一种用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置的制作方法

1.本发明涉及污染土壤修复技术领域，具体涉及一种用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置。


背景技术：

2.随着国家《土壤污染防治法》的发布实施，污染场地治理成为社会各界关注的焦点。常见的有机污染土壤治理方法主要有生物法、蒸汽抽提法、化学注人法、化学淋洗法和热脱附法等。热脱附技术的修复效果几乎不受场地地质分层和传质阻力的影响，为场地污染源去除提供了更快速和更彻底的处理方法。
3.异位热脱附需要进行污染土壤开挖、转运、暂存等，施工过程易产生二次污染，而逐渐被原位热处理替代。同时，对于污染深度较大，周边环境敏感点多，异位开挖施工难度大的污染区域，原位热脱附更具有竞争力。按照不同的加热方式，原位热脱附技术主要分为热传导加热(tch)、电阻加热(erh)和蒸汽加热(see)3种类型，其中热传导加热(tch)最高加热温度500～800℃，温度更高，使用范围更广。
4.目前，原位热处理修复机制不明，导致该技术能耗高等问题，可持续性低，限制其规模化的应用。亟需通过小试试验摸索土壤污染物去除机制，优化关键参数，提高修复效率，推动原位热传导修复技术的推广应用。
5.土壤是由各种颗粒状矿物质、有机物质、水分、空气、微生物等组成的复杂结构体，化学组成复杂，不同场地土壤质地、结构、组成差异较大，有机污染物与土壤吸附程度跟土壤有机质含量、团聚体组成有关。通过实验室模拟污染土壤，开展热处理机制研究，难以获得准确的技术参数，可能导致后期工程施工难以达到修复效果。


技术实现要素：

6.本发明针对现有技术的不足，提出一种用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置，采集现场污染原状土用于小试试验，解决模拟污染土体与实际污染土体差别大，代表性差的问题。
7.本发明提供的一种用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置，包括取样筒体、筒体隔热套筒、电加热棒、套管、监测装置、plc控制装置、冷凝器、收集瓶、尾气吸收装置、抽提泵、后台电脑端；其中取样筒体包括筒体上盖、出气口、筒体下盖；筒体隔热套筒套设在取样筒体外侧；筒体上盖与筒体下盖与取样筒体两端口连接；套管套住电加热棒穿过筒体上盖置于取样筒体内；筒体上盖开设有监测装置安装口；电加热棒和监测装置与plc控制装置连接；plc控制装置与后台电脑端连接；出气口与冷凝器入口连接；冷凝器出口与收集瓶入口连接；收集瓶出口与尾气吸收装置入口连接；尾气吸收装置出口与抽提泵连接。
8.进一步，所述取样筒体还包括刀口，刀口位于取样筒体的底端，方便现场污染原状土采集。
9.进一步，所述用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置还包括风量控制
器，风量控制器与抽提泵连接。
10.具体的，所述冷凝器为循环水冷凝器。采用循环水冷方式，冷凝从加热筒体中抽提出来的气态污染物，被冷凝成液体的污染物顺管壁进入收集瓶内，剩余气态污染物沿管壁进入尾气吸收装置。
11.具体的，所述的尾气吸收装置采用活性炭吸附。
12.具体的，所述加热棒的加热电压为220v或380v，额定功率为100-500w。
13.具体的，所述plc控制装置收集加热棒温度、筒体内土壤温度及压力，保存并显示在后台电脑端，出现异常情况，自动断电，确保系统安全运行。
14.所述的取样筒体用于采集现场污染原状土，同时，作为加热土壤的容器。所述的筒体隔热套筒，嵌套在筒体外侧，用于筒体加热过程的隔热作用，取样筒体上下端分别配置盖子，方便密闭保存及运输。所述套管用于筒体中土壤样品的采集，同时，可以作为电加热棒的保护装置，套在电加热棒上。所述的电加热棒用于加热污染土壤，通过筒体上盖放置于筒体套管内。所述的监测装置用于土体温度、气压的实时自动监测，通过plc(可编程逻辑控制器programmable logic controller，简称plc)控制装置与后台电脑相连。所述的plc控制装置与电加热棒相连，对加热棒进行自动化控制，同时，与监测装置相连，获取土体实时温度及气压等数据。
15.所述冷凝器与筒体上盖的出气孔相连，对抽提出来的气态污染物进行水冷，气态污染物冷凝后变成液体后，通过收集瓶收集。所述的尾气吸收装置用于气态污染物的吸收，与冷凝器收集瓶出气口相连。所述的抽提泵与尾气吸收装置相连，实现对筒体内气态污染物被抽提出来的动力。所述的风量控制器与抽提泵相连，用于控制抽提泵的开关。
16.本发明的有益效果为：
17.1、本热传导加热装置可以采集现场污染原状土开展相关研究，解决模拟污染土体与实际污染土体差别大，代表性差的问题。
18.2、本热传导加热装置体积小巧，操作便捷，可以通过增加多组装置，实现多组试验同时开始，缩短试验周期，提高效率。
19.3、借助本热传导加热装置，能有效探究热传导加热技术升温过程及规律和污染物去除机制，更好的指导后续中试试验和工程施工。
20.4、借助本热传导加热装置，可以与化学氧化、微生物修复等进行耦合，开展研究，揭示多技术耦合去除有机污染物的机制。
附图说明
21.图1为本发明一具体实施例中的用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置的结构示意图；
22.图2为本发明的一具体实施例中的用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置的局部结构放大图；
23.图3为本发明的一具体实施例中的用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置的取样组件的顶部视图。
具体实施方式
24.以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。
25.如图1所示，本发明提供一种用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置，主要包括取样筒体1、筒体隔热套筒2、电加热棒3、套管4、监测装置5、plc控制装置6、冷凝器7、收集瓶8、尾气吸收装置9、抽提泵10、后台电脑端12；其中取样筒体1包括筒体上盖1a、出气口1b、筒体下盖1c；筒体隔热套筒2套设在取样筒体1外侧；筒体上盖1a与筒体下盖1c与取样筒体1两端口连接；套管4套住电加热棒3穿过筒体上盖1a置于取样筒体1内；筒体上盖1a开设有监测装置5安装口；电加热棒3和监测装置5与plc控制装置6连接；plc控制装置6与后台电脑端12连接；出气口1b与冷凝器7入口连接；冷凝器7出口与收集瓶8入口连接；收集瓶8出口与尾气吸收装置9入口连接；尾气吸收装置9出口与抽提泵10连接。
26.在本发明另一具体实施例中，取样筒体1还包括刀口1d，刀口1d位于取样筒体1的底端，便于采集样品。
27.在本发明的另一具体实施例中，一种用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置还包括风量控制器11，风量控制器11与抽提泵10连接。
28.在本发明的一具体实施例中，冷凝器7采用循环水冷凝器，尾气吸收装置9采用活性炭吸附。
29.本发明提供的用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置的使用方法如下：
30.试验前用取样筒体1，借助挖机等机械设备，采集现场污染原状土体，去除筒体上下多余土壤，盖上筒体上盖1a和筒体下盖1c，污染物原状土封闭、低温条件运输。
31.污染原状土运输至实验室，取下1a筒体上盖，利用套管4在取样筒体中线位置钻孔，套管4内污染土用于土壤污染物初始浓度测定，完成钻孔后，将套管4置于中线钻孔中，盖上筒体上盖1a。
32.完成筒体内钻孔和取样后，将取样筒体1放置于筒体隔热套筒2内，通过上盖安装电加热棒3和监测装置5，加热电压220v或380v，加热棒额定功率100～500w,电加热棒3和监测装置5与plc控制装置6相连，并由plc控制装置6控制和数据自动化收集。
33.热传导加热装置通过出气口1b与冷凝器7相连，冷凝器7采用循环水冷凝，用于冷凝从加热筒体中抽提出来的气态污染物；冷凝器7连接收集瓶8，用于收集高沸点污染物。
34.收集瓶8后连接尾气吸收装置9，采用活性炭吸附剩余气态污染物。
35.尾气吸收装置9后连接抽提泵10，为气态污染物在系统内流动提供动力，抽提泵10与风量控制器11相连，用于控制系统抽提风量。
36.plc控制装置6自动收集加热棒温度、筒体内土壤温度及压力，自动保存并能显示在12后台电脑端，出现异常情况，可以自动断电，确保系统安全及稳定运行。
37.上文所列出的一系列详细说明仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

