一种用于有机污染土壤修复的原位热脱附装置的制作方法

1.本实用新型属于污染土壤原位热脱附处理技术领域，具体涉及一种用于有机污染土壤修复的原位热脱附装置。


背景技术：

2.近年来，城市建设开发市场规模急剧膨胀，目前城市土地资源日趋紧缺。这些置换出来的工业用地及有可能被改变土地利用性质，变成商业和居住用地等环境质量要求较高的用地进行开发建设。可见，城市土地资源重新规划后工业用地面临转型，污染土壤的治理成为一种紧迫和必须的任务。
3.热脱附技术为土壤修复的一项重要技术，目前已在石化工厂、地下油库等区域以及在一些污染物源头修复治理工作中广泛应用，尤其在石油污染土壤修复 中拥有良好的前景。原位热脱附技术能够修复大部分有机化合物，尤其非水相的污染物处理效果非常好，并且还可以在一些其他技术无法适应的恶劣的土壤环境进行环境修复。
4.燃气热脱附技术加热温度高、修复效果好且能源清洁，在我国已经有大量的应用。 但是由于燃气加热原位热脱附系统燃烧产生的烟气直接通过排烟风机引出排放，其高温烟气直排耗散了大量的能量，不够经济。为此，研发一种能够解决上述问题的用于有机污染土壤修复的原位热脱附装置是非常必要的。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种用于有机污染土壤修复的原位热脱附装置。
6.本实用新型的目的是这样实现的，包括加热系统与抽提系统，所述加热系统包括加热井、燃烧器、换热器以及风机，所述抽提系统包括抽提井、抽提管、抽提分离装置、水处理装置，所述的加热井、抽提井均竖直设置于有机污染土壤中，且加热井与抽提井之间设有间距，所述的燃烧器设于加热井顶部，燃烧器的燃气进入端与燃气供给设备之间通过燃气管路连接，所述的风机通过管道与换热器连接，所述的燃烧器的空气进入端通过管道与换热器连接，使风机、换热器以及燃烧器形成气体通路，所述的加热井侧面上部通过排烟管道与换热器连接，尾气处理装置通过排烟管道与换热器连接，使加热井、换热器以及尾气处理装置形成气体通路；抽提管置于抽提井中，抽提管与抽提分离装置的进入端连接，抽提分离装置的排液端通过管道与水处理装置连接，抽提分离装置的排气端通过管道与尾气处理装置连接。
7.与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：
8.1、本实用新型结合气体注入技术和热传导技术，通过热气体直接接触式加热土壤以及热传导加热周围土壤，可提高加热区域范围以及加热效率，有效促使有机污染物从土壤中脱附进入气相，实现有机污染土壤修复，具有修复效率高的优点；同时，部分热气体送至换热器对空气进行换热升温，对热能进一步利用；并且，在燃烧器未工作时，可启动风机，使加热井具备曝气功能，能够将部分挥发性有机污染物带出，还能利于土壤中的好氧细菌
分解污染物；
9.2、加热井的套管式结构，利于热气体在上升过程中从第一筛孔均分散出，使得热气体进入土壤后在土壤径向均匀分散，不仅提高土壤有机污染物处理效果，而且避免加热井周围热量集中的问题，防止加热井周围温度过高；石英砂起到增强热气体分散效果的作用；
10.3、实际施工过程中，可根据污染物在土壤中的分布情况，调整加热井和抽提井深度，以及第一筛孔和第二筛孔的分布深度位置，利于实现精准化施工。
附图说明
11.图1为本实用新型的结构示意图；
12.图2为加热井以及抽提井的结构示意图；
13.图中：1-加热井，1a-加热井内管，1b-加热井外管，1c-第一筛孔，2-燃烧器，3-换热器，4-风机，5-燃气供给设备，6-燃气管路，7-尾气处理装置，8-抽提井，8a-第二筛孔，9-抽提管，10-抽提分离装置，11-水处理装置，12-第一减压阀，13-第一压力表，14-第一手动阀，15-第二手动阀，16-电磁阀，17-第二压力表，18-第三压力表，19-第二减压阀，20-硬化地面，21-控制装置，22-石英砂，23-膨润土，24-水泥浆密封层。
具体实施方式
14.下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变换或替换，均属于本实用新型的保护范围。
15.如附图1~图2所示本实用新型包括加热系统与抽提系统，所述加热系统包括加热井1、燃烧器2、换热器3以及风机4，所述抽提系统包括抽提井8、抽提管9、抽提分离装置10、水处理装置11，所述的加热井1、抽提井2均竖直设置于有机污染土壤中，且加热井1与抽提井2之间设有间距，所述的燃烧器2设于加热井1顶部，燃烧器2的燃气进入端与燃气供给设备5之间通过燃气管路6连接，所述的风机4通过管道与换热器3连接，所述的燃烧器2的空气进入端通过管道与换热器3连接，使风机4、换热器3以及燃烧器2形成气体通路，所述的加热井1侧面上部通过排烟管道与换热器3连接，尾气处理装置7通过排烟管道与换热器3连接，使加热井1、换热器3以及尾气处理装置7形成气体通路；抽提管9置于抽提井8中，抽提管9与抽提分离装置10的进入端连接，抽提分离装置10的排液端通过管道与水处理装置11连接，抽提分离装置10的排气端通过管道与尾气处理装置7连接。
