TWM462152U - 用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備 - Google Patents

Description

用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備

本新型是有關於一種土壤處理設備，特別是指一種可使受污染土壤中的有機化合物快速脫除之處理設備。

目前工廠、加油站和儲槽等場所在儲存和運輸上若有不當處置時，將可能造成化學有機溶劑、柴油和汽油等滲入土壤，而造成土壤污染。一般而言，目前整治方式包含物理處理、化學處理和生物處理方式等。

如中華民國公告第I283194號「專用於土壤、地下水油污染整治方法」發明專利案，所揭露之土壤有機物整治技術，係運用將受污染的土壤以氣體抽提設備將氣體抽出後，以活性碳進行吸附或是以蓄熱式焚化爐高溫處理。然而卻可能存在活性碳必須時常更換，以致衍生較高成本的問題，另外，蓄熱式焚化爐並不適合用於處理較低濃度的有機物污染。

如中華民國公告第M351323號「油土分離熱處理機」新型專利案，係揭露以高溫熱處理的方式，使土壤 中的深層油污能揮發處理的技術，惟此做法同樣存在成本較高的問題。

如中華民國公開第201204481號「快速處理土壤污染的方法」發明專利案，其所揭露利用微生物分解油污染的整治技術，包括利用在油污染場地篩選出的油分解菌，並搭配添加助劑的方式進行處理。或是配合關鍵基質，誘發一群於高溫具有生長優勢的菌群生長並產生於高溫時進行降解油污的能力，之後搭配界面活性劑的使用，將殘餘的油污去除。然而以微生物應用現地整治時，常可能因環境因素如：生長環境不適應或菌種競爭，或是營養鹽添加因素如：營養鹽傳輸不易和生物膜阻塞等問題而可能導致效果不如預期的情形。

又如日本特開2006-247483號公報之揭露內容，以添加有金屬鹽和過氧化氫等具降解能力的活性碳和氧化劑處理受油污染土壤的方法，則須控制pH至5以下，否則可能有造成金屬溶出污染的疑慮。

如中華民國公告第I257921號「生物界面活性劑之製造方法」發明專利案，揭露利用各種界面活性劑來清除土壤中的油污染，其中界面活性劑依其合成方式，可區分成化學合成界面活性劑和生物合成界面活性劑，且亦有針對處理油污而研發出生物界面活性劑之製造方法；然而單以界面活性劑添加的方式處理土壤中的油污，可能有難以處理符合管制標準之疑慮，因此往往需配合其他的整治技術或是設備。

其中，超音波的使用應是一可行因素，再如中華民國公開第200520862號「超音波整治重金屬污染土壤之方法」發明專利案，則是揭露利用超音波整治重金屬污染土壤，超音波應用於土壤之技術依其用途可分為：(一)分散土壤中的顆粒、(二)促進土壤中孔隙流體的流動、(三)土壤中有機物的萃取、(四)土壤中重金屬的移除。

因此，本新型之目的，即在提供一種結合有用界面活性劑及超音波振盪的整治方式，使得受污染土壤中的有機物可快速地清除之用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備。

於是本新型用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備，包含一超音波振盪單元、一供應單元，以及一攪拌單元。該超音波振盪單元包括有一用以盛裝一受污染土壤與一界面活性劑溶液之槽本體，以及一設置於該槽本體且能產生超音波振盪之超音波振盪模組。該供應單元是用以對該槽本體提供所述界面活性劑溶液。而該攪拌單元則是用以伸入於該槽本體中並對所述受污染土壤與所述界面活性劑溶液產生攪拌作用。

本新型之功效在於整體構造簡化，且藉由超音波振盪模組所產生的超音波振盪搭配該攪拌單元之攪拌，使得所述界面活性劑溶液能與所述受污染土壤充分混合，進而可快速地去除所述受污染土壤中的有機化合物，經淨化處理後的土壤能達到土壤管制標準，因此，整體淨化相 當簡便且效率佳。另外，分離出來的液體可進一步導入一廢棄液體處理系統，製造成有機肥料或是進行油品的回收。

