CN112569780A - 一种分布式原位热脱附尾气处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种分布式原位热脱附尾气处理方法，通过设置于地下的尾气处理系统，首先抽提原位热脱附过程中的有机废气进入尾气处理系统内部，然后通过加热单元对有机废气进行加热，并结合催化氧化单元，对有机废气进行催化氧化处理，若经尾气处理系统处理后的气体达标则进行排放，若处理后的气体仍达不到排放标准，则通过地面处理系统对尾气处理系统排出的气体作进一步处理。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复技术，特别涉及一种分布式原位热脱附尾气处理方法。
背景技术
目前常见的有机污染土壤治理方法主要有生物法、蒸汽抽提法、化学注入法、化学淋洗法和热脱附法等。其中，原位热脱附技术因具有高效、灵活、环境扰动小等优点，特别适用于污染深度较大或存在于建筑物以下、异位开挖施工难度大的污染区域，因而在有机污染土壤修复过程中被广泛应用。原位热脱附技术通过加热土壤，使土壤中的目标污染物和水分蒸发，蒸发后的气体经抽提进入气液分离系统，分离出的气体进入尾气处理系统进行处置。
目前，原位热脱附技术采用的尾气处理方式是将尾气抽提至地面进行燃烧氧化、冷凝吸附等净化处理。但是，这种方式在尾气从地下抽提至地面上及输送过程中，由于输送管道纵横交错、连接点较多，易发生跑冒地漏等问题；而且污染尾气在传送过程中会出现热量耗损，其温度降低后一方面可能产生大量的污染的冷凝水，增加了废水处理的负荷和成本，另一方面也使得后续尾气燃烧处理时升温幅度较大，能耗增加。此外，现有的尾气处理系统均需设置于地面之上，一定程度上影响了现场的平面布置。
发明内容
针对现有技术中的部分或全部问题，本发明提供一种分布式原位热脱附尾气处理方法，其通过设置于地下的尾气处理系统对原位热脱附过程中产生的有机废气进行处理，所述处理方法包括：
抽提尾气，抽提加热井周围热脱附产生的有机废气，使得所述有机废气进入所述尾气处理系统；以及
尾气处理，通过所述尾气处理系统的加热单元对所述有机废气进行加热，同时，结合所述尾气处理系统中的催化氧化单元，对所述有机废气进行催化氧化处理并排出。
进一步地，所述加热单元包括内套管、电阻丝、氧化镁粉和/或氧化铝粉以及接线柱，其中，所述接线柱位于地面，与所述电阻丝电连接，以及所述氧化镁粉和/或氧化铝粉填充于所述内套管内，包覆所述电阻丝，以防止所述电阻丝短路。
进一步地，所述催化氧化单元包括催化氧化材料、外套管以及气体抽提管，其中，所述催化氧化材料布置于所述外套管内壁与所述内套管外壁之间。
进一步地，所述催化氧化材料包括多种蜂窝状规整催化剂，所述蜂窝状规整催化剂根据污染物的不同，有针对性地选择组合而成；所述蜂窝状规整催化剂采用卡扣形式连接于所述内套管的外部。
进一步地，所述加热井周围的有机废气通过气体抽提管进行抽提，并经由外套管上的缝隙进入所述尾气处理系统内部，其中，所述气体抽提管的一端与所述外套管的顶端相连，另一端连接至抽提风机。
进一步地，所述内套管布置于所述外套管内部，且所述内套管长度小于所述外套管。
进一步地，所述处理方法还包括实时监测所述尾气处理系统不同深度上的温度，以及尾气处理情况。
进一步地，所述温度通过测温探头实时监测，所述测温探头布置于所述内套管内，并通过定深装置固定于指定深度上。
进一步地，所述处理方法还包括，若经由所述尾气处理系统处理后的气体仍达不到排放标准，则通过地面处理系统对经由所述尾气处理系统排出的气体作进一步处理。
进一步地，所述进一步处理包括对经由所述尾气处理系统排出的气体进行燃烧氧化和/或冷凝吸附等深度处理。
本发明提供的一种分布式原位热脱附尾气处理方法，使用地下尾气处理系统代替传统形式的地上尾气处理系统，不再占用地上场地面积，不影响现场平面布置，更加美观，且避免了尾气抽提至地面进行处理的过程中产生的跑冒泄漏等问题，使尾气修复处理更加环保。同时，所述方法利用热量结合催化氧化材料对有机废气进行处理，避免了传统尾气处理方式中，尾气在传输过程中由于温度降低产生大量的污染冷凝水导致废水处理量和成本增加，并且避免了后续尾气燃烧处理时升温幅度大，能耗高的问题，减少了尾气处理的能源消耗，降低了修复成本。经验证，所述处理方法能够有效去除含苯系物，氯代烃，TPH，PAHs和农药类污染物等有机废气，去除率达95％以上，相比于集中式尾气处理方式，节能10-15％。
附图说明
为进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
图1示出本发明一个实施例的一种分布式原位热脱附尾气处理方法的流程示意图；
图2示出本发明一个实施例的一种尾气处理系统的结构示意图；
图3示出本发明一个实施例的一种尾气处理系统的外套管侧面示意图；以及
图4示出本发明一个实施例的一种尾气处理系统的截面示意图。
具体实施方式
