微波辐射装置、有机污染土壤修复系统及有机污染土壤修复方法与流程

1.本发明涉及土壤修复技术领域，尤其是涉及一种微波辐射装置、有机污染土壤修复系统及有机污染土壤修复方法。


背景技术：

2.作为土壤修复领域一种新兴加热技术，微波以其独特的加热机理和高效快捷的加热效果越来越受到污染土壤修复领域的关注。与常规加热技术相比，微波加热技术主要具有以下特点：(1)加热速度快，伴随电磁波向材料内部穿透，物质升温非常迅速；(2)加热均匀，在微波有效影响范围内，物料内部与表面同时吸收微波能量，实现材料内外均匀加热，不会出现热源附近局部温度过高问题；(3)适用范围广，常规频率的微波对具有介电特性的土壤或物料都可以实现快速加热；(4)在一定含水条件下，水分的存在不再是能源消耗主体，而是微波加热有利条件之一；(5)微波加热方式绿色、安全，无二次污染问题。
3.此外，据相关研究报道，微波对土壤环境不仅具有加热作用，还存在“非热效应”，即在微波作用下，反应体系温度在远低于常规加热温度时，表现出与常规加热相同的污染去除效率。微波加热方式适应于挥发性有机物、半挥发性有机物、石油烃、农药等多种土壤有机污染物的去除。然而，单一微波加热技术与其它热脱附技术一样，需对收集到的尾气进行再次氧化、焚烧、或吸附处理。如果可将污染物原位消除，便可减少工序、节约成本、及避免二次污染。将微波加热技术和高级氧化技术相结合，利用两种技术各自的优点，形成一种新型的微波强化氧化技术便是一条可行的路径。
4.但是，在微波辐射管顶端设置的防护罩安装不方便，无法自由调整防护罩的安装位置。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种微波辐射装置、有机污染土壤修复系统及有机污染土壤修复方法，以缓解了存在的在微波辐射管顶端设置的防护罩安装不方便，无法自由调整防护罩的安装位置的技术问题。
6.第一方面，本发明提供的微波辐射装置，包括：辐射管和防护罩；
7.所述防护罩罩设于所述辐射管的端部，所述防护罩设置有连接杆，所述连接杆的一端具有长条孔，所述连接杆通过所述长条孔与所述辐射管的法兰连接。
8.在可选的实施方式中，
9.所述防护罩的顶部具有开口，所述防护罩的侧壁设置有散热孔。
10.第二方面，本发明提供的有机污染土壤修复系统，包括抽注井和所述微波辐射装置；
11.所述抽注井设置有多个，多个所述抽注井以所述辐射管为中心等间距布置。
12.在可选的实施方式中，
13.所述抽注井包括抽气管；
14.所述抽气管的一端伸入到待修复土壤中，所述抽气管的另一端开设有气体取样口。
15.在可选的实施方式中，
16.所述抽气管上设置有真空表。
17.在可选的实施方式中，
18.所述有机污染土壤修复系统还包括液位计；
19.所述液位计的测量端伸入到所述抽气管中。
20.在可选的实施方式中，
21.所述抽注井还包括注药管；
22.所述注药管的一端伸入到所述抽气管中。
23.在可选的实施方式中，
24.所述注药管上设置有流量计。
25.在可选的实施方式中，
26.所述有机污染土壤修复系统还包括汽水分离器和废水收集罐；
27.所述汽水分离器与所述抽气管连通，所述汽水分离器与所述废水收集罐连通，所述汽水分离器配置为能够将所述抽气管中的水蒸气和有机气体分离，并将水蒸气输送到所述废水收集罐中。
28.第三方面，本发明提供的有机污染土壤修复方法，包括以下步骤：
29.根据待处理土壤污染物类型和水文地质条件确定微波辐射井的分布方式；
30.开启微波辐射装置、抽气泵、汽水分离器和尾气吸附器，以使待修复土壤温度为50
‑
75℃；
31.关闭抽气泵及抽气管阀门、汽水分离器和尾气吸附器，同时开启注药泵及注药管阀门，按照质量比0.1％
‑
2％将氧化药剂注入待修复土壤；
32.注药完成后关闭注药泵及注药管阀门，保持辐射系统运行，待修复土壤温度不低于30℃，开启抽气泵及抽气管阀门、汽水分离器和尾气吸附器；
33.待修复土壤温度为40
‑
50℃时，停止微波辐射装置运行，对修复后的土壤进行检测。
34.本发明提供的微波辐射装置，包括：辐射管和防护罩；防护罩罩设于辐射管的端部，防护罩设置有连接杆，连接杆的一端具有长条孔，连接杆通过长条孔与辐射管的法兰连接。通过在防护罩上的连接杆开设长条孔，螺栓穿过长条孔与辐射管上的法兰连接，螺栓可在长条孔内自由调整，便于调整安装空间，安装更加方便，缓解了存在的在微波辐射管顶端设置的防护罩安装不方便，无法自由调整防护罩的安装位置的技术问题。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本发明实施例提供的微波辐射装置中防护罩的结构示意图；
37.图2为本发明实施例提供的微波辐射装置的整体结构示意图；
38.图3为本发明实施例提供的有机污染土壤修复系统的整体结构示意图；
39.图4为本发明实施例提供的有机污染土壤修复系统分布示意图；