2‧‧‧超音波振盪單元

21‧‧‧槽本體

211‧‧‧底壁

212‧‧‧出流口

22‧‧‧超音波振盪模組

221‧‧‧控制主機

222‧‧‧操作時間控制裝置

223‧‧‧操作功率控制裝置

23‧‧‧濾網

231‧‧‧篩目

3‧‧‧供應單元

31‧‧‧承載桶

32‧‧‧汲取管

4‧‧‧攪拌單元

41‧‧‧驅動模組

411‧‧‧轉速控制裝置

412‧‧‧攪拌時間控制裝置

42‧‧‧攪拌件

5‧‧‧抽送單元

51‧‧‧蠕動幫浦

52‧‧‧流量控制裝置

53‧‧‧進流量控制裝置

54‧‧‧輸入管

6‧‧‧廢棄液體處理系統

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一示意圖，說明本新型用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備之一較佳實施例；及圖2是一剖視示意圖，說明該較佳實施例之使用態樣。

參閱圖1、2，本新型用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備的較佳實施例包含一超音波振盪單元2、一供應單元3，以及一攪拌單元4。

該超音波振盪單元2包括有一槽本體21、一設置於該槽本體21且能產生超音波振盪之超音波振盪模組22，以及一濾網23。該槽本體21於其底壁211處設有一出流口212，該濾網23是設置於該出流口212處。在本較佳實施例中，該濾網23為不銹鋼網態樣，具有多數篩目231，該等篩目231的數量範圍約為100至400個。而該超音波振盪模組22包括一設於該槽本體21內而用以產生超音波振盪之控制主機221、一與該控制主機221電性連接而用以控制超音波振盪時間之操作時間控制裝置222，以及一與該控制主機221電性連接而用以控制超音波功率之操作功率控制裝置223。其中，該操作功率控制裝置222的操作功率範圍為50至1500瓦(W)，振盪頻率範圍為20至100千赫 茲(KHZ)，處理操作時間範圍為5至120分鐘。

該供應單元3包括一用以盛裝有一界面活性劑溶液之承載桶31，以及一汲取管32，該汲取管32的一端伸置於承載桶31中，而另一端則穿出於承載桶31外。特別說明的是，界面活性劑溶液是界面活性劑與水的混合，且界面活性劑與水的混合比例濃度範圍為0.01%至10%，此外，界面活性劑可為化學合成界面活性劑或生物性界面活性劑，其中化學合成界面活性劑如依親水基之電離與否可分為離子型和非離子型，而離子型界面活性劑依所帶電荷又可分為陽離子型、陰離子型和兩性離子型，而非離子型界面活性劑可區分為大極性基型和小極性基型。至於該生物性界面活性劑依化學結構可分成醣脂類、磷脂類、脂胜肽類、脂肪酸類和聚合型生物界面活性劑及上述之任意組合。

該攪拌單元4包括有一驅動模組41，以及一與該驅動模組41相連接之攪拌件42，該驅動模組41包括一用以驅動該攪拌件42進行旋轉之馬達(因視圖角度關係，未予顯示)、一可供操作以控制該攪拌件42的轉速之轉速控制裝置411，以及一可供操作以控制攪拌時間之攪拌時間控制裝置412。其中，該轉速控制裝置411之轉速控制範圍為10至1000(轉/分鐘，RPM)，該攪拌時間控制裝置412之處理操作時間範圍為5至120分鐘。

此外，本新型還包含一連設於該供應單元3與該槽本體21間之抽送單元5，該抽送單元5包括一與該供 應單元3的汲取管32穿出端相連接之蠕動幫浦51、一用以調控界面活性劑溶液輸入該槽本體21的進流速率之流量控制裝置52、一用以控制界面活性劑溶液輸入該槽本體21的進流時間之進流量控制裝置53，以及一與該蠕動幫浦51相連接而用以將該供應單元3所輸出的界面活性劑導入該槽本體21之輸入管54。

