汙染土壤的異位熱強化抽提處理裝置的製作方法

2023-12-03 16:45:26 1

專利名稱：汙染土壤的異位熱強化抽提處理裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及汙染土壤的異位熱強化抽提處理裝置，具體涉及的是一種用於揮 發性和半揮發性有機物汙染土壤的快速異位熱強化抽提處理系統，屬於機械設備類。
背景技術：
隨著我國工農業的迅速發展，各種汙染物，如農藥、石油、垃圾、工業廢水等通過溢 出、自然滲漏、不適當的運輸以及廢物處理等途徑被排放到空氣、水體及土壤中。土壤作為 各種汙染物的最終歸宿，汙染物的大量蓄積已成為其主要汙染問題之一。汙染物進入土壤 後，不僅會影響植物的生長發育及生物群落的變化，導致糧食產量和質量的下降，對農產品 安全構成嚴重威脅；還會對地表水、地下水等造成次生汙染。有毒汙染物經食物鏈進入人 體，將進一步危害人類健康。近年來，我國土壤汙染問題日益凸現，對生態環境、食品安全和 人體健康構成嚴重的威脅。因此，修復汙染土壤已經成為近幾十年來環境科學領域的重要 課題。揮發性有機化合物(VOCs)是土壤中常見的一類有機汙染物，因其具有成分複雜， 危害性大等特點，近年來，其對環境造成的汙染問題得到了廣泛的關注。VOCs通常是指在常 壓下沸點低於260°C或室溫時飽和蒸氣壓大於71Pa的有機化合物，也有將常壓下沸點低於 100°C或25°C時飽和蒸氣壓大於133Pa的有機化合物稱為VOCs。揮發性有機汙染物通常具 有強揮發性、有特殊氣味、有刺激性和有毒性等特點，部分已被列為致癌物。土壤中的揮發 性有機汙染物隱蔽性極強，不像大氣和水體汙染那樣容易被發現，但在合適的溫度、氣壓或 土壤受到擾動後又會直接從土壤中揮發出來，從而被人體吸入或危害環境。研發經濟高效的汙染土壤修復技術是改善我國環境質量的迫切要求，也是世界 科技的研究熱點。目前，針對揮發性有機汙染土壤的修復技術主要有蒸氣抽提技術(Soil Vapor Extraction，SVE)、熱解吸技術、光降解技術等。其中，土壤蒸氣抽提技術因其具有運 行成本低，操作簡便等特點，被廣泛應用於揮發性和半揮發性有機汙染物的治理中。SVE技 術採用真空泵對土壤施加負壓，降低土壤中的蒸氣壓，以加速汙染物的揮發，並使之隨氣流 帶出土壤氣相。目前，在國外，SVE技術及其衍生技術已被廣泛應用於土壤汙染治理中，並 隨之產生了相應的配套設備。但是，這些設備大部分只能應用於土壤的原位蒸氣抽提處理 中，其普遍存在設備成本高、處理工序複雜等問題。而用於土壤異位處理的設備，則因設計 上的原因，存在功能單一等問題，因而存在處理效率低、汙染物去除不完全等缺點。
發明內容針對上述存在的問題，本實用新型的目的是在於提供一種汙染土壤的異位熱強化 抽提處理裝置，該裝置具有通過攪拌、加熱和真空抽提方法對揮發性和半揮發性有機物汙 染土壤進行快速異位修復的功能，其技術解決方案為汙染土壤的異位熱強化抽提處理裝置由攪拌處理裝置、熱蒸汽發生裝置、氣體回 收處理裝置、自動控制裝置和支架(40)組成，攪拌處理裝置由加熱倉(16)、攪拌處理倉(13)、立式螺條攪拌器及電動機(9)構成，攪拌處理倉(13)的外壁上固定設置有加熱倉 (16)，加熱倉(16)和攪拌處理倉(13)之間形成空心夾層(15)，立式螺條攪拌器設置在攪 拌處理倉(13)內，電動機(9)設置在攪拌處理倉(13)頂部，並與立式螺條攪拌器的主軸 (19)連接，攪拌處理倉(13)頂部設有土壤入口(12)，底部設有土壤出口(25)，攪拌處理裝 置固定安裝在支架(40)上，加熱倉(16)底部設有洩壓閥(17)，熱蒸汽發生裝置由補水水 箱(35)、加熱容器(36)、加熱器(37)構成，補水水箱(35)、加熱容器(36)呈密封狀，補水 