土壤污染物异位热脱附系统

1072 编辑：中冶有色技术网来源：哈尔滨泽能环保科技有限公司

2024-01-10 13:20:45

权利要求书： 1.一种土壤污染物异位热脱附系统，其特征在于：土壤污染物异位热脱附系统由结构基础、土壤浸出液装置、热脱附装置和排污装置构成；

所述结构基础由天然基底层1、土工布层3、HEPE土工膜层4、隔热层5、混凝土层6和砂砾层7构成；天然基底层1的上表面为凹面，天然基底层1的上表面设置有土工布层3，土工布层

3上表面设置有HEPE土工膜层4，HEPE土工膜层4上表面设置有隔热层5，隔热层5上表面设置有混凝土层6，混凝土层6上表面设置有砂砾层7；

所述排污装置由排污渠道2、多相抽提装置和真空抽提装置构成；排污渠道2设置于结构基础下方中部，排污渠道2的顶部开口且与砂砾层7连通；排污渠道2的底部为倾斜面；排污渠道2内填充有砂砾，排污渠道2内设置有与外部连通的倾斜设置的导流渠11和倾斜设置的导流管12，导流管12设置于导流渠11下方；多相抽提装置和真空抽提装置设置于结构基础外部，多相抽提装置的抽提管与导流管12一端通过卸料管连接，卸料管上设置有卸料阀，真空抽提装置的抽提管10以水平排布方式均匀设置于结构基础上方的待处理土壤中；所述导流渠11为方管，导流渠11管壁上部设置有通孔；导流管12为圆管，导流管12的管壁上部设置有通孔；

所述热脱附装置包括加热管8、温度监测管9和复合管20；温度监测管9内设置有温度传感器；加热管8围绕真空抽提装置的抽提管10设置；每个加热管8下方均设置有复合管20，复合管20由输气管14、输液管15和连接板16构成；输气管14和输液管15平行设置，输气管14和输液管15的上、下表面分别设置有连接板16，连接板16的两个侧壁分别与输气管14和输液管15的外壁固接，其中一个连接板16上沿着长度方向设置有多个通孔17；

土壤浸出液装置由混合池18、第一净化池和第二净化池构成，第一净化池由左室19和右室21构成，左室19和右室21之间通过滤网间隔，第二净化池由上室23和下室22构成，上室

23和下室22之间通过滤网间隔，上室23中设置有泵24，混合池18上部设置的清液排出口与左室19的进口连接，右室21的清液排出口与下室22的进口连接，泵24的出液口连接有土壤浸出液管道，土壤浸出液管道与输液管15的进口连接；

复合管20中设置有通孔17的连接板16朝向天然基底层1设置。

2.根据权利要求1所述的土壤污染物异位热脱附系统，其特征在于：输气管14上与输液管15相对的管壁上开有出气孔，输液管15上与输气管14相对的管壁上开有排液口。

3.根据权利要求1所述的土壤污染物异位热脱附系统，其特征在于：输气管14的进口连接空气压缩机的出气端。

4.根据权利要求1所述的土壤污染物异位热脱附系统，其特征在于：混合池18内设置有搅拌器。

5.根据权利要求1所述的土壤污染物异位热脱附系统，其特征在于：第二净化池的下室

22内设置有搅拌器。

6.根据权利要求1所述的土壤污染物异位热脱附系统，其特征在于：导流渠11的外表面和导流管12的外表面分别包覆有两层金属网；内层的金属网的网孔大于外层金属网的网孔，导流渠11管壁上部设置的通孔的孔径大于内层的金属网的网孔，导流管12的管壁上部设置的通孔的孔径大于内层的金属网的网孔。

7.根据权利要求1所述的土壤污染物异位热脱附系统，其特征在于：相邻的加热管8的间距为2.5m；所述加热管8为电加热管；所述温度监测管9设置数量为每5平方米1根。

说明书：一种土壤污染物异位热脱附系统技术领域[0001] 本实用新型涉及一种土壤污染物热脱附系统。背景技术[0002] 热脱附技术能够高效地去除污染土壤中的挥发及半挥发性有机污染物，污染物去除率最高可达99.99％以上，是重要的土壤修复技术之一，其在国外有机物污染土壤修复中