續參閱圖1、2，在使用上，先進行檢測受污染土壤之總石油碳氫化合物(Total petroleum hydrocarbons，TPH)濃度，根據總石油碳氫化合物濃度的高低，再調整界面活性劑溶液濃度，以及藉由轉速控制裝置411完成該攪拌件42之轉速設定、藉由攪拌時間控制裝置412完成攪拌時間之設定、藉由操作時間控制裝置222而完成超音波振盪時間之設定、藉由操作功率控制裝置223完成超音波功率之設定。然後將受污染土壤置入該槽本體21中，並控制受污染土壤的重量和所述界面活性劑溶液的比例濃度範圍為1至100公克除以單位毫升(亦即為g/ml)。再啟動該抽送單元5、該攪拌單元4及超音波振盪單元2，利用該抽送單元5之蠕動幫浦51運作而能透過該汲取管32抽取該供應單元3內的界面活性劑溶液並循該輸入管54導入該槽本體21中，藉由該攪拌單元4之驅動模組41驅動伸入於受污染土壤中的攪拌件42旋轉，對受污染土壤及所添加之界面活性劑溶液進行混合攪拌，同時配合該超音波振盪模組22之控制主機221所產生的超音波振盪作用，可分散受污染土壤中的顆粒，且能促進受污染土壤中界面活性劑溶液 的流動，進而促使受污染土壤中有機物能成功的自受污染土壤中分離，所產生的廢棄液體可經由該槽本體21之出流口212排出，如此不但可快速地去除所述受污染土壤中的有機化合物，且經將淨化處理後的土壤更能達到土壤管制標準，因此，整體淨化相當簡便且效率佳。另外，分離出來的液體可進一步導入一廢棄液體處理系統6，製造成有機肥料或是進行油品的回收。

以下進一步針對(1)界面活性劑與水濃度的測試添加、(2)攪拌和攪拌搭配超音波振盪測試、(3)處理時間測試，詳述如下：

[測試一]未處理之受污染土壤測試：取4份受污染土壤，將受污染土壤均質後直接取樣測試總石油碳氫化合物濃度，分析濃度分別為4856.9 mg/kg、4173.2 mg/kg、5018.2 mg/kg和5687.5 mg/kg。顯示此受污染土壤總石油碳氫化合物濃度分佈為4173.2~5687.5 mg/kg，平均濃度約為4934 mg/kg。

[測試二]無界面活性劑添加之受污染土壤處理測試：測試變數包括：攪拌、攪拌及超音波在2種處理時間的測試，共測試4個處理完樣品之總石油碳氫化合物濃度。其中攪拌速度設定為1000轉/分鐘(RPM)，超音波振盪頻率設定為40千赫茲(KHZ)。

50g受污染土壤加500 ml水，攪拌10分鐘後，將水去除後，受污染土壤送樣進行總石油碳氫化合物分 析，總石油碳氫化合物殘餘濃度為1785.4 mg/kg。

50g受污染土壤加500 ml水，攪拌20分鐘後，將水去除後土壤送樣進行總石油碳氫化合物分析，總石油碳氫化合物殘餘濃度為2179.5 mg/kg。

50g受污染土壤加500ml水，進行攪拌同時超音波振盪10分鐘後，將水去除後，受污染土壤送樣進行總石油碳氫化合物分析，總石油碳氫化合物殘餘濃度為1622.2 mg/kg。

50g受污染土壤加500ml水，進行攪拌同時超音波振盪20分鐘後，將水去除後，受污染土壤送樣進行總石油碳氫化合物分析，總石油碳氫化合物殘餘濃度為2135.3 mg/kg。

由上述的實驗測試可知，在無界面活性劑添加的情況下，以攪拌和攪拌同時超音波振盪的方式處理受污染土壤，並無法有效去除有機化合物至符合土壤總石油碳氫化合物之污染管制標準(1000 mg/kg)。因此，以下試驗乃以界面活性劑添加搭配攪拌同時超音波振盪的方式進行受污染土壤中總石油碳氫化合物的去除。

[測試三]界面活性劑與水的濃度為0.5%，添加於受油污染土壤以處理測試：測試變數：攪拌、攪拌加超音波在2種處理時間的測試，共測試4個處理完樣品之總石油碳氫化合物濃度。其中界面活性劑是使用聚氧乙烯己六醇單油酸酯，攪拌速度設定為1000轉/分鐘(RPM)，超音波振盪頻率設定為 40千赫茲(KHZ)。

50g受污染土壤加500 ml界面活性劑溶液(界面活性劑與水的濃度為0.5%)，攪拌10分鐘後，將水分去除後，受污染土壤送樣進行總石油碳氫化合物分析，濃度為2428.5 mg/kg。

