CN107983759A - 有机污染土壤原位热脱附修复装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污染土壤修复，提供一种有机污染土壤原位热脱附修复装置，包括可与燃气进管连通的至少一个加热模块、可插入污染土壤内且用于向污染土壤注气的注气管道、可插入污染土壤内且用于抽取污染土壤内挥发产生的污染物的抽气管道以及排出加热模块产生烟气的排烟管道，加热模块与注气管道一一对应，且加热模块包括燃烧组件以及套管组件，燃烧组件连通燃气进管以及套管组件，套管组件至少部分结构伸入对应注气管道内，抽气管道靠近注气管道设置，且排烟管道连通套管组件。本发明的修复装置可以对污染土壤进行原位修复，修复周期短，对污染土壤土质及含水率适应范围广、处理能力大，具有良好的环保效益及社会效益。

Description

有机污染土壤原位热脱附修复装置

技术领域

本发明涉及污染土壤修复，尤其涉及一种有机污染土壤原位热脱附修复装置。

背景技术

随着社会经济的快速发展，土壤污染问题日趋严重，尤其是在城市化工企业搬迁过程中产生的有机污染尤为突出。其中对于土壤中高沸点且难降解的有机污染物处理比较困难，目前主要是采用焚烧的方式处理，但是由于这种有机污染物混合于土壤中，需要先进行分选，然后将其运输至专门的焚烧厂进行焚烧，不但处理效率低，而且比较麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机污染土壤原位热脱附修复装置，旨在用于解决现有的土壤中难降解有机污染物处理比较麻烦的问题。

本发明是这样实现的：

本发明实施例提供一种有机污染土壤原位热脱附修复装置，包括可与燃气进管连通的至少一个加热模块、可插入污染土壤内且用于向污染土壤注气的注气管道、可插入污染土壤内且用于抽取污染土壤内挥发产生的污染物的抽气管道以及排出所述加热模块产生烟气的排烟管道，所述加热模块与所述注气管道一一对应，且所述加热模块包括燃烧组件以及套管组件，所述燃烧组件连通所述燃气进管以及所述套管组件，所述套管组件至少部分结构伸入对应所述注气管道内，所述抽气管道靠近所述注气管道设置，且所述排烟管道连通所述套管组件。

进一步地，所述套管组件包括底端封闭的外套管以及底端具有开口的内套管，所述内套管的底端位于所述外套管内且所述外套管与所述内套管均伸入所述注气管道内，所述外套管上端具有与所述排烟管道连通的排烟口，所述内套管的顶端与所述燃烧组件连通。

进一步地，所述燃烧组件包括内置燃烧嘴的燃烧器以及控制所述燃烧嘴在所述燃烧器内点火的燃烧控制器，所述燃烧器与所述套管组件的顶端连通且于所述燃烧器靠近所述燃烧嘴处设置有空气进口。

进一步地，所述注气管道包括开设于污染土壤内的注气井、一端伸入所述注气井内的注气内管以及安设于所述注气内管上的第一管筛，所述注气内管的另一端与鼓风机连接，所述套管组件位于所述注气井内。

进一步地，所述抽气管道包括用于抽取污染土壤内挥发产生的污染物的抽气组件以及净化所述抽气组件排出的污染物的过滤组件，所述抽气组件至少部分埋设于污染土壤内且靠近所述注气管道设置，所述抽气组件与所述过滤组件连通。

