专利名称：一种去除受污染土壤中有机污染物的方法
技术领域：
本发明涉及一种从受污染土壤中去除有机污染物的方法，特别地涉及一种去除受污染土壤中挥发性、半挥发性有机污染物的方法，属于受污染土壤的治理与修复领域。
背景技术：
我国在长期的工业化过程中积累了较为严重的有机土壤污染。例如，近年来，在快速的城镇化进程中，大量工厂企业的关停并转和城市的退二进三，众多搬迁企业留下了大量遗留污染场地，又如由于农药的大量长期使用和残留，导致大面积农田土壤受到农药污染；再如油田勘探、石油开采、油品储运和加油站泄露等，而造成了土壤石油烃类污
染......严重的土壤污染对地下水、农产品质量、生态环境和人体健康都构成了明显的威
胁。而我国在土壤治理和修复方面才刚刚起步，实用的土壤污染修复技术需求极为迫切。迄今为止，对有机物污染土壤的修复技术主要有高级氧化法、高温热解法、化学淋洗法、植物修复法、微生物修复法、气相抽提法等。高级氧化法是向受污染土壤中加入氧化剂，从而将其中的有机污染物氧化成无害的小分子化合物和无机盐，但容易对土壤的理化性质造成严重的不利影响。高温热解法即热处理技术，是通过向土壤中通入热蒸汽或用射频、电加热等方法来加热土壤，从而使土壤中的污染物分解成小分子或无害物质。缺点是耗能较大，对土壤的理化性质也有不利影响化学淋洗法是指借助于能促进土壤环境中污染物溶解或迁移作用的溶剂，把污染物从土壤颗粒上淋洗出来，随后分离出的污水进行处理，从而完成土壤的污染物去除。该方法操作较为简单，但是只对特定的土壤和污染物有效，适用范围小，洗脱效率低。植物修复法是指利用植物的生理活动吸收或降解土壤中的污染物或使这些污染物变为无害的方法，主要包括植物提取、植物稳定、植物挥发、植物降解、根际滤除等。该方法成本较低，操作简单，但效率过低，耗时过于漫长。微生物修复法主要是通过利用营养和其他化学品来激活微生物，使它们保持代谢活动的良好状态，能够快速分解和破坏污染物。但该方法需要不断向土壤中添加生物制剂，而且微生物在土壤中的传质效果不好，该法成本较高，修复周期长。土壤气相抽提法(Soil vapour extraction, SVE)是近几十年来应用广泛的一种土壤修复技术，该技术主要是通过向污染土壤中引入清洁空气产生驱动力，从而利用土壤固相、液相和气相之间的浓度梯度，将土壤中的污染物转化为蒸气形式而加以去除。SVE尤其适用于高挥发性有机污染土壤的修复，如汽油、苯和四氯乙烯等污染的土壤，而对于中挥发性和低挥发性的有机污染物去除存在一定的局限性:去除效率较低、周期较长等。针对上述现有技术的缺陷，人们对有机物污染土壤的修复方法进行了探索和深入研究，并开发出了多种装置，如CN201659137U中公开了一种污染土壤的异位热强化抽提处理装置，在该装置中，将土壤加入到搅拌处理仓中，所述处理仓外壁上设置加热仓，加热仓与处理仓之间形成空心夹层，将热蒸汽通入到该空心夹层中，对处理仓中的土壤进行加热，土壤由立式搅拌器主轴进行搅拌,立式搅拌器主轴由位于处理仓上部的电机驱动。通过空心夹层中热蒸汽的加热和立式搅拌器主轴对土壤的不断搅拌，处理仓中的土壤中的有机污染物被热解吸，使污染物的去除更为彻底。但在该装置的基础上，对于仅进行单纯加热处理的方法仍存有改进的需求，同时，为了消除在干土壤条件下立式搅拌器转动阻力过大以及主轴上螺旋片与处理仓内壁之间存在“死角”而不能完全混合土壤的缺陷，对于搅拌方式也有改善的必要。综上所述，目前我国尚没有对有机污染土壤工程修复的有效技术，而我国对污染场地快速治理和修复的需求尤其高，开发高效快捷、灵活机动的治理和修复设备和方法有着更强烈的需求，也是目前土壤修复领域的一个研究重点和热点。
发明内容