16.所述的加热井1包括加热井内管1a以及加热井外管1b，加热井内管1a设于加热井外管1b内，形成套管结构，加热井内管1a与加热井外管1b之间设有间距，加热井内管1a底部为敞开结构，加热井外管1b底部为封闭结构且管壁设有第一筛孔1c，第一筛孔1c外侧填有石英砂，石英砂采用高透气性石英砂，所述的燃烧器2与加热井内管1a顶部相连，所述的加热井外管1b侧面上部通过排烟管道与换热器3连接；加热井1采用套管结构，热气体先进入加热井内管1a，然后从加热井内管1a底部进入加热井外管1b与加热井内管1a之间的间隙，随着热气体在间隙中上升分散，利于热气体从加热井外管1b管壁分布的第一筛孔1c均分散出，从而使得热气体进入土壤后在土壤径向均匀分散，进而提高土壤有机污染物处理效果；第一筛孔1c外分布的石英砂起到增强热气体分散效果的作用。
17.所述的抽提井8底部为封闭结构且管壁设有第二筛孔8a，第二筛孔8a外侧填有石英砂，抽提井8上部外侧填有膨润土，膨润土为高压实膨润土，且膨润土位于石英砂之上，膨润土厚度为石英砂厚度的1/10~1/5，膨润土之上设有水泥浆密封层，水泥浆密封层起到封闭膨润土与硬化地面20之间间隙的作用，而高压实膨润土填充石英砂之上的区域，避免部分污染物在此区域聚集，同时高压实膨润土利于热传递，后续源源不断的热气体将部分被膨润土表层吸收的水分以及污染物迅速带走，提高土壤有机污染物处理效果。
18.所述的加热井1与抽提井2在有机污染土壤中交替设置，多个加热井1与抽提井2一方面增大土壤处理范围，另一方面加热井1与抽提井2形成协同效应，利于提升热脱附效果。
19.所述的换热器3内的两个气体通路相互独立，且相互发生热交换，即热气体与空气在换热器3内发生热交换，使空气升温，起到节能的作用。
20.所述的抽提分离装置10与尾气处理装置7之间还设有过滤器，过滤器可以是颗粒过滤器，抽提分离装置10分离排出的气体经过滤器过滤气体中的颗粒污染物，然后送入尾气处理装置7进一步处理，降低尾气处理装置7处理压力，提升处理效果。
21.所述的燃气管路6设有第一减压阀12、第一压力表13、第一手动阀14。
22.所述的风机4与换热器3之间的管道设有第二手动阀15，所述的燃烧器2的空气进入端与换热器之间的管道设有电磁阀16、第二压力表17，电磁阀16可与控制装置21电连接，通过控制装置21控制电磁阀16，实现开闭以及进气量调节。
23.所述的有机污染土壤表层为硬化地面20，且设有保温层，硬化地面20起到隔离土壤的作用，利于土壤中的污染物被热脱附带入气相，保温层起到保温作用，减少热气体热量损失，起到节能的效果。
24.还包括控制装置21，控制装置21分别与燃气供给设备5、风机4、抽提分离装置10以及水处理装置11电连接，控制装置21可控制用电设备，具体可以是控制柜，通过控制装置21控制各用电设备，提升自动化程度，节约人力，便于管理。
25.抽提分离装置10起到抽提以及气液分离的作用，具体可以是带有气液分离装置的水环真空泵，水环真空泵提供抽提动力，气液分离装置将气体与液体分离，以便于更好处理污染物，也可在水环真空泵进气端的管道处安设真空压力表，利于监测抽提过程运行状况。
26.本实用新型工作原理和工作过程：燃气供给设备5经燃气管路6向燃烧器2提供燃气；风机4经换热器3，向燃烧器2提供助燃空气；燃气被燃烧器2点燃并燃烧，一部分热气体通过排烟管道进入换热器3中，使经过换热器3的空气换热升温，起到降低能耗的作用，然后排至尾气处理装置7中进一步处理，另一部分热气体经加热井1进入土壤中，并在抽提管9的抽提作用下，使热气体在土壤中向抽提井8移动；热气体将土壤中的挥发性有机物带走并进入抽提井8，然后在抽提分离装置10气液分离，水液以及水中污染物进入水处理装置11中进一步处理，气体进入尾气处理装置7中进一步处理；
27.燃烧器2未工作时，可开启风机4，风机4经换热器3，向加热井1输送空气，空气经第一筛孔1c进入土壤中，实现土壤增氧，一方面利于将土相中的一部分挥发性有机物带入气相，另一方面利于有氧生物加快分解有机污染物；增氧期间，可开启抽提分离装置10，使抽提井8进行抽提，利于加热井1散发出的空气在污染土壤中均匀且快速横向移动，裹挟有挥发性有机物的气体经第二筛孔8a以及抽提井被抽至抽提分离装置10，抽提分离装置10气液分离，水液以及水中污染物进入水处理装置11中进一步处理，气体进入尾气处理装置7中进
