一种多环芳烃污染土壤的修复一体化设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多环芳烃污染土壤的修复一体化设备，包括一反应器，所述反应器内分别设有液相喷淋装置、振动装置和曝气装置；所述液相喷淋装置设置于反应器顶部，用于向反应器内的土壤堆体喷淋液相药剂；所述振动装置安装在反应器内部，埋设于反应器的土壤堆体内，通过振动使土壤对齐内部产生大量裂隙及孔隙；所述曝气装置安装在反应器底部，向反应器内污染土壤通入氧气。采用本实用新型通过类?Fenton对土壤进行预氧化，能将土壤中多环芳烃等难降解的有机物氧化分解为易降解的有机物，不仅减少了多环芳烃特别是高环数多环芳烃对微生物活性的抑制，而且氧化分解产生的有机物易于被微生物降解，实现多相集成的一体化生物反应器。
【专利说明】
一种多环芳烃污染土壤的修复一体化设备
技术领域
[0001]本实用新型属于土壤治理技术领域，涉及一种多环芳烃污染土壤的修复一体化设备，特别是涉及一种采用类-Fenton与生物堆协同修复多环芳烃污染土壤的设备。
【背景技术】
[0002]多环芳经(Polycyclicaromatic hydrocarbons，PAHs)是指分子中含有2个或2个以上苯环的碳氢化合物，具有三致效应，是一类难降解有机污染物。多环芳烃具有低水溶性、高亲脂性以及化学稳定性的特点，在土壤中的稳定性较高，其苯环数与生物可降解性呈明显负相关关系，故很少有能直接降解高环数多环芳烃的微生物，PAHs污染场地的修复也因此倍受关注。
[0003]目前常用的针对多环芳烃污染土壤的修复方法包括生物堆处理法和类-Fenton法。
[0004]生物堆处理有机污染土壤属于土壤异位生物修复技术，是传统堆肥和生物治理技术的结合。与在自然界中降解相比，生物堆技术可以大大提高土壤中有机物降解速率。
[0005]类-Fenton法是在中性条件下通过催化H2O2产生轻基自由基的反应，反应产生的.0H氧化能力极强，能在短时间内将有毒有害生物难以降解的有机物氧化分解或使其发生氧化偶合，从而提高可生化性，且类-Fenton反应改变了传统的酸性条件，在中性条件下发生反应，对土壤生态环境危害较小。
[0006]针对高环数的多环芳烃的污染土壤，单纯的使用一种方法难以起到彻底治理的效果，大多是采用两种方法协同修复，但是在协同修复的过程中，需要对土壤进行不同的处理，设备复杂、操作不便，导致协同修复难度大。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型解决的技术问题是:针对现有多环芳烃协同修复存在的难度较大的问题，提供一种新型的多环芳烃污染土壤的修复一体化设备，能够分阶段一次性实现两种土壤修复方法，协同处理多环芳烃污染土壤，大大提高了处理效果。
[0008]本实用新型采用如下技术方案实现:
[0009]—种多环芳烃污染土壤的修复一体化设备，包括一反应器，所述反应器内分别设有液相喷淋装置、振动装置和曝气装置；
[0010]所述液相喷淋装置设置于反应器顶部，用于向反应器内的土壤堆体喷淋液相药剂；
[0011 ]所述振动装置安装在反应器内部，埋设于反应器的土壤堆体内，通过振动使土壤对齐内部产生大量裂隙及孔隙；
[0012]所述曝气装置安装在反应器底部，向反应器内污染土壤通入氧气。
[0013]进一步的，所述反应器底部为倒锥体结构，并设有砂石过滤层，反应器的最底端通过管路连接至渗滤液处理装置。
[0014]进一步的，所述反应器的外侧包裹设有保温层。