考虑到上述技术的缺陷与不足，本申请发明人从实际应用出发，经过大量创造性的深入研究后，研发出一种操作便捷、运行高效的去除受污染土壤中有机污染物的装置及使用该装置去除土壤有机污染物的方法，通过该装置中多种结构元件和/或部件的创新性设计、协同运作，以及合适工艺处理参数的选择和确定，能够快捷有效地将受污染土壤中的有机污染物挥发出来，该装置和处理方法适应性广，对于挥发性有机物和半挥发性有机物均有着很强的去除能力，污染物去除效率、处理周期等综合性能指标均优于所有的现有已知装置和已知方法。为实现上述目的，本发明的去除受污染土壤中有机污染物的方法包括如下步骤:(I)将空气引入到新风加热单元中，加热成为高温新风；(2)将所述高温新风与来自新风加湿单元的水蒸气汇集后形成高温湿风，并进入到混合反应单元中与受污染土壤充分混合反应；(3)将混合反应后产生的废气进入到末端尾气净化单元中经净化后排出；其中，所述混合反应单元包括旋转接头、反应爸和驱动电机；所述反应爸包括密封罩、位于所述密封罩内部的横向圆柱形滚筒以及伸入所述圆柱形滚筒内部的气体均布管，所述圆柱形滚筒内部表面附着有螺旋片，所述密封罩设有进料口、出料口和连接所述末端尾气净化单元的废气出口 ；所述驱动电机的驱动轴穿过所述密封罩而带动所述圆柱形滚筒旋转；在步骤(2)中，所述高温湿风经由穿过所述密封罩的所述旋转接头而通入到所述气体均布管中，并与由于所述圆柱形滚筒的旋转而翻滚的土壤充分反应。在上述去除受污染土壤中有机污染物的方法的步骤(I)中，所述新风加热单元并没有特别的限制，其只要能够将空气进行加热即可，例如其包括送风机和管道加热器，送风机将空气通过管道送至管道加热器中加热成热空气。其中，所述送风机并没有特别的限定，只要它能够从外界(如大气)抽吸新鲜空气形成新风并将其送至管道中且随后被加热以用作蒸汽载体即可，例如可使用工业领域中已知的任何鼓风机，其风量大小可根据需要进行合适的调节。其中，所述管道加热器可为直形、螺旋环形或多个往复“Z”形，优选为螺旋环形(外形相同于弹簧)。可根据实际应用中的需要来合适地选择其总长度和内径，例如其长度可为10-200cm，该范围包括了位于其中的任何子区间，示例性地如为30-180cm、50-160cm、70-140cm或90-120cm，以及包括了其中的任何具体数值，示例性地如为10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、100cm、I10cm、120cm、130cm、140cm、150cm、160cm、170cm、180cm、190cm或200cm ;例如其内径可为1-lOcm，该范围包括了位于其中的任何具体数值，示例性地如为lcm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm或10cm。所述管道加热器的材质并没有特别的限定，可使用本领域中的任何常规已知材料，如不锈钢、黑碳钢等。根据土壤中的有机污染物的化学和物理性质的不同，可选择合适的管道加热器温度，以实现有机污染物最大程度的去除，因此，任选地，所述管道加热器还可与温度监测装置相连，从而可实时实现温度监控，更好地实现温度控制和调节。作为一种举例，所述管道加热器由螺旋状的高电阻材料制成，当加热时，开启加热开关，对该管道加热器进行加热，如通入电流进行加热，由此产生的大量热量将送风机送入的空气进行加热，例如可将空气加热至 50-1000。。，如 100。。、200。。、300。。、400。。、500。。、600。。、700。。、800。。、900。。或 1000°C ；优选为100-400°C，更优选为100-300°C，最优选为100-200°C。此外，可通过温度监测器和温度保持控制装置来实现温度的自动控制，例如设定一个温度值，当加热温度高于该设定值时，则停止加热，而当温度低于该设定值时，则重新开始加热。