專利名稱：一種太陽能異位修復揮發性有機物污染土的裝置的制作方法
技術領域：
本發明公開了一種太陽能異位修復揮發性有機物污染土的裝置，屬于環境修復設 備類。
背景技術：
目前，我國土壤有機物污染十分嚴重，有機化合物污染已經超過重金屬污染和放 射性污染而躍居首位，我國受各種有機污染物(農藥、石油烴和PAHs等)污染的農田達 3. 6X 107hm2，大多數有機污染物為4環以上的具有致癌作用，且對農產品和人體健康的危 害已開始顯露。隨著我國工業化和城市化進程的加快，越來越多的土壤受到有機物污染， 有機物吸附于土壤中或遷移到地下水和大氣中，都將直接或間接地對人類生命安全造成危 脅。近幾年，由于使用不經處理的污染場地，出現的事故比比皆是，國家對于土壤污染現狀 已相當重視，相繼開展了全國土地污染調查，并出臺了相關的法規政策，未來幾年，國家將 投入大量的人力和財力，加強土壤污染治理，因此治理有機物污染土壤已經成為當前環境 修復領域的一項迫切任務。有機物污染土壤修復方法分為原位和異位，原位修復有節約費用和環境影響小等 優點，但存在易受環境條件影響，修復周期長，修復條件難予控制和修復效果難以保證等特 點，而異位修復在這些方面有較大的優勢。土壤氣相抽取(SVE)技術是20世紀90年代以來迅速發展的一種清除土壤中揮發 性有機物的修復方法，是采用最為廣泛、成熟程度最高的技術，SVE系統運行成本低廉、操作 簡便，在許多揮發性有機物污染土壤的修復中得到了成功應用。美國EPA評價其大大優于 傳統修復技術，國內報道顯示該技術值得我國大力推廣。為提高有機組分揮發性，擴大土壤 蒸氣浸提技術的使用范圍的熱增強式土壤蒸氣浸提技術正日益發展，包括熱空氣注射、蒸 氣注射和電磁加熱等，這些強化措施的使用大大提高了修復效果，但也帶來了成本的增加。 近年來，采用熱蒸汽注入的土壤修復方法得到了廣泛的應用，此方法需要大量的熱蒸汽，它 的制作需要大量的水資源，采用原位修復時，由于污染場地水源缺乏，熱蒸汽的保溫運輸耗 費大量的人力和物力。太陽能為可再生能源，資源豐富，應用成本低且無污染。目前，利用太陽輻射能的 裝置已有很多，如太陽能熱水器、太陽能灶、太陽能電焊機等，為人類生活提供了諸多方便。 但是，在一些不發達地區，太陽能的普及率較低，造成了能源的大量浪費。同時，隨著不可再 生能源的枯竭，太陽能將受到更多的關注，用于不多的行業。由于我國土壤修復行業起步較晚，經驗缺乏，大部分技術和設備都引進國外，造成了 修復成本的提高、周期延長和效率低下。因此，結合我國自身情況，開發和研制具有自主知識產 權的土壤修復裝置，對于我國生態環境的改善和人民生活水平的提高將具有重要的意義。

發明內容
針對上述存在的問題，本發明的目的在于提供一種經濟、高效、快速的，可工程規模化應用的利用太陽能異位修復揮發性有機物污染土的裝置，為了實現上述目的，其技術 解決方案為一種太陽能異位修復揮發性有機物污染土的裝置，由太陽能供汽系統、土壤修復 倉、水循環系統和連接管道組成，太陽能供汽系統由一組太陽能接收裝置組成，每個太陽能 接收裝置由支座、槽形聚光殼體、吸熱管和支架構成，槽形聚光殼體兩端鉸接在支座上，支 架對稱固定于槽形聚光殼體兩端外邊緣上，吸熱管固定于支架上，吸熱管兩端端壁上分別 設有進水接頭和出汽接頭，進水接頭位于一端端壁底部，出汽接頭位于另一端端壁頂部，各 