專利名稱：揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染土壤場外治理工藝及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染土壤場外治理工藝及裝置。
背景技術(shù)：
隨著石油工業(yè)的發(fā)展，汽油、柴油等揮發(fā)性有機物(VOCs)和半揮發(fā)性有機物(SVOCs)在土壤環(huán)境中的污染日益增多。它們主要來自溢油事故，如輸油管線的破裂，儲槽的滲漏，以及地下儲油罐的泄漏問題等。另外，隨著化工工業(yè)的發(fā)展，苯、甲苯和四氯化碳等各種VOCs對土壤造成的污染也逐漸增多，如化工廢棄物和化學藥劑的隨意傾倒，化工廠的泄漏，化學品運輸中的事故等。這些污染物可產(chǎn)生許多環(huán)境問題對土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生影響；威脅地下水源的水質(zhì)安全；污染空氣；由于烴氣積累于建筑物地下室而造成爆炸危險；泄漏烴化合物使與其接觸的公用地下管網(wǎng)設(shè)施加速老化等。目前對VOCs和SVOCs污染土壤的場外治理是將污染土壤挖出，再進行后續(xù)處理，所使用的方法有填埋、焚燒、水力沖洗和生物處理。但這些方法都存在各自的缺點填埋雖然處理簡單，但費用昂貴，還可能面臨二次處理；焚燒雖然處理效果好，但處理設(shè)備復雜，費用昂貴，還可能產(chǎn)生二次污染；水力沖洗浪費嚴重，處理效果不理想，需要處理沖洗水；生物處理周期長，處理效果不理想，還可能產(chǎn)生二次污染。因此，開發(fā)經(jīng)濟有效的VOCs和SVOCs污染土壤場外治理技術(shù)成為亟待解決的課題。經(jīng)檢索，未發(fā)現(xiàn)相關(guān)的公開專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染土壤場外治理工藝及裝置。其特征在于所述被污染土壤場外治理裝置的構(gòu)成包括裝填被污染土壤的土筒13；氣體抽排裝置由打有花孔的氣體抽排井1通過穿壁管19和真空表3連接，并通過管道2和抽排氣取樣裝置4、尾氣活性炭吸附去除裝置5，流量調(diào)節(jié)閥7，氣體流量計6、流量調(diào)節(jié)閥7和真空泵8串聯(lián)組成；控溫加熱裝置為由插入污染土壤的溫度傳感器9通過溫度控制儀10和繼電器11連接，加熱帶12分層埋入土筒13內(nèi)的污染土壤14中，并和繼電器11連接。
所述氣體抽排裝置是在氣體抽排井1內(nèi)，其上部的膨脹水泥17將下部裝有豆石16和通氣的氣體管道20固定在中央，其上部連接水泥表封蓋18，氣體管道20的上口連接穿壁管19構(gòu)成。
所述揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染土壤場外治理工藝為首先，將被揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染的土壤從污染現(xiàn)場挖出，然后分層(每層約2cm高)均勻裝填入處理裝置，要保證各處的堆積密度相同；再啟動真空泵8，緩慢開啟流量調(diào)節(jié)閥7，使氣體流量計6的讀數(shù)達到抽排氣體流量的預定值，這時從真空表3讀出氣體抽排井1中的真空壓力值。在真空泵工作時，由于外界大氣壓強高于抽排井1內(nèi)壓強，新鮮空氣從大氣中不斷地進入污染土壤中，形成了朝抽排井方向運動的氣體流場，促進土壤所吸附的有機污染物的揮發(fā)并將其蒸氣帶入氣體抽排井1，再經(jīng)過氣體管道2輸送到尾氣活性炭吸附去除裝置5過濾，最后排放出符合大氣排放標準的尾氣。從氣體取樣裝置4中采集有機污染物蒸氣，通過測定其濃度可衡量污染土壤的凈化程度是否達到設(shè)計治理標準。最后，將經(jīng)過處理的土壤回填到原污染場址或作為它用。