40.图5为本发明实施例提供的有机污染土壤修复方法的工艺流程图。
41.图标：100
‑
辐射管；200
‑
防护罩；210
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连接杆；211
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长条孔；220
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散热孔；300
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抽注井；310
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抽气管；311
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气体取样口；312
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真空表；400
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液位计；500
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注药管；600
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流量计。
具体实施方式
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
43.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
45.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
46.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
47.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
49.如图1、图2所示，本实施例提供的微波辐射装置，包括：辐射管100和防护罩200；防护罩200罩设于辐射管100的端部，防护罩200设置有连接杆210，连接杆210的一端具有长条孔211，连接杆210通过长条孔211与辐射管100的法兰连接。
50.具体的，辐射管100作用是将微波定向辐射至污染土壤内部，辐射井上端置于半封
闭防护罩200内，防护罩200内电源线接入配电监控系统，防护罩200下端通过连接杆210固定在辐射管100法兰上，连接杆210采用金属构件，两端均开孔，其中一端开孔较长，或者，连接杆210两端的两个安装孔均为长条孔211，螺栓可自由的在长条孔211中移动，确定好安装位置后，螺栓穿过安装孔与辐射管100的法兰连接，便于调整安装空间。
51.在可选的实施方式中，防护罩200的顶部具有开口，防护罩200的侧壁设置有散热孔220。
52.具体的，防护罩200为半封闭型，顶部具有开口，防护罩200选用不锈钢材质，四周具有散热孔220以便散热。
53.如图3、图4所示，本实施例提供的微波辐射装置，包括：辐射管100和防护罩200；防护罩200罩设于辐射管100的端部，防护罩200设置有连接杆210，连接杆210的一端具有长条孔211，连接杆210通过长条孔211与辐射管100的法兰连接。通过在防护罩200上的连接杆210开设长条孔211，螺栓穿过长条孔211与辐射管100上的法兰连接，螺栓可在长条孔211内自由调整，便于调整安装空间，安装更加方便，缓解了存在的在微波辐射管100顶端设置的防护罩200安装不方便，无法自由调整防护罩200的安装位置的技术问题。
54.本实施例提供的有机污染土壤修复系统，包括抽注井300和微波辐射装置；抽注井300设置有多个，多个抽注井300以辐射管100为中心等间距布置。
55.具体的，根据待修复土壤污染物类型、水文地质条件确定微波辐射装置的分布方式，可采用正三角形、正六边形或者正方形，间距一般为1
‑
2m，抽注井300分布于微波辐射装置的几何中心，同时通过电缆、管道连接各设备。
56.在可选的实施方式中，抽注井300包括抽气管310；抽气管310的一端伸入到待修复土壤中，抽气管310的另一端开设有气体取样口311。
57.具体的，抽气管310伸入到待修复土壤中，抽气管310的另一端位于地面以上，在抽气管310的另一端设置气体取样口311，并且在气体取样口311上设置阀门。
58.在可选的实施方式中，抽气管310上设置有真空表312。