水箱(35)通過管道C(33)連接至加熱容器(36)頂部，在管道C(33)上固定依次設有閥門 (34)、水泵(32)，加熱容器(36)通過管道A (29)連接至加熱倉(16)頂部，管道A (29)上依 次設有閥門(31)、氣體流量計(30)，加熱容器(36)通過管道B(23)連接至加熱倉(16)底 部，管道B(23)上依次設有循環泵(24)、閥門(22)，加熱器(37)安裝在加熱容器(36)內， 氣體回收處理裝置由氣體活性炭吸附裝置(1)和靜電除塵裝置(5)構成，靜電除塵裝置(5) 上部由導氣管(3)連接至氣體活性炭吸附裝置(1)，導氣管(3)上依次設有氣體流量計(4) 和閥門(2)，靜電除塵裝置(5)下部由導氣管(7)連接至攪拌處理倉(13)頂部，導氣管(7) 上依次設有閥門(6)和真空泵(8)，自動控制裝置由計算機和連接於計算機的第一溫度傳 感器(14)、第二溫度傳感器(38)、真空壓力傳感器(20)、電子式液位計組(39)構成，其中， 第一溫度傳感器(14)和真空壓力傳感器(20)分別設置在攪拌處理倉(13)的內壁上，第二 溫度傳感器(38)設置在加熱容器(36)頂部的內壁上，電子式液位計組(39)設置在加熱容 器(36)的內側壁上。所述的土壤入口(12)上設置有密封蓋(10)和密封螺栓(11)。所述的土壤出口(25)上設置有密封蓋(26)和密封螺栓(27)，密封蓋(26)上設置 有壓力控制閥(28)。所述的立式螺條攪拌器由螺條型攪拌葉片(18)、攪拌器主軸(19)、攪拌槳(21)構 成，攪拌槳(21)固定在攪拌器主軸(19)上，螺條型攪拌葉片(18)呈螺旋狀固定在攪拌槳 (21)上。由於採用了以上技術方案，本實用新型的汙染土壤的異位熱強化抽提處理裝置， 具有對汙染土壤進行混合攪拌、蒸汽加熱和真空抽提的功能，實現了對揮發性和半揮發性 有機物汙染土壤的高效、快速修復。具有如下的技術特點和優點1.立式螺條攪拌器使靠近處理倉壁的土壤向上運動，而處理倉中心處的土壤向下 運動，對汙染土壤形成上下翻轉、打散和混合攪拌作用，使土壤在處理過程中不斷均勻化， 並增強了其對氣流的滲透性能，提高了真空抽提效率；2.採用高溫水蒸汽對土壤進行加熱，促進汙染物的熱解吸，使汙染物的去除更為 徹底，尤其對半揮發性有機物汙染土壤的更能體現出其顯著的修復效果；3.溫度和壓力傳感器與計算機相連，處理過程的智能化控制優化了處理倉內壓力 和溫度等參數值，使處理成本最小化，並可及時反饋裝置的運行情況，以便對異常情況進行 及時處理，使得設備的正常運行得到了更為有力的保障。本發明的裝置結構合理、操作簡單、使用方便、處理成本低、處理效率高，經其處理 的被汙染土壤淨化程度可達95%以上。


附圖是本實用新型汙染土壤的異位熱強化抽提處理裝置的結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型進一步詳細描述汙染土壤的異位熱強化抽提處理裝置由攪拌處理裝置、熱蒸汽發生裝置、氣體回 收處理裝置、自動控制裝置和支架40組成，攪拌處理裝置由加熱倉16、攪拌處理倉13、立式 螺條攪拌器及電動機9構成，攪拌處理倉13為該裝置的核心部分，用於盛裝和處理汙染土 壤，其外壁上固定設置有加熱倉16，加熱倉16和攪拌處理倉13之間形成空心夾層15，空心 夾層15用於盛裝由熱蒸汽發生裝置產生的高溫蒸汽，對攪拌處理倉13起到加熱的作用，立 式螺條攪拌器設置在攪拌處理倉13內，電動機9設置在攪拌處理倉13頂部，立式螺條攪拌 器由螺條型攪拌葉片18、攪拌器主軸19、攪拌槳21構成，攪拌槳21固定在攪拌器主軸19 上，螺條型攪拌葉片18呈螺旋狀固定在攪拌槳21上，立式螺條攪拌器使靠近攪拌處理倉13 內壁的土壤向上運動而中心處的土壤向下運動，從而使土壤不斷均勻化，並增強氣流的滲 