一种原位土壤热解吸蒸汽浸提设备的制作方法

本发明涉及原位土壤修复技术领域，具体指一种原位土壤热解吸蒸汽浸提设备。

背景技术：

土壤本来是各类废弃物的天然收容所和净化处理场所，但当土壤中收容的各类污染物过多超过了土壤的自净能力，表明土壤受到了污染。造成土壤污染的原因很多，如工业污泥、垃圾农用、污水灌溉、大气中污染物沉降，大量使用含重金属的矿质化肥和农药等等。

中国现有耕地有近1/5受到不同程度的污染，污染土壤将导致农作物减产，甚至有可能引起农产品中污染物超标，进而危害人体健康。另外，随着经济发展与城市化的加速，工矿企业导致的场地污染也十分严重。由于产业结构与城市布局的变化与调整，有些化工、冶金等污染企业纷纷搬迁，加上一些企业的倒闭，污染场地不断产生。土壤是人类社会生产活动的重要物质基础，是不可缺少、难以再生的自然资源。没有处理的污染场地将是化学定时炸弹，一旦大面积爆发将会对国家可持续发展造成难以估量的影响,因此必须对土壤污染的预防和污染土壤修复予以高度重视。因此有必要妥善管理并加以修复，使其得到合理利用。

美国在20世纪90年代用于污染土壤修复方面的投资有近1000亿美元。污染土壤修复的理论与技术已成为整个环境科学与技术研究的前沿。土壤的修复的过程相当漫长，当前解决土壤污染问题，需要有不同学科的科学家如土壤学、农学、生态学、生物地球化学、海洋科学以及涉及农业、林业、渔业等有关的生产单位和政府决策者的共同努力。

中国土壤污染已对土地资源可持续利用与农产品生态安全构成威胁。全国受有机污染物污染的农田已达3600万公顷，污染物类型包括石油类、多环芳烃、农药、有机氯等；因油田开采造成的严重石油污染土地面积达1万公顷，石油炼化业也使大面积土地受到污染；在沈抚石油污水灌区，表层和底层土壤多环芳烃含量均超过600mg/kg，造成农作物和地下水的严重污染。全国受重金属污染土地达2000万公顷，其中严重污染土地超过70万公顷，其中13万公顷土地因镉含量超标而被迫弃耕。正因为如此，中国的污染土壤修复研究，正经历着由实验室研究向实用阶段的过渡，即将进入一个快速、全面的治理时期。

美国于20世纪80年代之后进行了大量土壤修复工程。美国超级基金计划所实施的土壤修复技术已成为世界各国了解最新土壤修复技术变化的重要窗口。2002-2005年财政年度中，60％的污染源处理工程项目采用的是原位修复技术，这主要是因为原位修复技术具有无需挖运土壤、修复成本低、适宜对深层污染介质修复、对施工人员健康影响小等特点。欧洲每年约有21.1亿欧元用于污染土壤的修复及管理工作，其中原位热脱附、原位生物处理和原位物化处理修复技术占35％。

我国土壤修复技术研究起步较晚，加之区域发展不均衡性，土壤类型多样性，污染场地特征变异性，污染类型复杂性，技术需求多样性等因素，主要以植物修复为主，已建立许多示范基地、示范区和试验区，并取得许多植物修复技术成果，以及修复植物资源化利用技术成果。物理/化学修复技术中研究运用较多的是：(1)固化-稳定化；(2)淋洗；(3)化学氧化-还原；(4)土壤电动力学修复。目标是污染场地土壤的原位修复技术。联合修复技术中研究运用较多的是：(1)微生物/动物-植物联合修复技术；(2)化学/物化-生物联合修复技术；(3)物理-化学联合修复技术。目标是混合污染场地土壤修复技术。我国在政府财政支持下开展了多个类型场地的修复技术设备研发。尽管可以罗列的土壤及地下水污染的修复技术很多，其中土壤蒸气浸提技术是去除土壤中挥发性有机污染物(vocs)的一种原位土壤修复技术。

土壤蒸气浸提技术是在污染土壤内引入清洁空气产生驱动力，利用土壤固相、液相和气相之间的浓度梯度，在气压降低的情况下，将其转化为气态污染物排除土壤外的过程。土壤蒸汽浸提技术利用真空泵产生负压驱使空气流过污染的土壤空隙，而解吸并夹带有机污染组分流向抽取井，并最终于地上进行处理。为增加压力梯度和空气流速，很多情况下在污染土壤中也安装若干空气注射井。

该技术适用于高挥发性化学污染土壤的修复，如汽油、苯和四氯乙烯等污染的土壤。土壤气提技术的主要技术又分为原位土壤蒸汽浸提技术；多相浸提技术(两相浸提技术、两重浸提技术)等。其特点是可操作性强、设备简单、容易安装；对处理地点的破坏很小；处理时间较短，在理想的条件下，通常6个月到2年即可。该技术的缺点是很难达到90％以上的去除率；在低渗透土壤和有层理的土壤上有效性不确定；只能处理不饱和带的土壤，要处理饱和带土壤和地下水，还需要其他技术。并且现有技术存在蒸汽浸提技术中去除率不高、低渗透土壤有效性不确定等缺陷。