如污染物的揮發(fā)性較弱，可使用控溫加熱系統(tǒng)對污染土壤進行加熱，提高其污染物的揮發(fā)性。啟動真空泵后接通加熱電源，使加熱帶12對污染土壤進行加熱，同時通過埋設(shè)在污染土壤中的溫度傳感器9將信號傳給溫度控制儀10，控制污染土壤的加熱溫度當溫度超過設(shè)定溫度時，溫度控制儀指令繼電器11將加熱電源斷開，停止電熱帶對土壤的加熱；當溫度下降到低于設(shè)定溫度時，溫度控制儀指令繼電器將加熱電源合上，再次給土壤加熱。通過這種方式，本控溫加熱系統(tǒng)可控制土壤溫度保持基本恒定在所設(shè)定的溫度。
本發(fā)明的有益效果是能方便快速、經(jīng)濟有效地對VOCs和SVOCs污染土壤進行場外治理，可控制土壤溫度保持基本恒定在所設(shè)定的溫度，提高其污染物的揮發(fā)性。經(jīng)過處理的土壤可回填到原污染場址或作為它用。


圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為土筒壁周結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為氣體抽排井結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染土壤場外治理工藝及裝置。該被污染土壤場外治理裝置的構(gòu)成包括裝填被污染土壤的土筒13；氣體抽排裝置由打有花孔的氣體抽排井1通過穿壁管19和真空表3連接，并通過管道2和抽排氣取樣裝置4、尾氣活性炭吸附去除裝置5，流量調(diào)節(jié)閥7，氣體流量計6、流量調(diào)節(jié)閥7和真空泵8串聯(lián)組成；控溫加熱裝置為由插入污染土壤的溫度傳感器9通過溫度控制儀10和繼電器11連接，加熱帶12分層埋入土筒13內(nèi)的污染土壤14中，并和繼電器11連接。
其氣體抽排裝置是在氣體抽排井1內(nèi)，其上部的膨脹水泥17將下部裝有豆石16和通氣的氣體管道20固定在中央，其上部連接水泥表封蓋18，氣體管道20的上口連接穿壁管19構(gòu)成。
所述揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染土壤場外治理工藝為首先，將被揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染的土壤從污染現(xiàn)場挖出，然后分層(每層約2cm高)均勻裝填入處理裝置，要保證各處的堆積密度相同；再啟動真空泵8，緩慢開啟流量調(diào)節(jié)閥7，使氣體流量計6的讀數(shù)達到抽排氣體流量的預定值，這時從真空表3讀出氣體抽排井1中的真空壓力值。在真空泵工作時，由于外界大氣壓強高于抽排井1內(nèi)壓強，新鮮空氣從大氣中不斷地進入污染土壤中，形成了朝抽排井方向運動的氣體流場，促進土壤所吸附的有機污染物的揮發(fā)并將其蒸氣帶入氣體抽排井1，再經(jīng)過氣體管道2輸送到尾氣活性炭吸附去除裝置5過濾，最后排放出符合大氣排放標準的尾氣。從氣體取樣裝置4中采集有機污染物蒸氣，通過測定其濃度可衡量污染土壤的凈化程度是否達到設(shè)計治理標準。最后，將經(jīng)過處理的土壤回填到原污染場址或作為它用。
如污染物的揮發(fā)性較弱，可使用控溫加熱系統(tǒng)對污染土壤進行加熱，提高其污染物的揮發(fā)性。啟動真空泵后接通加熱電源，使加熱帶12對污染土壤進行加熱，同時通過埋設(shè)在污染土壤中的溫度傳感器9將信號傳給溫度控制儀10，控制污染土壤的加熱溫度當溫度超過設(shè)定溫度時，溫度控制儀指令繼電器11將加熱電源斷開，停止電熱帶對土壤的加熱；當溫度下降到低于設(shè)定溫度時，溫度控制儀指令繼電器將加熱電源合上，再次給土壤加熱。通過這種方式，本控溫加熱系統(tǒng)可控制土壤溫度保持基本恒定在所設(shè)定的溫度。
