本发明涉及土壤修复技术领域，特别是涉及一种用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提系统及其方法。
背景技术：
持久性有机污染物(persistentorganicpollutants,pops)因为具有长期残留、生物蓄积、半挥发和高毒等特性，并能够在大气、水和土壤等环境中长距离迁移，最终通过食物链进入人体,引起了国际社会的广泛关注。研究发现长期慢性暴露pops可能会导致癌症,损害中枢和外周神经系统,破坏免疫系统,破坏生殖力及影响婴幼儿正常发育；某些持久性有机污染物对人类的影响会持续几代,对人类生存繁衍和可持续发展构成重大威胁。
随着工业化和城镇化快速推进，一些涉及pops的生产企业关闭或转产。由于生产设备陈旧、工艺落后、厂房简陋以及生产过程中的跑冒滴漏、“三废”排放等不可避免的会导致这些pops化学品的生产厂址、有毒有害pops废弃物的堆放地点及周边场地成为pops污染场地。pops污染场地的土壤失去了原有的理化及生物特性，对周围环境和人体造成明显的不利影响，必须加以治理才可重新利用。
热脱附技术是一种针对pops场地污染修复技术已被验证、广泛采用的修复手段。热脱附技术是通过加热污染土壤，以去除挥发或半挥发的有机污染物。pops场地污染修复技术根据修复工程的位置可分为原位修复技术和异位修复技术。原位修复是指对污染场地中的污染物就地处置；异位修复是指将土壤挖出后再处理。
传统的原位热脱附技术的抽提尾气需要输送至专业的尾气处理单元处理。在输送的过程中，尾气的温度会降低，后续仍需要升温处理，而且尾气的热量无法用于土壤升温，造成了热量浪费，并且部分有机污染物会冷凝在传输管道内，最终进入废液处理系统，增加了废液处理量。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提系统及其方法，主要解决的问题是：对于传统的原位热脱附工艺，抽提尾气在运输的过程中，尾气的温度会降低后续仍需要升温处理，而且尾气的热量无法用于土壤升温，造成了热量浪费，并且部分有机污染物会冷凝在传输管道内，最终进入废液处理系统，增加了废液处理量。
本发明改变了尾气抽提系统的抽提结构，在抽提气体离地前就进行氧化处理，而且该氧化热量可以持续加热待修复土壤。为实现上述的目的，本发明提供如下的技术方案：
一种用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提系统，包括：
地下抽提管、蓄热填料、加热棒、地表覆盖层、补气管和测温传感器；
所述地下抽提管的一部分埋设在被修复土壤中，所述地下抽提管埋设于被修复土壤中的一端为进气端，所述进气端开口，所述地下抽提管露出被修复土壤中的一端的端口设有第一封闭盖板，所述地下抽提管设有抽提装置；
所述地下抽提管的地下部分的内部填充有蓄热填料，所述加热棒的加热端、所述测温传感器的测温端和所述补气管的注气口设于所述蓄热填料中；
所述加热棒和所述测温传感器的接电端均穿过第一封闭盖板连接外部电源，所述补气管的补气口穿过第一封闭盖板连通外部空气；
所述地表覆盖层铺设在被修复土壤的表层。
进一步的，所述地下抽提管的一部分呈与地表面垂直或者平行的角度埋设在被修复土壤中；所述地下抽提管的进气端的管壁设有开孔或者设有割逢。
进一步的，所述地下抽提管的一部分呈与地表面垂直的角度埋设在被修复土壤中时，所述抽提装置的结构为在所述地下抽提管的地上部分的侧壁处开口，所述开口上设有抽提接口，所述抽提接口与抽提风机连接；
进一步的，所述地下抽提管的一部分呈与地表面平行的角度埋设在被修复土壤中时，所述地下抽提管的地下部分的内部设有第二封闭盖板，所述第二封闭盖板与地下抽提管的进气端之间填充有蓄热填料；
所述加热棒和所述测温传感器的接电端均穿过第二封闭盖板；
所述补气管的补气口穿过第二封闭盖板；
所述抽提装置的结构为在所述蓄热填料中设置抽提内管，所述抽提内管的进气端设置在蓄热填料中，所述抽提内管的抽提端依次穿过所述第二封闭盖板、所述第一封闭盖板连接抽提风机。