個太陽能接收裝置的出汽接頭通過支流保溫管并聯連接到匯流保溫管上，各個太陽能接收 裝置的進水接頭通過支流注水管并聯連接到匯流注水管上，吸熱管和匯流注水管之間的支 流注水管上設有注水泵，土壤修復倉由預制床、帽罩、行星式攪拌機和尼龍紗構成，預制床 為箱體，上表面均勻布有通氣孔，預制床側壁上方設有進汽接頭，底部中央設有排水接頭， 帽罩密封固定于預制床上方，帽罩側壁上設有一個密封門，尼龍紗固定于預制床上表面，行 星式攪拌機為一組，位于尼龍紗上并均勻地固定在預制床上表面，匯流保溫管通過保溫管 組與預制床上部進汽接頭密封連接，水循環系統由抽風機、集水桶、冷凝器、尾氣處理設備、 污水處理設備、抽水泵、儲水槽、注水泵和連接管道構成，抽風機的進風口、出風口通過排氣 管與帽罩頂部和冷凝器氣體入口分別密封連接，尾氣處理設備通過導氣管與冷凝器的氣體 出口密封連接，污水處理設備的進水口與冷凝器的液體出口密封連接，污水處理設備的出 水口和儲水槽頂部入水孔通過導水管密封連接，集水桶的進水孔與預制床底部排水接頭通 過導水管密封連接，集水桶的出水孔通過導水管與污水處理設備的進水孔密封連接，污水 處理設備和集水桶(14)之間的導水管上設有抽水泵，匯流注水管的進水端與儲水槽的出 水孔密封連接。所述的吸熱管采用比熱容小于0. 4X 103kJ/(kg °C )的金屬材料。所述的匯流保溫管和支流保溫管的管徑比為2 1。所述的匯流注水管和支流注水管的管徑比為2 1。由于采用了以上技術方案，本發明的太陽能異位修復揮發性有機物污染土的裝 置，采用太陽輻射能制備熱蒸汽，對揮發性有機物污染土進行熱脫附處理，太陽能供汽系統 采用一組太陽能接收裝置，保證了熱蒸汽供應速度和流量，太陽能接收裝置的槽形設計滿 足大面域加熱，土壤修復倉結構合理，熱蒸汽均勻通過污染土，在行星式攪拌儀作用下可提 高修復效率，尾氣及時收集處理，不會帶來二次污染，污水同步凈化并循環利用，節約了資 源。裝置集供汽、土壤處理和水循環利用于一體，結構緊湊、操作方便、節約能源，可以大規 模工程應用，實現各種揮發性、半揮發性有機物污染土高效、快速修復，為有機物污染土壤 的處理和修復提供了技術和設備。


，附圖是本發明處理裝置的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述見附圖
一種太陽能異位修復揮發性有機物污染土的裝置，它由太陽能供汽系統、土壤修 復倉、水循環系統和連接管道組成，太陽能供汽系統由一組太陽能接收裝置組成，每個太陽 能接收裝置由支座1、槽形聚光殼體2、吸熱管3和支架4構成，槽形聚光殼體2兩端鉸接在 支座1上，可根據太陽光照射角度自由調節殼體所朝方向，也可采用自動跟蹤式設計，槽形 聚光殼體2的長槽形結構實現了太陽能面域加熱，支架4對稱固定于槽形聚光殼體2兩端 外邊緣上，吸熱管3固定于支架4上，采用比熱容小于0. 