專利名稱：污染土壤氣相抽提熱傳導(dǎo)強(qiáng)化高級(jí)氧化原位修復(fù)設(shè)施的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種污染土壤的原位修復(fù)設(shè)施，特別涉及一種適用于揮發(fā)性及半揮發(fā)性有機(jī)物污染土壤的氣相抽提熱傳導(dǎo)強(qiáng)化高級(jí)氧化原位修復(fù)設(shè)施。
背景技術(shù)：
土壤中揮發(fā)性有機(jī)物作為一類特殊的土壤污染，不僅成分復(fù)雜，且由于其具有不同于其他污染物的污染特性和危害性，被列為環(huán)境中潛在危險(xiǎn)性大、應(yīng)優(yōu)先控制的毒害性污染物。這類污染物會(huì)威脅地下水源的水質(zhì)安全、污染空氣、改變土壤特性、危害農(nóng)作物，同時(shí)，烴氣積累于建筑物地下可能引發(fā)爆炸，并使與泄漏烴化合物接觸的公用地下管網(wǎng)設(shè)施加速老化。雖然我國(guó)尚未出臺(tái)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物污染土壤進(jìn)行控制，但在上海等少數(shù)國(guó)內(nèi)發(fā)達(dá)城市，揮發(fā)性有機(jī)物的危害問題已引起政府部門的高度重視，如何合理有效地處置有機(jī)物污染土壤已成為亟需解決的技術(shù)難題。近年來，氣相抽提以其成本低、便于操作、不破壞土壤結(jié)構(gòu)和不引起二次污染等優(yōu)點(diǎn)成為應(yīng)用于環(huán)境污染物原位修復(fù)的一個(gè)新熱點(diǎn)。但在實(shí)際應(yīng)用過程中氣相抽提技術(shù)所受的影響因素較多，例如土壤滲透性、土壤溫度和抽提氣體流量與流速等，其呈現(xiàn)的修復(fù)效率低、耗時(shí)長(zhǎng)等缺點(diǎn)導(dǎo)致修復(fù)效果無法得以保證。因此如何提高氣相抽提技術(shù)在土壤介質(zhì)中的修復(fù)效率已成為眾多土壤原位修復(fù)技術(shù)中的研究難題和熱點(diǎn)之一。近年來，過硫酸鹽以其氧化還原電位高、易溶于水和在地下環(huán)境中良好的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)成為應(yīng)用于環(huán)境污染物原位修復(fù)的一個(gè)新熱點(diǎn)。過硫酸鹽在常溫下反應(yīng)速率較慢，但在加熱的條件的激發(fā)下，硫酸根離子活化分解為硫酸根自由基(SO4- ·)。硫酸根自由基(SO4- ·)具有較高的氧化能力，其還原氧化電位為+2. 6V，接近于OH ·自由基(+2. 8V)。因此土壤溫度的高低和是否具備良好的土壤擴(kuò)散性決定過硫酸鹽能否在地下環(huán)境中得到應(yīng)用。過硫酸鹽在土壤原位修復(fù)中的應(yīng)用需經(jīng)與水溶液混合攪拌，通過注射管注入進(jìn)地下土壤，伴隨著流動(dòng)、傳遞等過程最終附著在含水層土壤上。但在應(yīng)用過程中通過注射管注入過硫酸鹽的修復(fù)技術(shù)所受的影響因素較多，例如土壤滲透性、土壤溫度等，其呈現(xiàn)的修復(fù)效率低等問題導(dǎo)致修復(fù)效果無法得以保證，因此如何提高過硫酸鹽在土壤介質(zhì)中的溫度和擴(kuò)散性已成為眾多土壤原位修復(fù)技術(shù)中的研究難題和熱點(diǎn)之一。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種原位處理污染土壤中揮發(fā)性及半揮發(fā)性有機(jī)物的氣相抽提熱傳導(dǎo)強(qiáng)化高級(jí)氧化原位修復(fù)設(shè)施，以解決現(xiàn)有技術(shù)中揮發(fā)性及半揮發(fā)性有機(jī)物污染土壤的處理過程中修復(fù)效率低、耗時(shí)長(zhǎng)的技術(shù)問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種污染土壤氣相抽提熱傳導(dǎo)強(qiáng)化高級(jí)氧化原位修復(fù)設(shè)施，它包括一個(gè)或多個(gè)注射管，以及分布在注射管周圍的多個(gè)加熱抽提裝置；所述加熱抽提裝置包括加熱源和抽提管，加熱源置于抽提管中；加熱源包括一根或多根電熱絲；抽提管中加熱源周圍的區(qū)域裝填填料和熱解催化劑；抽提管外殼上設(shè)有若干開孔。