一种常温解吸联合化学氧化修复有机污染土壤的处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种常温解吸联合化学氧化修复有机污染土壤的处理系统。所述系统包括常温解吸车间，移动式土壤翻抛装置，挥发气体收集管装置，排气管、尾气处理装置以及便携式光离子化检测仪。其中，所述的常温解吸车间内置有移动式土壤翻抛装置，所述的土壤翻抛装置包括土壤翻抛机、液灌、水泵、软管、流量计、手动控制阀门以及喷管，用于一边喷洒高锰酸钾溶液，一边对土壤进行翻抛处理；翻抛过程所产生的挥发气体通过气体收集管收集，气体收集管通过排气管与尾气处理装置连接。采用本实用新型去除土壤中的挥发和半挥发性有机污染物，去除率超过90%。采用本实用新型修复有机污染物土壤效率高，成本低，是一种工程上实用性较强的联合修复技术。
【专利说明】一种常温解吸联合化学氧化修复有机污染土壤的处理系统【技术领域】[0001]本实用新型涉及一种有机污染土壤的常温解吸与化学氧化联合修复处理系统，属 于环境修复【技术领域】，特别适合应用于化工、石油、焦化、印染等行业中产生的挥发半挥发 性有机复合污染土壤等固体介质的修复。【背景技术】[0002]土壤有机污染物是指进入土壤环境并造成污染的有机化合物，涉及的有机污染物 排放行业主要有石油化工、炼焦、油漆和涂料制造、农药生产、橡胶制品制造、皮鞋制造、人 造板及木质家具制造、汽车及配件喷涂、电子产品制造、炼钢、水泥生产等，且土壤有机污染 物多为挥发性及/或半挥发性有机物的复合污染物，这些污染物不断迁移和转化，通过呼 吸道、消化道等进入人体，对人体形成极大的威胁。修复有机污染土壤的方法很多，目前，我 国修复处理有机复合污染土壤常用物理修复方法和异位化学修复方法，其中常温解吸修复 方法是针对挥发性及/或半挥发性有机污染土壤的物理处理方法，是指在密闭性良好的常 温解吸车间内对土壤进行多次翻抛，使污染土壤中的挥发性及/或半挥发性有机物挥发出 来，降低土壤中有机物的浓度或达到修复污染土壤的目的，挥发出来的气体通过常温解吸 车间收集，再进行尾气处理的一种新兴土壤修复方法。常温解吸方法工艺简单，操作性强， 处理成本低，能有效处理中低浓度挥发性及/或半挥发性有机污染土壤，但对高浓度挥发 性及/或半挥发性有机污染土壤处理时间长，存在拖尾现象，效果相对较差，大大限制了其 在实际工程上的应用。异位化学氧化方法是指在清挖出的污染土壤中添加氧化剂，通过氧 化剂的强氧化作用，分解土壤中的有机污染物。虽然异位化学氧化可有效氧化分解土壤中 的有机污染物，但每批次氧化修复污染土壤量小且需要投加的氧化剂量较多，氧化分解有 机污染物后因土壤含水率较高，导致修复后土壤运输、储存困难。[0003]常温解吸和化学氧化技术对于高浓度挥发性及/或半挥发性有机复合污染土壤 的修复都存在一定的缺陷，无法满足有机复合污染土壤的修复要求。为弥补常温解吸和化 学氧化修复技术的不足，本实用新型采用常温解吸联合化学氧化技术修复有机污染土壤， 实现他们的优势互补。实用新型内容[0004]本实用新型所要解决的技术问题是针对常温解吸、异位化学氧化单一土壤修复方 法处理高浓度挥发性及/或半挥发性有机物污染土壤时，存在的不足和缺陷问题(修复时 间长、拖尾效应、成本高、单批次处理量少等)，提供一种采用常温解吸联合化学氧化处理高 浓度挥发/半挥发性有机物污染土壤的修复系统，通过该系统可以实现对高浓度有机物污 染土壤的修复处理。[0005]一种常温解吸联合化学氧化修复系统，其特征在于:该系统包括常温解吸车间、移 动式土壤翻抛装置、挥发气体收集管装置、便携式光离子化检测仪、排气管以及尾气处理装 置；其中[0006]所述的常温解吸车间为具有密封物流门的密闭结构，其内置有移动式土壤翻抛装置和便携式光离子化检测仪，土壤翻抛装置用于对运输至其内的有机物污染的土壤进行翻抛处理，促进土壤中有机污染物的挥发，便携式光离子化检测仪用于检测污染土壤上方15-25cm处的挥发性或半挥发性有机物的浓度；