4X103kJ/ (kg °C )的金屬材料， 吸熱及導熱性能強，吸熱管3兩端端壁上分別設有進水接頭和出汽接頭，進水接頭位于一 端端壁底部，出汽接頭位于另一端端壁頂部，通常可采用3個太陽能接收裝置為一組，各個 太陽能接收裝置的出汽接頭通過支流保溫管5并聯連接到匯流保溫管6上，保溫管保證了 蒸汽溫度不散失，為了更好的保證進汽量，各個太陽能接收裝置的進水接頭通過支流注水 管21并聯連接到匯流注水管20上，匯流保溫管6和支流保溫管5的管徑比為2 1，匯流 注水管20和支流注水管21的管徑比為2 1，保障各吸熱管3的供水量，吸熱管3和匯流 注水管20之間的支流注水管21上設有注水泵22，注水泵22控制水源的補給，土壤修復倉 由預制床8、帽罩9、行星式攪拌機10和尼龍紗11構成，預制床8為箱體，預制床8側壁上 方設有進汽接頭，底部中央設有排水接頭，預制床8上表面均勻布有通氣孔12，熱蒸汽可通 過箱形預制床8均勻地進入帽罩9內，帽罩9密封固定于預制床8上方，帽罩9側壁上設有 一個密封門，方便污染土的進出，尼龍紗11固定于預制床8上表面，行星式攪拌機10為一 組，位于尼龍紗11上并均勻地固定在預制床8上表面，行星式構造擴大了單個攪拌機10的 作用范圍，攪拌作用可加速揮發性有機物的解吸，尼龍紗11可以阻止污染土掉下預制床8 中，匯流保溫管6通過保溫管組7與預制床8上部進汽接頭密封連接，保證了熱蒸汽均勻進 入預制床8中，水循環系統由抽風機13、集水桶14、冷凝器15、尾氣處理設備16、污水處理 設備17、抽水泵18、儲水槽19、注水泵22和連接管道構成，抽風機13的進風口、出風口通過 排氣管與帽罩9頂部和冷凝器15氣體入口分別密封連接，尾氣處理設備16通過導氣管與 冷凝器15的氣體出口密封連接，污水處理設備17的進水口與冷凝器15的液體出口密封連 接，污水處理設備17的出水口和儲水槽19頂部入水孔通過導水管密封連接，抽出的污染氣 體經冷凝器15分流后能高效、快速處理，且水份可實現循環利用，集水桶14的進水孔與預 制床8底部排水接頭通過導水管密封連接，集水桶14的出水孔通過導水管與污水處理設備 17的進水孔密封連接，污水處理設備17和集水桶14之間的導水管上設有抽水泵18，該結 構用于處理預制床8底部所集污水，污水處理后循環利用，匯流注水管20的進水端與儲水 槽19的出水孔密封連接。本發明太陽能異位修復揮發性有機物污染土的裝置工作原理打開帽罩9上的密封門，將待處理的污染土平鋪于預制床8上，關上帽罩9上的密 封門，打開注水泵22進行放水，儲水槽19中的凈水經匯流注水管20和支流注水管21從吸 熱管3的液體入口流入其中，當吸熱管3中的水位達到吸熱管2/3時，關閉注水泵22，運行 中應隨時根據吸熱管3中的水位控制注水泵22的開閉，打開抽風機13和攪拌機10的電源 開關，受熱蒸騰出的水蒸汽由吸熱管3的氣孔流出，經支流保溫管5匯入匯流保溫管6中， 再經保溫管組7流入預制床8中，熱蒸汽從通氣孔12中均勻地流經污染土，受熱解吸的揮 發性有機污染物在抽風機13的作用下流入冷凝器15中，經分流，污染氣體流入尾氣處理設 備16中進行處理，而污水則流入污水處理設備17中進行凈化，當預制床8底部存在污水時，應打開抽水泵18，抽完污水后關閉，凈化后的凈水流入儲水槽19中再利用，隨著太陽光 照射角度的偏移，應隨時調整槽形聚光殼體2的朝向，以保證加熱速率。
權利要求