通过温度控制装置，可将温度控制在某一设定值上，实现有机污染物最大效率的去除。在上述去除受污染土壤中有机污染物的方法的步骤(2)中，所述新风加湿单元并没有特别的限制，其只要能够产生水蒸气即可，例如其包括蒸汽发生器。其中，所述蒸汽发生器并没有特别的限定，只要其能够将所加入的水转变为水蒸气即可，可为工业领域中常规使用的任何已知蒸汽发生器。当产生所述蒸汽发生器出足够的水蒸气时，通过压力将水蒸气输送到管道中，与来自所述管道加热器的加热空气(以下称为“高温新风”)相混合，从而得到具有一定湿度的高温湿空气(以下称为“高温湿风”)。任选地，所述蒸汽发生器还可与湿度监测装置相连，从而可实时实现湿度监控，更好地实现湿度控制和调节。所述“高温湿风”的温度为50-800°C，该数值包括了其中的任何子数值区间，如100-700°C、200-600°C 或 300-500°C，优选为 100-600°C，更优选为 150-400°C ;所述高温湿风的“50-800 V ”的范围也包括了其中的任何具体数值，例如可为50 0C >85 V、100 V、150 0C > 200 V、250 V、300 V、350 V、400 V、450 V、500 V、550 V、600 V、650 V、700 V、750 V或800°C，所述“高温湿风”的湿度足以使得与受污染土壤充分混合反应后的土壤含水率以重量比计为3-12%，即高温湿风的湿度应当为将高温湿风通入到混合反应单元中经充分反应后，使得土壤的含水率为3-12%，该范围包括了其中的任何子区间，示例性地如为3-11%,4-10%,5-9%,6-8%,也包括了其中的任何具体数值，示例性地如为3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%或12%。其中，以重量比计，所述“含水率”的定义为:含水率=水/ (水+ 土壤)，具体而言，即加入到混合反应单元中水的重量与[加入到混合反应单元中水的重量+加入到混合反应单元中土壤的重量]的比值。当含水率低于3%时，发明人发现此时由于含水率过低，不能很好地解吸和/或“洗脱”土壤中所吸附或化学结合的有机污染物，从而导致一定时间内的去除效率低，而要达到较高的去除程度或使土壤污染物含量达到“未污染”的标准，则需要大幅度地延长处理时间，从而存在增大了能耗、降低了去除效率、操作周期长等不足。而当含水率高于12%时，则由于土壤的含水率较高，导致土壤发生粘稠现象，导致土壤结块、成团，不能进行充分混合和分散，有机物的挥发受障碍，使得即便是同批次土壤，也未能达到存在于其中的有机污染物被均匀去除的效果。此外，还使得所产生的废气中的水分含量过大，加重了末端尾气净化单元的处理负担，降低了净化效率，同时加快了净化材料的更换频率,从而增大了处理成本。所述混合反应单元的旋转接头并没有特别的限定，其可为可为工业领域中通常使用的用来输送蒸汽的任何已知旋转接头。所述旋转接头穿过所述密封罩，并连接高温湿风管道和所述气体均布管，从而将高温湿风通入到所述气体均布管中，其材质可为不锈钢、防腐碳钢或碳素钢，优选为不锈钢或防腐碳钢，最优选为不锈钢。旋转接头可保证在所述圆柱形滚筒不断旋转的同时能够连续地向反应釜内通入高温湿风，以确保反应釜内保持合适的温度、湿度和风量，从而达到良好的有机污染物去除效果和效率。此外，所述旋转接头可保证穿过密封罩处的密闭连接，从而防止高温湿风和有机污染物的泄漏。所述混合反应单元的圆柱形滚筒的材质并没有特别的限制，只要其具有一定的机械强度、耐磨损、耐高温即可，例如可为碳素钢、不锈钢、黑碳钢等，优选为不锈钢。