59.具体的，在抽气管310上安装真空表312，真空表312位于地面以上，真空表312用于显示抽气管310的压力，以供相关工作人员知晓抽气管310的工作状态。
60.在可选的实施方式中，有机污染土壤修复系统还包括液位计400；液位计400的测量端伸入到抽气管310中。
61.具体的，液位计400的测量探头伸入到抽气管310中，实时检测抽气管310中液位信息。
62.在可选的实施方式中，抽注井300还包括注药管500；注药管500的一端伸入到抽气管310中。
63.具体的，注药管500的一端伸入到抽气管310中，注药管500的另一端位于地面以上，药剂通过注药管500端部开口进入到注药管500中。
64.在可选的实施方式中，注药管500上设置有流量计600。
65.具体的，流量计600位于地面以上，检测注药管500流经的药物流量，以便相关工作人员知晓注入药剂的质量。
66.在可选的实施方式中，有机污染土壤修复系统还包括汽水分离器和废水收集罐；汽水分离器与抽气管310连通，汽水分离器与废水收集罐连通，汽水分离器配置为能够将抽
气管310中的水蒸气和有机气体分离，并将水蒸气输送到废水收集罐中。
67.具体的，汽水分离器将抽提气中的水蒸气与有机气体分离，水蒸气经冷却后进入废水收集罐并定期集中处理，有机气体则经管道进入尾气吸附装置。
68.尾气吸附装置包括吸附罐、风机和烟囱，作用是通过吸附材料降低外排尾气中的有机物，满足尾气达标排放的目标，吸附材料选用活性炭或分子筛。
69.如图5所示，本实施例提供的有机污染土壤修复方法，包括以下步骤：根据待处理土壤污染物类型和水文地质条件确定微波辐射井的分布方式；开启微波辐射装置、抽气泵、汽水分离器和尾气吸附器，以使待修复土壤温度为50
‑
75℃；关闭抽气泵及抽气管310阀门、汽水分离器和尾气吸附器，同时开启注药泵及注药管500阀门，按照质量比0.1％
‑
2％将氧化药剂注入待修复土壤；注药完成后关闭注药泵及注药管500阀门，保持辐射系统运行，待修复土壤温度不低于30℃，开启抽气泵及抽气管310阀门、汽水分离器和尾气吸附器；待修复土壤温度为40
‑
50℃时，停止微波辐射装置运行，对修复后的土壤进行检测。
70.具体实施案例一：
71.①
在某多环芳烃污染场地，微波辐射井分布方式采用正三角形，间距1m，抽注井300分布于微波辐射井几何中心，同时通过电缆、管道连接各设备；
72.②
开启辐射系统、抽提系统、汽水分离系统和尾气吸附系统，直至所有待处理土壤温度不低于75℃；
73.③
关闭抽气泵及管道阀门、汽水分离系统和尾气吸附系统，开启注药泵及管道阀门，按照质量比2％将过硫酸钠注入待处理土壤；
74.④
注药完成后关闭注药泵及管道阀门，继续保持辐射系统运行，直至所有待处理土壤温度不低于30℃，开启抽气泵及管道阀门、汽水分离系统和尾气吸附系统；
75.⑤
继续保持辐射系统、抽气泵及管道阀门、汽水分离系统和尾气吸附系统运行，待所有待处理土壤温度不低于50℃，停止所有设备运行，检测结果表明处理后土壤中多环芳烃降解率可达50
‑
75％。
76.(2)具体实施案例二
77.①
在某苯系物污染场地，微波辐射井分布方式采用正六角形，间距2m，抽注井300分布于微波辐射井几何中心，同时通过电缆、管道连接各设备；
78.②
开启辐射系统、抽提系统、汽水分离系统和尾气吸附系统，直至所有待处理土壤温度不低于50℃；
79.③
关闭抽气泵及管道阀门、汽水分离系统和尾气吸附系统，开启注药泵及管道阀门，按照质量比0.1％将过硫酸钠注入待处理土壤；
80.④
注药完成后关闭注药泵及管道阀门，继续保持辐射系统运行，直至所有待处理土壤温度不低于30℃，开启抽气泵及管道阀门、汽水分离系统和尾气吸附系统；
81.⑤
继续保持辐射系统、抽气泵及管道阀门、汽水分离系统和尾气吸附系统运行，待所有待处理土壤温度不低于40℃，停止所有设备运行，检测结果表明处理后土壤中苯系物降解率可达70
‑
95％。
82.(3)具体实施案例三
83.①
在某氯代烃污染场地，微波辐射井分布方式采用正六角形，间距1.5m，抽注井300分布于微波辐射井几何中心，同时通过电缆、管道连接各设备；
84.②
开启辐射系统、抽提系统、汽水分离系统和尾气吸附系统，直至所有待处理土壤温度不低于65℃；
85.③
关闭抽气泵及管道阀门、汽水分离系统和尾气吸附系统，开启注药泵及管道阀门，按照质量比1％将过硫酸钠注入待处理土壤；
86.④
注药完成后关闭注药泵及管道阀门，继续保持辐射系统运行，直至所有待处理土壤温度不低于30℃，开启抽气泵及管道阀门、汽水分离系统和尾气吸附系统；
87.⑤
继续保持辐射系统、抽气泵及管道阀门、汽水分离系统和尾气吸附系统运行，待所有待处理土壤温度不低于45℃，停止所有设备运行，检测结果表明处理后土壤中氯代烃降解率可达60
‑
85％。
88.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。