[0015]进一步的，所述液相喷淋装置通过管路连接至液相储蓄池，并在该管路上设置加压栗，加压栗在修复土壤的各阶段从液相储蓄池抽取相应药剂，通过喷淋装置喷洒至土壤堆体。
[0016]进一步的，所述振动装置包括对称分布在反应器内部的振动器，所述振动器通过控制线路与反应器外设置的振动器控制系统连接，开启振动系统能有效增加土壤堆体内部的孔隙、裂隙，有利于液相药剂与氧气的输送。
[0017]进一步的，所述曝气装置包括铺设在反应器底部的上下两层曝气管，所述曝气管通过管路连接至反应器外设置的空气压缩器。
[0018]进一步的，所述曝气管为十字形曝气管，上下两层曝气管之间交错布设。
[0019]进一步的，所述曝气管上的曝气孔呈螺旋形分布，有利于土壤堆体各个方向能均匀通入氧气，提高微生物降解速率及降解效率。
[0020]在本实用新型中，所述反应器内还依次设有O2探头、pH探头、温度探头和湿度探头，并分别通过通信线路连接至反应器外设置的O2显示器、pH显示器、温度显示器和湿度显示器，能实时监测土壤堆体中的O2含量、pH、温度、湿度参数，能迅速知晓土壤堆体的异常情况，并采取相应措施加以控制。
[0021 ]本实用新型具有如下有益效果:
[0022]1.提高降解速率及降解效率。反应器设有振动器，土壤堆体无需进行翻堆处理，SP可产生大量裂隙及孔隙，生成完整的液相、气相通道系统，有利于药剂、氧气的输送。在类_Fenton预氧化阶段，土壤中的磁铁矿能迅速充分地与H2O2溶液反应，反应生成的轻基自由基能降解多环芳烃等污染物;在生物堆反应阶段，微生物菌剂溶液、氧气能均匀充分渗入土壤堆体，微生物通过好氧反应分解土壤中的多环芳烃等污染物。
[0023]2.曝气装置能高效均匀地向土壤堆体通入氧气。曝气装置的曝气管道呈“十字”结构设置，分为两层并以45度角交错布设，且曝气管道的曝气孔为螺旋排列，能更加均匀有效地通氧，增强微生物的降解效率。
[0024]3.反应器外层设有保温层，能减少反应器热能的损失，保持生物堆温度，保持微生物的活性，有利于多环芳烃等污染物的有效降解。
[0025]由上所述，采用本实用新型先通过类-Fenton对土壤进行预氧化，能将土壤中多环芳烃等难降解的有机物氧化分解为易降解的有机物、将高环数多环芳烃氧化分解为低环数多环芳烃，不仅减少了多环芳烃特别是高环数多环芳烃对微生物活性的抑制，而且氧化分解产生的有机物易于被微生物降解，实现了多相集成的一体化生物反应器。
[0026]以下结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步说明。
【附图说明】
[0027]图1为实施例中的修复一体化设备结构示意图。
[0028]图2为实施例中的反应器俯视图。
[0029]图3为实施例中的曝气管及曝气孔示意图。
[0030]图中标号:1_加压栗，2-液相储蓄池，3-振动器，4-振动器控制系统，5-pH显示器，6_〇2显不器，7-02探头，8_pH探头，9_保温层，I O-砂石过滤层，11-液相喷淋装置，12-空气压缩器，13-湿度显示器，14-温度显示器，15-温度探头，16-湿度探头，17-曝气装置，18-渗滤液处理装置，19-曝气孔，20-反应器。
【具体实施方式】
[0031 ] 实施例
[0032]参见图1，图示中的污染土壤修复一体化设备为本实用新型的优选实施方式，主要包括加压栗I，液相储蓄池2，振动器3，振动器控制系统4，pH显示器5，O2显示器6，O2探头7，pH探头8，保温层9，砂石过滤层10，液相喷淋装置11，空气压缩器12，湿度显示器13，温度显示器14，温度探头15，湿度探头16，曝气装置17，渗滤液处理装置18，反应器20等。