所述圆柱形滚筒为横向圆柱形滚筒，内部表面上设有螺旋片(即螺旋叶片)，为了使加入的土壤进入到滚筒内，所述圆柱形滚筒一端完全或大部分开口，例如开口面积可为完全开口时面积的3/5-3/4，优选完全开口以供土壤方便地进入，另一端开有仅供旋转接头穿过的圆孔，并优选与旋转接头实现密闭连接。所述圆柱形滚筒与伸入到该滚筒内部的所述驱动电机的驱动轴以钢筋固定连接，例如通过焊接相连，所述焊接相连例如将钢筋的一端焊接在所述圆柱形滚筒的内壁上或焊接在所述圆柱形滚筒的开口处，示例性地例如通过以驱动轴为基准呈120°的三根钢筋焊接相连，从而当驱动电机运转时可带动所述圆柱形滚筒发生旋转。此夕卜，为了旋转的稳定性，所述驱动轴与所述圆柱形滚筒的中心线相重合。当圆柱形滚筒向某个方向转动时，所述螺旋片可将所加入的受污染土壤旋进圆柱形滚筒内，完成进料操作，反之当圆柱形滚筒反方向转动时，则所述螺旋片可将土壤推出圆柱形滚筒，从而完成出料操作。当进行操作时，所述驱动电机的转速为25-60rpm，该数值包括了起中的任何子区间，示例性地可为30-55rpm、35-50rpm或40_45rpm，也包括了其中的任何具体数值，例如30rpm、35rpm、40rpm、45rpm、50rpm、55rpm 或 60rpmo所述混合反应单元的驱动电机可为工业领域中的任何常规已知驱动电机，其可以连接切换器，从而当开启切换器时可改变电极的极性而实现正方向转动或逆方向转动，从而带动所述圆柱形滚动既可顺时针方向旋转，也可逆时针旋转。所述混合反应单元的密封罩将所述圆柱形滚筒完全包裹，并设有分别用于进料和出料的进料口与出料口，以及用于排出废气的废气出口。为了进料和出料的方便考虑，进料口设于所述密封罩的上部，而出料口设于所述密封罩的下部，优选所述进料口和出料口分别位于密封罩同一端的上部和下部。所述废气出口可设置在所述密封罩的任何位置，例如上部、下部或侧部，但由于气体更易于向上流动，因此优选位于所述密封罩的的上部，最优选所述废气出口位于所述密封罩另端(相对于设置有进料口和出料口的一端)的上部。为了进料能够高效、方便地进入到所述圆柱形滚筒中，优选进料口和出料口分别设置在所述圆柱形滚筒开口侧的密封罩端的上部和下部，以及所述废气出口位于所述密封罩另端的上部。所述混合反应单元的气体均布管并没有特别的限制，只要其能够将高温湿气均匀排出以与土壤充分混合即可，例如可在终端处封闭，并在管体上开有气孔，所述气孔优选均匀分布，且其孔径可根据实际操作需要进行合适选择，例如可为0.5-10mm,该范围包括了位于其中的任何具体数值，不例性地如为0.5mm、lmm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9_或10_。所述气体均布管在所述圆柱形滚筒内的位置并没有特别的限定，可位于所述圆柱形滚筒除中心轴线外的任何位置，例如可位于所述圆柱形滚筒的中心轴线的上方、下方，其包括了位于所述中心轴线的正上方、正下方、侧上方或侧下方，但优选位于所述中心轴线的正下方，即与所述中心轴线位于同一个垂直切面上，例如以距离中心轴线为准，可位于所述圆柱形滚筒中心轴线正下方0.lr-0.9r处，其中r为所述圆柱形滚筒的半径，例如可位于
0.1r,0.2r、0.3r、0.4r、0.5r、0.6r、0.7r 或 0.8r 处，最优选位于 0.5r 处。在上述去除受污染土壤中有机污染物的方法的步骤(3)中，所述末端尾气净化单元并没有特别的限制，只要其能够进行废气净化处理即可，例如其包括废气净化装置和抽风机，其中:所述废气净化装置两端分别连接所述抽风机和所述废气出口。其中，所述废气净化装置是指可去除来自所述废气出口的废气中夹带的挥发性、半挥发性有机污染物的任何废气净化装置，其可以通过多种形式如多级过滤、吸附等而把废气中的有机污染物以及可能夹带的细小土壤颗粒进行截留和吸附，排放出符合排放标准的无污染气体。