1.一種太陽能異位修復揮發性有機物污染土的裝置，其特征在于太陽能異位修復揮 發性有機物污染土的裝置由太陽能供汽系統、土壤修復倉、水循環系統和連接管道組成，所 述太陽能供汽系統由一組太陽能接收裝置組成，每個太陽能接收裝置由支座(1)、槽形聚光 殼體(2)、吸熱管(3)和支架(4)構成，槽形聚光殼體(2)兩端鉸接在支座(1)上，支架(4) 對稱固定于槽形聚光殼體(2)兩端外邊緣上，吸熱管(3)固定于支架(4)上，吸熱管(3)兩 端端壁上分別設有進水接頭和出汽接頭，進水接頭位于端壁底部，出汽接頭位于另一端端 壁頂部，各個太陽能接收裝置的出汽接頭通過支流保溫管(5)并聯連接到匯流保溫管(6) 上，各個太陽能接收裝置的進水接頭通過支流注水管(21)并聯連接到匯流注水管(20)上， 吸熱管(3)和匯流注水管(20)之間的支流注水管(21)上設有注水泵(22)，所述土壤修復 倉由預制床(8)、帽罩(9)、行星式攪拌機(10)和尼龍紗(11)構成，預制床(8)為箱體，預 制床(8)上表面均勻布有通氣孔(12)，預制床(8)側壁上方設有進汽接頭，底部中央設有 排水接頭，帽罩(9)密封固定于預制床(8)上方，帽罩(9)側壁上設有一個密封門，尼龍紗 (11)固定于預制床(8)上表面，行星式攪拌機(10)為一組，位于尼龍紗(11)上并均勻地固 定在預制床(8)上表面，匯流保溫管(6)通過保溫管組(7)與預制床(8)上部進汽接頭密 封連接，所述水循環系統由抽風機(13)、集水桶(14)、冷凝器(15)、尾氣處理設備(16)、污 水處理設備(17)、抽水泵(18)、儲水槽(19)、注水泵(22)和連接管道構成，抽風機(13)的 進風口、出風口通過排氣管與帽罩(9)頂部和冷凝器(15)氣體入口分別密封連接，尾氣處 理設備(16)通過導氣管與冷凝器(15)的氣體出口密封連接，污水處理設備(17)的進水口 與冷凝器(15)的液體出口密封連接，污水處理設備(17)的出水口和儲水槽(19)頂部入水 孔通過導水管密封連接，集水桶(14)的進水孔與預制床(8)底部排水接頭通過導水管密封 連接，集水桶(14)的出水孔通過導水管與污水處理設備(17)的進水孔密封連接，污水處理 設備(17)和集水桶(14)之間的導水管上設有抽水泵(18)，匯流注水管(20)的進水端與儲 水槽(19)的出水孔密封連接。
2.如權利要求1所述的一種太陽能異位修復揮發性有機物污染土的裝置，其特征在 于所述的吸熱管⑶采用比熱容小于0.4X103kJ/(kg °C)的金屬材料。
3.如權利要求1所述的一種太陽能異位修復揮發性有機物污染土的裝置，其特征在 于所述的匯流保溫管(6)和支流保溫管(5)的管徑比為2 1。
4.如權利要求1所述的一種太陽能異位修復揮發性有機物污染土的裝置，其特征在 于所述的匯流注水管(20)和支流注水管(21)的管徑比為2 1。
全文摘要
本發明公開了一種太陽能異位修復揮發性有機物污染土的裝置，它由太陽能供汽系統、土壤修復倉、水循環系統和連接管道組成，裝置利用太陽能輻射，通過聚光獲取熱量，加熱吸熱管中的水份以提供土壤修復用熱蒸汽，水循環系統源源不斷提供所需水份。本發明的太陽能異位修復揮發性有機物污染土的裝置集供汽、土壤處理和水循環利用于一體，結構緊湊、操作方便、節約能源，可以大規模工程應用，實現各種揮發性、半揮發性有機物污染土的高效、快速修復，為有機物污染土壤的處理和修復提供了技術和設備。
文檔編號B09C1/06GK102000693SQ20101058231
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月6日 優先權日2010年12月6日
發明者劉磊, 李江山, 潘志強, 胡竹云, 薛強 申請人:中國科學院武漢巖土力學研究所