透性能，提高抽提效率，電動機9與攪拌器主軸19連接，帶動攪拌立式螺條攪拌器的旋轉， 實現攪拌過程，處理倉13頂部設有土壤入口 12，底部設有土壤出口 25，土壤入口 12上設有 密封蓋10和密封螺栓11，土壤出口 25上設有密封蓋26和密封螺栓27，密封蓋26上設有 壓力控制閥28，密封蓋10和密封蓋26的結構形式方便其拆卸，當攪拌處理倉13內負壓達 到一定值時，壓力控制閥28自動將空氣釋放到攪拌處理倉13內，從而形成氣流，促進汙染 物的揮發，並避免攪拌處理倉13負壓過大，攪拌處理裝置固定安裝在支架40上，加熱倉16 底部設有洩壓閥17，以確保加熱倉16內蒸氣壓力值保持在安全範圍內，熱蒸汽發生裝置由 補水水箱35、加熱容器36、加熱器37構成，補水水箱35、加熱容器36呈密封狀，補水水箱35 通過管道C33連接至加熱容器36頂部，在管道C33上固定依次設有閥門34、水泵32，加熱 容器36通過管道A29連接至加熱倉16頂部，管道A29上依次設有閥門31、氣體流量計30， 加熱容器36通過管道B23連接至加熱倉16底部，管道B23上依次設有循環泵24、閥門22， 加熱器37安裝在加熱容器36內，加熱容器36、導氣管29、加熱倉16、管道B23等共同形成 熱蒸氣的循環系統，氣體回收處理裝置由氣體活性炭吸附裝置1和靜電除塵裝置5構成，靜 電除塵裝置5用於去除汙染氣體中的灰塵，對氣體進行預處理，其上部由導氣管3連接至氣 體活性炭吸附裝置1，氣體活性炭吸附裝置1用於吸附回收汙染氣體，導氣管3上依次設有 氣體流量計4和閥門2，靜電除塵裝置5下部由導氣管7連接至攪拌處理倉13頂部，導氣管 7上依次設有閥門6和真空泵8，真空泵8用於將汙染氣體抽取到氣體回收處理裝置中，同 時通過閥門6的打開和關閉實現汙染氣體的採樣，自動控制裝置由計算機和連接於計算機 的第一溫度傳感器14、第二溫度傳感器38、真空壓力傳感器20、電子式液位計組39構成，其 中，第一溫度傳感器14和真空壓力傳感器20分別設置在攪拌處理倉13的內壁上，第二溫 度傳感器38設置在加熱容器36頂部的內壁上，電子式液位計組39設置在加熱容器36的 內側壁上，電子式液位計組39採用三支電子式液位計，此外，計算機還可與真空泵8、電動 機9、加熱器37等裝置連接，以實現其智能化控制。上述汙染土壤的異位熱強化抽提處理裝置的工作原理如下1.汙染土壤經土壤入口 12被填裝至攪拌 理倉13後，真空泵8開始抽取攪拌處理倉13內的氣體，同時壓力控制閥28自動將空氣釋放到攪拌處理倉13內，攪拌處理倉13 內形成氣流，攪拌處理倉13內的氣體壓力值由真空壓力傳感器20傳給計算機，並由計算機 控制真空泵8的抽氣速度；2.每隔30 60分鐘，電動機9帶動立式螺條攪拌器對土壤進行3_5分鐘的攪拌， 使土壤不斷均勻化，電動機與計算機相連，由計算機控制攪拌時間和攪拌頻率；3.由熱蒸汽發生裝置產生的熱蒸汽經由管道A29進入加熱倉16，對土壤進行加 熱，攪拌處理倉13內的溫度值由第一溫度傳感器14傳給計算機，並由計算機控制加熱器37 的加熱溫度，同時被冷卻的水或冷蒸汽通過循環泵24流回加熱容器36 ；4.水箱內的液位信息由電子式液位計組39傳給計算機，並由計算機控制水泵32 對加熱容器36進行補水；5.被抽提的氣體由靜電除塵裝置5進行除塵預處理後，進入氣體活性炭吸附裝置 1，打開閥門6，可對氣體進行採樣，當採樣氣體濃度在規定時間內(依氣體、土壤等性質而 定)始終低於某一很小值時，即認為土壤中的汙染物已被抽提乾淨；6. 土壤中的汙染物被抽提乾淨後，停止設備運行，打開土壤出口 25，並通過緩慢 攪拌，使土壤從土壤出口 25排出。