格為半徑50cm×高75cm，土筒13上有一塊PVC的蓋板，可用銅螺絲和橡皮墊將蓋板與筒體密封結(jié)合。在距筒底70cm處的筒壁上焊接一段內(nèi)外均突出5cm的外徑Φ20mm的穿壁鋼管19，便于連接氣體管道2。在土筒13壁周上，從距筒底5cm到50cm處，每上下間隔5cm，左右間隔10cm，菱形排列，開10排Φ7mm的氣孔15，如圖2所示，以便空氣同時從污染土壤頂部和側(cè)面均勻進入，并在孔眼處焊120目(孔徑0.125mm)鋼紗網(wǎng)，防止污染土壤從孔眼漏出。土筒13內(nèi)填入的污染土壤的總高度為0.6m，即處理的污染土壤總體積為0.471m3，總重量為740kg。
氣體抽排裝置在土筒13中心位置制作一口直徑6mm的氣體抽排井1(如圖1、圖3所示)；氣體管道2使用外徑Φ20mm的ABS塑料硬管和內(nèi)徑Φ20mm的塑料軟管，連接裝置各部分；真空表量程為-0.1MPa～0Pa；抽排氣取樣裝置定做一套ABS塑料的螺絲和配套螺母，螺絲為Φ12mm×45mm，螺母的外徑為Φ20mm，且?guī)降?。在螺絲和螺母的縱向開Φ5mm的貫穿孔，將Φ10mm的氣相色譜專用進樣密封橡皮墊平放入螺母底部，再將螺絲旋進螺母至夾緊橡皮墊，然后將螺母涂上ABS塑料專用膠，插入粘牢在Φ20mm的ABS塑料三通的垂直端接口內(nèi)，密封連接到氣體管道；尾氣活性炭吸附去除裝置定制加工一個內(nèi)徑Φ60mm×高30cm的有機玻璃柱，柱內(nèi)裝填有顆粒活性炭；氣體流量計型號為LZB-15，量程為0.4～4m3/h；真空泵2XZ-4型旋片真空泵，抽氣速率為41/s，極限真空為6×10-2Pa。
控溫加熱裝置在不銹鋼土筒13外壁，從底部到高度為60cm處均勻間隔纏繞上5條加熱帶，共7圈，對土筒13內(nèi)的土壤進行加熱。為了防止加熱帶產(chǎn)生的熱量被周圍的空氣帶走而耗散，同時也為了土筒1 3內(nèi)的土壤保溫，在加熱帶的外層包裹兩圈耐高溫且隔熱的石棉氈。在土筒13的土壤中埋設(shè)兩個溫度傳感器9，溫度傳感器和溫度控制儀型號PT100，XMTD-3002，工作范圍0-99.9℃；繼電器型號NC3(CJ46)-09交流接觸器，額定絕緣電壓690V，約定發(fā)熱電流16A；加熱帶其中4條加熱帶的電壓為220V，功率為640W的，規(guī)格為50mm×4000mm，另一條加熱帶的功率為960W，規(guī)格為50mm×6000mm。
污染土壤的治理效果利用本發(fā)明，處理含有正戊烷(C5H12)的污染土壤，污染物在土壤中的初始含量為1692mg/kg。由于C5H12揮發(fā)性較強，因此未使用控溫加熱系統(tǒng)加熱污染土壤，即污染土壤為常溫(25℃)，治理效果很好，見表1。
表1本發(fā)明治理污染土壤的效果土壤溫度處理時間初始含量處理后含量土壤治理標準去污率污染物揮發(fā)性(℃)(min) (ppm)(ppm) (ppm) (％)C5H12較強 25 6601692 3.1 50 99.8C8H18較弱 50 660247.48.7 50 96.5注ppm為mg污染物/kg土壤；土壤治理標準按美國環(huán)保局制定的相關(guān)標準。
權(quán)利要求
1.一種揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染土壤場外治理裝置，其特征在于所述被污染土壤場外治理裝置的構(gòu)成包括裝填被污染土壤的土筒(13)、氣體抽排裝置由打有花孔的氣體抽排井(1)通過穿壁管(19)和真空表(3)連接，并通過管道(2)和抽排氣取樣裝置(4)、尾氣活性炭吸附去除裝置(5)，流量調(diào)節(jié)閥(7)，氣體流量計(6)、流量調(diào)節(jié)閥(7)和真空泵(8)串聯(lián)組成；控溫加熱裝置為由插入污染土壤的溫度傳感器(9)通過溫度控制儀(