例如可示例性地例举，所述废气净化装置的净化流程与顺序为首先通过多级过滤截留无机悬浮颗粒，然后截留更小的挥发性、半挥发性有机污染物颗粒，最后通过吸附材料吸附去除气态的有机污染物，从而有效地防止了挥发性、半挥发性有机污染物进行到大气中造成二次污染，排放出的气体符合排放标准。在具体操作中，可根据受污染土壤中的具体有机物种类、土壤污染的严重程度等因素，而包括多级过滤材料、吸附材料、催化材料中的一种或多种，例如所用材料可选择活性炭、陶粒、各种催化剂颗粒等，取决于土壤的污染程度可合适地选择这些材料的粒径，例如可为10-50目，如10目、20目、30目、40目或50目。所述抽风机通过抽吸将所述反应釜中形成的废气抽吸到所述废气净化装置中，废气经过所述废气净化装置的净化处理后，符合排放标准，并通过所述抽风机而排放到外界中去。所述抽风机的种类并没有特别的限定，可使用工业领域中的任何常规的已知抽风机，优选为防爆抽风机，其风量大小可根据实际需要而进行合适的调节。如上所述，本发明提供了一种新颖的、可高效去除土壤中挥发性有机污染物的装置和操作方法，所述装置和/或方法具有启动方便迅速、去除效率高、综合能耗较低、方便移动处理等优异特点，可良好地解决现有土壤修复过程中挥发性有机污染物去除效率偏低、能耗较高、废气收集复杂等诸多问题和缺陷，非常适用于突发性的有机物污染土壤的快速和及时处理，也非常适宜于污染时间较长的区域土壤的修复处理。
为了更清楚地说明本发明的所述方法使用的装置，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，但显而易见的，下面描述的附图仅仅是本发明方法和/或装置的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在无须付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得与其类似的改进型附图。图1示例性图解了本发明所述去除受污染土壤中有机污染物的方法中所使用装置的构成示意图。
图2示例性图解了本发明所使用装置的混合反应单元的构成示意图。图3示例性图解了受污染土壤与高温湿风进行混合反应的示意图。图4示例性图解了受污染土壤的进料示意图。图5示例性图解了经处理后土壤的出料示意图。其中，各个数字编号和/或代号与本发明所述装置的元件/部件的对应关系如下:a.新风加热单元b.新风加湿单元c.混合反应单元d.末端尾气净化单元 e.反应釜10.送风机11.管道加热器20.蒸汽发生器30.旋转接头31.气体均布管32.圆柱形滚筒33.螺旋片34.密封罩35.进料口36.出料口37.驱动电机38.废气出口39.气孔40.废气净化装置41.抽风机
具体实施例方式如下参考附图，对本发明的去除受污染土壤中有机污染物的方法所使用的装置进行进一步地详细说明和/或阐述，但应该理解，这只是对本发明的装置及其操作方法做出的示例性描述，其意图是用来解释/阐述本发明的所述装置及其实施方法，而非用来限定和/或限制本发明，更非将本发明的保护范围局限于此。参考图1，本发明的去除受污染土壤中有机污染物的装置包括以管道顺次相连的新风加热单元a、新风加湿单元b、混合反应单元c和末端尾气净化单元d。其中，来自所述新风加热单元a的高温新风和来自所述新风加湿单元b的水蒸汽汇集后形成高温湿风，并进入到所述混合反应单元c中与受污染土壤混合，产生的废气进入所述末端尾气净化单元d中经净化排出。所述新风加热单元a包括送风机10和管道加热器11，所述送风机10将空气通过管道送至管道加热器11中加热成热空气。