注射管外殼上設(shè)有若干開孔；該開孔的形狀可以是長(zhǎng)方形、圓形、橢圓形、三角形、星形、多邊形或其它任意形狀。注射管與加熱抽提裝置之間可以呈圓形、橢圓形、多邊形或其它形式的排列分布方式；優(yōu)選圓形 排列分布方式，即注射管在中心，多個(gè)加熱抽提裝置分布在圓周上；更優(yōu)選正六邊形排列分布方式，即加熱抽提裝置有七個(gè)，分布在正六邊形的六個(gè)點(diǎn)及中心點(diǎn)上；注射管有六個(gè)，分布在正六邊形對(duì)角連線后形成的六個(gè)三角形的中心。本實(shí)用新型實(shí)際上是將兩種污染土壤修復(fù)裝置以更有效的方式組合在一起，充分發(fā)揮兩種修復(fù)裝置的協(xié)同作用，以達(dá)到更好的修復(fù)效果。第一種修復(fù)裝置是加熱抽提裝置，它是一種集電阻加熱、負(fù)壓抽提、負(fù)載催化劑熱解三種功能于一體的揮發(fā)性有機(jī)物修復(fù)裝置，該裝置包括加熱源和抽提管，加熱源置于抽提管中，加熱源由一根或者多根電阻絲組成，電阻絲的功率可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件的不同而定制，抽提管中加熱源周圍的環(huán)形區(qū)域內(nèi)裝填有填料和催化劑，填料為鐵砂、沙粒、其他金屬顆粒等，用于強(qiáng)化傳熱，同時(shí)也便于氣體的通過和催化劑的負(fù)載；(也可將加熱源裝在加熱管內(nèi)，加熱管置于抽提管中，抽提管中加熱管周圍的區(qū)域裝填填料和催化劑)；抽提管外殼上設(shè)有若干開孔，該開孔的形狀可以是長(zhǎng)方形、圓形、橢圓形、三角形、星形、多邊形或其它任意形狀，開孔的作用是讓揮發(fā)性有機(jī)污染物蒸汽進(jìn)入抽提管內(nèi)；在抽提管內(nèi)壁設(shè)置一層網(wǎng)眼大小比填料和催化劑粒徑小的網(wǎng)格，以防止填料和催化劑泄漏堵塞管上面的開孔，網(wǎng)格的材質(zhì)可選用金屬的，也可選用耐高溫的玻璃纖維、樹脂或其它材質(zhì)；使用時(shí)，抽提管上部連接真空泵，在抽提管中形成負(fù)壓，收集有機(jī)蒸汽。第二種修復(fù)裝置是內(nèi)裝氧化催化劑過硫酸鹽溶液的注射管，注射管外殼上設(shè)有若干開孔，該開孔的形狀可以是長(zhǎng)方形、圓形、橢圓形、三角形、星形、多邊形或其它任意形狀；使用時(shí)注射管內(nèi)裝過硫酸鹽溶液，開孔的作用是讓過硫酸鹽溶液進(jìn)入地下土壤地下水中。本實(shí)用新型的工作原理是加熱源通過熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射的方式，使得周圍的土壤溫度升高，從而土壤中有機(jī)污染物的飽和蒸汽壓得以提升，有機(jī)物飽和蒸汽壓越大，有機(jī)物越易揮發(fā)，此外土壤環(huán)境溫度越高，有助于土壤顆粒中吸附態(tài)有機(jī)物的解析，加速揮發(fā)性有機(jī)物蒸汽態(tài)的形成，同時(shí)加熱激活過硫酸鹽的氧化能力，催化土壤地下水中揮發(fā)性及半揮發(fā)性有機(jī)污染物；在負(fù)壓的作用下，也可以使有機(jī)污染物的沸點(diǎn)降低，易于揮發(fā)，進(jìn)入抽提管中；同樣，過硫酸鹽在注射進(jìn)土壤地下水后通過負(fù)壓的作用，達(dá)到良好的擴(kuò)散性。進(jìn)入抽提管中的有機(jī)蒸汽，在通過加熱源周圍的填料時(shí)，由于填料中負(fù)載催化劑，在高溫條件下熱解，去除部分污染物氣體，剩下的有機(jī)污染物蒸汽進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)土壤修復(fù)的目標(biāo);在這個(gè)過程中同時(shí)也存在蒸汽蒸餾、沸騰起泡、氧化、水解等去除機(jī)制，進(jìn)一步強(qiáng)化去除效果。