以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免模糊本发明的发明点。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明并不限于这些特定细节。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按正确比例绘制。
在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。
需要说明的是，本发明的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了阐述该具体实施例，而不是限定各步骤的先后顺序。相反，在本发明的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。
针对现有的地面尾气处理系统的不足，本发明提供了一种分布式的，通过地下尾气处理系统对原位热脱附过程产生的有机废气进行处理的方法，其通过布置于地下的套筒式的尾气处理系统，利用热能和催化氧化材料对尾气进行处理，一方面避免了尾气从地下抽提至地面上进行处理的过程中可能发生的跑冒地漏等问题，另一方面减少了能源损耗，降低了尾气处理成本。下面结合实施例附图，对本发明的方案作进一步描述。
图2示出了本发明实施例中采用的尾气处理系统的结构示意图。如图2所示，所述尾气处理系统包括：加热单元、催化氧化单元以及监测单元，其中：
所述加热单元用于对尾气进行加热。所述加热单元采用电热方式，包括接线柱101、电阻丝102、氧化镁粉103以及内套管104，在本发明的其他实施例中，也可采用氧化铝粉或氧化镁粉与氧化铝粉混合代替所述氧化镁粉。其中，所述接线柱101布置于地表，与所述电阻丝102电连接，所述电阻丝102布置于所述内套管104的内部，以绕丝或直丝的方式分布，所述氧化镁103填充于所述内套管104中，包覆所述电阻丝102，以防止所述电阻丝102短路，以及所述内套管104为不锈钢管。此外，所述加热单元还包括布置于地面的防雨帽105，以及盲板法兰106。在本发明的一个实施例中，所述内套管104的直径为30mm，所述加热单元的加热功率为0-3kw/m，所述电阻丝102的表面负荷最大为3w/cm2，应当理解的是，所述内套管的直径可根据需求进行灵活调整，通常取值为30mm-50mm之间；所述电阻丝和内套管的长度根据场地污染深度而定，根据需求选取不同的电阻丝和/或内套管进行组合安装，可使得所述加热单元升温到100-700℃；
所述催化氧化单元利用所述加热单元的热量结合催化氧化材料对尾气进行催化氧化处理，针对低浓度废气，所述催化氧化单元可直接实现对有机废气的净化处理；针对高浓度废气，则对有机废气起到预处理作用，降低后续尾气处理系统的处理负荷。所述催化氧化单元包括催化氧化材料201、外套管202以及气体抽提管203。其中，所述催化氧化材料201围绕所述加热单元分布，所述催化氧化材料201可以布置于地下指定深度或地面，其安装的位置根据所述催化氧化材料最佳的催化温度确定。所述催化氧化材料201为蜂窝状规整催化材料，如图4所示，其通过卡扣204连接于所述内套管104的外部，以便于安装拆卸。有机废气从所述催化氧化材料内部穿过，实现氧化。在本发明的一个实施例中，所述催化氧化材料201的长度为20-30cm/节，在实际应用时，可根据污染物种类和/或浓度选择一种或多种催化氧化材料串联使用，有机废气在催化氧化材料内部的停留时间为3-4s/节。所述外套管202用于包裹所述加热单元和所述催化氧化材料201，对系统起保护作用，所述外套管202的地下部分比所述内套管104长0.5-1m。如图3所示，所述外套管202在无污染土层范围内为不透气管，在污染层深度及其上指定范围内的则设计有缝隙2021。在本发明的一个实施例中，所述外套管202的直径为60mm，缝隙2021布置于污染层深度及其上50cm范围内，所述缝隙2021长100mm宽2mm，同一深度上，各缝隙之间设定0.5-1cm间距，不同深度上的缝隙，错开排列，以保证管道的牢固性。所述外套管的直径、长度以及缝隙的布置均可根据需求和/或场地污染深度进行灵活调整。所述气体抽提管203用于抽提热脱附过程产生的尾气，所述尾气通常为有机废气。所述气体抽提管203的一端与所述外套管202的顶端相连，另一端与抽提风机相连，通过所述抽提风机，使得加热井周围一定影响范围内产生的有机废气通过所述外套管202上的缝隙2021进入所述外套管202中，并在负压的作用下通过所述催化氧化材料201，从而使得尾气中的有机分子被氧化分解；以及
所述监测单元用于实时监测温度以及尾气处理情况。所述监测单元包括测温探头301、在线气体检测装置以及定深装置。所述测温探头301布置于所述内套管104内不同深度上，特别是布置于所述催化氧化材料201所在的深度，以确保催化氧化反应条件适宜；所述在线气体监测装置用于实时监测尾气处理情况，确保气体达标后进行排放；所述定深装置用于将所述测温探头301及在线气体检测装置固定在指定的深度。
