[发明专利]一种污染土壤热修复可行性研究实验装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及土壤和地下水污染修复领域，具体涉及一种污染土壤热修复可行性研究实验装置和方法。

背景技术

随着《土壤污染防治行动计划》的出台，国务院和各级政府对污染场地的调查和修复愈加重视。目前中国遗留污染场地众多，但土壤修复技术相对落后，技术应用不规范也给土壤修复产业带来很多问题。

土壤修复技术包括微生物修复、植物修复、化学氧化还原、电动修复、气相抽提和热修复等。土壤热修复技术对污染物去除具有广适性，可同时去除多种污染物，如汞、挥发/半挥发性有机物和农药等；同时热修复技术不受地下地质条件限制，可用于低渗透性的土壤和含水层；另外热修复技术具有修复周期短的优势，能够满足我国及国际的市场需求。

土壤热修复技术最初通过挖掘污染土壤进行异位焚烧处理或者进行回转窑共处置，其能耗高，单次处理量小，挖掘的污染土壤堆存和运输易产生二次污染，且其焚烧过程将排放有毒副产物和气态污染物。2016年实施的《土壤污染防治行动计划》也强调加强我国污染土壤的原位修复，因此异位热修复将逐渐被原位热修复替代。土壤原位热修复又称原位热强化气相抽提技术，利用加热元件升高土壤温度，将污染物转化为气态从土壤中脱附，并结合气相抽提技术将尾气收集后进行集中处理。原位热修复现场工程主要包括加热系统、抽提冷凝系统、尾气处理系统和废水/油处理系统，这四大系统协同作用实现对地下环境中污染物的升温、分离、回收和处理，从而达到高效修复污染土壤和地下水的目的。

由于地下环境的隐蔽性和异质性，对于污染物和污染程度不同的土壤，土壤原位热修复工程的关键技术参数差异较大。如果实际工程中技术参数不合理，可能导致修复工程中能耗大大损失，修复周期延长，从而使得修复成本大大提高，并且难以达到预期的修复效果。为优化原位热修复关键技术参数，本发明研发了一种运行成本低、安全可靠的污染土壤热修复可行性研究实验装置和方法，为原位热修复现场工程提供技术支撑。

发明内容

解决的技术问题：本发明目的在于提供一种污染土壤热修复可行性研究实验装置和方法。通过分析污染土壤在不同温度和时间下污染物的去除率，确定原位热修复的可行性，获取目标温度和加热时间等技术参数；通过分析气体样品、冷凝物和活性炭中污染物组分和重量等，设计合理的尾气处理方案；该装置可根据不同污染场地的实际需求，通过对不同污染物和污染程度的土壤进行热修复实验，为现场工程提供技术支撑。

技术方案：一种污染土壤热修复可行性研究实验装置，包括依次管道连接的进气模块、加热模块、抽提冷凝模块和尾气处理模块；所述进气模块，包括依次管道连接的空气压缩机、压力调节阀、气体流量计、进气管，进气管上设有第一球阀； 所述加热模块，包括加热设备、热反应器、加热设备热电偶、土壤热电偶和热电偶数据记录器，加热设备顶部设有供进气管、出气管、加热设备热电偶及土壤热电偶穿入的孔，热反应器设于加热设备内，热反应器由热反应器槽和设于其顶部的热反应器盖组成，热反应器盖上设有进气孔、土壤热电偶孔和出气孔，进气孔与进气管连接，出气孔与出气管连接，土壤热电偶通过加热设备顶部的孔和土壤热电偶孔伸入热反应器内，加热设备热电偶通过加热设备顶部的孔伸入加热设备内，两个热电偶均由热电偶数据记录器记录数据；所述抽提冷凝模块，包括抽提装置和冷凝装置；所述抽提装置，包括依次管道连接的气体流量计和真空泵；所述冷凝装置，包括依次连接的出气管、冷凝管和抽滤瓶，出气管上设有压力表和第二球阀，冷凝管的外管连接有蠕动泵和冷藏箱；冷藏箱中装水并混有蓝冰，蠕动泵从冷藏箱抽取冷凝水至冷凝管以将气态污染物转化为固/液态；所述尾气处理模块，包括活性炭吸附瓶，活性炭吸附瓶的一端与抽滤瓶的出口连接，另一端与抽提装置中的气体流量计管道连接，通过活性炭吸附瓶吸附冷却至室温的残余污染气体。

通过压力调节阀和气体流量计，空气压缩机产生的气体压力定于0-1400 KPa，进气流速定于0-200 mL/min。

上述加热设备选用干燥箱或马弗炉。

上述热反应器材质为碳钢；进气管材质为不锈钢，管径为3-12 mm，出气管材质为不锈钢，管径为6-15 mm，外包覆加热带。

上述出气孔孔径大于进气孔。

上述热反应器槽和热反应器盖的边沿留有12个直径5-10 mm螺纹孔，供12枚螺栓和螺母密封。

上述气体流量计用以监测抽提速率，真空泵绝对压力30-80 KPa，以泵上流量调节阀调节抽提速率，不小于进气速率。

上述装置的污染土壤热修复可行性研究实验方法，包括如下步骤：