进一步地，所述抽气组件为多组，各所述抽气组件绕所述注气管道离散分布，且各所述抽气组件均连通至所述过滤组件。

进一步地，所述抽气组件包括开设于污染土壤内的抽气井、一端伸入所述抽气井内的抽气管以及安设于所述抽气管上的第二筛管，所述抽气管的另一端与所述过滤组件连通。

进一步地，于所述抽气管对应所述第二筛管处包裹有丝网，且于所述抽气井内填塞有固体颗粒。

进一步地，所述过滤组件包括汽水分离器、活性炭吸附结构以及真空泵，且沿污染物流向三者通过管路依次连通，所述汽水分离器与所述抽气组件连通。

进一步地，所述注气管道为多组，且相邻两个所述注气管道之间设置有至少一个所述抽气组件。

本发明具有以下有益效果：

本发明的修复装置中，通过加热模块通过燃气燃烧以对周围污染土壤加热，且通过注气管道向污染土壤内注入空气，而加热后的空气在污染土壤周围形成正压环境，加速污染物不断由注气管道周围向抽气管道周围运动，同时与土壤中的有机污染物反应转化成低沸点、易挥发的有机物，促进了有机污染物的脱附与挥发，而挥发的有机污染物则采用抽气管道抽出，加热模块燃烧产生的烟气则采用排烟管道导出。在上述过程中，通过修复装置可以对污染土壤进行有效修复，而且由于抽气管道与注气管道均是插入污染土壤内，则表明该种修复方式为原位，不但方便，而且修复周期短，另外这种修复装置针对不同地质条件、不同土壤性质的有机污染土壤均适用，尤其是针对污染深度在6m以下或建筑物正下方等不便于开挖的污染土壤均具有非常好的修复效果，对污染土壤土质及含水率适应范围广、处理能力大，具有良好的环保效益及社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。

图1为本发明实施例提供的有机污染土壤原位热脱附修复装置的结构示意图；

图2为图1的有机污染土壤原位热脱附修复装置的加热模块、注气管道以及抽气管道的安装结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1以及图2，本发明实施例提供一种有机污染土壤原位热脱附修复装置，主要用于修复污染土壤中高沸点且难降解的有机污染物，包括加热模块1、注气管道2、抽气管道3以及排烟管道4，其中加热模块1可以为一个或者多个，这主要是根据所需修复污染土壤的面积来确定，加热模块1可以采用燃气燃烧的方式达到加热目的，对此，加热模块1需要与燃气进管5连通，对于燃气进管5可以与市政煤气管道连通，也可以用于导出可移动的液化天然气，而注气管道2则是需要插入污染土壤内，可以向污染土壤内注入空气，加热模块1与注气进管之间为一一对应关系，通过加热模块1可以起到加热对应位置污染土壤内注入空气的目的，具体地，加热模块1包括燃烧组件11以及套管组件12，燃烧组件11连通燃气进管5与套管组件12，燃气通过燃气进管5进入燃烧组件11内燃烧，燃烧产生的烟气进入套管组件12内，其中，套管组件12至少部分结构伸入对应的注气管道2内，则烟气可以加热注气管道2内的空气。对于抽气管道3，其也是插入污染土壤中，可以抽取污染土壤中挥发后产生的有机污染物，一般来说，抽气管道3靠近注气管道2设置，当然两者也无需紧挨，加热后的注入空气可以与周围的有机污染物反应产生沸点低且易挥发的有机污染物，抽气管道3则是用于抽取这种易挥发的有机污染物；排烟管道4的作用与抽气管道3的作用相近，但是其是用于排出加热模块1中燃烧产生的烟气，则排烟管道4与加热模块1的套管组件12连通。本发明中，根据目标污染物和土壤类型，确定加热模块1、注气管道2和抽气管道3的影响范围，三者的影响范围越大，相同的污染范围内需要布置的加热模块1、注气管道2和抽气管道3的数量越少，有利于节约成本。通过加热模块1通过燃气燃烧以对周围污染土壤加热，且通过注气管道2向污染土壤内注入空气，而加热后的空气可与土壤中的有机污染物反应转化成低沸点、易挥发的有机物，促进了有机污染物的脱附与挥发，而挥发的有机污染物则采用抽气管道3抽出，加热模块1燃烧产生的烟气则采用排烟管道4导出。在上述过程中，通过修复装置可以对污染土壤进行有效修复，而且由于抽气管道3与注气管道2均是插入污染土壤内，则表明该种修复方式为原位，不但方便，而且修复周期短，另外这种修复装置针对不同地质条件、不同土壤性质的有机污染土壤均适用，尤其是针对污染深度在6m以下或建筑物正下方等不便于开挖的污染土壤均具有非常好的修复效果，对污染土壤土质及含水率适应范围广、处理能力大，具有良好的环保效益及社会效益。