權利要求汙染土壤的異位熱強化抽提處理裝置，其特徵在於汙染土壤的異位熱強化抽提處理裝置由攪拌處理裝置、熱蒸汽發生裝置、氣體回收處理裝置、自動控制裝置和支架(40)組成，攪拌處理裝置由加熱倉(16)、攪拌處理倉(13)、立式螺條攪拌器及電動機(9)構成，攪拌處理倉(13)的外壁上固定設置有加熱倉(16)，加熱倉(16)和攪拌處理倉(13)之間形成空心夾層(15)，立式螺條攪拌器設置在攪拌處理倉(13)內，電動機(9)設置在攪拌處理倉(13)頂部，電動機(9)與立式螺條攪拌器的主軸(19)連接，攪拌處理倉(13)頂部設有土壤入口(12)，底部設有土壤出口(25)，攪拌處理裝置固定安裝在支架(40)上，加熱倉(16)底部設有洩壓閥(17)，熱蒸汽發生裝置由補水水箱(35)、加熱容器(36)、加熱器(37)構成，補水水箱(35)、加熱容器(36)呈密封狀，補水水箱(35)通過管道C(33)連接至加熱容器(36)頂部，在管道C(33)上固定依次設有閥門(34)、水泵(32)，加熱容器(36)通過管道A(29)連接至加熱倉(16)頂部，管道A(29)上依次設有閥門(31)、氣體流量計(30)，加熱容器(36)通過管道B(23)連接至加熱倉(16)底部，管道B(23)上依次設有循環泵(24)、閥門(22)，加熱器(37)安裝在加熱容器(36)內，氣體回收處理裝置由氣體活性炭吸附裝置(1)和靜電除塵裝置(5)構成，靜電除塵裝置(5)上部由導氣管(3)連接至氣體活性炭吸附裝置(1)，導氣管(3)上依次設有氣體流量計(4)和閥門(2)，靜電除塵裝置(5)下部由導氣管(7)連接至攪拌處理倉(13)頂部，導氣管(7)上依次設有閥門(6)和真空泵(8)，自動控制裝置由計算機和連接於計算機的第一溫度傳感器(14)、第二溫度傳感器(38)、真空壓力傳感器(20)、電子式液位計組(39)構成，其中，第一溫度傳感器(14)和真空壓力傳感器(20)分別設置在攪拌處理倉(13)的內壁上，第二溫度傳感器(38)設置在加熱容器(36)頂部的內壁上，電子式液位計組(39)設置在加熱容器(36)的內側壁上。
2.如權利要求1所述汙染土壤的異位熱強化抽提處理裝置，其特徵在於所述的土壤 入口(12)上設置有密封蓋(10)和密封螺栓(11)。
3.如權利要求1所述汙染土壤的異位熱強化抽提處理裝置，其特徵在於所述的土壤 出口(25)上設置有密封蓋(26)和密封螺栓(27)，密封蓋(26)上設置有壓力控制閥(28)。
4.如權利要求1所述汙染土壤的異位熱強化抽提處理裝置，其特徵在於所述的立式 螺條攪拌器由螺條型攪拌葉片(18)、攪拌器主軸(19)、攪拌槳(21)構成，攪拌槳(21)固定 在攪拌器主軸(19)上，螺條型攪拌葉片(18)呈螺旋狀固定在攪拌槳(21)上。
專利摘要本實用新型涉及汙染土壤的異位熱強化抽提處理裝置，具體的是一種用於揮發性和半揮發性有機物汙染土壤的快速異位熱強化抽提處理系統。該裝置由攪拌處理裝置、熱蒸汽發生裝置、氣體活性炭吸附裝置、自動控制裝置組成。該裝置具有通過攪拌、加熱和真空抽提對揮發性和半揮發性有機物汙染土壤進行快速異位修復的功能。本實用新型的裝置採用立式螺條攪拌器攪拌，使土壤在處理過程中不斷均勻化，並增強了其對氣流的滲透性能，提高了真空抽提效率；採用高溫水蒸汽對土壤進行加熱，促進了汙染物的熱解吸，使汙染物的去除更為徹底；處理過程的智能化控制，優化了處理倉內壓力和溫度等參數，使處理成本最小化。本實用新型的裝置結構合理、操作簡單、使用方便、處理成本低、處理效率高，經其處理的被汙染土壤淨化程度可達95％以上。
文檔編號B09C1/06GK201659137SQ201020039579
公開日2010年12月1日 申請日期2010年1月22日 優先權日2010年1月22日
發明者侯長亮, 李先旺, 薛強, 趙穎 申請人:中國科學院武漢巖土力學研究所