所述新风加湿单元b包括蒸汽发生器20，来自所述蒸汽发生器20的蒸汽和来自所述管道加热器11的热空气在管道中汇集后进入所述混合反应单元C。所述混合反应单元c包括旋转接头30、反应爸e和驱动电机37,其中所述反应爸e包括密封罩34、位于所述密封罩34内部的横向圆柱形滚筒32以及伸入所述圆柱形滚筒32内部的气体均布管31，所述圆柱形滚筒32内部表面附着有螺旋片33，所述密封罩34设有进料口 35、出料口 36和连接所述末端尾气净化单元的废气出口 38 ;所述驱动电机37的驱动轴穿过所述密封罩34而带动所述圆柱形滚筒32旋转；其中所述高温湿风经由穿过所述密封罩34的所述旋转接头30而通入到所述气体均布管31中，并与由于所述圆柱形滚筒32的旋转而翻滚的土壤充分反应。所述末端尾气净化单元d包括废气净化装置40和抽风机41，所述废气净化装置41两端分别连接所述抽风 机41和所述废气出口 38 (示于图2中)。图1所述本发明的装置的工作原理如下:利用送风机10从外界吸入自然空气，在管道加热器11中加热到一定温度成为高温新风；将水通入到蒸汽发生器20中而变成水蒸汽，该水蒸气与所述高温新风在管道中汇集混合成为具有一定温度和湿度的高温湿风；该高温湿风通过旋转接头30进入到位于圆柱形滚筒32中的气体均布管31中，并由气体均布管31上的气孔39排出；当打开进料口 35并加入处理量的受污染土壤后，关闭密封罩34上的进料口 35和出料口 36，此时整个反应釜e密闭良好，开动驱动电机37，带动圆柱形滚筒32旋转，此时圆柱形滚筒32上的螺旋片将受污染土壤旋进滚筒内并不断翻滚，而由气体均布管31上的气孔39 (为方便图形表达而使用“Λ”表示这些气孔)排出的高温湿风与不断翻滚的受污染土壤发生充分混合反应，由于该高温湿风温度高且具有一定的湿度，从而能够把土壤中所吸附和固定的有机污染物有效地解吸和“洗脱”下来并转移到反应釜e中的空气中；由于抽气机41开动后具有一定的抽吸力且反应釜e密闭良好，从而将反应釜e中的混合有解吸和“吸脱”的有机污染物的废气通过废气出口 38 (示于图2中)抽入到废气净化装置40中，所述废气净化装置40中例如可装有多级过滤材料和吸附材料，首先通过多级过滤截留无机悬浮颗粒(如抽入的细微土壤粉末等)，然后截留更小的挥发性、半挥发性有机污染物颗粒，最后通过吸附材料吸附和/或催化剂材料去除气态的有机污染物。经过如此处理后的废气，有机污染物的含量急剧降低，完全达到排放标准，并经由抽风机41实现安全达标排放。参考图2，本发明所述去除受污染土壤中有机污染物的装置的混合反应单元c包括旋转接头30、反应釜e和驱动电机37。其中所述反应釜e包括内部的圆柱形滚筒32、密封罩34以及位于所述圆柱形滚筒32中的气体均布管31。所述圆柱形滚筒32的内部表面附着有螺旋片33，所述密封罩34—端的上部设有用于进料的进料口 35，下部设有用于出料的出料口 36，在密封罩34的另一端上部设有用于排出废气的废气出口 38。所述驱动电机37的驱动轴伸入到圆柱形滚筒32的内部，并与圆柱形滚筒32的中心轴相重合，圆柱形滚筒32的右端开口，在驱动电机34的驱动轴靠近该右端开口处，通过以驱动轴为基准三根呈120°的钢筋，而将驱动轴和圆柱形滚筒3的内壁焊接在一起(未示出该三根钢筋)；驱动轴穿过密封罩34的开口处安装有密封橡胶圈，优选为耐高温橡胶圈，以实现整个反应釜e的良好密闭性。所述气体均布管31上部开有多个气孔39以排出高温湿气。参考图3，当进料时，则在通电状态下将所述装置开启到进料状态，此时驱动电机37带动圆柱形滚筒32旋转，同时打开进料口 35和出料口 36，将受污染的土壤通过进料口36加入到反应釜e内，进料过程中遗漏的土壤将从出料口 36下落并收集待处理，连续进料直至达到设计单批处理能力时停止进料，关闭进料口 10和出料口 11。