本发明提供一种优选实施例，细化了套管组件12的结构，其包括底端封闭的外套管121以及底端具有开口的内套管122，内套管122的底端位于外套管121内且外套管121与内套管122均伸入注气管道2内，另外内套管122的顶端与燃烧组件11连通，外套管121的上端则设置有与排烟管道4连通的排烟口123。在本实施例中，内套管122相当于连通外套管121与燃烧组件11，而外套管121的底端封闭且顶端为敞口，排烟口123靠近外套管121的敞口或者直接由敞口引出，内套管122由外套管121的敞口伸入，当燃烧组件11内燃气燃烧产生烟气后，烟气沿内套管122的长度方向竖直向下流动且由内套管122的开口进入外套管121内，烟气继续沿外套管121竖直向上流动且最终由排烟口123进入排烟管道4内。由于外套管121与内套管122均伸入注气管道2内，则在上述烟气流动过程中，烟气可以加热注气管道2内注入的空气，且通过内套管122与外套管121的这种布置方式，使得烟气的路径比较曲折，进而可以提高烟气的热量利用率。

参见图2，进一步地，细化燃烧组件11的结构，包括内置燃烧嘴111的燃烧器112以及控制燃烧嘴111在燃烧器112内点火的燃烧控制器113，燃烧器112与套管组件12的顶端连通且在燃烧器112靠近燃烧嘴111处设置有空气进口114。燃烧控制器113能够完成燃烧器112正常点火逻辑运行程序同时确保燃烧器112的安全运行，燃烧器112与燃烧控制器113采用拼接式结构，通过燃烧嘴111可实现燃烧器112的打火功能，最高打火温度可达到1400℃。对于空气进口114，可以为两个，两个空气进口114均靠近燃烧嘴111，则燃气按照一定流量进入燃烧器112后，采用二次配风方式进行加热。

再次参见图1以及图2，本发明还提供另外的实施例，细化注气管道2，注气管道2包括开设于污染土壤内的注气井21、一端伸入注气井21内的注气内管22以及安设于注气内管22上的第一管筛23，注气内管22的另一端与鼓风机24连接，而上述的套管组件12位于注气井21内。本实施例中，通过鼓风机24向注气内管22内鼓入空气，空气沿注气内管22流动且由第一管筛23进入注气井21内，由于套管组件12位于注气井21内，即上述的内套管122与外套管121均至少部分结构位于注气井21内，则内套管122与外套管121内的高温烟气可以对注气井21内注入的空气加热以形成热空气，热空气在传导过程中，一方面在注气井21周围形成了正压环境，提高了周围土壤的孔隙率，同时增加污染土壤中的氧浓度，有利于高沸点、难降解有机物转化成低沸点、易挥发的有机物，加快了有机污染物从污染土壤中的脱附、迁移。且当注气管道2为多组时，各注气内管22均连通至鼓风机24，即通过统一鼓风机24向各注气内管22注入空气。

进一步地，抽气管道3包括用于抽取污染土壤内挥发产生的污染物的抽气组件31以及净化抽气组件31排出的污染物的过滤组件32，对于抽气组件31，其至少部分埋设于污染土壤内，当然抽气组件31应靠近注气管道2设置，当然也无需将两者紧挨，抽气组件31与过滤组件32连通，抽气组件31由污染土壤内抽取挥发后的有机污染物，然后经过滤组件32对抽取的气体净化以排至外界大气。本实施例中，加热后的空气进入污染土壤内，使得污染土壤周围的有机污染物反应产生沸点低且易挥发的有机污染物，且由于在附近设置有抽气组件31，抽气组件31将挥发后的有机污染物抽取至过滤组件32内净化，从而不但可以修复污染土壤中的有机污染物，而且排出的气体不会污染周围空气。一般，抽气组件31也为多组，抽气组件31的个数多于注气管道2，各抽气组件31绕注气管道2离散分布，且各抽气组件31均连通至过滤组件32，而在相邻的两个注气管道2之间应设置有至少一个抽气组件31，从而可以对每一注气管道2周围的污染土壤内产生的挥发性有机污染物进行有效抽取。