[0007]所述的移动式土壤翻抛装置包括土壤翻抛机、液灌、水泵、软管、流量计、手动控制阀门以及喷管；
[0008]所述液灌位于土壤翻抛机外部，用于贮存高锰酸钾溶液；
[0009]所述水泵与所述液罐通过软管相连，用于抽取高锰酸钾溶液；
[0010]所述喷管与所述水泵通过软管相连，置于土壤翻抛机的搅拌齿上部，并于喷管下部打孔，用于喷洒高锰酸钾溶液；
[0011]所述手动控制阀门安装在流量计前的软管上，用于调节高锰酸钾溶液的流量；
[0012]所述流量计安装在喷管和水泵之间，用于指示高锰酸钾溶液进入喷管的流量；
[0013]所述的挥发气体收集管装置包括气体收集管和引风机，位于常温解吸车间的顶部，并通过排气管与尾气处理装置连接；
[0014]所述气体收集管与常温解吸车间顶部密闭链接。
[0015]在本实用新型中，优选的，所述的常温解吸车间的底部为设定厚度的抗渗混凝土层。
[0016]在本实用新型中，优选的，所述的常温解吸车间的膜材为聚偏氟乙烯膜。
[0017]在本实用新型中，优选的，所述的挥发气体收集管装置包括三排气体收集管，间距相隔3m，常温解吸车间顶部和气体收集管上均开直径200mm的孔，常温解吸车间与气体收集管在孔处焊接，每根气体收集管上孔间距2m。
[0018]在本实用新型中，优选的，气体收集管采用轻质、耐腐蚀且易与膜材焊接，气密性好的管材，更优选为聚偏氟乙烯。
[0019]在本实用新型中，优选的，所述的液罐的有效容积为2m3。
[0020]在本实用新型中，优选的，所述的水泵使用直流电源，开口流量为10m3/h。
[0021]在本实用新型中，优选的，所述的喷管为DN25钢管，长3000mm，喷管下部打有3排孔，排与排相隔10mm，同一排中每隔IOOmm打一个孔，相邻两排间的孔互相错位，孔径为3mm o
[0022]工作时，常温解吸车间内平整堆放着有机污染土壤，先对有机物污染土壤进行一定时间的常温解吸处理，即使用移动式土壤翻抛机对土壤进行翻抛，翻抛频率为2小时/次，翻抛过程中使用PID快速检测污染土壤上方15-25cm处的V0C/SV0C浓度，直至检测数据趋于平稳，停止翻抛；置于移动式土壤翻抛机上的液灌盛有6%(w/w)的高锰酸钾溶液；打开水泵和手动控制阀门，调节流量为l_8m3/h，控制高锰酸钾添加量为0.316-20g/ (kg 土)；同时启动移动式土壤翻抛机，一边多次重复喷洒高锰酸钾溶液，一边对污染土壤进行常温解吸翻抛，使高锰酸钾溶液与污染土壤混合均匀直到土壤中高锰酸钾含量达到预设添加量(0.316-20g/ (kg 土))；常温解吸翻抛和化学氧化过程中挥发和产生的气体通过常温解吸车间收集后，由位于常温解吸车间顶部的气体收集管在引风机的作用下，由气体收集管进入尾气处理装置进行处理，处理后的土壤粒径小于2cm。
[0023]本实用新型与现有技术相比其优点在于:[0024](I)常温解吸联合化学氧化修复处理高浓度挥发性及/或半挥发性有机污染土 壤，可有效避免“拖尾现象”的出现，显著缩短修复时间，减少工程量；[0025](2)在常温解吸车间内翻抛土壤，使有机物挥发出来，去除部分挥发性及/或半挥 发性有机污染物，有利于减少土壤氧化剂的使用量，降低处理成本；[0026]( 3 )对土壤进行常温解吸翻抛，土壤粒径减小，将氧化剂喷洒在土壤翻抛机的搅拌 齿前方，都可以有效地促进氧化剂与污染土壤的接触，提高氧化剂的利用率，处理后土壤粒 径小于2cm ；[0027](4)喷洒高锰酸钾溶液时采用少量多次的原则，一边喷洒溶液一边进行常温解吸 翻抛，有利于高锰酸钾在土壤中分散的均质化，提高高锰酸钾的利用率；[0028](5)对于高浓度污染土壤中挥发性及/或半挥发性有机污染物具有较好的清除效 果，可处理的污染物种类多，如多环芳烃、石油类、苯系物、有机农药等，特别适合修复挥发 半挥发性有机复合物污染的土壤；[0029](6)本实用新型操作方便，单批次工程处理量大，不同于国内现有土壤修复设备仅 适用于实验室或中试运用，本实用新型更适用于污染土壤土方量较大的实际工程；[0030](7)整个处理过程都在常温解吸车间内，所有的有机污染气体均被常温解吸车间 收集并进行后续处理，不会造成气态有机污染物的二次污染。【专利附图】