基于上述尾气处理系统，本发明提供的一种分布式原位热脱附尾气处理方法的流程如图1所示，包括如下步骤：
首先，在步骤001，抽提尾气，抽提加热井周围的有机废气，使得所述有机废气进入所述尾气处理系统；在本发明的一个实施例中，通过开启抽提风机，进而通过气体抽提管将加热井周围一定影响范围内产生的有机废气通过所述外套管上的缝隙进入所述外套管内部；以及
接下来，在步骤002，催化氧化,通过加热单元对所述有机废气进行加热，并结合催化氧化单元对所述有机废气进行处理，使得所述有机废气被催化氧化处理。在尾气处理过程中，通过测温探头实时监测内套管内不同深度，尤其是布置有催化氧化材料的深度上的温度，以保证催化氧化条件适宜。
在本发明的一个实施例中，还通过在线气体检测装置监测尾气处理情况，若经由所述尾气处理系统处理后的气体仍达不到排放标准，则进入步骤003，深度处理，通过地面处理系统对经由所述尾气处理系统排出的气体作进一步处理，具体来说，是对经由所述尾气处理系统排出的气体进行燃烧氧化处理和/或冷凝吸附等深度处理。
本发明提供的一种分布式原位热脱附尾气处理方法，使用地下尾气处理系统代替传统形式的地上尾气处理系统，避免了尾气抽提至地面进行处理的过程中产生的跑冒泄漏等问题，使尾气修复处理更加环保。同时，所述方法利用热量结合催化氧化材料对有机废气进行处理，避免了传统尾气处理方式中，尾气在传输过程中由于温度降低产生大量的污染冷凝水导致废水处理量和成本增加，并且避免了后续尾气燃烧处理时升温幅度大，能耗高的问题，减少了尾气处理的能源消耗，降低了修复成本。经验证，所述处理方法能够有效去除含苯系物，氯代烃，TPH，PAHs和农药类污染物等有机废气，去除率达95％以上，相比于集中式尾气处理方式，节能10-15％。
尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。
Claims (10)
1.一种分布式原位热脱附尾气处理方法，其特征在于，通过设置于地下的尾气处理系统对原位热脱附过程中的有机废气进行处理，所述处理方法包括步骤：
抽提加热井周围的尾气，使得所述有机废气进入所述尾气处理系统；以及
通过所述尾气处理系统的加热单元对所述尾气进行加热，同时，结合所述尾气处理系统的催化氧化单元，对所述有机废气进行催化氧化处理并排出。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述加热单元包括电阻丝、氧化镁粉和/或氧化铝粉、接线柱以及内套管，其中，所述接线柱位于地面，并与所述电阻丝电连接，所述氧化镁粉和/或氧化铝粉填充于所述内套管内，包覆所述电阻丝，以防止所述电阻丝短路。
3.如权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述催化氧化单元包括催化氧化材料、外套管以及气体抽提管，其中所述催化氧化材料布置于所述外套管内壁与所述内套管外壁之间。
4.如权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述催化氧化材料包括蜂窝状规整催化剂，所述蜂窝状规整催化剂包括一种或多种催化剂组合而成，且所述蜂窝状规整催化剂采用卡扣形式连接于所述内套管的外部。
5.如权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述气体抽提管被配置为能够抽提所述加热井周围的有机废气，使得所述有机废气经由所述外套管上的缝隙进入所述尾气处理系统内部，其中，所述气体抽提管的一端与所述外套管的顶端相连，另一端连接至抽提风机。
6.如权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述内套管布置于所述外套管内部，且所述内套管长度小于所述外套管。
7.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括实时监测所述尾气处理系统不同深度上的温度，以及尾气处理情况。
8.如权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述温度通过测温探头实时监测，所述测温探头布置于所述尾气处理系统内，并通过定深装置固定于指定深度上。
9.如权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括，若经由所述尾气处理系统处理后的气体仍达不到排放标准，则通过地面处理系统对经由所述尾气处理系统排出的气体作进一步处理。
10.如权利要求9所述的处理方法，其特征在于，所述进一步处理包括对经由所述尾气处理系统排出的气体进行燃烧氧化和/或冷凝吸附处理。
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