在参见图2，具体地，抽气组件31包括抽气井311、抽气管312以及第二筛管313，其中抽气井311开设于污染土壤内，其与注气井21类似，而抽气管312的一端伸入抽气井311内，而另一端与过滤板组件连通，另外，在抽气管312上也安设于第二筛管313，则抽气管312的结构形式与注气内管22的结构类似，只是注气内管22是用于向注气井21内注入空气，而抽气管312则是用于抽取抽气井311内产生的挥发性有机污染物，另外抽气组件31是采用抽取的方式导出挥发性有机污染物，则抽气的过程中，抽气井311内的压强降低，可以将抽气井311一侧视为负压环境，而注气井21一侧由于注入空气，其内压强比较大，则可以被视为正压环境，从而可以使得周围污染土壤中的挥发性有机污染物由污染土壤的孔隙由注气井21一侧向抽气井311一侧流动，再由抽气井311内抽取至抽气管312内，污染物收集比较高效。优选地，在抽气管312对应第二筛管313处包裹有丝网314，其一方面可对气体进行有效收集，另一方面能够阻止细小颗粒一同进入抽气管312内。继续优选，在抽气井311内填塞有固体颗粒，比如石英砂等，可增加抽气井311的空隙率，有助于气体的传输，其还可以在抽气管312上设置有气体成分检测口315，通过该气体成分检测口315可以检测该抽气井311的周围环境中的有机污染物是否脱附干净，且当脱附干净后，则可以关闭该条抽气管312上的阀门316。

再次参见图1以及图2，进一步地，过滤组件32包括汽水分离器321、活性炭吸附结构322以及真空泵323，三者沿污染物的流向通过管路依次连通，其中真空泵323为上述抽气组件31的动力元件，通过真空泵323可以抽取抽气井311内的气体，一般，过滤组件32还包括有换热器324，且换热器324位于抽气管312上，抽取的污染物先通过换热器324收集热量，然后进入汽水分离器321中进行汽水分离，其中分出的废水送入污水处理厂处理，分离的气体进入活性炭吸附装置去除有机污染物后，通过真空泵323抽排出，而在真空泵323的后续流路中还应增加由烟囱325，通过烟囱325将净化后的气体自然排放。针对这种结构的过滤组件32，排烟管道4也采用类似的结构形式，当然由于排烟管道4主要是用于排出燃烧器112中燃烧产生的烟气，其中主要是二氧化碳，则排烟管道4中无需设置净化部分，排烟管道4通过风机41抽取各套管组件12内排出的烟气，然后经另一烟囱42自然排放。

具体地，本发明实施例提供的修复装置的工作原理如下：

步骤1：根据目标污染物和土壤类型，确定加热模块1、注气管道2和抽气管道3的影响范围，三者的影响范围越大，则相同的污染范围内需要布置的加热模块1、注气管道2和抽气管道3的数量越少，反之亦然，有利于节约成本；

步骤2：燃气按照一定流量进入燃烧器112后，采用二次配风方式进行加热，热烟气通过在内套管122和外套管121中折返流动，对周边污染土壤进行传热；

步骤3：内套管122和外套管121内置于注气管道2的注气井21内，通过向注气井21鼓入空气，可以在注气井21周围形成正压环境，提高土壤孔隙率，同时增加污染土壤中的氧浓度。

