專利名稱：一種被高分子有機(jī)物污染土壤的消解、凈化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)物污染土壤的處理方法，特別是一種利用微波輻射使高分子有機(jī)物以蒸汽后氣態(tài)的形式溢出土壤實(shí)現(xiàn)土壤的凈化、消解的方法。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有土壤凈化、消解的工藝及其特點(diǎn)針對(duì)化工廠土地污染物，國(guó)外也已有很多成熟的修復(fù)技術(shù)，主要分為三大類，物化法、生物法和聯(lián)合修復(fù)法。1.1.物化法。(1)蒸氣浸提修復(fù)技術(shù)蒸氣浸提技術(shù)是指通過(guò)降低土壤空隙蒸氣壓，把土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為蒸氣形式而加以去除的技術(shù)，是利用物理方法去除不飽和土壤中揮發(fā)性有機(jī)組分(VOCS)污染的一種修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)適用處理污染物為高揮發(fā)性的化學(xué)成分，如汽油、苯、四氯乙烯等。該技術(shù)的基本原理是在污染環(huán)境中引入清潔空氣產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，利用土壤固、液、氣相之間的濃度梯度，在欺壓降低的情況下，將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的污染物排出土壤， 排除的污染氣體在進(jìn)行收集并在地上進(jìn)行處理。為增加壓力梯度和空氣流速，很多情況下， 也在土壤中安裝空氣注射井。(2)固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)是指防止或者降低污染土壤釋放有害化學(xué)物質(zhì)過(guò)程的一組修復(fù)技術(shù)，包括原位和異位固化/穩(wěn)定化，通商用于重金屬和放射性污染土壤的無(wú)害化處理。固化是指將污染物包裹起來(lái)，使之呈顆粒狀或大塊狀存在， 進(jìn)而使污染物處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，通常情況下，它主要是將污染土壤轉(zhuǎn)化為固態(tài)形式，即將污染物封裝在結(jié)構(gòu)完整的固態(tài)物質(zhì)中的過(guò)程。穩(wěn)定化是指將污染物轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移能力或毒性變小的狀態(tài)和形式，即通過(guò)降低污染物的生物有效性，實(shí)現(xiàn)其無(wú)害化或者降低對(duì)生態(tài)系統(tǒng)危害。(3)熱力學(xué)修復(fù)技術(shù)熱力學(xué)修復(fù)技術(shù)是利用熱傳導(dǎo)(熱毯、熱井或熱墻等)或熱輻射(無(wú)線電波加熱)等實(shí)現(xiàn)對(duì)污染土壤的修復(fù)。與玻璃化技術(shù)相比，即使是高溫加熱修復(fù)的溫度也相對(duì)較低。根據(jù)加熱體系和溫度的差異可分為高溫(>100度)加熱修復(fù)技術(shù)、低溫 (<100度)加熱修復(fù)技術(shù)和電磁波加熱修復(fù)技術(shù)。熱力學(xué)吸附的基本原理在于加熱過(guò)程中土壤中的有機(jī)污染物會(huì)加速分解和揮發(fā)，從而通過(guò)氣體抽吸系統(tǒng)將污染氣體從土壤中抽出收集，然后在地上進(jìn)行處理。(4)化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)化學(xué)氧化修復(fù)主要是向污染環(huán)境中加入化學(xué)氧化劑，依靠化學(xué)氧化劑的氧化能力，分解破壞污染物的結(jié)構(gòu)，使污染物降解或轉(zhuǎn)化為低毒、低移動(dòng)性物質(zhì)的一種修復(fù)技術(shù)。對(duì)于污染土壤來(lái)說(shuō)，該技術(shù)不需要將污染土壤全部挖出，而只是在污染區(qū)不同深度鉆井，將氧化劑注入土壤中，通過(guò)氧化劑與污染物的混合、反應(yīng)使污染物降解或?qū)е滦螒B(tài)的變化，達(dá)到修復(fù)污染環(huán)境的目的。