50g受污染土壤加500 ml界面活性劑溶液(界面活性劑與水的濃度為0.5%)，攪拌20分鐘後，將水分去除後，受污染土壤送樣進行總石油碳氫化合物分析，濃度為2729.4 mg/kg。

50g受污染土壤加500 ml界面活性劑溶液(界面活性劑與水的濃度為0.5%)，攪拌同時超音波10分鐘後，將水分去除後，受污染土壤送樣進行總石油碳氫化合物分析，濃度為1700.4 mg/kg。

50g土壤加500 ml界面活性劑溶液(界面活性劑與水的濃度為0.5%)攪拌，同時超音波20分鐘後，將水分去除後，受污染土壤送樣進行總石油碳氫化合物分析，濃度為758.9 mg/kg。

由上述的實驗測試結果，發現界面活性劑與水的濃度為0.5%的混合溶液加入受污染土壤中，搭配攪拌及超音波振盪20分鐘時，可有效去除油污至符合土壤總石油碳氫化合物之污染管制標準(1000 mg/kg)，油污去除率為84.6%(以平均濃度4934 mg/kg進行計算)。若僅以添加界面活性劑搭配攪拌的方式進行，其效果與無添加界面活性劑而單純以攪拌的組別相比較，有機化合物去除效果幾無差 異，由此可知，超音波震盪的方式乃為必要之程序。而界面活性劑的添加搭配攪拌同時超音波的方式則確實可將受污染土壤中的有機化合物快速去除。

另外，為了釐清界面活性劑濃度是否會影響有機化合物的去除效率，因此本發明乃將界面活性劑溶液的濃度提高為5%，進行以下測試：

[測試四]界面活性劑與水的濃度為5%，添加於受污染土壤以處理測試：測試變數：攪拌、攪拌加超音波在2種處理時間的測試，共測試4個處理完樣品之總石油碳氫化合物濃度。其中界面活性劑是使用聚氧乙烯己六醇單油酸酯，攪拌速度設定為1000轉/分鐘(RPM)，超音波振盪頻率設定為40千赫茲(KHZ)。

50g受污染土壤加500 ml界面活性劑溶液(界面活性劑與水的濃度為5%)，攪拌10分鐘後，將水去除後，受污染土壤送樣進行總石油碳氫化合物分析，濃度為2396.0 mg/kg。

50g土壤加500 ml界面活性劑溶液(界面活性劑與水的濃度為5%)，攪拌20分鐘後，將水去除後，受污染土壤送樣進行總石油碳氫化合物分析，濃度為2248.0 mg/kg。

50g土壤加500 ml界面活性劑溶液(界面活性劑與水的濃度為5%)，攪拌同時超音波振盪10分鐘後，將水去除後，土壤送樣進行總石油碳氫化合物分析，濃度為 1982.7 mg/kg。

50g土壤加500 ml界面活性劑溶液(界面活性劑與水的濃度為5%)，攪拌同時超音波振盪20分鐘後，將水去除後，受污染土壤送樣進行總石油碳氫化合物分析，濃度為713.8 mg/kg。

由上述的實驗測試可知，發現添加界面活性劑與水的濃度為5%，並透過攪拌同時超音波振盪處理20分鐘時，同樣可有效去除總石油碳氫化合物，至符合土壤污染管制標準(1000 mg/kg)，總石油碳氫化合物去除率為85.5%(以平均濃度4934 mg/kg進行計算)。其中界面活性劑與水的濃度為5%和界面活性劑與水的濃度為0.5%之處理效率差異並不明顯，此可能與受污染土壤中的總石油碳氫化合物濃度有關。在不同受污染土壤之總石油碳氫化合物濃度下，本新型將可透過不同種類的界面活性劑與不同的濃度比例，並搭配攪拌和超音波振盪處理的方式，可完成有效且簡便的受污染土壤之淨化。

且經淨化處理後的廢氣液體可導入廢水處理系統6，製造成有機肥料或是進行油品的回收。若受污染土壤經上述淨化處理後，所含總石油碳氫化合物仍高於土壤污染管制標準(1000 mg/kg)時，則可進行再次的攪拌和超音波振盪程序，處理至符合我國土壤污染管制標準(1000 mg/kg)以下時，則可回填至原場址。