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其效果是積極和明顯的。本實(shí)用新型利用加熱和抽提的功能，充分揮發(fā)土壤中揮發(fā)性有機(jī)物的同時(shí)，將加熱/抽提井和注射井合二為一，即在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)。這樣的加熱/抽提和注射井作為一個(gè)處理單元，操作管理起來更簡(jiǎn)單，有利于工程預(yù)算。此外，本實(shí)用新型利用過硫酸鹽的催化作用有助于半揮發(fā)性有機(jī)物處理的原理，將過硫酸鹽注射在加熱源/抽提井周圍，提高了過硫酸鹽在土壤介質(zhì)中的溫度和良好擴(kuò)散性；在負(fù)壓抽提和高溫?zé)嵩吹挠绊懴拢霌]發(fā)性有機(jī)物經(jīng)過過硫酸鹽的催化，可被氧化分解為小分子揮發(fā)性有機(jī)物，最終進(jìn)入加熱/抽提井，節(jié)約了處理的成本。本實(shí)用新型將氣相抽提、加熱強(qiáng)化和注射氧化幾種修復(fù)措施有機(jī)組合在一起，充分利用幾種修復(fù)措施的協(xié)同互助作用，達(dá)到了更好的修復(fù)效果。因此，本實(shí)用新型具有修復(fù)效率高、耗時(shí)短、修復(fù)效果能夠保證等優(yōu)點(diǎn)。

圖I本實(shí)用新型的污染土壤氣相抽提熱傳導(dǎo)強(qiáng)化高級(jí)氧化原位修復(fù)設(shè)施的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，亦即加熱抽提裝置與注射管的排列分布圖；圖2本實(shí)用新型的原位修復(fù)設(shè)施中的加熱抽提裝置與注射管在地下污染土壤中的不意圖；圖3本實(shí)用新型中的加熱抽提裝置的主視剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4本實(shí)用新型中的加熱抽提裝置的主視圖。圖中1、抽提管2、填料和催化劑 3、加熱管4、抽提連接管5、加熱管連接螺母6、電源接線7、抽提管外殼開孔8、金屬網(wǎng)格 9、加熱抽提裝置 10、注射管 11、注射管外殼開孔
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。如圖I和圖2所示，本實(shí)用新型的污染土壤氣相抽提熱傳導(dǎo)強(qiáng)化高級(jí)氧化原位修復(fù)設(shè)施，它包括注射管10，以及分布在注射管周圍的多個(gè)加熱抽提裝置9 ;加熱抽提裝置9有七個(gè),分布在正六邊形的六個(gè)點(diǎn)及中心點(diǎn)上；注射管10有六個(gè)，分布在正六邊形對(duì)角連線后形成的六個(gè)三角形的中心；注射管10外殼上設(shè)有若干圓形開孔即注射管外殼開孔11 ;如圖3和圖4所示，加熱抽提裝置9包括抽提管I和加熱管3，加熱管3置于抽提管I中，加熱管3內(nèi)裝有加熱源，加熱源為多根電熱絲，加熱管上端有兩根電源接線6，加熱管3上端通過加熱管連接螺母5固定在抽提管I上；抽提管I中加熱管周圍的環(huán)形區(qū)域內(nèi)裝填了填料和催化劑2，在抽提管內(nèi)壁設(shè)有一層網(wǎng)眼大小比填料和催化劑粒徑小的金屬網(wǎng)格8，抽提管外殼上開有多個(gè)長(zhǎng)方形的開孔即抽提管外殼開孔7。使用時(shí)，在抽提管上部的抽提連接管4處連接上真空泵；在注射管10內(nèi)裝氧化催化劑過硫酸鹽溶液，過硫酸鹽溶液通過注射管下端開口和注射管外殼開孔11進(jìn)入地下土壤地下水中。
權(quán)利要求1.一種污染土壤氣相抽提熱傳導(dǎo)強(qiáng)化高級(jí)氧化原位修復(fù)設(shè)施，其特征在于，它包括一個(gè)或多個(gè)注射管，以及分布在注射管周圍的多個(gè)加熱抽提裝置；所述加熱抽提裝置包括加熱源和抽提管，加熱源置于抽提管中；加熱源包括一根或多根電熱絲；抽提管中加熱源周圍的區(qū)域裝填填料和熱解催化劑；抽提管外殼上設(shè)有若干開孔。