进一步的，所述蓄热填料选用矿物质材料、硅酸盐材料、金属材料或者金属氧化物材料；所述矿物质材料为鹅卵石、黄沙或者碎石；所述硅酸盐材料为石英砂、玻璃颗粒、石棉纤维材料、多孔陶瓷材料或者颗粒状陶瓷材料；所述金属材料为金属丝网或者金属颗粒；所述金属氧化物材料为氧化镁或者镁砂。
进一步的，所述加热棒为电加热棒、热气加热棒、导热油管加热棒、循环空气管加热棒或者热管加热棒；所述加热棒在所述蓄热填料中呈u形状设置。
进一步的，所述地下抽提管的外壁包裹有保温层；所述保温层的材料为玻璃纤维棉、岩棉、硅酸铝毡、气凝胶毡、膨胀珍珠岩、微纳隔热材料、发泡水泥或者保温涂料。
本发明还提供一种用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提方法，包括如下步骤：
步骤s1、根据被修复土壤的具体情况，安装自持氧化抽提系统，需保证地下水位的深度深于地下抽提管的埋设深度；
步骤s2、打开抽提风机，然后通过抽提装置进行尾气抽提，然后打开加热棒对蓄热填料进行加热；
步骤s3、在加热棒对蓄热填料进行加热的过程中，测温传感器监测蓄热填料的温度变化情况；
步骤s4、在尾气发生自持性氧化前，蓄热填料的温升会逐渐平稳，直至温度恒定，当测温传感器监测到蓄热填料的温升增加或在达到恒定温度后温度进一步增加，则此时尾气中的污染物在蓄热填料中因氧化反应带来的温升足以进行自持性氧化，停止加热棒加热，并打开补气管。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种能耗低、结构紧凑、便于施工的用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提系统及其方法。本发明改变了抽提系统的抽提结构，在抽提气体离地前就进行氧化处理，而且该氧化热量可以持续加热待修复土壤；本发明合理的利用了废气氧化时的热量，节约了大量的能源。
附图说明
图1为本发明提供一种持氧化抽提系统的结构示意图；
图2为本发明提供另外一种持氧化抽提系统的结构示意图。
附图说明：
1-地下抽提管、2-蓄热填料、3-加热棒、4-地表覆盖层、5-补气管、6-测温传感器、7-保温层、81-第一封闭盖板、82-第二封闭盖板、91-抽提接口、92-抽提内管。
具体实施方式
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例1
参见图1，本实施例提供了一种用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提系统，该系统的地下抽提管1有一部分与地平面呈垂直状设置在被修复土壤中；该系统具体包括：
地下抽提管1、蓄热填料2、加热棒3、地表覆盖层4、补气管5和测温传感器6；地下抽提管1的一部分埋设在被修复土壤中，地下抽提管1埋设于被修复土壤中的一端为进气端，进气端开口，在本实施例中，为了增加地下抽提管1的影响半径，地下抽提管1的进气端的管壁设有开孔或者设有割逢；地下抽提管1露出被修复土壤中的一端的端口设有第一封闭盖板81，地下抽提管1设有抽提装置；具体的说，在本实施例中，抽提装置的结构是在地下抽提管1的地上部分的侧壁处开口，开口上设有抽提接口91，抽提接口91与抽提风机连接；
地下抽提管1的地下部分的内部填充有蓄热填料2，加热棒3的加热端、测温传感器6的测温端和补气管5的注气口设于蓄热填料2中；具体的，加热棒3在在蓄热填料2中呈u形状设置；
加热棒3和测温传感器6的接电端均穿过第一封闭盖板81连接外部电源，补气管5的补气口穿过第一封闭盖板81连通外部空气；地表覆盖层4铺设在被修复土壤的表层。
为了减少预热时间，地下抽提管1的外壁包裹有保温层7，在本实施例中，保温层7的材料可以选择：玻璃纤维棉、岩棉、硅酸铝毡、气凝胶毡、膨胀珍珠岩、微纳隔热材料、发泡水泥或者保温涂料；保温层7的设置位置也可以有多种选择，保温层7可以仅仅包裹住填充有蓄热填料2的那一段管体，也可以包裹全部的地下抽提管1的管体。