技术实现要素：

本发明根据现有土壤原位修复技术的不足，结合热力学修复、热解吸修复等技术特点，提出一种原位土壤热解吸蒸汽浸提设备，将蒸汽加热管敷设在需治理的污染土壤下部，利用水或蒸汽的热量使土壤中有机污染物快速转化为气态从土壤表面排除，或通过专门的抽气井排除，而完成土壤中有机污染物的治理。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种原位土壤热解吸蒸汽浸提设备，包括封闭空间，待处理土壤围护在所述封闭空间内，还包括蒸汽锅炉、供汽干管、地埋蒸汽喷射管和凝结水箱，所述蒸汽锅炉设置在封闭空间外侧，所述地埋蒸汽喷射管预埋在待处理土壤底部，所述地埋蒸汽喷射管上均匀分布有若干喷射孔，所述蒸汽锅炉上设有供汽管出口，所述供汽干管的一端与供汽管出口相连接，所述供汽干管的另一端与地埋蒸汽喷射管的一端相连接，所述地埋蒸汽喷射管的另一端位于凝结水箱的上方。

作为优选，所述蒸汽锅炉上连接有锅炉补水管。

作为优选，所述地埋蒸汽喷射管的另一端设置有疏水器。

作为优选，所述凝结水箱通过一凝水管连通至锅炉补水管，所述凝水管与锅炉补水管之间设有回水水泵。

作为优选，所述地埋蒸汽喷射管呈s型预埋在待处理土壤内。

作为优选，所述喷射孔上设有网状织物。

作为优选，所述待处理土壤周围设有工作井，所述凝结水箱设置与工作井底部。

本发明具有以下的特点和有益效果：

采用上述技术方案，向污染土壤底部喷射高温气体的方式，驱使蒸汽流过污染的土壤空隙，解吸并夹带有机污染成分流向土壤表面，并最终于地上封闭空间进行处理；同时，地埋蒸汽管道的高温也可对污染土壤直接加热，从而促进土壤中有机污染化合物的快速分解。有效地结合了热解吸和蒸汽浸提两种修复技术的优点，以及消除了目前蒸汽浸提技术所存在的去除率率低和修复时间长的缺陷。将地埋蒸汽喷射管置于待修复土壤底部，喷射出的高温蒸汽在土壤空隙中移动，可较大促进污染物质的分解和提取，从而使得土壤内的污染物质快速的从土壤表面排除。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1种地埋蒸汽管布置示意图。

图中，1-蒸汽锅炉、2-供汽管出口、3-阀门、4-供汽干管、5-地埋蒸汽喷射管、6-喷射孔、7-疏水器、8-凝结水箱、9-凝水管、10-回水水泵、11-锅炉补水管、12-风机、13-封闭空间、14-工作井、15-待处理土壤。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供了一种原位土壤热解吸蒸汽浸提设备，如图1所示，包括封闭空间13，封闭空间13内放置有待处理土壤15，另外，还包括蒸汽锅炉1、供汽干管4、地埋蒸汽喷射管5和凝结水箱8，蒸汽锅炉1设置在封闭空间13外侧，地埋蒸汽喷射管5预埋在待处理土壤15底部，地埋蒸汽喷射管5上均匀分布有若干喷射孔6，蒸汽锅炉1上设有供汽管出口2，供汽干管4的一端与供汽管出口2相连接，供汽干管4的另一端与地埋蒸汽喷射管5的一端相连接，地埋蒸汽喷射管5的另一端位于凝结水箱8的上方。

具体的，蒸汽锅炉1上连接有锅炉补水管11。

具体的，地埋蒸汽喷射管5的另一端设置有疏水器7。

具体的，凝结水箱8通过一凝水管9连通至锅炉补水管11，凝水管9与锅炉补水管11之间设有回水水泵10。

上述技术方案中，向待处理土壤15底部喷射高温气体的方式，驱使蒸汽流过待处理土壤15空隙，解吸并夹带有机污染成分流向土壤表面，并最终于地上封闭空间进行处理；同时，地埋蒸汽管道5的高温也可对待处理土壤15直接加热，从而促进待处理土壤15中有机污染化合物的快速分解。有效地结合了热解吸和蒸汽浸提两种修复技术的优点，以及消除了目前蒸汽浸提技术所存在的去除率率低和修复时间长的缺陷。将地埋蒸汽喷射管5置于待待处理土壤15底部，喷射出的高温蒸汽在待处理土壤15空隙中移动，可较大促进污染物质的分解和提取，从而使得土壤内的污染物质快速的从土壤表面排除。

具体的，蒸汽锅炉1产生的蒸汽通过供汽干管4连接至地埋蒸汽喷射管5，出口连接回汽干管；回汽干管的两端分别与通过疏水器7和凝结水箱8相连；回水水泵10的取水口连接凝结水箱8，出口通过锅炉补水管11连接至蒸汽锅炉1。蒸汽通过地埋蒸汽喷射管5上部等距布置的喷射孔向土壤喷射，经过土粒间隙移动至土壤表面，其间高温蒸汽吸附污染土壤中有机化合物在土壤表面密闭空间内散溢出；地埋蒸汽管材质采用导热性质良好的金属管，蒸汽的高温通过管壁传导给污染土壤，土壤中的有机化合物受热分解，自行向地表面移动散溢。

待处理土壤15表面为封闭空间，散溢出的污染有机化合物通过空间上部设置的风机12抽吸至有机污染化合物治理系统。

本发明的进一步设置，如图2所示，地埋蒸汽喷射管5呈s型预埋在待处理土壤15内。通过s型的设置，分布更加全面，更加均匀。

本发明的进一步设置，喷射孔6上设有网状织物，避免土壤颗粒进入地埋蒸汽喷射管5内。

本发明的进一步设置，待处理土壤15周围设有工作井14，凝结水箱8设置与工作井14底部。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式包括部件进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。