【附图说明】[0031]为了更清楚地说明本实用新型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介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是 本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提 下，还可以根据这些附图获得其他附图。[0032]图1为本实用新型土壤修复方法的结构原理框图；[0033]图2为本实用新型一实施例的用于常温解吸联合化学氧化修复有机污染土壤的 处理系统不意图(如视图)；[0034]图3为本实用新型土壤修复方法实施例的步骤流程图；[0035]图4为不同修复方法处理高浓度萘污染土壤时土壤中萘的浓度变化曲线。[0036]附图标记说明[0037]I污染土壤[0038]2移动式土壤翻抛机[0039]3 液灌[0040]4 水泵[0041]5手动控制阀门[0042]6流量计[0043]7 软管[0044]8 喷管[0045]9搅拌齿[0046]10常温解吸车间装置[0047]11挥发气体收集管装置[0048]12排气管
[0049]13尾气处理装置
[0050]14便携式光离子化检测仪
【具体实施方式】
[0051]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0052]将受有机物污染土壤置于现有设备常温解吸车间(北京鼎实环境工程有限公司生产)内，平整堆放成条垛，使用土壤翻抛机对污染土壤进行翻抛，翻抛频率为2小时/次，翻抛过程中使用便携式光离子化检测仪(PID)快速检测污染土壤上方15-25cm处的V0C/SV0C浓度，直至检测数据趋于平稳，停止翻抛。将高锰酸钾倒入液灌中，配成浓度为6% (w/w)的溶液，打开水泵和手动控制阀门，调节高锰酸钾溶液的流量为l-8m3/h，控制高锰酸钾的添加量为0.316-20gAkg土)，同时启动移动式土壤翻抛机，一边多次重复喷洒高锰酸钾溶液，一边对土壤进行翻抛处理，使高锰酸钾溶液与污染土壤充分混合均匀直到土壤中高锰酸钾含量达到预设浓度。添加高锰酸钾溶液后，在翻抛过程中，除了氧化剂的作用外，污染土壤中的部分挥发/半挥发性有机物也挥发出来，被常温解吸车间顶部的集气管收集，大大提高了土壤中有机物的去除效率。本实用新型土壤修复方法的结构原理框图如图1所示。
[0053]本实用新型的有机物污染土壤修复方法与处理系统，对于高浓度有机物污染土壤的异位修复具有很好的应用前景。通过翻抛不仅能促进氧化剂与土壤的充分接触，还能提高污染土壤中有机污染物的挥发，从而降低氧化剂的使用量，同时也有效地减少了大量使用氧化剂引起的土壤物化性能变化，降低了处理成本。本实用新型的处理系统中设计了挥发气体的收集装置和尾气处理装置，防止挥发气体扩散到大气中，造成二次污染。
[0054]本实用新型的方法包括:
[0055]在常温解吸车间内对污染土壤进行翻抛，同时通过喷管向污染土壤中喷洒6% (w/w)高锰酸钾溶液，高锰酸钾添加量为0.316-20g/ (kg 土)。
[0056]常温解吸工序:
[0057]实验中发现，使用现有的常温解吸设备(北京鼎实环境工程有限公司生产)，通过土壤翻抛机在常温解吸车间内对污染土壤进行翻抛处理，可以使土壤中的挥发性/半挥发性有机物挥发出来，二氯乙烷、氯乙烯等高浓度污染土壤的有机物去除率达到90%。