具体的，在本实施例中，蓄热填料2可以选用：矿物质材料、硅酸盐材料、金属材料或者金属氧化物材料，更具体的，矿物质材料为鹅卵石、黄沙或者碎石；硅酸盐材料为石英砂、玻璃颗粒、石棉纤维材料、多孔陶瓷材料或者颗粒状陶瓷材料；金属材料为金属丝网或者金属颗粒；金属氧化物材料为氧化镁或者镁砂；具体的，在本实施例中，加热棒3有多种选择，可以为电加热棒3、热气加热棒3、导热油管加热棒3、循环空气管加热棒3或者热管加热棒3。
蓄热填料2具体选择何种材料以及加热棒3具体选择何种类型根据本系统实施现场的具体情况而定。
实施例2
参见图2，本实施例提供了另外一种用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提系统，不同于实施例1之处在于，该系统的地下抽提管1有一部分与地平面呈水平状设置在被修复土壤中；地下抽提管1的地下部分的内部设有第二封闭盖板82，第二封闭盖板82与地下抽提管1的进气端之间填充有蓄热填料2；
和实施例1相比，在本实施例中，加热棒3的加热端、测温传感器6的测温端和补气管5的注气口同样设于蓄热填料2中；但是加热棒3和测温传感器6的接电端依次穿过第二封闭盖板82和第一封闭盖板81，然后连接外部电源，补气管5的补气口同样依次穿过第二封闭盖板82和第一封闭盖板81与外部空气相通。
在本实施例中，地下抽提管1上设置的抽提装置的具体结构形式为：在蓄热填料2中设置抽提内管92，抽提内管92的进气端设置在蓄热填料2中，抽提内管92的抽提端依次穿过所述第二封闭盖板82、所述第一封闭盖板81连接抽提风机。
实施例3
参见图1或者图2，本实施例提供了一种用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提方法，具体包括：
步骤s1、根据被修复土壤的具体情况，安装自持氧化抽提系统，需保证地下水位的深度深于地下抽提管1的埋设深度；所述根据被修复土壤的具体情况，是指要考虑被修复土壤的面积、深度是否有地下水，以及地下水的深度等情况，来安装自持氧化抽提系统。
步骤s2、打开抽提风机，然后通过抽提装置进行尾气抽提，然后打开加热棒3对蓄热填料2进行加热。在该步骤中，为抽提前期阶段，抽提出的尾气在被加热后的蓄热填料2中进行氧化反应，此时抽提出的尾气中污染物浓度较低，此时抽提气体中含有的氧气通常可以维持此阶段的氧化需氧量。对于污染物已挥发性有机污染物为主的场地，在此阶段需要部分打开补气管5对蓄热填料2中补充空气以此来支持尾气的氧化反应。
步骤s3、在加热棒3对蓄热填料2进行加热的过程中，测温传感器6监测蓄热填料2的温度变化情况；在该步骤中，尾气的氧化反应会放出热量，放出的热量同样会加热蓄热填料2。
步骤s4、在尾气发生自持性氧化前，蓄热填料2的温升会逐渐平稳，直至温度恒定，当测温传感器6监测到蓄热填料2的温升增加或在达到恒定温度后温度进一步增加，则此时尾气在蓄热填料2中因氧化反应带来的温升足以进行自持性氧化，停止加热棒3加热，并打开补气管5。
在该步骤中，抽提出的尾气中的污染物在被加热后的蓄热填料2中进行氧化反应，于此同时，通过补气管5对蓄热填料2中补充空气，以此来支持尾气的氧化反应。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
技术特征：
1.一种用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提系统，其特征在于，包括：
地下抽提管、蓄热填料、加热棒、地表覆盖层、补气管和测温传感器；
所述地下抽提管的一部分埋设在被修复土壤中，所述地下抽提管埋设于被修复土壤中的一端为进气端，所述进气端开口，所述地下抽提管露出被修复土壤中的一端的端口设有第一封闭盖板，所述地下抽提管设有抽提装置；
所述地下抽提管的地下部分的内部填充有蓄热填料，所述加热棒的加热端、所述测温传感器的测温端和所述补气管的注气口设于所述蓄热填料中；
所述加热棒和所述测温传感器的接电端均穿过第一封闭盖板连接外部电源，所述补气管的补气口穿过第一封闭盖板连通外部空气；
所述地表覆盖层铺设在被修复土壤的表层。