具有非常成熟和广泛的应用。近年来，国内也出现了一些关于热脱附处置工艺和方法的报

道，但均存在一定的不足。例如，现有的土壤污染物序批式异位热脱附系统如图1和图2所

示，该系统由结构基础、热脱附装置和排污装置构成；结构基础由天然基底层1、土工布层3、

HEPE土工膜层4、隔热层5、混凝土层6和砂砾层7构成；排污装置由排污渠道2、多相抽提装置

和真空抽提装置构成；排污渠道2设置于结构基础下方，排污渠道2的顶部开口且与砂砾层7

连通；排污渠道2的底部为倾斜面；排污渠道2内填充有砂砾，排污渠道2内设置有与外部连

通的倾斜设置的导流渠11和倾斜设置的导流管12，导流管12设置于导流渠11下方；多相抽

提装置和真空抽提装置设置于结构基础外部，多相抽提装置的抽提管与导流管12一端通过

卸料管连接，卸料管上设置有卸料阀，真空抽提装置的抽提管10以水平排布方式均匀设置

于结构基础上方的待处理土壤中；所述导流渠11为方管，导流渠11管壁上部设置有通孔；导

流管12为圆管，导流管12的管壁上部设置有通孔；热脱附装置包括加热管8和温度监测管9；

温度监测管9内设置有温度传感器；加热管8围绕真空抽提装置的抽提管10设置。

[0003] 上述土壤污染物序批式异位热脱附系统能够实现加热均匀，脱附效果高，成本低，但存在的问题是：由于单次总土方量大，并且需要进行将近两个月的处理周期，土壤沉降后

变得更加密实，接近板结状态，因此土壤中气、液态物质输送变慢，降低了脱附效率或污染

物去除率。

实用新型内容

[0004] 本实用新型为了解决现有土壤污染物序批式异位热脱附系统中土壤沉降易导致脱附效率低或污染物去除率低的问题，提出一种土壤污染物异位热脱附系统。

[0005] 本实用新型土壤污染物异位热脱附系统由结构基础、土壤浸出液装置、热脱附装置和排污装置构成；

[0006] 所述结构基础由天然基底层1、土工布层3、HEPE土工膜层4、隔热层5、混凝土层6和砂砾层7构成；天然基底层1的上表面为凹面，天然基底层1的上表面设置有土工布层3，土工

布层3上表面设置有HEPE土工膜层4，HEPE土工膜层4上表面设置有隔热层5，隔热层5上表面

设置有混凝土层6，混凝土层6上表面设置有砂砾层7；

[0007] 所述排污装置由排污渠道2、多相抽提装置和真空抽提装置构成；排污渠道2设置于结构基础下方中部，排污渠道2的顶部开口且与砂砾层7连通；排污渠道2的底部为倾斜

面；排污渠道2内填充有砂砾，排污渠道2内设置有与外部连通的倾斜设置的导流渠11和倾

斜设置的导流管12，导流管12设置于导流渠11下方；多相抽提装置和真空抽提装置设置于

结构基础外部，多相抽提装置的抽提管与导流管12一端通过卸料管连接，卸料管上设置有

卸料阀，真空抽提装置的抽提管10以水平排布方式均匀设置于结构基础上方的待处理土壤

中；所述导流渠11为方管，导流渠11管壁上部设置有通孔；导流管12为圆管，导流管12的管

壁上部设置有通孔；

[0008] 所述热脱附装置包括加热管8、温度监测管9和复合管20；温度监测管9内设置有温度传感器；加热管8围绕真空抽提装置的抽提管10设置；每个加热管8下方均设置有复合管

