用于石油污染土壤的管式超声波处理装置及处理方法与流程

1.本发明涉及设备与安全环保技术领域，特别是涉及一种可用于石油污染土壤的管式超声波处理装置及处理方法。


背景技术：

2.石油和石油产品在开采、运输、储存以及使用过程中会不可避免的因井喷、泄露、溢油等因素而进入到土壤环境，造成土壤污染。因此，石油污染土壤的修复技术成为目前的环保研究焦点之一。
3.目前，传统的石油污染土壤修复方式主要是水洗和热解。其中，水洗较为浪费水资源，且需要继续处理清洗下来的废水。热解的能耗太高，热解产生的废气也需要经过一系列处理才能达到排放要求。综上所述，现有的石油污染土壤修复方式步骤繁琐，能耗大，不利于节能环保。因此，提出一种可针对石油污染土壤的新型处理方式十分重要。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种可用于石油污染土壤的管式超声波处理装置及处理方法，能够以节能且环保的方式处理石油污染土壤，以解决上述现有技术存在的能耗大，不利于节能环保的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.本发明提供一种用于石油污染土壤的管式超声波处理装置，包括：
7.输送管道，所述输送管道内用于输送待处理流体，所述待处理流体包括石油污染土壤；
8.超声波发生装置，所述超声波发生装置设置于所述输送管道上，其能够沿与所述待处理流体的流动方向相反的方向发射超声波，以对位于所述输送管道内的所述待处理流体进行超声处理。
9.可选的，所述输送管道为多层盘管结构；所述多层盘管结构上间隔设置有多个所述超声波发生装置。
10.可选的，所述输送管道包括多根横向输送管，多根所述横向输送管至少呈两层分布，且多根所述横向输送管通过连接管件依次串联；其中，任意一所述横向输送管的轴线延伸方向均平行于所述待处理流体初始进入所述输送管道的流动方向；
11.任意一所述连接管件均包括横向连接管和弯管组件；其中，所述横向连接管的一端与位于其上游的所述横向输送管对接，另一端安装所述超声波发生装置；所述弯管组件的一端并联于所述横向连接管，另一端与所述弯管组件下游的所述横向输送管对接。
12.可选的，任意一所述弯管组件由一节90
°
弯管组成或由两节以上所述90
°
弯管串联而成；
13.任意一所述弯管组件和与其待连接的所述横向连接管之间直接连接，或者通过管路连接；
14.任意一所述弯管组件和与其待连接的所述横向输送管之间直接连接，或者通过所述管路连接；
15.所述管路包括纵向连接管和/或竖向连接管。
16.可选的，所述横向输送管为水平方向设置的输送管；所述纵向连接管和所述竖向连接管均垂直于所述横向输送管，且所述纵向连接管和所述竖向连接管相互垂直。
17.可选的，任意一所述横向连接管和与其待连接的所述横向输送管同轴设置，且所述横向连接管的管径大于所述横向输送管的管径，所述横向连接管与所述横向输送管通过锥形管路连接。
18.可选的，任意两根所述横向输送管平行布置；任意一层所述横向输送管中包含至少一根所述横向输送管。
19.可选的，所述超声波发生装置包括超声波发生器和与所述超声波发生器连接的棒状超声波发射探头，所述棒状超声波发射探头位于所述横向连接管内，且平行于所述横向连接管设置。
20.可选的，所述输送管道的进口端和出口端分别设置有管道入口法兰和管道出口法兰；所述超声波发生装置通过连接法兰可拆卸安装于所述输送管道上。
21.可选的，所述待处理流体还包括含油固体废弃物。
22.同时，本发明提出一种用于石油污染土壤的处理方法，即沿与待处理流体的流动方向相反的方向向流体腔内发射超声波，以对所述流体腔内的所述待处理流体进行超声处理。其中的所述流体腔可为上述的输送管道。
