，使土壤中的污染物随气流被顺利抽出。

先对污染区域进行测量定位，挖出污染土，并运送到指定修复地点，打开土壤修复箱体12上的可拆装式盖板11，将污染土放置入土壤修复箱体12中，确认抽气管6完全埋入土壤中后将可拆装式盖板11盖好，并将抽气管6与可拆装式盖板11上抽气管安装孔之间的间隙密封。

将蒸汽源1打开，高温热蒸汽通过蒸汽主管2通入分气缸3中，均匀分布在数根蒸汽输送管中，然后进入土壤修复箱体12中的加热管4里。蒸汽与土壤充分换热后进入低温蒸汽管5，通过设置在低温蒸汽管5上的视液镜和压力表可得知蒸汽管内压力和换热情况，并可通过蒸汽主管2处的阀门调节蒸汽流量。之后，低温蒸汽可通入下一级土壤修复箱体，充分利用能源，或回流至蒸汽源1重新加热，也可以直接处置达标后外排。

加热后，土壤中的污染物随土壤升温后，逸出到土壤颗粒周围的空隙中。然后风机9将携带污染物的空气从土壤孔隙中抽出，通过抽气管6和废气管7进入尾气处理单元8，去除空气携带的土壤颗粒、微小水滴以及污染物等后排出。在抽气过程中，外部空气通过透气孔13进入土壤修复箱体12以平衡内外压力。可分别控制上、中、下部的调节阀15来控制不同高度进入土壤修复箱体12的空气流量。

完成修复后，打开顶部可拆装式盖板11，移开可拆装式侧壁10，取出修复完成的土壤，再将下一批待处理的污染土壤放入土壤修复箱体12，重复以上操作即可。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种蒸汽间接加热强化气相抽提的污染土壤异位修复系统，其特征在于包括：

蒸汽间接加热系统，所述蒸汽间接加热系统包括蒸汽源（1）、分气缸（3）、加热管（4），蒸汽源（1）、分气缸（3）由蒸汽主管（2）连接；

土壤气相抽提系统，所述土壤气相抽提系统包括抽气部分和尾气处理单元（8），所述抽气部分包括抽气管（6）、废气管（7）和风机（9）；

土壤修复箱体（12）；

所述加热管（4）从一侧穿透所述土壤修复箱体（12），并在所述土壤修复箱体（12）中均匀分布，所述加热管（4）在所述土壤修复箱体（12）的另一侧连接低温蒸汽管（5）。

2.根据权利要求1所述的一种蒸汽间接加热强化气相抽提的污染土壤异位修复系统，其特征在于所述土壤修复箱体（12）的外壳由型钢框架、可拆装式侧壁（10）和可拆装式盖板（11）构成；可拆装式侧壁（10）和可拆装式盖板（11）采用双层压型钢板制作，双层压型钢板之间填充珠光砂绝热材料，并抽真空；可拆装式侧壁（10）使用铰链或插槽方式安装。

3.根据权利要求2所述的一种蒸汽间接加热强化气相抽提的污染土壤异位修复系统，其特征在于所述可拆装式侧壁（10）上有气室（14），所述气室（14）上设置调节阀（15），内部布有透气孔（13），所述透气孔（13）联通所述气室（14）与所述土壤修复箱体（12）内部；所述可拆装式盖板（11）上预留有抽气管安装孔，抽气管安装孔与所述抽气管（6）之间密封。

4.根据权利要求1所述的一种蒸汽间接加热强化气相抽提的污染土壤异位修复系统，其特征在于所述蒸汽主管（2）上设置流量控制阀、安全阀、流量计和压力表，低温蒸汽管（5）上设置压力表、视液镜和疏水装置。

5.根据权利要求1所述的一种蒸汽间接加热强化气相抽提的污染土壤异位修复系统，其特征在于所述蒸汽主管（2）和所述分气缸（3）之间，以及所述加热管（4）和所述低温蒸汽管（5）之间通过法兰连接。

6.根据权利要求1所述的一种蒸汽间接加热强化气相抽提的污染土壤异位修复系统，其特征在于所述抽气管（6）为花孔管，均匀排布并填埋在土壤内，其外包裹过滤层。

7.根据权利要求3所述的一种蒸汽间接加热强化气相抽提的污染土壤异位修复系统，其特征在于所述气室（14）由上至下平行排布于所述可拆装式侧壁（10）上。