[0058]方法:使用移动式土壤翻抛机在常温解吸车间内对污染土壤进行翻抛，翻抛频率为2小时/次，翻抛过程中使用PID快速检测土壤上方15-25cm处的V0C/SV0C浓度，直至检测数据趋于平稳，停止翻抛。
[0059]氧化剂添加工序:
[0060]通过实验发现，在不添加和添加高锰酸钾两种不同情况下，污染土壤中有机物的去除率差别显著，认为高锰酸钾的添加有效地对污染土壤中的有机物进行氧化分解，大大提高了污染土壤中有机物的去除效率。
[0061]氧化剂添加方法:[0062]称取一定量的高锰酸钾置于液灌中，配成浓度为6% (w/w)的水溶液，通过喷管洒 向土壤，同时使用移动式土壤翻抛机将高锰酸钾溶液与土壤充分混合接触。[0063]下面，结合图2以及图3，对本实用新型的一个优选实施例进行详细地说明。[0064]实施例1[0065]图2为本实用新型用于修复有机物污染土壤的处理系统的一优选实施例的示意 图(前视图);如图2所示，该处理系统包括:常温解吸车间10，移动式土壤翻抛装置，挥发气 体收集管装置11、排气管12、尾气处理装置13以及便携式光离子化检测仪14 ;其中[0066]所述的常温解吸车间10为具有密封物流门的密闭结构，其内置有移动式土壤翻 抛装置和便携式光离子化检测仪，土壤翻抛装置用于对运输至其内的有机物污染的土壤I 进行翻抛处理，促进土壤中有机污染物的挥发，便携式光离子化检测仪14用于检测污染土 壤上方15-25cm处的挥发性或半挥发性有机物的浓度；[0067]所述的移动式土壤翻抛装置包括移动式土壤翻抛机2、液灌3、水泵4、手动控制阀 门5、流量计6、软管7以及喷管8 ；[0068]所述液灌3位于移动式土壤翻抛机2的外部，用于贮存高锰酸钾溶液；[0069]所述水泵4与所述液罐3通过软管7相连，用于抽动高锰酸钾溶液；[0070]所述喷管8与所述水泵4通过软管7相连，置于土壤翻抛机的搅拌齿9上部，并于 喷管8下部打孔；[0071]所述手动控制阀门5安装在流量计6前的软管上，用于调节高锰酸钾溶液的流 量;[0072]所述流量计6安装在喷管8和水泵4之间，用于指示高锰酸钾溶液进入喷管8的流量；[0073]所述的挥发气体收集管装置11包括气体收集管和引风机(图中未示出)，位于常温 解吸车间10的顶部，并通过排气管12与尾气处理装置13连接；[0074]所述常温解吸车间10顶部和气体收集管上均开有孔，常温解吸车间10与挥发气 体收集管装置11在孔处焊接。[0075]其中，所述的常温解吸车间的底部为设定厚度的抗渗混凝土层，所述的常温解吸 车间的膜材为聚偏氟乙烯。[0076]其中，所述的挥发气体收集管装置11包括三排气体收集管，气体收集管采用聚偏 氟乙烯制备而成，间距相隔3m，常温解吸车间顶部和气体收集管上均开直径200mm的孔，常 温解吸车间与气体收集管在孔处焊接，每根气体收集管上孔间距2m。[0077]其中，所述的液罐3的有效容积为2m3。[0078]其中，所述的水泵4使用直流电源，开口流量为10m3/h。[0079]其中，所述的喷管8为DN25钢管，长3000mm，喷管下部打有3排孔，排与排相隔 IOmm,同一排中每隔IOOmm打一个孔,相邻两排间的孔互相错位,孔径为3mm。[0080]使用封闭运输机将主要受萘污染的高浓度有机污染土壤I运至常温解吸车间10 内，平整堆放成条垛，每个条垛底部宽3m，顶部宽2m，堆放高度为1.5m，垛间间距lm，长度 80m，每次共堆积条垛10个，共修复有机物污染土壤约3000m3。[0081 ] 使用移动式土壤翻抛机2先对土壤进行翻抛，翻抛频率为2小时/次，翻抛过程中 使用便携式光离子化检测仪14快速检测土壤上方15-25cm处的V0C/SV0C浓度，直至检测数据趋于平稳(约8h)后停止翻抛，经翻抛处理后的土壤颗粒均匀分散至2cm左右。
