CN214348609U - 一种多环芳烃污染土壤堆体的热脱附修复设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多环芳烃污染土壤堆体的热脱附修复设备，其特征在于，包括：土壤堆体、加热模块、加热管道、抽气管道、管道支架、堆体密封层、土壤取样口和温度监控系统、抽气模块、空气冷凝器、尾气处理器和尾气排放口；所述土壤堆体上罩有堆体密封层，所述堆体密封层上设有土壤取样口和温度显示器，所述温度显示器与置于土壤堆体内的温度传感器相连；所述土壤堆体内部设有加热管道和抽气管道，加热管道外接加热模块，抽气管道外接抽气模块；抽气模块的排气口上依次连接有空气冷凝器、尾气处理器和尾气排放口。本实用新型的热脱附修复设备提高了热能利用率，强化了污染土壤堆体热修复去除效率。

Description

一种多环芳烃污染土壤堆体的热脱附修复设备

技术领域

本实用新型涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种多环芳烃污染土壤堆体的热脱附修复设备。

背景技术

多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是指一类具有多个芳香环的碳氢化合物，其中芳香环是一类具有离域化电子结构的环状有机物。多环芳烃广泛存在于自然现象和工业实践中，其形成有自然来源，如火山爆发、沉积物成岩过程等；也有人为来源，主要是化石能源利用中有机物的不完全燃烧或热解，后者也是环境中PAHs的主要来源。PAHs化学性质稳定且多数具有毒性，属于环境中持久性有机污染源。近年来，随着我国经济的发展，工业发展迅速，城市为了经济的发展，不断扩大发展规模，电镀、化工以及机械加工企业逐渐增多，持久性有机污染物多环芳烃对环境造成的污染越来越受到各国关注。多环芳烃易吸附在有机固体物质上，由于其生物利用率低，难以被降解，可长期存在于土壤、地表水和污水中。多环芳烃具有致癌、致畸和致突变的特点，相关研究表明，人类接触多环芳烃会增加患癌症(如乳腺癌、食道癌、前列腺癌等)的风险；同时，相关研究显示，大量化工等企业搬迁遗留场地的土壤中检测出多环芳烃类污染物严重超标，因此场地污染修复是我国环境修复的重点工作之一。

目前国内外多环芳烃污染场地修复技术主要以物理修复技术、化学修复技术、热修复技术、微生物修复技术和植物修复技术为主。原位修复技术是目前和未来场地污染修复的主要研究发展方向，化学修复技术和多相萃取技术所占比例迅速上升，土壤蒸汽汽提、固定稳定化和生物修复技术所占比例基本未发生变化；异位修复技术中，固定稳定化技术和热脱附技术占主要地位，焚烧技术所占比例迅速下降，呈现逐渐被其它修复技术替代的趋势。在污染场地修复工程实用技术方面，与欧美等发达国家相比，我国目前的研究还较少，已开展的修复与在开发的示范场地也比较少，并且原位修复技术在工程应用中的成熟度较低，处理效果不突出的特点，因此针对污染场地多环芳烃污染修复主要以异位修复技术为主，其中异位热脱附技术具有污染物去除率高、修复周期短、适用性强等显著优势，因而在有机污染场地土壤修复工程中得到普遍应用。热脱附技术(Thermal Desorption)是指在真空条件下或通入载气时，通过直接或间接热交换，将土壤中的有机污染物加热到足够的温度，以使有机污染物从污染介质上得以挥发或分离，进入气体处理系统的过程。热脱附可通过调节加热温度和停留时间等方式有选择地将污染物从某一相转化为另一相，在修复过程中并不出现对有机污染物的破坏作用。通过控制热脱附系统的温度和污染土壤停留时间有选择的使污染物得以挥发，并不发生氧化、分解等化学反应。可以有效去除易挥发性的有机物，也可以有效去除半挥发或难挥发性、高沸点、难分解的有机污染物，并且对于含有多种不同沸点的有机污染物可以一次加热处理以达到修复目标。

堆体热脱附修复技术虽然具有环境友好的属性，应用范围广泛，能够处理所有的有机物和部分无机物，系统采用模块化、集成化及智能化的设计，增加了设备的紧凑性，设备占地面积小等优点；但是，热脱附设备在单套处理能力等方面并未得到大幅提高，仍存在稳定性差、实际处理能力低于设计处理量等问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种多环芳烃污染土壤堆体的热脱附修复设备。

