专利名称：一种太阳能异位修复挥发性有机物污染土的装置的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种太阳能异位修复挥发性有机物污染土的装置，属于环境修复设 备类。
背景技术：
目前，我国土壤有机物污染十分严重，有机化合物污染已经超过重金属污染和放 射性污染而跃居首位，我国受各种有机污染物(农药、石油烃和PAHs等)污染的农田达 3. 6X 107hm2，大多数有机污染物为4环以上的具有致癌作用，且对农产品和人体健康的危 害已开始显露。随着我国工业化和城市化进程的加快，越来越多的土壤受到有机物污染， 有机物吸附于土壤中或迁移到地下水和大气中，都将直接或间接地对人类生命安全造成危 胁。近几年，由于使用不经处理的污染场地，出现的事故比比皆是，国家对于土壤污染现状 已相当重视，相继开展了全国土地污染调查，并出台了相关的法规政策，未来几年，国家将 投入大量的人力和财力，加强土壤污染治理，因此治理有机物污染土壤已经成为当前环境 修复领域的一项迫切任务。有机物污染土壤修复方法分为原位和异位，原位修复有节约费用和环境影响小等 优点，但存在易受环境条件影响，修复周期长，修复条件难予控制和修复效果难以保证等特 点，而异位修复在这些方面有较大的优势。土壤气相抽取(SVE)技术是20世纪90年代以来迅速发展的一种清除土壤中挥发 性有机物的修复方法，是采用最为广泛、成熟程度最高的技术，SVE系统运行成本低廉、操作 简便，在许多挥发性有机物污染土壤的修复中得到了成功应用。美国EPA评价其大大优于 传统修复技术，国内报道显示该技术值得我国大力推广。为提高有机组分挥发性，扩大土壤 蒸气浸提技术的使用范围的热增强式土壤蒸气浸提技术正日益发展，包括热空气注射、蒸 气注射和电磁加热等，这些强化措施的使用大大提高了修复效果，但也带来了成本的增加。 近年来，采用热蒸汽注入的土壤修复方法得到了广泛的应用，此方法需要大量的热蒸汽，它 的制作需要大量的水资源，采用原位修复时，由于污染场地水源缺乏，热蒸汽的保温运输耗 费大量的人力和物力。太阳能为可再生能源，资源丰富，应用成本低且无污染。目前，利用太阳辐射能的 装置已有很多，如太阳能热水器、太阳能灶、太阳能电焊机等，为人类生活提供了诸多方便。 但是，在一些不发达地区，太阳能的普及率较低，造成了能源的大量浪费。同时，随着不可再 生能源的枯竭，太阳能将受到更多的关注，用于不多的行业。由于我国土壤修复行业起步较晚，经验缺乏，大部分技术和设备都引进国外，造成了 修复成本的提高、周期延长和效率低下。因此，结合我国自身情况，开发和研制具有自主知识产 权的土壤修复装置，对于我国生态环境的改善和人民生活水平的提高将具有重要的意义。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种经济、高效、快速的，可工程规模化应用的利用太阳能异位修复挥发性有机物污染土的装置，为了实现上述目的，其技术 解决方案为一种太阳能异位修复挥发性有机物污染土的装置，由太阳能供汽系统、土壤修复 仓、水循环系统和连接管道组成，太阳能供汽系统由一组太阳能接收装置组成，每个太阳能 接收装置由支座、槽形聚光壳体、吸热管和支架构成，槽形聚光壳体两端铰接在支座上，支 架对称固定于槽形聚光壳体两端外边缘上，吸热管固定于支架上，吸热管两端端壁上分别 设有进水接头和出汽接头，进水接头位于一端端壁底部，出汽接头位于另一端端壁顶部，各 个太阳能接收装置的出汽接头通过支流保温管并联连接到汇流保温管上，各个太阳能接收 装置的进水接头通过支流注水管并联连接到汇流注水管上，吸热管和汇流注水管之间的支 流注水管上设有注水泵，土壤修复仓由预制床、帽罩、行星式搅拌机和尼龙纱构成，预制床 为箱体，上表面均勻布有通气孔，预制床侧壁上方设有进汽接头，底部中央设有排水接头， 帽罩密封固定于预制床上方，帽罩侧壁上设有一个密封门，尼龙纱固定于预制床上表面，行 星式搅拌机为一组，位于尼龙纱上并均勻地固定在预制床上表面，汇流保温管通过保温管 组与预制床上部进汽接头密封连接，水循环系统由抽风机、集水桶、冷凝器、尾气处理设备、 污水处理设备、抽水泵、储水槽、注水泵和连接管道构成，抽风机的进风口、出风口通过排气 管与帽罩顶部和冷凝器气体入口分别密封连接，尾气处理设备通过导气管与冷凝器的气体 出口密封连接，污水处理设备的进水口与冷凝器的液体出口密封连接，污水处理设备的出 水口和储水槽顶部入水孔通过导水管密封连接，集水桶的进水孔与预制床底部排水接头通 过导水管密封连接，集水桶的出水孔通过导水管与污水处理设备的进水孔密封连接，污水 处理设备和集水桶(14)之间的导水管上设有抽水泵，汇流注水管的进水端与储水槽的出 水孔密封连接。