[0082]将盛有6% (w/w)高锰酸钾溶液的液灌3置于移动式土壤翻抛机2上，打开水泵4和手动控制阀门5，通过手动控制阀门5调节高锰酸钾溶液流量为5m3/h，将高锰酸钾溶液喷洒在搅拌齿9前方的污染土壤中，高锰酸钾的添加量为9g/ (kg 土)，启动土壤翻抛机，对土壤进行翻抛，使高锰酸钾溶液与土壤充分混合，进行氧化分解。关闭水泵4和手动控制阀门5。
[0083]整个处理过程中挥发出来的有机气体均通过常温解吸车间10中设置的挥发气体收集管装置11收集，然后通过排气管12输送至尾气处理装置13进行处理。
[0084]使用本实施例修复萘污染土壤，处理前土壤中萘的含量高达2504.3mg/kg,经过处理后，每2小时对土壤进行采样检测，实验结果如下表1所示。
[0085]表1
[0086]
【权利要求】
1.一种常温解吸联合化学氧化修复有机污染土壤的处理系统，其特征在于:该系统包括常温解吸车间，移动式土壤翻抛装置，挥发气体收集管装置，便携式光离子化检测仪、排气管以及尾气处理装置；其中 所述的常温解吸车间为具有密封物流门的密闭结构，其内置有移动式土壤翻抛装置和便携式光离子化检测仪，土壤翻抛装置用于对运输至其内的有机物污染的土壤进行翻抛处理，促进土壤中有机污染物的挥发，便携式光离子化检测仪用于检测污染土壤上方15-25cm处的挥发性或半挥发性有机物的浓度； 所述的移动式土壤翻抛装置包括土壤翻抛机、液罐、水泵、软管、手动控制阀门、流量计以及喷管； 所述液罐位于土壤翻抛机外部，用于贮存高锰酸钾溶液； 所述水泵与所述液罐通过软管相连，用于抽取高锰酸钾溶液； 所述喷管与所述水泵通过软管相连，置于土壤翻抛机的搅拌齿上部，并于喷管下部打孔，用于向土壤喷洒高锰酸钾溶液； 所述手动控制阀门安装在流量计前的软管上，用于调节高锰酸钾溶液的流量； 所述流量计安装在喷管和水泵之间，用于指示高锰酸钾溶液进入喷管的流量； 所述的挥发气体收集管装置包括气体收集管和引风机，位于常温解吸车间的顶部，并通过排气管与尾气处理装置连接； 所述气体收集管与常温解吸车间顶部密闭链接。
2.如权利要求1所述的常温解吸联合化学氧化修复有机污染土壤的处理系统，其特征在于:所述的常温解吸车间的底部为设定厚度的抗渗混凝土层。
3.如权利要求1或2所述的常温解吸联合化学氧化修复有机污染土壤的处理系统，其特征在于:所述的常温解吸车间的膜材为聚偏氟乙烯膜。
4.如权利要求1所述的常温解吸联合化学氧化修复有机污染土壤的处理系统，其特征在于:挥发气体收集管装置包括三排气体收集管，间距相隔3m，常温解吸车间顶部和气体收集管上均开直径200mm的孔，常温解吸车间与气体收集管在孔处焊接，每根气体收集管上孔间距2m。
5.如权利要求1或2所述的常温解吸联合化学氧化修复有机污染土壤的处理系统，其特征在于:所述气体收集管的材质为聚偏氟乙烯，便于气体收集管与常温解吸车间顶部紧密连接。
6.如权利要求1所述的常温解吸联合化学氧化修复有机污染土壤的处理系统，其特征在于:所述的液罐的有效容积为2m3。
7.如权利要求1所述的常温解吸联合化学氧化修复有机污染土壤的处理系统，其特征在于:所述的水泵使用直流电源，开口流量为10m3/h。
8.如权利要求1所述的常温解吸联合化学氧化修复有机污染土壤的处理系统，其特征在于:所述的喷管为DN25钢管，长3000mm，喷管下部打有3排孔，排与排相隔10mm，同一排中每隔IOOmm打一个孔,相邻两排间的孔互相错位,孔径为3mm。
【文档编号】B09C1/08GK203408977SQ201320426278
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月17日 优先权日:2013年7月17日
【发明者】杨勇, 殷晓东, 王海东, 农泽喜, 黄海, 王瑜瑜, 崔朋 申请人:中科华南（厦门）环保有限公司, 北京鼎实环境工程有限公司