10)和繼電器(11)連接，加熱帶(12)分層埋入土筒(13)內(nèi)的污染土壤(14)中，并和繼電器(11)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染土壤場外治理裝置，其特征在于所述氣體抽排裝置是在氣體抽排井(1)內(nèi)，其上部的膨脹水泥(17)將下部裝有豆石(16)和通氣的氣體管道(20)固定在中央，其上部連接水泥表封蓋(18)，氣體管道(20)的上口連接穿壁管(19)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染土壤場外治理裝置，其特征在于所述污染土壤分層均勻裝填入處理裝置的每層高1.5-3cm，要求保證各處的堆積密度相同。
4.一種揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染土壤場外治理方法，其特征在于所述揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染土壤場外治理工藝為首先，將被揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染的土壤從污染現(xiàn)場挖出，然后分層均勻裝填入處理裝置，要保證各處的堆積密度相同；再啟動真空泵(8)，緩慢開啟流量調(diào)節(jié)閥(7)，使氣體流量計(6)的讀數(shù)達到抽排氣體流量的預定值，這時從真空表(3)讀出氣體抽排井(1)中的真空壓力值，在真空泵工作時，由于外界大氣壓強高于抽排井(1)內(nèi)壓強，新鮮空氣從大氣中不斷地進入污染土壤中，形成了朝抽排井方向運動的氣體流場，促進土壤所吸附的有機污染物的揮發(fā)并將其蒸氣帶入氣體抽排井(1)，再經(jīng)過氣體管道(2)輸送到尾氣活性炭吸附去除裝置(5)過濾，最后排放出符合大氣排放標準的尾氣，從氣體取樣裝置(4)中采集有機污染物蒸氣，通過測定其濃度可衡量污染土壤的凈化程度是否達到設(shè)計治理標準；最后，將經(jīng)過處理的土壤回填到原污染場址或作為它用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染土壤場外治理方法，其特征在于所述被揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染土壤的污染物的揮發(fā)性較弱時，使用控溫加熱裝置對污染土壤進行加熱，提高其污染物的揮發(fā)性，啟動真空泵后接通加熱電源，使加熱帶(12)對污染土壤進行加熱，同時通過埋設(shè)在污染土壤中的溫度傳感器(9)將信號傳給溫度控制儀(10)，控制污染土壤的加熱溫度保持在25-75℃的基本恒定溫度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染土壤的場外治理工藝及其裝置。其工藝為將污染土壤挖出，裝填入本發(fā)明裝置，然后通過真空泵在抽排井中形成一定的真空度，將新鮮空氣不斷地引入污染土壤，促進土壤所吸附的污染物的揮發(fā)并將其蒸氣帶走。如污染物的揮發(fā)性較弱，可對污染土壤進行加熱，提高污染物的揮發(fā)性。其裝置由抽排氣路裝置的抽排井和控溫傳感器及加熱裝置埋入土筒內(nèi)組成。本發(fā)明能快速經(jīng)濟地對揮發(fā)性有機物(VOCs)污染土壤和常規(guī)方法難以處理的半揮發(fā)性有機物(SVOCs)污染土壤進行場外治理，減少了危險廢物填埋量，節(jié)約了處理成本，經(jīng)過處理的土壤可回填到原污染場址或作為它用。
文檔編號B09C1/00GK1586747SQ200410056888
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月30日
發(fā)明者李金惠, 劉文波, 聶永豐 申請人:清華大學