20，复合管20由输气管14、输液管15和连接板16构成；输气管14和输液管15平行设置，输气

管14和输液管15的上、下表面分别设置有连接板16，连接板16的两个侧壁分别与输气管14

和输液管15的外壁固接，其中一个连接板16上沿着长度方向设置有多个通孔17；

[0009] 土壤浸出液装置由混合池18、第一净化池和第二净化池构成，第一净化池由左室19和右室21构成，左室19和右室21之间通过滤网间隔，第二净化池由上室23和下室22构

成，上室23和下室22之间通过滤网间隔，上室23中设置有泵24，混合池18上部设置的清液排

出口与左室19的进口连接，右室21的清液排出口与下室22的进口连接，泵24的出液口连接

有土壤浸出液管道，土壤浸出液管道与输液管15的进口连接；

[0010] 复合管20中设置有通孔17的连接板16朝向天然基底层1设置。[0011] 本实用新型原理及有益效果为：[0012] 本实用新型土壤污染物异位热脱附系统针对现有的土壤污染物序批式异位热脱附系统进行改进，在每个加热管8下方均设置复合管20，复合管20由输气管14和输液管15

构成，其中输气管14用于输送空气，空气用于调节土壤堆体内气氛的调节。土壤浸出液装置

用于将无污染的泥土和水混合并获得土壤浸出液，热脱附中期阶段，输气管14向土壤中输

送高压空气和输液管15向土壤中输送水分能够使土壤保持一定的湿度和足够的水汽交换

通道，避免土壤的过度密实而发生板结，使得土壤堆体松动，已经密实的土壤恢复松散，有

利于土壤中气、液态物质输送或热量的传递，继而提高脱附效率或污染物去除率，尤其能够

解决加热管8附近距离热源较近的土壤板结严重的问题。因此本实用新型能够明显降低能

耗，且更高效的去除污染物，缩短脱附周期。本实用新型也适用于固体废弃物和污泥的热脱

附。土壤热脱附后期，堆土的余热和输液管15输送水、生物菌剂或土壤浸出液能够向土壤脱

附后期板结状态的土壤中引入微生物实现对土壤的生物修复，使其恢复土壤生物的功能。

附图说明[0013] 图1为现有的土壤污染物序批式异位热脱附系统的结构示意图；[0014] 图2为图1中A处放大图；[0015] 图3为实施例1中土壤污染物异位热脱附系统的结构示意图；[0016] 图4为图3中B处放大图；[0017] 图5为复合管20的结构示意图；[0018] 图6为土壤浸出液装置的结构示意图。具体实施方式[0019] 本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。

[0020] 具体实施方式一：本实施方式土壤污染物异位热脱附系统由结构基础、土壤浸出液装置、热脱附装置和排污装置构成；

[0021] 所述结构基础由天然基底层1、土工布层3、HEPE土工膜层4、隔热层5、混凝土层6和砂砾层7构成；天然基底层1的上表面为凹面，天然基底层1的上表面设置有土工布层3，土

工布层3上表面设置有HEPE土工膜层4，HEPE土工膜层4上表面设置有隔热层5，隔热层5上表

面设置有混凝土层6，混凝土层6上表面设置有砂砾层7；

[0022] 所述排污装置由排污渠道2、多相抽提装置和真空抽提装置构成；排污渠道2设置于结构基础下方中部，排污渠道2的顶部开口且与砂砾层7连通；排污渠道2的底部为倾斜

面；排污渠道2内填充有砂砾，排污渠道2内设置有与外部连通的倾斜设置的导流渠11和倾

斜设置的导流管12，导流管12设置于导流渠11下方；多相抽提装置和真空抽提装置设置于

结构基础外部，多相抽提装置的抽提管与导流管12一端通过卸料管连接，卸料管上设置有

卸料阀，真空抽提装置的抽提管10以水平排布方式均匀设置于结构基础上方的待处理土壤

中；所述导流渠11为方管，导流渠11管壁上部设置有通孔；导流管12为圆管，导流管12的管

壁上部设置有通孔；

[0023] 所述热脱附装置包括加热管8、温度监测管9和复合管20；温度监测管9内设置有温度传感器；加热管8围绕真空抽提装置的抽提管10设置；每个加热管8下方均设置有复合管