本实用新型工卡了一种多环芳烃污染土壤堆体的热脱附修复设备，包括：土壤堆体(1)、加热模块(2)、加热管道(3)、抽气管道(4)、管道支架(5)、堆体密封层(6)、土壤取样口和温度监控系统(7)、抽气模块(8)、空气冷凝器(9)、尾气处理器(10)和尾气排放口(11)；

所述土壤堆体(1)上罩有堆体密封层(6)，所述堆体密封层(6)上设有土壤取样口和温度显示器，所述温度显示器与置于土壤堆体(1)内的温度传感器相连；所述土壤堆体(1)内部设有加热管道(3)和抽气管道(4)，加热管道(3)外接加热模块(2)，抽气管道(4)外接抽气模块(8)；抽气模块(8)的排气口上依次连接有空气冷凝器(9)、尾气处理器(10)和尾气排放口(11)。

作为本实用新型的进一步改进，所述加热管道(3)、抽气管道(4)安装在管道支架(5)上。

作为本实用新型的进一步改进，所述加热管道(3)包括：加热进气主管(3-1)、加热支管(3-2)、加热出气主管(3-3)、第一控制阀门(3-4)、第二控制阀门(3-5)、第三控制阀门(3-6)和第四控制阀门(3-7)；

加热进气主管(3-1)一端与加热模块(2)相连，另一端与多根加热支管(3-2)的一端相连，每根加热支管(3-2)置于对应的土壤堆体(1)内；多根加热支管(3-2)的另一端与加热出气主管(3-3)相连，加热出气主管(3-3)与加热模块(2)的进气口相连，在加热支管(3-2)、加热出气主管(3-3)上设有多个控制阀门，实现多根加热支管(3-2)的串并联。

作为本实用新型的进一步改进，所述加热支管(3-2)呈前后U型排布，左右两侧平行分布。

作为本实用新型的进一步改进，所述抽气管道(4)包括：抽气主管(4-1)和抽气支管(4-2)，所述抽气主管(4-1)的一端与抽气模块(8)连接，多根抽气支管(4-2)与抽气主管(4-1)连通，抽气支管(4-2)的表面设有抽气筛孔(4-3)。

作为本实用新型的进一步改进，所述管道支架(5)：包括管道吊架(5-1)和管道锁扣(5-2)，管道吊架(5-1)的数量为4个，成矩形状布设，管道吊架(5-1)四角设有管道锁扣(5-2)。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的热脱附修复设备提高了热能利用率，强化了污染土壤堆体热修复去除效率；

本实用新型的加热管道采用前后U型排布，左右两侧平行分布，同时设置控制阀门，通过控制阀门调节实现加热管道的串并联加热，有利于热脱附过程，并且实现热量的二次循环利用；

本实用新型的抽气管道为多支管结构，抽气支管上部设有抽气筛孔，抽气筛孔平行分布于管道各个方向，在加热过程中根据气体流体力学，实现气体的收集，有利于提高抽提效果；

本实用新型的污染土壤堆体内部设有土壤取样口和温度监控系统，可以实时监测土壤堆体的加热温度，同时可以实时采集土壤样品检测分析，确定土壤处理效果；

本实用新型的加热管道和抽气管道与管道支架连接，在进行土壤堆体上料和卸料的过程中可以实现机械一体化操作，有利于工程现场实施。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例公开的多环芳烃污染土壤堆体的热脱附修复设备的结构示意图；

图2为图1中加热管道的结构示意图；

图3为图1中抽气管道的结构示意图；

图4为图1中管道支架的结构示意图。

图中：

1、土壤堆体；2、加热模块；3、加热管道；3-1、加热进气主管；3-2、加热支管；3-3、加热出气主管；3-4、第一控制阀门；3-5、第二控制阀门；3-6、第三控制阀门；3-7、第四控制阀门；4、抽气管道；4-1、抽气主管；4-2、抽气支管；4-3、抽气筛孔；5、管道支架；5-1、管道吊架；5-2、管道锁扣；6、堆体密封层；7、土壤取样口和温度监控系统；8、抽气模块；9、空气冷凝器；10、尾气处理器；11、尾气排放口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，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获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

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。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：

本实用新型提供一种多环芳烃污染土壤堆体的热脱附修复设备，其实现了余热回用，提高了热能利用率，强化了污染土壤堆体热修复去除效率，机械模块化智能操作，增加各处理模块的可移动性，缩短建设及运输时间，满足国内快速施工的需求；同时，本实用新型的热脱附修复设备设计合理，处理效果好，适合各类土壤中多环芳烃的处置，且该设备具有低能耗，操作简便，自动化程度高的优点。