在进料过程中，由于螺旋片不断地将土壤旋进圆柱形滚筒32，而不会导致土壤在大量的从出料口 36中排出，也不会堆积在进料口 35附近而影响进料的顺利进行。该土壤进料既可以人工进料，也可以通过皮带输送机间歇进料，优选通过皮带输送机进料，如此可加快进料和处理进度，大幅降低了操作强度，保障处理过程的人身健康安全。参考图4，当进料完毕后，所述装置进入反应状态，开启送风机10和抽风机41，同时启动管道加热器11，在管道中形成高温新风。开启蒸汽发生器20，将形成的水蒸气混合到管道中与高温新风形成高温湿风，所述高温湿风经过旋转接头30进入到位于圆柱形滚筒32内部的气体均布管31中。由于驱动电机37的驱动，圆柱形滚筒32不断转动，在螺旋片33的搅拌下，受污染土壤在滚筒内翻滚，得以充分搅拌和混合，而在翻滚、搅拌和混合的同时，高温湿风由气体均布管31上的气孔39排出，与受污染土壤进行了充分接触混合，从而在高温和空气湿度下将土壤中固态和液态的挥发性有机污染物充分解吸和“洗脱”下来，成为含挥发性有机物的气态废气，并由废气出口 38进入到后续的废气净化装置40中。参考图5，在经过一定时间的反应后，当受污染土壤中的有机污染物被有效去除达到设计要求和环境保护要求时，反应状态结束，此时所述装置进入出料状态。关闭送风机
10、抽风机41、管道加热器11和蒸汽发生器20，同时打开出料口 36，并开启与驱动电机37相连的切换器(未示出)，从而将所述装置调节到出料状态，此时圆柱形滚筒32逆方向旋转，在螺旋片33的作用下，处理后土壤被推出至出料口 36处，并排出反应釜e，待基本上所有的土壤都被排出后，结束出料状态，为下一批次的处理腾出容积。通过顺次进行图3的进料过程、图4的混合反应过程和图5的出料过程，可完成一个操作流程。当反复进行上述三个过程中，便可进行反复的连续操作。通过使用本发明的所述装置和操作方法，可产生如下积极效果:(I)有效提高土壤中的挥发性有机物去除效果和效率:通过利用具有一定温度和湿度的高温湿风对受污染土壤进行充分混合接触反应，温度和湿度产生了协同效应，能够有效地把土壤中呈固态和液态的挥发性有机物脱附到空气中并带走，使得土壤中的挥发性有机物得以去除。同时，根据土壤中的有机污染物的化学和物理性质，可灵活地调节温度、湿度和电机转速等参数使得去除效率更高效。(2)显著降低了废气的外溢风险:由于在反应过程中，实现混合反应的反应釜处于全密闭的状态，同时配备了完善的废气净化装置，使得在土壤与高温湿新风的混合反应过程中游离出的挥发性有机物不存在直接外溢到环境中的风险，所以显著降低了废气外溢造成的二次污染风险。(3)具有便捷的工程化操作性:整套装置的各个部件集成简约，可实现模块化生产，并可装配成移动式装置，可在处理现场快速实现整体组装，具有灵活的工程应用条件，可方便地应用于实际工程中。由于该方法的实施不需要任何土建配合，所以可灵活使用于各土壤处理现场，尤其是具有快速的装载和装配能力，非常适用于突发性的有机物污染现场土壤处理，是一种适用于现场修复的、应急的移动式有机污染土壤处理方法。下面结合具体实例对本发明作进一步说明，但应该理解，这些实施例仅用于例举之用，而绝非用来限制和意图限制本发明的应用范围和实施方式，更非将本发明的保护范围局限于此。实施例1:化工厂场址土壤中挥发性有机污染物的去除使用本发明的去除土壤中挥发性有机污染物的装置和方法，对化工厂废弃后原土地中受挥发性有机物污染的土壤进行了处理，处理土壤为粉质土。上海某化工厂在多年生产过程中造成了厂区土壤有机物污染。为了对该废弃化工厂能进行有效利用，需要对受污染的土壤进行修复处理。采用本发明的装置和方法对该污染土壤进行处理，在高温湿风的温度为230°C、湿度为使得混合反应单元中土壤含水率为7%的条件下处理5小时，其中驱动电机的旋转频率为40rpm。采样测定。处理前后土壤中主要的有机污染物的含量变化如下表I所示:表1.污染物的含量变化及去除率