20，复合管20由输气管14、输液管15和连接板16构成；输气管14和输液管15平行设置，输气

管14和输液管15的上、下表面分别设置有连接板16，连接板16的两个侧壁分别与输气管14

和输液管15的外壁固接，其中一个连接板16上沿着长度方向设置有多个通孔17；

[0024] 土壤浸出液装置由混合池18、第一净化池和第二净化池构成，第一净化池由左室19和右室21构成，左室19和右室21之间通过滤网间隔，第二净化池由上室23和下室22构

成，上室23和下室22之间通过滤网间隔，上室23中设置有泵24，混合池18上部设置的清液排

出口与左室19的进口连接，右室21的清液排出口与下室22的进口连接，泵24的出液口连接

有土壤浸出液管道，土壤浸出液管道与输液管15的进口连接；

[0025] 复合管20中设置有通孔17的连接板16朝向天然基底层1设置。[0026] 本实施方式具备以下有益效果：[0027] 本实施方式土壤污染物异位热脱附系统针对现有的土壤污染物序批式异位热脱附系统进行改进，在每个加热管8下方均设置复合管20，复合管20由输气管14和输液管15

构成，其中输气管14用于输送空气，空气用于调节土壤堆体内气氛的调节。土壤浸出液装置

用于将无污染的泥土和水混合并获得土壤浸出液，热脱附中期阶段，输气管14向土壤中输

送高压空气和输液管15向土壤中输送水分能够使土壤保持一定的湿度和足够的水汽交换

通道，避免土壤的过度密实而发生板结，使得土壤堆体松动，已经密实的土壤恢复松散，有

利于土壤中气、液态物质输送或热量的传递，继而提高脱附效率或污染物去除率，尤其能够

解决加热管8附近距离热源较近的土壤板结严重的问题。因此本实施方式能够明显降低能

耗，且更高效的去除污染物，缩短脱附周期。本实施方式也适用于固体废弃物和污泥的热脱

附。土壤热脱附后期，堆土的余热和输液管15输送水、生物菌剂或土壤浸出液能够向土壤脱

附后期板结状态的土壤中引入微生物实现对土壤的生物修复，使其恢复土壤生物的功能。

[0028] 具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：输气管14上与输液管15相对的管壁上开有出气孔，输液管15上与输气管14相对的管壁上开有排液口。

[0029] 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：输气管14的进口连接连接空气压缩机的出气端。

[0030] 具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：混合池18内设置有搅拌器。

[0031] 具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：第二净化池的下室22内设置有搅拌器。

[0032] 具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：导流渠11的外表面和导流管12的外表面分别包覆有两层金属网；内层的金属网的网孔大于外层金属网

的网孔，导流渠11管壁上部设置的通孔的孔径大于内层的金属网的网孔，导流管12的管壁

上部设置的通孔的孔径大于内层的金属网的网孔。

[0033] 具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：相邻的加热管8的间距为2.5m；所述加热管8为电加热管；所述温度监测管9设置数量为每5平方米1

根。

[0034] 实施例1：[0035] 本实施例土壤污染物异位热脱附系统由结构基础、土壤浸出液装置、热脱附装置和排污装置构成；

[0036] 所述结构基础由天然基底层1、土工布层3、HEPE土工膜层4、隔热层5、混凝土层6和砂砾层7构成；天然基底层1的上表面为凹面，天然基底层1的上表面设置有土工布层3，土

工布层3上表面设置有HEPE土工膜层4，HEPE土工膜层4上表面设置有隔热层5，隔热层5上表

面设置有混凝土层6，混凝土层6上表面设置有砂砾层7；

[0037] 所述排污装置由排污渠道2、多相抽提装置和真空抽提装置构成；排污渠道2设置于结构基础下方中部，排污渠道2的顶部开口且与砂砾层7连通；排污渠道2的底部为倾斜