如图1所示，本实用新型提供一种多环芳烃污染土壤堆体的热脱附修复设备，包括：土壤堆体1、加热模块2、加热管道3、抽气管道4、管道支架5、堆体密封层6、土壤取样口和温度监控系统7、抽气模块8、空气冷凝器9、尾气处理器10和尾气排放口11；其中，在处理时，该热脱附修复设备可适用于一个土壤堆体1的热脱附修复或多个土壤堆体1的共同热脱附修复，图1所示的是通过一套设备实现2个对称的土壤堆体1的共同热脱附修复；具体的：

本实用新型的土壤堆体1上罩有堆体密封层6，堆体密封层6可采用耐高温防腐蚀的高密度复合材料，罩在土壤堆体1的四周及顶部，实现对土壤堆体1的保温。进一步，本实用新型可在堆体密封层6上设有土壤取样口和温度监控系统7，通过土壤取样口可取出修复后的土壤进行检测修复效果；同时，温度监控系统7包括温度显示器和温度传感器，温度传感器置于土壤内部，用于检测修复过程中的土壤温度并将温度显示在土壤取样口处的温度显示器上，便于工作人员基于显示的土壤温度控制加热模块2的开启、关闭或温度调整，实现手动控制；或者通过PLC接收检测的温度与设定的阈值进行比较，若达到低温度阈值，则通过PLC自动控制加热模块2的开启；若达到高温度阈值，则通过PLC自动控制加热模块2的关闭；以实现自动控制。

本实用新型在土壤堆体1内铺设一层加热管道3或上下铺设有多层加热管道3；例如，一般土壤堆体1的厚度不超过3m，上下两个加热管道3的高度不超过1m，以保证土壤堆体1的均匀受热以均匀达到热脱附修复。

本实用新型的每层的加热管道3包括加热进气主管3-1、加热支管3-2、加热出气主管3-3、第一控制阀门3-4、第二控制阀门3-5、第三控制阀门3-6和第四控制阀门3-7，加热进气主管3-1一端与加热模块2相连，加热模块2可工业热风机，出风温度达到250～330℃；或者，加热模块2可选择其他热源，即高温蒸汽等。加热进气主管3-1的另一端与多根加热支管3-2的一端相连，每根加热支管置于对应的土壤堆体1内，多根加热支管3-2的另一端与加热出气主管3-3相连，加热出气主管3-3与加热模块2的进气口相连，在加热支管3-2、加热出气主管3-3上可设有多个控制阀门，实现多根加热支管的串并联；以图1、2为例，本实用新型在第一加热支管上设有第一控制阀门3-4，在第二加热支管上设有第二控制阀门3-5，在加热出气主管3-3上设有第三控制阀门3-6和第四控制阀门3-7，打开第一控制阀门3-4、第二控制阀门3-5、第四控制阀门3-7，关闭第三控制阀门3-6，可实现第一加热支管和第二加热支管的并联；打开第二控制阀门3-5、第三控制阀门3-6，关闭第一控制阀门3-4、第四控制阀门3-7可实现第一加热支管和第二加热支管的串联；其中，上述串并联的管路连接方式仅为示出的一种形式，在此形式的基础上，还可进行其他串并联结构的变形设计，故在此不做一一阐述。

更进一步，控制阀门可选择手动阀门或自动阀门，当选择自动阀门时，其连接在PLC的输出端，通过远程实现对控制阀门的选择性开启或关闭。更进一步，加热出气主管3-3与加热模块2的进气口相连，加热热量在系统中循环过程中，末端返回到热风机的风量是含有热能的，返回热风机的热能可以被热风机循环利用再次加热到既定温度后送入土堆中进行循环加热。更进一步，加热支管3-2呈前后U型排布，左右两侧平行分布；增大了对土壤堆体1的加热效率。更进一步，每层的加热进气主管可共同连接在同一加热模块2上。更进一步，如图4所示，本实用新型的加热管道3安装在管道支架5上，管道支架5包括管道吊架5-1和管道锁扣5-2，管道吊架5-1的数量为4个，成矩形状布设，管道吊架5-1四角设有管道锁扣5-2；在进行土壤堆体堆置和设备组装过程中，系统通过吊环和支架连接，通过机械进行安装调运。土堆的装卸和设备的安装均实现机械化。