綜上所述，本新型用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備不但整體構造簡化，且藉由上述構造 設計，利用超音波振盪模組22所產生的超音波振盪搭配該攪拌單元4之攪拌，使得界面活性劑能與受污染土壤充分混合，進而可快速地去除受污染土壤中的有機化合物，經淨化處理後的土壤能達到土壤管制標準，因此，整體淨化相當簡便且效率佳。另外，分離出來的液體可進一步導入一廢棄液體處理系統，製造成有機肥料或是進行油品的回收，故確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之較佳實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧超音波振盪單元

21‧‧‧槽本體

22‧‧‧超音波振盪模組

221‧‧‧控制主機

222‧‧‧操作時間控制裝置

223‧‧‧操作功率控制裝置

3‧‧‧供應單元

31‧‧‧承載桶

32‧‧‧汲取管

4‧‧‧攪拌單元

41‧‧‧驅動模組

411‧‧‧轉速控制裝置

412‧‧‧攪拌時間控制裝置

42‧‧‧攪拌件

5‧‧‧抽送單元

51‧‧‧蠕動幫浦

52‧‧‧流量控制裝置

53‧‧‧進流量控制裝置

54‧‧‧輸入管

Claims (12)

1. 一種用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備，包含：一超音波振盪單元，包括有一用以盛裝一受污染土壤與一界面活性劑溶液之槽本體，以及一設置於該槽本體且能產生超音波振盪之超音波振盪模組；一供應單元，用以對該槽本體提供所述界面活性劑溶液；及一攪拌單元，用以伸入於該槽本體中並對所述受污染土壤與所述界面活性劑溶液產生攪拌作用。
2. 如請求項1所述用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備，還包含一連設於該供應單元與該槽本體間之抽送單元，該抽送單元是用以抽取該供應單元中的所述界面活性劑溶液並輸入該槽本體。
3. 如請求項2所述用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備，其中，該抽送單元包括一用以抽取該供應單元中的所述界面活性劑溶液之蠕動幫浦，以及一與該蠕動幫浦相連接且用以將該供應單元所輸出的所述界面活性劑溶液輸入該槽本體之輸入管。
4. 如請求項3所述用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備，其中，該抽送單元還包括一用以調控所述界面活性劑溶液輸入該槽本體的進流速率之流量控制裝置，以及一用以控制所述界面活性劑溶液輸入該槽本體的進流時間之進流量控制裝置。
5. 如請求項4所述用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備，其中，該超音波振盪模組包括一設於該槽本體內而用以產生超音波振盪之控制主機、一與該控制主機電性連接而用以控制超音波振盪時間之操作時間控制裝置，以及一與該控制主機電性連接而用以控制超音波功率之操作功率控制裝置。
6. 如請求項5所述用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備，其中，該槽本體並設有一出流口，另外，該超音波振盪模組還包括一設置於該出流口處之濾網。
7. 如請求項1至6中任一項所述用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備，其中，該攪拌單元包括有一驅動模組，以及一與該驅動模組相連接之攪拌件，該攪拌件是用以伸入於該槽本體中且受該驅動模組之驅動而能對所述受污染土壤與所述界面活性劑溶液進行攪拌作用。
8. 如請求項7所述用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備，其中，該驅動模組包括一用以驅動該攪拌件進行旋轉之馬達、一可供操作以控制該攪拌件的轉速之轉速控制裝置，以及一可供操作以控制攪拌時間之攪拌時間控制裝置。
9. 如請求項8所述用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備，其中，所述界面活性劑溶液是界面活性劑與水的混合，且所述界面活性劑與水的混合比例濃度範圍為0.01%至10%。
10. 如請求項9所述用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備，其中，所述受污染土壤的重量和所述界面活性劑溶液的比例濃度範圍為1至100公克除以單位毫升。
11. 如請求項9所述用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備，其中，所述界面活性劑為化學合成界面活性劑或生物性界面活性劑。
12. 如請求項6所述用於清除受污染土壤中的有機化合物之處理設備，其中，該濾網為不銹鋼網態樣，具有多數篩目，該等篩目的數量範圍為100至400個。