[0033]其中，所述液相喷淋装置11设置于反应器20顶部，所述作为振动装置的振动器3安装在反应器20内部，埋设于反应器的土壤堆体内，所述曝气装置17安装在反应器20底部。
[0034]反应器20上部分为圆筒结构，下部分为倒锥体结构，砂石过滤层10设置在下部分的锥体中，反应器最底部通过管路连接渗滤液处理装置18，渗滤液流入渗滤液处理装置18，所述18渗滤液处理装置最大处理量为6m3/d，处理后的出水回流至液相储蓄池。本实施例中，反应器半径为2.0m，圆柱深度为3.6m。
[0035]在反应器的外侧包裹设有保温层9，保温层9的材料为泡沫聚苯板，厚度为10cm，用于对反应器处理过程中的保温。
[0036]液相喷淋装置11固定悬于反应器顶部开口，通过管路连接至外部设置的液相储蓄池2，并在管路上设置加压栗I，将液相储蓄池中的液相药剂栗送至液相喷淋装置进行喷淋加药，本实施例中的液相储蓄池2为不锈钢材料，长X宽X高为3m X 2m X 2m，容积为12m3。
[0037]振动器3设置两个，对称放置在反应器内部，放置深度为2.0m，振动器通过控制线路与反应器控制系统4连接。振动器为现有常用设备，其线路连接和控制方式在此不做赘述。
[0038]在反应器20内分别设有O2探头7，pH探头8，温度探头15，湿度探头16，如图1所示，所有探头均置于反应器内壁一侧，与内壁留有一定距离，探头放置深度为2.0m，通信线路连接至反应器外设置的O2显示器6、pH显示器5、温度显示器14和湿度显示器13，能实时监测土壤堆体中的O2含量、pH、温度、湿度参数，能迅速知晓土壤堆体的异常情况，并采取相应措施加以控制。关于探头和显示器的连接技术方案，为常用的检测手段，在此不做赘述。
[0039]结合参见图2，所述曝气装置17通气主管悬置于反应器中心放置，上下两层曝气管连接主管置于反应器底部，与砂石过滤层10、反应器内壁之间留有空间，通气主管直径为25cm，并与外部设置的空气压缩器12连接，向反应器内的土壤堆体提供氧气，曝气管直径为1cm，均为PVC材料，管体外层包有尼龙纱，两层曝气管之间距离为0.5m，每层皆为“十字”型排列，两层支管交错45度角分布，既可向不同方向退料输送氧气，又不易被污染土壤堵塞气孔，保证布气均匀、堆体排气及供氧。
[0040]结合参见图3，所述曝气孔19在曝气管上按照螺线钻孔，曝气孔之间的间距为
0.1m，孔径为20mm。
[0041]以下对应用本实施例进行类-Fenton与生物堆协同修复多环芳烃污染土壤的过程进行详细说明:
[0042]①挖掘出来的多环芳烃污染土壤经过过筛除杂后，与磁铁矿、菇渣、秸杆在转鼓中混合，其中，按照所述污染土壤质量比例加入5?8 %磁铁矿、3?8 %菇渣、2?5 %秸杆。
[0043]②将混合后污染土壤以堆体的形式加入反应器，同时插装气管于曝气管上，并放置振动器于土壤堆体中；
[0044]③土壤堆体打堆完成后，开启振动器I?2小时，每间隔10?12小时开启一次；
[0045]④通过加压栗抽取液相储蓄池的25?30%的H2O2溶液，于液相喷淋装置向土壤堆体分三次喷洒H2O2溶液，三次喷洒的体积比约为3:2:1,第一次H2O2溶液与污染土壤的体积质量比为(0.15?0.25)L: 1kg，反应12小时以进行类Fenton氧化降解多环芳经;抽取2?10%的β-环糊精溶液向土壤堆体喷洒，溶液与污染土壤的体积质量比为(0.10?0.15)L:lkg，反应2小时;抽取菌剂含菌量为(I?5) X 109cfu/g的白腐真菌-糙皮侧耳菌菌悬液向土壤堆体喷洒，菌悬液与污染土壤的体积质量比为(0.15?0.30)L:1kg;