23.此外，本发明还可以提出一种用于石油污染土壤的超声波处理系统，包括控制系统和如上所述的管式超声波处理装置；所述管式超声波处理装置中的任意一所述超声波发生装置均与所述控制系统通讯连接。
24.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
25.本发明提供的管式超声波处理装置，突破性地采用了超声波发生装置和管道进行耦合的方式，超声波发生装置能够沿与待处理流体(石油污染土壤或其他含油固体废弃物)的流动方向相反的方向发射超声波，逆流发射超声波可以最大化超声波的冲击效果，含油土壤在管道内流动时可以被超声波破碎、分散、破乳，从而使石油从土壤中分离。由于使用超声波处理石油污染土壤或其他含油固体废弃物，处理过程中不会产生有害物质，和传统的使用加热来降解石油的方式相比，超声波消耗的能量极少，既环保又节能。
26.此外，本发明提供的管式超声波处理装置整体为管式形态，超声波发生器探头为棒状且平行插入管道中，管道中物质的流动方向和超声波发生器探头的插入方向(或超声波发射方向)为反向，可以最大化超声波的冲击效果。由于采用了多组超声波发生装置，每组超声波发生装置均可以单独控制或者拆卸，管道内的流体流动速度也可以自由控制，从而可以精确控制超声波对待处理物质的作用时间。
27.另外，本发明提供的管式超声波处理装置为多层盘管结构，管系内待处理物质流动方向固定，通过设置锥形管路使得管道流道内具备了倾斜夹角，便于待处理物质流动和减少死区。
28.本发明提供的管式超声波处理装置可实现石油污染土壤连续、可控、环保的处理；装置兼容性和可扩展性强，结构稳定可靠，可操作性强，装置的制作成本较低，实用性强。
29.本发明还提供一种用于石油污染土壤的处理方法，即沿与待处理流体的流动方向相反的方向向流体腔内发射超声波，以对流体腔内的待处理流体进行超声处理，该方法使用节能且环保的方式处理石油污染土壤或用于其他含有固废的场合，实用性强。
附图说明
30.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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明实施例所公开的管式超声波处理装置的轴测图；
32.图2为本发明实施例所公开的管式超声波处理装置的主视图；
33.图3为本发明实施例所公开的管式超声波处理装置的侧视图；
34.图4为本发明实施例所公开的管式超声波处理装置的俯视图。
35.其中，附图标记为：100.管式超声波处理装置；1.管道出口法兰；2.超声波发生装置；3.棒状超声波发射探头；4.横向输送管；5.锥形管路；6.横向连接管一；7.管道入口法兰；8.竖向连接管；9.90
°
弯管；10.横向连接管二；11.纵向连接管；12.横向连接管三；13.横向连接管四；14.连接法兰。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.本发明的目的之一是提供一种管式超声波处理装置，能够以节能且环保的方式处理石油污染土壤，以解决现有技术存在的能耗大，不利于节能环保的问题。
38.本发明的另一目的还在于提供一种用于石油污染土壤的处理方法，可对石油污染土壤(被石油污染的土壤)或其他含油固体废弃物进行超声波处理。
39.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
40.实施例一
41.如图1-4所示，本实施例提供一种用于石油污染土壤的管式超声波处理装置100，主要包括输送管道和超声波发生装置2，输送管道内用于输送待处理流体，待处理流体包括石油污染土壤；超声波发生装置2设置于输送管道上，其能够沿与待处理流体的流动方向相反的方向发射超声波，以对位于输送管道内的待处理流体进行超声处理。