如图3所示，本实用新型的每层抽气管道4包括：抽气主管4-1和抽气支管4-2，所述抽气主管4-1的一端与抽气模块8连接，抽气模块8为常规抽风机，其抽气风量根据高压蒸汽流量确定；多根抽气支管4-2与抽气主管4-1连通，抽气支管4-2的表面设有抽气筛孔4-3，抽气支管4-2上相隔50mm设有3个等间距直径为20mm的抽气筛孔4-3，多个抽气筛孔4-3一字排列在抽气支管4-2的上部并与抽气支管4-2贯通。更进一步，抽气支管4-2可贯穿在多个土壤堆体1之间；更进一步，每层的抽气主管4-1可共同连接在同一抽气模块8上。更进一步，如图4所示，本实用新型的抽气管道4安装在管道支架5上，管道支架5包括管道吊架5-1和管道锁扣5-2，管道吊架5-1的数量为4个，成矩形状布设，管道吊架5-1四角设有管道锁扣5-2；在进行土壤堆体堆置和设备组装过程中，系统通过吊环和支架连接，通过机械进行安装调运。土堆的装卸和设备的安装均实现机械化。更进一步，抽气模块8可人工开启或与PLC相连，实现远程开启。

本实用新型抽气模块8的排气口上依次连接有空气冷凝器9、尾气处理器10和尾气排放口11，实现空气冷凝、尾气处理和排放。其中，空气冷凝器9、尾气处理器10和尾气排放口11为常规设备。

本实用新型使用时：

连接好上述装置，开启加热模块2和对应的控制阀门，采用加热支管串联或并联的方式通过加热管道3实现对土壤堆体1的热脱附修复，修复预设的时间后通过土壤取样口采集样品进行检测，如果符合要求，则完成修复；在修复的过程中，土壤堆体1受热产生的多环芳烃在抽气模块8的作用下经抽气管道4抽取并依次进入空气冷凝器9、尾气处理器10中进行空气冷凝、尾气处理，达标后通过尾气排放口11排出。在上述修复过程中，可实现温度检测和PLC的自动化控制。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多环芳烃污染土壤堆体的热脱附修复设备，其特征在于，包括：土壤堆体(1)、加热模块(2)、加热管道(3)、抽气管道(4)、管道支架(5)、堆体密封层(6)、土壤取样口和温度监控系统(7)、抽气模块(8)、空气冷凝器(9)、尾气处理器(10)和尾气排放口(11)；

所述土壤堆体(1)上罩有堆体密封层(6)，所述堆体密封层(6)上设有土壤取样口和温度显示器，所述温度显示器与置于土壤堆体(1)内的温度传感器相连；所述土壤堆体(1)内部设有加热管道(3)和抽气管道(4)，加热管道(3)外接加热模块(2)，抽气管道(4)外接抽气模块(8)；抽气模块(8)的排气口上依次连接有空气冷凝器(9)、尾气处理器(10)和尾气排放口(11)。

2.如权利要求1所述的热脱附修复设备，其特征在于，所述加热管道(3)、抽气管道(4)安装在管道支架(5)上。

3.如权利要求1所述的热脱附修复设备，其特征在于，所述加热管道(3)包括：加热进气主管(3-1)、加热支管(3-2)、加热出气主管(3-3)、第一控制阀门(3-4)、第二控制阀门(3-5)、第三控制阀门(3-6)和第四控制阀门(3-7)；

加热进气主管(3-1)一端与加热模块(2)相连，另一端与多根加热支管(3-2)的一端相连，每根加热支管(3-2)置于对应的土壤堆体(1)内；多根加热支管(3-2)的另一端与加热出气主管(3-3)相连，加热出气主管(3-3)与加热模块(2)的进气口相连，在加热支管(3-2)、加热出气主管(3-3)上设有多个控制阀门，实现多根加热支管(3-2)的串并联。

4.如权利要求3所述的热脱附修复设备，其特征在于，所述加热支管(3-2)呈前后U型排布，左右两侧平行分布。

5.如权利要求1所述的热脱附修复设备，其特征在于，所述抽气管道(4)包括：抽气主管(4-1)和抽气支管(4-2)，所述抽气主管(4-1)的一端与抽气模块(8)连接，多根抽气支管(4-2)与抽气主管(4-1)连通，抽气支管(4-2)的表面设有抽气筛孔(4-3)。

6.如权利要求1所述的热脱附修复设备，其特征在于，所述管道支架(5)：包括管道吊架(5-1)和管道锁扣(5-2)，管道吊架(5-1)的数量为4个，成矩形状布设，管道吊架(5-1)四角设有管道锁扣(5-2)。

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