一步处理；此过程适用于处理土壤中易被常温气体带出的部分挥发性有机污染物以及加快土壤中好氧细菌分解污染物等情形。
28.下面结合实施例1~实施例2对本实用新型作进一步说明。
29.实施例1
30.云南某污染土壤场地污染物主要包括多环芳烃、多氯联苯等，面积约10亩；本实用新型装置包括加热系统与抽提系统，所述加热系统包括加热井1、燃烧器2、换热器3以及风机4，所述抽提系统包括抽提井8、抽提管9、抽提分离装置10、水处理装置11，所述的加热井1、抽提井2均竖直设置于有机污染土壤中，且加热井1与抽提井2之间设有间距，所述的燃烧器2设于加热井1顶部，燃烧器2的燃气进入端与燃气供给设备5之间通过燃气管路6连接，所述的风机4通过管道与换热器3连接，所述的燃烧器2的空气进入端通过管道与换热器3连接，使风机4、换热器3以及燃烧器2形成气体通路，所述的加热井1侧面上部通过排烟管道与换热器3连接，尾气处理装置7通过排烟管道与换热器3连接，使加热井1、换热器3以及尾气处理装置7形成气体通路；抽提管9置于抽提井8中，抽提管9与抽提分离装置10的进入端连接，抽提分离装置10的排液端通过管道与水处理装置11连接，抽提分离装置10的排气端通过管道与尾气处理装置7连接；本装置施工安装前，测定污染物在土壤中分布情况，选择需要处理的土壤深度并选择合适长度的加热井以及抽提井，并在加热井管壁对应区域位置开设第一筛孔，在抽提井管壁对应区域位置开设第二筛孔；本装置施工安装时，将加热井1与抽提井2在有机污染土壤中交替设置；使用时，先通过加热井1曝气，此时不进行加热，利用气体将土壤中部分有机污染物带出；运行一段时间，待抽提气体中污染物明显减少时，通过加热井进行加热，土壤中的污染物热脱附进入气相并带出；本装置运行一段时间后，经检测，该地块土壤有机污染物显著降低，达到设计预期。
31.实施例2
32.云南某污染土壤场地污染物主要包括有机农药等，面积约30亩；本实用新型装置包括加热系统与抽提系统，所述加热系统包括加热井1、燃烧器2、换热器3以及风机4，所述抽提系统包括抽提井8、抽提管9、抽提分离装置10、水处理装置11，所述的加热井1、抽提井2均竖直设置于有机污染土壤中，且加热井1与抽提井2之间设有间距，所述的燃烧器2设于加热井1顶部，燃烧器2的燃气进入端与燃气供给设备5之间通过燃气管路6连接，所述的风机4通过管道与换热器3连接，所述的燃烧器2的空气进入端通过管道与换热器3连接，使风机4、换热器3以及燃烧器2形成气体通路，所述的加热井1侧面上部通过排烟管道与换热器3连接，尾气处理装置7通过排烟管道与换热器3连接，使加热井1、换热器3以及尾气处理装置7形成气体通路；抽提管9置于抽提井8中，抽提管9与抽提分离装置10的进入端连接，抽提分离装置10的排液端通过管道与水处理装置11连接，抽提分离装置10的排气端通过管道与尾气处理装置7连接；加热井1包括加热井内管1a以及加热井外管1b，加热井内管1a设于加热井外管1b内，形成套管结构，加热井内管1a与加热井外管1b之间设有间距，加热井内管1a底部为敞开结构，加热井外管1b底部为封闭结构且管壁设有第一筛孔1c，第一筛孔1c外侧填有石英砂，所述的燃烧器2与加热井内管1a顶部相连，所述的加热井外管1b侧面上部通过排烟管道与换热器3连接；所述的抽提井8底部为封闭结构且管壁设有第二筛孔8a，第二筛孔8a外侧填有石英砂，抽提井8上部外侧填有膨润土，且膨润土位于石英砂之上，膨润土之上设有水泥浆密封层；所述的抽提分离装置10与尾气处理装置7之间还设有过滤器；本装置施
工安装前，测定污染物在土壤中分布情况，选择需要处理的土壤深度并选择合适长度的加热井以及抽提井，并在加热井管壁对应区域位置开设第一筛孔，在抽提井管壁对应区域位置开设第二筛孔；本装置施工安装时，将加热井1与抽提井2在有机污染土壤中交替设置；施工安装过程中，安装第一减压阀12、第一压力表13、第一手动阀14、第二手动阀15、电磁阀16、第二压力表17、三压力表18以及第二减压阀19，并安装控制装置21，施工末期对有机污染土壤表层进行地面硬化处理并铺设保温层；使用时，先通过加热井1曝气，此时不进行加热，利用气体将土壤中部分有机污染物带出；运行一段时间，待抽提气体中污染物明显减少时，通过加热井进行加热，土壤中的污染物热脱附进入气相并带出；本装置运行一段时间后，经检测，该地块土壤有机污染物显著降低，达到设计预期。