42.本实施例中，如图1～4所示，输送管道优选为多层盘管结构；多层盘管结构上间隔设置有多个超声波发生装置2。输送管道包括多根横向输送管4，多根横向输送管4至少呈两层分布，任意一层横向输送管中包含至少一根横向输送管4，多根横向输送管4通过连接管件依次串联。其中，连接管件包括横向连接管和弯管组件；其中，横向连接管的一端与位于其上游的横向输送管对接，另一端安装超声波发生装置2；弯管组件的一端并联于相应的横
向连接管(即与该组弯管组件待连接的横向连接管)，另一端与位于该组弯管组件下游的横向输送管4对接。作为优选方式，横向输送管4设置有5根，其总共分三层布置，如图1～2所示，顶层设置两根横向输送管4、中间层设置一根横向输送管4、底层设置两根横向输送管4，5根横向输送管4依次通过四组连接管件串联，四组连接管件中的横向连接管按照待处理流体的流动方向(图1中所示的流体方向箭头)依次分布，分别为横向连接管一6、横向连接管二10、横向连接管三12和横向连接管四13，任意一横向连接管(横向连接管一6、横向连接管二10、横向连接管三12和横向连接管四13中的任意一连接管)和与其待连接的横向输送管4(位于该横向连接管上游)同轴设置，且任意一横向连接管的管径大于横向输送管4的管径，任意两横向连接管与横向输送管4之间通过锥形管路5(或称之为“异型管件”)连接，锥形管路5本身结构具有变径特性，配合待处理流体的流动方向设置，使得管道流道中具有了倾斜夹角，便于物料流动和减少死区。
43.本实施例中，如图1所示，任意一弯管组件由一节90
°
弯管9组成或由两节以上90
°
弯管9直接串联而成；任意一弯管组件和与其待连接的横向连接管(横向连接管一6、横向连接管二10、横向连接管三12或横向连接管四13)之间直接连接，或者通过管路连接；任意一弯管组件和与其待连接的横向输送管4之间直接连接，或者通过管路连接。前述的“管路”包括纵向连接管11和/或竖向连接管8。其中，纵向连接管11和竖向连接管8均为垂直于横向输送管4的管路，且纵向连接管11和竖向连接管8之间也相互垂直，当然这是一种最优的方式，实际操作中，“纵向”、“竖向”和“横向”仅是一种大致走向的描述，并非具体指某一单一方向，纵向连接管11、竖向连接管8和横向输送管4也均可非相互垂直的关系，能够凸显弯管组件的弯绕性、延伸性以及连接特性即可。同理，弯管组件中90
°
弯管9的设置数量可以根据不同的管路需求以及横向输送管4之间的间距进行调整，并不局限于一节或两节，且当弯管组件中90
°
弯管9设置两节以上时，相邻两90
°
弯管9之间可以直接连接，也可以通过若干节连接件连接。
44.本实施例中，作为优选方式，任意两根横向输送管4均平行布置，其在“纵向”上可以错落分层布置。
45.本实施例中，超声波发生装置2包括超声波发生器和与超声波发生器连接的棒状超声波发射探头3，棒状超声波发射探头3位于横向连接管内，且平行于横向连接管设置。
46.本实施例中，输送管道作为一个具有弯绕和分层特性的整体管性结构，其进口端和出口端分别设置有管道入口法兰7和管道出口法兰1，以便外接其他相关管路或设备；超声波发生装置2通过连接法兰14可拆卸安装于输送管道上，具体安装在相应的横向连接管的端部。棒状超声波发射探头3插入并使用连接法兰14固定在相应的横向连接管内，且棒状超声波发射探头3与管道平行；超声波发生器可以在棒状超声波发射探头3附近持续产生超声波，待处理流体，比如含油土壤在管道内流动时可以被超声波破碎、分散、破乳，从而使石油从土壤中分离。棒状超声波发射探头3的插入方向与管道内流体的流动方向相反，逆流发射超声波可以最大化超声波的冲击效果。
47.另外，由于设置了连接法兰14，使得每个超声波发生装置及其棒状超声波发射探头3都可以单独控制或者自由拆卸，管道内的流体流动速度也可以自由控制(比如通过调节相关的泵的压力或流量等来调控)，所以装置可以精准地控制超声波对土壤的作用时间。