所述的吸热管采用比热容小于0. 4X 103kJ/(kg °C )的金属材料。所述的汇流保温管和支流保温管的管径比为2 1。所述的汇流注水管和支流注水管的管径比为2 1。由于采用了以上技术方案，本发明的太阳能异位修复挥发性有机物污染土的装 置，采用太阳辐射能制备热蒸汽，对挥发性有机物污染土进行热脱附处理，太阳能供汽系统 采用一组太阳能接收装置，保证了热蒸汽供应速度和流量，太阳能接收装置的槽形设计满 足大面域加热，土壤修复仓结构合理，热蒸汽均勻通过污染土，在行星式搅拌仪作用下可提 高修复效率，尾气及时收集处理，不会带来二次污染，污水同步净化并循环利用，节约了资 源。装置集供汽、土壤处理和水循环利用于一体，结构紧凑、操作方便、节约能源，可以大规 模工程应用，实现各种挥发性、半挥发性有机物污染土高效、快速修复，为有机物污染土壤 的处理和修复提供了技术和设备。
，附图是本发明处理装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步详细描述见附图
一种太阳能异位修复挥发性有机物污染土的装置，它由太阳能供汽系统、土壤修 复仓、水循环系统和连接管道组成，太阳能供汽系统由一组太阳能接收装置组成，每个太阳 能接收装置由支座1、槽形聚光壳体2、吸热管3和支架4构成，槽形聚光壳体2两端铰接在 支座1上，可根据太阳光照射角度自由调节壳体所朝方向，也可采用自动跟踪式设计，槽形 聚光壳体2的长槽形结构实现了太阳能面域加热，支架4对称固定于槽形聚光壳体2两端 外边缘上，吸热管3固定于支架4上，采用比热容小于0. 4X103kJ/ (kg °C )的金属材料， 吸热及导热性能强，吸热管3两端端壁上分别设有进水接头和出汽接头，进水接头位于一 端端壁底部，出汽接头位于另一端端壁顶部，通常可采用3个太阳能接收装置为一组，各个 太阳能接收装置的出汽接头通过支流保温管5并联连接到汇流保温管6上，保温管保证了 蒸汽温度不散失，为了更好的保证进汽量，各个太阳能接收装置的进水接头通过支流注水 管21并联连接到汇流注水管20上，汇流保温管6和支流保温管5的管径比为2 1，汇流 注水管20和支流注水管21的管径比为2 1，保障各吸热管3的供水量，吸热管3和汇流 注水管20之间的支流注水管21上设有注水泵22，注水泵22控制水源的补给，土壤修复仓 由预制床8、帽罩9、行星式搅拌机10和尼龙纱11构成，预制床8为箱体，预制床8侧壁上 方设有进汽接头，底部中央设有排水接头，预制床8上表面均勻布有通气孔12，热蒸汽可通 过箱形预制床8均勻地进入帽罩9内，帽罩9密封固定于预制床8上方，帽罩9侧壁上设有 一个密封门，方便污染土的进出，尼龙纱11固定于预制床8上表面，行星式搅拌机10为一 组，位于尼龙纱11上并均勻地固定在预制床8上表面，行星式构造扩大了单个搅拌机10的 作用范围，搅拌作用可加速挥发性有机物的解吸，尼龙纱11可以阻止污染土掉下预制床8 中，汇流保温管6通过保温管组7与预制床8上部进汽接头密封连接，保证了热蒸汽均勻进 入预制床8中，水循环系统由抽风机13、集水桶14、冷凝器15、尾气处理设备16、污水处理 设备17、抽水泵18、储水槽19、注水泵22和连接管道构成，抽风机13的进风口、出风口通过 排气管与帽罩9顶部和冷凝器15气体入口分别密封连接，尾气处理设备16通过导气管与 冷凝器15的气体出口密封连接，污水处理设备17的进水口与冷凝器15的液体出口密封连 接，污水处理设备17的出水口和储水槽19顶部入水孔通过导水管密封连接，抽出的污染气 体经冷凝器15分流后能高效、快速处理，且水份可实现循环利用，集水桶14的进水孔与预 制床8底部排水接头通过导水管密封连接，集水桶14的出水孔通过导水管与污水处理设备 17的进水孔密封连接，污水处理设备17和集水桶14之间的导水管上设有抽水泵18，该结 构用于处理预制床8底部所集污水，污水处理后循环利用，汇流注水管20的进水端与储水 槽19的出水孔密封连接。本发明太阳能异位修复挥发性有机物污染土的装置工作原理打开帽罩9上的密封门，将待处理的污染土平铺于预制床8上，关上帽罩9上的密 封门，打开注水泵22进行放水，储水槽19中的净水经汇流注水管20和支流注水管21从吸 热管3的液体入口流入其中，当吸热管3中的水位达到吸热管2/3时，关闭注水泵22，运行 中应随时根据吸热管3中的水位控制注水泵22的开闭，打开抽风机13和搅拌机10的电源 开关，受热蒸腾出的水蒸汽由吸热管3的气孔流出，经支流保温管5汇入汇流保温管6中， 再经保温管组7流入预制床8中，热蒸汽从通气孔12中均勻地流经污染土，受热解吸的挥 发性有机污染物在抽风机13的作用下流入冷凝器15中，经分流，污染气体流入尾气处理设 备16中进行处理，而污水则流入污水处理设备17中进行净化，当预制床8底部存在污水时，应打开抽水泵18，抽完污水后关闭，净化后的净水流入储水槽19中再利用，随着太阳光 照射角度的偏移，应随时调整槽形聚光壳体2的朝向，以保证加热速率。