技术特征：
1.一种用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置，其特征在于：包括取样筒体、筒体隔热套筒、电加热棒、套管、监测装置、plc控制装置、冷凝器、收集瓶、尾气吸收装置、抽提泵、后台电脑端；其中取样筒体包括筒体上盖、出气口、筒体下盖；筒体隔热套筒套设在取样筒体外侧；筒体上盖与筒体下盖与取样筒体两端口连接；套管套住电加热棒穿过筒体上盖置于取样筒体内；筒体上盖开设有监测装置安装口；电加热棒和监测装置与plc控制装置连接；plc控制装置与后台电脑端连接；出气口与冷凝器入口连接；冷凝器出口与收集瓶入口连接；收集瓶出口与尾气吸收装置入口连接；尾气吸收装置出口与抽提泵连接。2.如权利要求1所述的用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置，其特征在于：所述取样筒体还包括刀口，刀口位于取样筒体的底端。3.如权利要求1所述的用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置，其特征在于：所述热传导加热装置还包括风量控制器，风量控制器与抽提泵连接。4.如权利要求1所述的用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置，其特征在于：所述冷凝器为循环水冷凝器。5.如权利要求1所述的用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置，其特征在于：所述的尾气吸收装置采用活性炭吸附。6.如权利要求1所述的用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置，其特征在于：所述加热棒的加热电压为220v或380v，额定功率为100-500w。7.如权利要求1所述的用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置，其特征在于：所述plc控制装置收集加热棒温度、筒体内土壤温度及压力，保存并显示在后台电脑端，出现异常情况，自动断电。

技术总结
本发明涉及污染土壤修复技术领域。提供一种用于小试中有机污染土壤修复的热传导加热装置，包括取样筒体、筒体隔热套筒、电加热棒、套管、监测装置、PLC控制装置、冷凝器、收集瓶、尾气吸收装置、抽提泵、后台电脑端；其中取样筒体包括筒体上盖、出气口、筒体下盖；筒体隔热套筒套设在取样筒体外侧；筒体上盖与筒体下盖与取样筒体两端口连接；套管套住电加热棒穿过筒体上盖置于取样筒体内；筒体上盖开设有监测装置安装口；电加热棒和监测装置与PLC控制装置连接；PLC控制装置与后台电脑端连接；出气口、冷凝器、收集瓶、尾气吸收装置、抽提泵依次连接。本发明解决了模拟污染土体与实际污染土体差别大，代表性差的问题。代表性差的问题。代表性差的问题。


技术研发人员：李修强 孙慧慧 史凯 褚兴飞 王庆 廖广东 王殿二
受保护的技术使用者：上田环境修复有限公司
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/7/13