一种基于涡流效应的污染土壤热脱附修复系统及其方法与流程

技术特征：
1.一种基于涡流效应的污染土壤热脱附修复系统，其特征在于：该系统包括气体压缩单元（1）、涡流换热反应器（2）、热气体注入单元（3）、气体抽提单元（4）以及废液回收处理单元（5）；所述气体压缩单元（1）包括气体净化装置（101）和气体压缩机（102）；所述涡流换热反应器（2）包括进气口（201）、喷嘴（202）、涡流室（203）、分离孔板（204）、热端管（205）、热端调节阀（206）、排液结构（207）以及冷端管（208）；所述热气体注入单元（3）包括注入泵（301）和注入井（302）；所述气体抽提单元（4）包括抽提井（401）和抽提泵（402）；所述废液回收处理单元（5）包括排液腔（501）、冷凝腔（502）和废液处理装置（503）；所述气体压缩机（102）出口与进气口（201）连接；所述热端管（205）出口与注入泵（301）连接；所述抽提泵（402）与进气口（201）连接；所述排液结构（207）与排液腔（501）连接；所述冷端管（208）出口与冷凝腔（502）进口连接。2.根据权利要求1所述基于涡流效应的污染土壤热脱附修复系统，其特征在于：所述气体压缩机（102）为螺旋杆式气体压缩机，产生高压气体进入涡流换热反应器（2）内。3.根据权利要求1所述基于涡流效应的污染土壤热脱附修复系统，其特征在于：所述涡流换热反应器（2）进气口（201）与喷嘴（202）以及涡流室（203）相通；涡流室（203）两端分别于热端管（205）和冷端管（208）相通；热端调节阀（206）位于热端管（205）出口部位；热端管（205）的下部靠近涡流室（203）的侧壁上开设有孔，联通排液结构（207）；分离孔板位于涡流室（203）与冷端管（208）之间。4.根据权利要求1所述基于涡流效应的污染土壤热脱附修复系统，其特征在于：所述涡流换热反应器为不锈钢材料；喷嘴形式为渐缩型，喷嘴最小截面形式为矩形或圆形的一种，喷嘴流道数目为1-8，流道形式为螺旋进气式、切向进气式、切向槽型进气式的一种，流道宽度为0.1-0.5 mm；热端管采用锥形管，锥形管轴截面两条侧壁线的夹角为2
°‑4°
，管长度为100-200 mm，热端管长度和直径比为10-40；热端调节阀为针型阀、球型阀、板状阀的一种，阀位置为轴向或旁开的一种；冷端管直径为2-6 mm，分离孔板直径和冷端管直径比为0.2-0.7；气体入口压力为0.1-1.0 mpa，冷流比为0.2-0.8。5.根据权利要求1所述基于涡流效应的污染土壤热脱附修复系统，其特征在于：所述注入井（302）预埋于土壤中，热气体经注入泵（301）通入注入井（302），其后输送至土壤中。6.根据权利要求1所述基于涡流效应的污染土壤热脱附修复系统，其特征在于：所述抽提井（401）预埋于土壤中，土壤修复后的气体经抽提泵（402）从抽提井（401）中抽出，其后输入涡流换热反应器（2）。7.根据权利要求1所述基于涡流效应的污染土壤热脱附修复系统，其特征在于：废液回收处理单元（5）中排液腔（501）与排液结构（207）连接；排液腔（501）呈螺旋结构，冷凝腔（502）包裹于排液腔（501）外侧，呈中空直筒状；排液腔（502）出口与废液处理装置（503）连接。8.一种基于涡流效应的污染土壤热脱附修复方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、确定污染场地的污染范围、污染物类型和污染物的浓度分布，布设注入井和抽提井；s2、通过气体压缩单元将含有一定压力和水汽的气体依次经进气口和喷嘴注入涡流换热反应器内，由于喷嘴的减缩结构，气体膨胀后以高速沿切线方向进入涡流室，经涡流变换后分离成处于中心部位的冷气流和处于外层部位的热气流，冷热气流运动方向相反并分别
从冷、热端管流出；在涡流变换过程中气体降温使水蒸气和可凝污染物发生凝结，随气体的旋流进入外层热气体中，在向热端管出口运动过程中进入排液结构并进一步在排液腔中冷凝为液态，实现气液分离；热气体经热端管排出后注入井内，用于土壤热脱附修复；热端调节阀可调节冷热分离程度，适应不同工况；s3、热脱附修复后的气体经抽提单元抽出并重新注入气体压缩单元；s4、重复s2-s3步骤直至污染场地的污染物浓度达到修复标准，完成对污染土壤的修复。9.根据权利要求8所述基于涡流效应的污染土壤热脱附修复方法，其特征在于：涡流换热反应器热端管出气温度为30-350℃，冷端管出气温度为-20-10℃。

技术总结
本发明公开了一种基于涡流效应的污染土壤热脱附修复系统及其方法，该系统包括气体压缩单元、涡流换热反应器、热气体注入单元、气体抽提单元以及废液回收处理单元；所述方法包括气体循环加热及挥发性有机污染土壤修复。本发明以热脱附气为传热媒介，将气体压力转化为热脱附所需能量，利用涡流效应实现气体热量分离，高温气体用于热脱附，低温气体用于脱附废气中污染物的冷凝分离，实现气体和能量的双循环利用。具有经济、节能、环保的优势，可实现挥发性有机污染土壤的高效修复。发性有机污染土壤的高效修复。发性有机污染土壤的高效修复。


技术研发人员：田森林 李晨 赵群 李英杰 胡学伟 黄建洪 宁平
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2021.09.13
技术公布日：2022/1/28