权利要求
1.一种去除受污染土壤中有机污染物的方法，包括如下步骤: (1)将空气引入到新风加热单元中，加热成为高温新风； (2)将所述高温新风与来自新风加湿单元的水蒸气汇集后形成高温湿风，并进入到混合反应单元中与受污染土壤充分混合反应； (3)将混合反应后产生的废气抽入到末端尾气净化单元中经净化排出； 其中，所述混合反应单元包括旋转接头、反应爸和驱动电机；所述反应爸包括密封罩、位于所述密封罩内部的横向圆柱形滚筒以及伸入所述圆柱形滚筒内部的气体均布管，所述圆柱形滚筒内部表面附着有螺旋叶片，所述密封罩设有进料口、出料口和连接所述末端尾气净化单元的废气出口 ；所述驱动电机的驱动轴穿过所述密封罩而带动所述圆柱形滚筒旋转; 在步骤(2)中，所述高温湿风经由穿过所述密封罩的所述旋转接头而通入到所述气体均布管中，并与由于所述圆柱形滚筒的旋转而翻滚的土壤充分反应。
2.如权利要求1所述的去除受污染土壤中有机污染物的方法，特征在于:所述新风加热单元包括送风机和管道加热器，其中送风机将空气通过管道送至管道加热器中加热成高温新风。
3.如权利要求1-2任一项所述的去除受污染土壤中有机污染物的方法，特征在于:所述新风加湿单元包括蒸汽发生器。
4.如权利要求1-3任一项所述的去除受污染土壤中有机污染物的方法，特征在于:所述末端尾气净化单元包括废气净化装置和抽风机。
5.如权利要求1-4任一项所述的去除受污染土壤中有机污染物的方法，特征在于:所述气体均布管终端处封闭，管体上开有气孔，气孔的直径为0.5-10mm。
6.如权利要求1-5任一项所述的去除受污染土壤中有机污染物的方法，特征在于:所述气体均布管位于所述圆柱形滚筒中心轴线正下方0.lr-0.9r处,其中r为所述圆柱形滚筒的半径。
7.如权利要求4所述的去除受污染土壤中有机污染物的方法，特征在于:所述废气净化装置包括多级过滤材料、吸附材料、催化材料中的一种或多种。
8.如权利要求1-7任一项所述的去除受污染土壤中有机污染物的方法，特征在于:所述驱动电机连接切换器，当开启切换器时可改变电极的极性。
9.如权利要求1-8任一项所述的去除受污染土壤中有机污染物的方法，特征在于:所述高温湿风的温度为50-800°C，优选为100-600°C，更优选为150_400°C。
10.如权利要求1-9任一项所述的去除受污染土壤中有机污染物的方法，特征在于:所述高温湿风的湿度足以使得与受污染土壤充分混合反应后的土壤含水率以重量比计为3-12%，例如为 3-11%、4-10%、5-9%或 6-8%。
全文摘要
本发明提供一种去除受污染土壤中有机污染物的方法，包括步骤(1)将空气引入到新风加热单元中，加热成高温新风；(2)将高温新风与来自新风加湿单元的水蒸气汇集后形成高温湿风，并进入到混合反应单元中与受污染土壤充分混合反应；(3)将产生的废气抽入到末端尾气净化单元中经净化排出。所述混合反应单元包括旋转接头、反应釜和驱动电机；反应釜包括密封罩、位于密封罩内部的横向圆柱形滚筒以及伸入圆柱形滚筒内部的气体均布管，圆柱形滚筒内部表面附着有螺旋叶片，密封罩设有进料口、出料口和废气出口。所述方法操作简单、去除效率高、综合能耗低，能快捷有效地去除有机污染物，适用于挥发性、半挥发性有机物污染土壤的快速和及时的修复处理。
文档编号B09C1/06GK103111462SQ20131007122
公开日2013年5月22日 申请日期2013年3月5日 优先权日2013年3月5日
发明者付融冰, 赵子龙 申请人:上海市环境科学研究院, 付融冰