2.根据权利要求1所述的一种用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提系统，其特征在于：所述地下抽提管的一部分呈与地表面垂直或者平行的角度埋设在被修复土壤中；所述地下抽提管的进气端的管壁设有开孔或者设有割逢。
3.根据权利要求2所述的一种用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提系统，其特征在于：所述地下抽提管的一部分呈与地表面垂直的角度埋设在被修复土壤中时，所述抽提装置的结构为在所述地下抽提管的地上部分的侧壁处开口，所述开口上设有抽提接口，所述抽提接口与抽提风机连接。
4.根据权利要求2所述的一种用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提系统，其特征在于：所述地下抽提管的一部分呈与地表面平行的角度埋设在被修复土壤中时，所述地下抽提管的地下部分的内部设有第二封闭盖板，所述第二封闭盖板与地下抽提管的进气端之间填充有蓄热填料；
所述加热棒和所述测温传感器的接电端均穿过第二封闭盖板；
所述补气管的补气口穿过第二封闭盖板；
所述抽提装置的结构为在所述蓄热填料中设置抽提内管，所述抽提内管的进气端设置在蓄热填料中，所述抽提内管的抽提端依次穿过所述第二封闭盖板、所述第一封闭盖板连接抽提风机。
5.根据权利要求1-4任意一项权利要求所述的一种用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提系统，其特征在于：所述蓄热填料选用矿物质材料、硅酸盐材料、金属材料或者金属氧化物材料；所述矿物质材料为鹅卵石、黄沙或者碎石；所述硅酸盐材料为石英砂、玻璃颗粒、石棉纤维材料、多孔陶瓷材料或者颗粒状陶瓷材料；所述金属材料为金属丝网或者金属颗粒；所述金属氧化物材料为氧化镁或者镁砂。
6.根据权利要求1-4任意一项权利要求所述的一种用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提系统，其特征在于：所述加热棒为电加热棒、热气加热棒、导热油管加热棒、循环空气管加热棒或者热管加热棒；所述加热棒在所述蓄热填料中呈u形状设置。
7.根据权利要求1-4任意一项权利要求所述的一种用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提系统，其特征在于：所述地下抽提管的外壁包裹有保温层；所述保温层的材料为玻璃纤维棉、岩棉、硅酸铝毡、气凝胶毡、膨胀珍珠岩、微纳隔热材料、发泡水泥或者保温涂料。
8.一种应用权利要求1-4任意一项权利要求所述的自持氧化抽提系统的一种用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤s1、根据被修复土壤的具体情况，安装自持氧化抽提系统，需保证地下水位的深度深于地下抽提管的埋设深度；
步骤s2、打开抽提风机，然后通过抽提装置进行尾气抽提，然后打开加热棒对蓄热填料进行加热；
步骤s3、在加热棒对蓄热填料进行加热的过程中，测温传感器监测蓄热填料的温度变化情况；
步骤s4、当测温传感器监测到蓄热填料的温升增加或在达到恒定温度后温度进一步增加，则此时尾气中的污染物在蓄热填料中因氧化反应带来的温升足以进行自持性氧化，停止加热棒加热，并打开补气管。
技术总结
本发明公开了一种用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提系统，包括：地下抽提管、蓄热填料、加热棒、地表覆盖层、补气管和测温传感器；地下抽提管的一部分埋设在被修复土壤中，地下抽提管埋设于被修复土壤中的一端为进气端，进气端开口；本发明还公开了一种用于土壤修复领域的原位热脱附尾气的自持氧化抽提方法，包括：步骤S1、安装自持氧化抽提系统；步骤S2、进行尾气抽提，对蓄热填料进行加热；步骤S3、监测蓄热填料的温度变化情况；步骤S4、当氧化反应带来的温升足以进行自持性氧化，停止加热，并打开补气管；本发明改变了抽提系统的抽提结构，在抽提气体离地前就进行氧化处理，而且该氧化热量可以持续加热待修复土壤。
技术开发人、权利持有人：沈诣;葛秀秀;葛传芹;袁高洋;张乙;张坚毅
