[发明专利]一种利用热空气吹脱去除土壤污染物的装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于土壤修复设备领域，具体的涉及利用热空气吹脱去除土壤中挥发性污染物的装置及使用方法。

背景技术

各种工矿业生产过程中，可能将各种挥发性有机污染物(VOCs)如苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等，以及半挥发性有机污染物(SVOCs)，如二噁英类、多环芳烃、有机农药类、氯代苯类、多氯联苯类、吡啶类、喹啉类、硝基苯类、领苯二甲酸酯类、亚硝基胺类、苯胺类、苯酚类、多氯萘类和多溴联苯类等化合物，以及硫化物、氨、汞等挥发性无机污染物排入土壤，对周围环境和人体健康造成威胁，需要进行修复以消除环境污染。

传统的土壤中挥发性、半挥发性污染物的修复方法包括常温解析、水泥窑协同处置，回转炉焚烧，化学氧化等方法。其中，常温解析成本较低，但占地面积大，速度慢，在我国大部分土壤修复工程要求时间紧，场地条件受限的条件下，往往不能满足修复要求。其它水泥窑协同处置，回转炉焚烧，化学氧化等方法均为高耗能，或高成本方法。水泥窑协同处置土壤的价格一般在1000元/吨左右，回转炉焚烧土壤的价格也在500元/吨左右。而通过向土壤中加入双氧水、过硫酸钠等强氧化剂对污染物进行氧化时，也会消耗大量的氧化剂，其成本也非常高，还使土壤变成更难处理的泥浆。

发明内容

本发明提供了一种利用热空气吹脱去除土壤污染物的装置及其使用方法，此方法具有快速、高效、低成本地去除土壤中的挥发、半挥发性污染物的优点，非常适合工业污染土壤中挥发性、半挥发性污染物的去除。

本发明采用的技术方案为：一种利用热空气吹脱去除土壤中挥发性污染物的装置，包括供气装置、污染土壤处理装置和废气净化装置，其中污染土壤处理装置的进气口和出气口分别借助管道与供气装置的出气口和废气净化装置的进气口相连，所述污染土壤处理装置包括上方设有集气罩的土壤桶和位于土壤桶内底部的热气装置，所述热气装置包括气室、与气室相连通的圆环形气腔，所述污染土壤处理装置的进气口位于气室一侧、出气口位于集气罩上；所述气腔一侧或两侧为均匀分布的排气孔，排气孔上固定有钢丝滤网，所述气室与气腔顶部设有顶板，所述气室内设有开孔的支撑肋板。

进一步地，所述圆环形气腔为两个或两个以上，所述支撑肋板为“米”字型。

进一步地，所述土壤桶外底部设有滚轮，所述土壤桶外一侧设有把手和提绳。

进一步地，所述供气装置包括热鼓风机，所述污染土壤处理装置与热鼓风机之间的管道上依次设置有压力表、阀门和温度计。

进一步地，所述废气净化装置包括真空泵和废气处理系统，所述真空泵借助带阀门管道与废气处理系统相连，所述污染土壤处理装置借助带阀门管道与真空泵相连。

进一步地，所述气室、气腔、土壤桶的高度比例为1：2：16，两两气腔间的间距为气腔高度的1倍。

进一步地，所述气室一侧还设有排尘口。

进一步地，所述一种利用热空气吹脱去除土壤污染物的装置的使用方法，a、首先将土壤通过预晾晒、烘干将含土壤水率降到10～20％；

b、将土壤通过预粉碎将颗粒粒度降低到3mm-10mm；

c、粉碎后的土壤装入土壤桶中，然后利用热鼓风机将热空气从进气口吹入气室中，气室中的热空气在压力作用下，从与气室相连的气腔一侧或两侧的排气孔内排出并进入待处理土壤中，逐渐调高空气流速，直到表层的土壤颗粒开始晃动；

d、将热鼓风机吹出的气体在土壤颗粒间的流速控制为5cm/s-60cm/s，温度控制为55-60度；

e、吹脱尾气通过集气罩进入到废气处理系统中。

本装置的工作原理为：将被挥发、半挥发性污染物污染的土壤在本装置内使用热空气吹脱，使土壤中的可挥发性污染物被热空气带走，进而被装置上方的集气罩收集进入净化装置进行处理。其原理是基于挥发性、半挥发性污染物本身的挥发性能，利用加热促进挥发，同时利用空气的流动使土壤颗粒表面的污染物形成浓度差，加速其挥发，并利用空气的流动快速带走污染物。

处理之前将土壤适度干燥，是为了消除直接吹脱湿度较大的土壤时，土壤颗粒间的水分形成水桥，阻碍空气进入的问题。处理之前将土壤粉碎到适当粒度，是为了避免空气难以吹入大块土壤的问题，也避免土壤颗粒过小时粒间孔隙小，使吹入的空气阻力太大，流速慢，并且表层容易起尘的问题。

真空泵在抽排时形成一定的真空度，可以降低挥发物的沸点，使土壤桶内的挥发性污染物在较低的温度下就能挥发，并利于气室内的新鲜的热空气通过气腔不断吸入污染土壤。