步骤4：加热模块1继续工作，且当热空气和污染土壤加热到一定温度后加热后的空气在污染土壤周围形成正压环境，加速污染物不断由注气管道周围向抽气管道周围运动，热空气与部分高沸点、难降解有机物发生反应，使其转化成低沸点、易挥发的有机物，促进了该有机污染物的脱附、挥发。

步骤5：加热注气井21周围的正压环境和抽气井311的负压环境，为有机物的迁移形成了有效的传输路径，加快了污染物的收集，最后由抽气组件31抽入过滤组件32内，具体地抽出的气体经过换热器324、汽水分离器321、活性炭吸附结构322，且通过真空泵323抽入烟囱内自然排放。

步骤6：修复完成后，将该修复装置拆卸，而修复后的土壤可用于开发等其他用途。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有机污染土壤原位热脱附修复装置，其特征在于：包括可与燃气进管连通的至少一个加热模块、可插入污染土壤内且用于向污染土壤注气的注气管道、可插入污染土壤内且用于抽取污染土壤内挥发产生的污染物的抽气管道以及排出所述加热模块产生烟气的排烟管道，所述加热模块与所述注气管道一一对应，且所述加热模块包括燃烧组件以及套管组件，所述燃烧组件连通所述燃气进管以及所述套管组件，所述套管组件至少部分结构伸入对应所述注气管道内，所述抽气管道靠近所述注气管道设置，且所述排烟管道连通所述套管组件。

2.如权利要求1所述的有机污染土壤原位热脱附修复装置，其特征在于：所述套管组件包括底端封闭的外套管以及底端具有开口的内套管，所述内套管的底端位于所述外套管内且所述外套管与所述内套管均伸入所述注气管道内，所述外套管上端具有与所述排烟管道连通的排烟口，所述内套管的顶端与所述燃烧组件连通。

3.如权利要求2所述的有机污染土壤原位热脱附修复装置，其特征在于：所述燃烧组件包括内置燃烧嘴的燃烧器以及控制所述燃烧嘴在所述燃烧器内点火的燃烧控制器，所述燃烧器与所述套管组件的顶端连通且于所述燃烧器靠近所述燃烧嘴处设置有空气进口。

4.如权利要求1所述的有机污染土壤原位热脱附修复装置，其特征在于：所述注气管道包括开设于污染土壤内的注气井、一端伸入所述注气井内的注气内管以及安设于所述注气内管上的第一管筛，所述注气内管的另一端与鼓风机连接，所述套管组件位于所述注气井内。

5.如权利要求1所述的有机污染土壤原位热脱附修复装置，其特征在于：所述抽气管道包括用于抽取污染土壤内挥发产生的污染物的抽气组件以及净化所述抽气组件排出的污染物的过滤组件，所述抽气组件至少部分埋设于污染土壤内且靠近所述注气管道设置，所述抽气组件与所述过滤组件连通。

6.如权利要求5所述的有机污染土壤原位热脱附修复装置，其特征在于：所述抽气组件为多组，各所述抽气组件绕所述注气管道离散分布，且各所述抽气组件均连通至所述过滤组件。

7.如权利要求5所述的有机污染土壤原位热脱附修复装置，其特征在于：所述抽气组件包括开设于污染土壤内的抽气井、一端伸入所述抽气井内的抽气管以及安设于所述抽气管上的第二筛管，所述抽气管的另一端与所述过滤组件连通。

8.如权利要求7所述的有机污染土壤原位热脱附修复装置，其特征在于：于所述抽气管对应所述第二筛管处包裹有丝网，且于所述抽气井内填塞有固体颗粒。

9.如权利要求5所述的有机污染土壤原位热脱附修复装置，其特征在于：所述过滤组件包括汽水分离器、活性炭吸附结构以及真空泵，且沿污染物流向三者通过管路依次连通，所述汽水分离器与所述抽气组件连通。

10.如权利要求5所述的有机污染土壤原位热脱附修复装置，其特征在于：所述注气管道为多组，且相邻两个所述注气管道之间设置有至少一个所述抽气组件。