权利要求
1.一种太阳能异位修复挥发性有机物污染土的装置，其特征在于太阳能异位修复挥 发性有机物污染土的装置由太阳能供汽系统、土壤修复仓、水循环系统和连接管道组成，所 述太阳能供汽系统由一组太阳能接收装置组成，每个太阳能接收装置由支座(1)、槽形聚光 壳体(2)、吸热管(3)和支架(4)构成，槽形聚光壳体(2)两端铰接在支座(1)上，支架(4) 对称固定于槽形聚光壳体(2)两端外边缘上，吸热管(3)固定于支架(4)上，吸热管(3)两 端端壁上分别设有进水接头和出汽接头，进水接头位于端壁底部，出汽接头位于另一端端 壁顶部，各个太阳能接收装置的出汽接头通过支流保温管(5)并联连接到汇流保温管(6) 上，各个太阳能接收装置的进水接头通过支流注水管(21)并联连接到汇流注水管(20)上， 吸热管(3)和汇流注水管(20)之间的支流注水管(21)上设有注水泵(22)，所述土壤修复 仓由预制床(8)、帽罩(9)、行星式搅拌机(10)和尼龙纱(11)构成，预制床(8)为箱体，预 制床(8)上表面均勻布有通气孔(12)，预制床(8)侧壁上方设有进汽接头，底部中央设有 排水接头，帽罩(9)密封固定于预制床(8)上方，帽罩(9)侧壁上设有一个密封门，尼龙纱 (11)固定于预制床(8)上表面，行星式搅拌机(10)为一组，位于尼龙纱(11)上并均勻地固 定在预制床(8)上表面，汇流保温管(6)通过保温管组(7)与预制床(8)上部进汽接头密 封连接，所述水循环系统由抽风机(13)、集水桶(14)、冷凝器(15)、尾气处理设备(16)、污 水处理设备(17)、抽水泵(18)、储水槽(19)、注水泵(22)和连接管道构成，抽风机(13)的 进风口、出风口通过排气管与帽罩(9)顶部和冷凝器(15)气体入口分别密封连接，尾气处 理设备(16)通过导气管与冷凝器(15)的气体出口密封连接，污水处理设备(17)的进水口 与冷凝器(15)的液体出口密封连接，污水处理设备(17)的出水口和储水槽(19)顶部入水 孔通过导水管密封连接，集水桶(14)的进水孔与预制床(8)底部排水接头通过导水管密封 连接，集水桶(14)的出水孔通过导水管与污水处理设备(17)的进水孔密封连接，污水处理 设备(17)和集水桶(14)之间的导水管上设有抽水泵(18)，汇流注水管(20)的进水端与储 水槽(19)的出水孔密封连接。
2.如权利要求1所述的一种太阳能异位修复挥发性有机物污染土的装置，其特征在 于所述的吸热管⑶采用比热容小于0.4X103kJ/(kg °C)的金属材料。
3.如权利要求1所述的一种太阳能异位修复挥发性有机物污染土的装置，其特征在 于所述的汇流保温管(6)和支流保温管(5)的管径比为2 1。
4.如权利要求1所述的一种太阳能异位修复挥发性有机物污染土的装置，其特征在 于所述的汇流注水管(20)和支流注水管(21)的管径比为2 1。
全文摘要
本发明公开了一种太阳能异位修复挥发性有机物污染土的装置，它由太阳能供汽系统、土壤修复仓、水循环系统和连接管道组成，装置利用太阳能辐射，通过聚光获取热量，加热吸热管中的水份以提供土壤修复用热蒸汽，水循环系统源源不断提供所需水份。本发明的太阳能异位修复挥发性有机物污染土的装置集供汽、土壤处理和水循环利用于一体，结构紧凑、操作方便、节约能源，可以大规模工程应用，实现各种挥发性、半挥发性有机物污染土的高效、快速修复，为有机物污染土壤的处理和修复提供了技术和设备。
文档编号B09C1/06GK102000693SQ20101058231
公开日2011年4月6日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者刘磊, 李江山, 潘志强, 胡竹云, 薛强 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所