2.如權(quán)利要求I所述的污染土壤氣相抽提熱傳導(dǎo)強(qiáng)化高級(jí)氧化原位修復(fù)設(shè)施，其特征在于，注射管外殼上設(shè)有若干開孔。
3.如權(quán)利要求I或2所述的污染土壤氣相抽提熱傳導(dǎo)強(qiáng)化高級(jí)氧化原位修復(fù)設(shè)施，其特征在于，注射管與加熱抽提裝置呈圓形排列分布方式，即注射管在中心，多個(gè)加熱抽提裝置分布在圓周上。
4.如權(quán)利要求I或2所述的污染土壤氣相抽提熱傳導(dǎo)強(qiáng)化高級(jí)氧化原位修復(fù)設(shè)施，其特征在于，注射管與加熱抽提裝置呈正六邊形排列分布方式，即加熱抽提裝置有七個(gè)，分布在正六邊形的六個(gè)點(diǎn)及中心點(diǎn)上；注射管有六個(gè)，分布在正六邊形對(duì)角連線后形成的六個(gè)三角形的中心。
5.如權(quán)利要求I或2所述的污染土壤氣相抽提熱傳導(dǎo)強(qiáng)化高級(jí)氧化原位修復(fù)設(shè)施，其特征在于，抽提管內(nèi)壁設(shè)有一層網(wǎng)眼大小比填料和催化劑粒徑小的網(wǎng)格。
6.如權(quán)利要求3所述的污染土壤氣相抽提熱傳導(dǎo)強(qiáng)化高級(jí)氧化原位修復(fù)設(shè)施，其特征在于，抽提管內(nèi)壁設(shè)有一層網(wǎng)眼大小比填料和催化劑粒徑小的網(wǎng)格。
7.如權(quán)利要求4所述的污染土壤氣相抽提熱傳導(dǎo)強(qiáng)化高級(jí)氧化原位修復(fù)設(shè)施，其特征在于，抽提管內(nèi)壁設(shè)有一層網(wǎng)眼大小比填料和催化劑粒徑小的網(wǎng)格。
8.如權(quán)利要求7所述的污染土壤氣相抽提熱傳導(dǎo)強(qiáng)化高級(jí)氧化原位修復(fù)設(shè)施，其特征在于，抽提管內(nèi)壁的網(wǎng)格材質(zhì)是金屬材質(zhì)或耐高溫的玻璃纖維材質(zhì)。
9.如權(quán)利要求8所述的污染土壤氣相抽提熱傳導(dǎo)強(qiáng)化高級(jí)氧化原位修復(fù)設(shè)施，其特征在于，注射管外殼和抽提管外殼上的開孔形狀是長(zhǎng)方形、圓形、橢圓形、三角形或星形。
10.如權(quán)利要求9所述的污染土壤氣相抽提熱傳導(dǎo)強(qiáng)化高級(jí)氧化原位修復(fù)設(shè)施，其特征在于，抽提管上部連接真空泵。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種污染土壤氣相抽提熱傳導(dǎo)強(qiáng)化高級(jí)氧化原位修復(fù)設(shè)施。它包括一個(gè)或多個(gè)注射管，以及分布在注射管周圍的多個(gè)加熱抽提裝置；注射管外殼上有若干開孔；加熱抽提裝置包括加熱源和抽提管，加熱源置于抽提管中；加熱源包括一根或多根電熱絲；抽提管中加熱源周圍的區(qū)域裝填填料和熱解催化劑；抽提管外殼上有若干開孔。注射管與加熱抽提裝置優(yōu)選圓形排列分布方式，更優(yōu)選正六邊形排列分布方式。本實(shí)用新型將加熱/抽提井和注射井合二為一，操作管理起來更簡(jiǎn)單；將過硫酸鹽注射在加熱/抽提井周圍，提高了過硫酸鹽在土壤介質(zhì)中的溫度和良好擴(kuò)散性。本實(shí)用新型具有修復(fù)效率高、耗時(shí)短、修復(fù)效果能夠保證等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B09C1/08GK202638859SQ20122027379
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者羅啟仕, 朱杰, 廖志強(qiáng), 劉小寧, 高潔, 盧聰, 郭琳, 孟梁 申請(qǐng)人:上海市環(huán)境科學(xué)研究院