[0046]⑤通过喷洒尿素调节营养物质比例C:N:P为(80?120): (8?12): (0.5?1);
[0047]⑥每天以空气压缩器通过曝气装置向生物堆鼓风进行曝气，空气流速控制在(0.5?0.6)m3/h，并通过O2探头、pH探头、温度探头、湿度探头监测堆体氧气浓度、pH、温度、湿度，并向生物堆表面喷水，保持土壤湿度为20?30%，保持土壤温度为20?40 °C ；
[0048]⑦当污染物浓度达到排放标准时，运回原地或改作其他用途。
[0049]实施例采用湖南某钢铁厂附近农田污染土壤，经风干后过5mm筛，经测定，土壤有机质含量为62.75g.kg—SpH = G.85，菲含量为56.25mg.kg—1，芘含量为68.82mg.kg-S苯并[a]芘含量为 15.56mg.kg—1，茚并[I，2，3_cd]芘含量为 11.14mg.kg—1。
[0050]经过一周的处理过后，6、测试土壤菲含量为7.93mg.kg—S去除率为85.9% ;花含量为12.46mg.kg—S去除率为81.9%;苯并[a]芘含量为5.43mg.kg—S去除率为65.1% ;茚并[l，2，3-cd]芘含量为4.48mg.kg—S去除率为59.8%。
[0051]以上实施例描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的具体工作原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种多环芳烃污染土壤的修复一体化设备，包括一反应器，其特征在于:所述反应器内分别设有液相喷淋装置、振动装置和曝气装置； 所述液相喷淋装置设置于反应器顶部，用于向反应器内的土壤堆体喷淋液相药剂； 所述振动装置安装在反应器内部，埋设于反应器的土壤堆体内，通过振动使土壤对齐内部产生大量裂隙及孔隙； 所述曝气装置安装在反应器底部，向反应器内污染土壤通入氧气。2.根据权利要求1所述的一种多环芳烃污染土壤的修复一体化设备，所述反应器底部为倒锥体结构，并设有砂石过滤层，反应器的最底端通过管路连接至渗滤液处理装置。3.根据权利要求2所述的一种多环芳烃污染土壤的修复一体化设备，所述反应器的外侧包裹设有保温层。4.根据权利要求1所述的一种多环芳烃污染土壤的修复一体化设备，所述液相喷淋装置通过管路连接至液相储蓄池，并在该管路上设置加压栗。5.根据权利要求1所述的一种多环芳烃污染土壤的修复一体化设备，所述振动装置包括对称分布在反应器内部的振动器，所述振动器通过控制线路与反应器外设置的振动器控制系统连接。6.根据权利要求1所述的一种多环芳烃污染土壤的修复一体化设备，所述曝气装置包括铺设在反应器底部的上下两层曝气管，所述曝气管通过管路连接至反应器外设置的空气压缩器。7.根据权利要求6所述的一种多环芳烃污染土壤的修复一体化设备，所述曝气管为十字形曝气管，上下两层曝气管之间交错布设。8.根据权利要求7所述的一种多环芳烃污染土壤的修复一体化设备，所述曝气管上的曝气孔呈螺旋形分布。9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种多环芳烃污染土壤的修复一体化设备，所述反应器内还依次设有O2探头、pH探头、温度探头和湿度探头，并分别通过通信线路连接至反应器外设置的O2显示器、pH显示器、温度显示器和湿度显示器。
【文档编号】B09C1/10GK205701843SQ201620427237
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】李智, 王子规, 罗文连, 周洁, 靳菁
【申请人】湖南恒凯环保科技投资有限公司