48.本实施例中，待处理流体还包括含油固体废弃物或其他可适用的处理物。
49.下面对本实施例上述管式超声波处理装置100的使用原理作具体说明。
50.首先，将管道入口法兰7和管道出口法兰1分别安装(连接)在相应的工艺流程中。含油固废(或石油污染土壤)从管道入口法兰7一侧进入最上游的横向输送管4，含油固废(或石油污染土壤)经锥形管路5进入第一根横向连接管，即横向连接管一6，并在该横向连接管一6中与第一个棒状超声波发射探头3发射的超声波接触，在重力(或者压头)的作用下，含油固废(或石油污染土壤)会沿管道继续流动，从而陆续接触到第二个、第三个、第四个棒状超声波发射探头3发射的超声波。最后超声处理完毕的含油固废(或石油污染土壤)经由最下游的横向输送管4和管道出口法兰1从装置中排出，完成处理。其中，超声波发生装置2中的超声波发生器可以带动棒状超声波发射探头3振动，从而使棒状超声波发射探头3周围能持续发射出超声波。
51.由此可见，本发明提供的管式超声波处理装置，突破性地采用了超声波发生装置和管道进行耦合的方式，超声波发生装置能够沿与待处理流体(石油污染土壤或其他含油固体废弃物)的流动方向相反的方向发射超声波，逆流发射超声波可以最大化超声波的冲击效果，含油土壤在管道内流动时可以被超声波破碎、分散、破乳，从而使石油从土壤中分离。由于使用超声波处理石油污染土壤或其他含油固体废弃物，处理过程中不会产生有害物质，和传统的使用加热来降解石油的方式相比，超声波消耗的能量极少，既环保又节能。
52.此外，本发明提供的管式超声波处理装置整体为管式形态，超声波发生器探头为棒状且平行插入管道中，管道中物质的流动方向和超声波发生器探头的插入方向(或超声波发射方向)为反向，可以最大化超声波的冲击效果。由于采用了多组超声波发生装置，每组超声波发生装置均可以单独控制或者拆卸，管道内的流体流动速度也可以自由控制，从而可以精确控制超声波对待处理物质的作用时间。
53.另外，本发明提供的管式超声波处理装置为多层盘管结构，管系内待处理物质流动方向固定，通过设置锥形管路使得管道流道内具备了倾斜夹角，便于待处理物质流动和减少死区。
54.本发明提供的管式超声波处理装置可实现石油污染土壤连续、可控、环保的处理；装置兼容性和可扩展性强，结构稳定可靠，可操作性强，装置的制作成本较低，实用性强。
55.实施例二
56.本实施例提出一种用于石油污染土壤的超声波处理系统，包括控制系统和如实施例一所述的管式超声波处理装置100；管式超声波处理装置100中的任意一超声波发生装置2均与控制系统通讯连接，可实现各超声波发生装置2的独立控制。由于使用超声波处理石油污染土壤，处理过程中不会产生有害物质，和传统的使用加热来降解石油的方式相比，超声波消耗的能量极少，所以管式超声波处理装置100以及具有该管式超声波处理装置100的用于石油污染土壤的超声波处理系统环保又节能。
57.本实施例提出的包含了实施例一管式超声波处理装置100的超声波处理系统，其能够使用节能且环保的方式处理石油污染土壤或用于其他含有固废的场合。该超声波处理系统具备实施例一管式超声波处理装置100所具备的全部特点，在此不再赘述。
58.实施例三
59.本实施例提出一种用于石油污染土壤的处理方法，即沿与待处理流体的流动方向相反的方向向流体腔内发射超声波，以对流体腔内的待处理流体进行超声处理，该方法使
用节能且环保的方式处理石油污染土壤或用于其他含有固废的场合。其中的流体腔为封闭式，优选为实施例一中所公开的输送管道。
60.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
61.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。