面；排污渠道2内填充有砂砾，排污渠道2内设置有与外部连通的倾斜设置的导流渠11和倾

斜设置的导流管12，导流管12设置于导流渠11下方；多相抽提装置和真空抽提装置设置于

结构基础外部，多相抽提装置的抽提管与导流管12一端通过卸料管连接，卸料管上设置有

卸料阀，真空抽提装置的抽提管10以水平排布方式均匀设置于结构基础上方的待处理土壤

中；所述导流渠11为方管，导流渠11管壁上部设置有通孔；导流管12为圆管，导流管12的管

壁上部设置有通孔；

[0038] 所述热脱附装置包括加热管8、温度监测管9和复合管20；温度监测管9内设置有温度传感器；加热管8围绕真空抽提装置的抽提管10设置；每个加热管8下方均设置有复合管

20，复合管20由输气管14、输液管15和连接板16构成；输气管14和输液管15平行设置，输气

管14和输液管15的上、下表面分别设置有连接板16，连接板16的两个侧壁分别与输气管14

和输液管15的外壁固接，其中一个连接板16上沿着长度方向设置有多个通孔17；输气管14

上与输液管15相对的管壁上开有出气孔，输液管15上与输气管14相对的管壁上开有排液

口，输气管14的进口连接连接空气压缩机的出气端，土壤浸出液装置由混合池18、第一净化

池和第二净化池构成，第一净化池由左室19和右室21构成，左室19和右室21之间通过滤网

间隔，第二净化池由上室23和下室22构成，下室22内设置有搅拌器，上室23和下室22之间通

过滤网间隔，上室23中设置有泵24，混合池18上部设置的清液排出口与左室19的进口连接，

右室21的清液排出口与下室22的进口连接，泵24的出液口连接有土壤浸出液管道，土壤浸

出液管道与输液管15的进口连接；混合池18内设置有搅拌器，复合管20中设置有通孔17的

连接板16朝向天然基底层1设置。导流渠11的外表面和导流管12的外表面分别包覆有两层

金属网；内层的金属网的网孔大于外层金属网的网孔，导流渠11管壁上部设置的通孔的孔

径大于内层的金属网的网孔，导流管12的管壁上部设置的通孔的孔径大于内层的金属网的

网孔；相邻的加热管8的间距为2.5m；所述加热管8为电加热管；所述温度监测管9设置数量

为每5平方米1根；

[0039] 本实施例中，导流渠11的截面为导流管12截面的2倍；导流渠11上管壁设置的通孔的横截面积为导流渠11横截面积的1/3；导流管12管壁上部设置的通孔的横截面积为导流

管12横截面积的1/5；天然基底层1由壤土构成；天然基底层1为夯实后的平整地面，表面抗

压强度为1MPa；所述隔热层5由陶粒构成；所述土工布层3的厚度为1.5mm；HEPE土工膜层4

的厚度为1.5mm；隔热层5的厚度为200mm；混凝土层6的厚度为150mm；砂砾层7的厚度为

100mm；天然基底层1的长为50m，宽为30m，在天然基底层1上堆放长度为44m，宽度30m，高度

3

2.8m，总土方量为3600m的待处理土壤13；

[0040] 本实施例中，处理前的土壤中，污染物类别为石油类有机物，包括轻质油和重油，3

处理前土壤密度约为1600kg/m ，总量约为5700吨，含水率为20％，总石油烃的初始质量浓

度为3.58％。修复过程持续50天，修复目标温度为300℃，污染物去除率达到99％，总石油烃

的质量浓度为0.00917％，水分也被去除，处理后的土壤的含水率接近0％。导流渠11和导流

管12总共收集了1571850kg的水和石油类有机物混合物。

[0041] 在50天的序批式修复过程中，待修复的土壤在100℃稳定持续30天，这期间水和其他沸点低于100℃的污染物通过热脱附去除；从第31天到第40天，土壤温度均匀升高到250

℃并持续至第45天，这期间沸点在100～250℃之间的有机物通过热脱附去除；从第45天到

第50天，土壤温度达到300℃；说明本实施例待修复土壤加热均匀，整体同步升温。