(5)淋洗修復(fù)技術(shù)化學(xué)淋洗修復(fù)是借助能促進(jìn)土壤環(huán)境中污染物溶解或遷移的化學(xué)/生物化學(xué)溶劑，在重力作用下或通過(guò)水頭壓力推動(dòng)淋洗液注入到被污染的土層中， 然后再把含有污染物的溶液從土壤中抽提出來(lái)，進(jìn)行分離和污水處理的技術(shù)。淋洗液通常具有淋洗、增溶、乳化或改變污染物化學(xué)性質(zhì)的作用?？煞譃樵缓彤愇涣芟葱迯?fù)兩種類型。1. 2.生物修復(fù)技術(shù)，狹義上講，生物修復(fù)是利用生物，特別是微生物催化降解有機(jī)污染物，從而修復(fù)被污染環(huán)境或消除環(huán)境中污染物的一個(gè)受控或自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。廣義上講，除了微生物修復(fù)外，還包括植物修復(fù)和動(dòng)物修復(fù)，也就是說(shuō)，生物修復(fù)是利用細(xì)菌、真菌、水生藻類、陸生植物等的代謝活性降解有機(jī)物，減輕其毒性，改變重金屬的活性或在土壤中的結(jié)合態(tài)，通過(guò)改變污染物的化學(xué)、物理特性而影響它們?cè)诃h(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和降解速率。生物修復(fù)可以原位進(jìn)行，節(jié)省費(fèi)用。其費(fèi)用只是傳統(tǒng)物理、化學(xué)方法的30 50%環(huán)境影響小，生物修復(fù)是一個(gè)子讓過(guò)程的強(qiáng)化，最終產(chǎn)物是二氧化碳和水等， 不會(huì)形成二次污染，遺留問(wèn)題少最大限度降低污染物濃度，殘留污染物的濃度可以達(dá)到很低可用于其他技術(shù)難以應(yīng)用的場(chǎng)地，如建筑物以下不能挖掘的土壤污染可以同時(shí)處理土壤和地下水污染，可以與其他技術(shù)聯(lián)用，可以處理復(fù)合污染。生物修復(fù)生物修復(fù)包括微生物修復(fù)、植物修復(fù)、菌根修復(fù)。(1)微生物修復(fù)早期的生物修復(fù)主要指微生物修復(fù)，是研究得最早、最深入、應(yīng)用也最為廣泛的一種生物修復(fù)方法，由此產(chǎn)生一系列修復(fù)技術(shù)如現(xiàn)場(chǎng)處理、就地處理、堆肥、 生物反應(yīng)器等。應(yīng)用這些技術(shù)處理多環(huán)芳烴污染土壤已有廣泛研究，其他生物修復(fù)技術(shù)也都離不開(kāi)微生物的作用。微生物修復(fù)技術(shù)比較成熟，應(yīng)用廣泛，還可與其他方法配合使用，如bv技術(shù)、外加菌種、添加表面活性劑等。但有些方法效果不夠理想或處理費(fèi)用較高，有的只停留在實(shí)驗(yàn)室階段。(2)植物修復(fù)和菌根修復(fù)與重金屬污染相比，對(duì)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)要復(fù)雜得多，它包括吸附、吸收、轉(zhuǎn)移、降解、揮發(fā)等，其中有根系分泌物、體內(nèi)酶、植物體的代謝和蒸騰等作用。與重金屬污染的修復(fù)一樣，任何一種技術(shù)都不能很好地對(duì)有機(jī)物污染的土壤進(jìn)行單獨(dú)修復(fù)，需要各種方法的配合使用，如植物-微生物-菌根體系等。1. 3.聯(lián)合修復(fù)方法針對(duì)土壤復(fù)合污染的實(shí)際，當(dāng)前研究的重點(diǎn)應(yīng)集中在生物修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)與生物方法同物理化學(xué)方法的結(jié)合上。(1)復(fù)合污染土壤的溶劑淋洗/ 萃取-微生物修復(fù)( 將微生物細(xì)胞和酶固定化方法應(yīng)用于污染土壤修復(fù)，用于有機(jī)復(fù)合污染土壤原位修復(fù)和異位修復(fù)的細(xì)胞固定化方法，(3)高分子量多環(huán)芳烴與有機(jī)氯的光降解與生物修復(fù)聯(lián)合作用機(jī)理(4)復(fù)合污染條件下植物與微生物協(xié)同修復(fù)原理(5) 土壤復(fù)合污染的化學(xué)還原-微生物降解修復(fù)原理(6)適用有機(jī)復(fù)合污染土壤修復(fù)的生物反應(yīng)器機(jī)理?，F(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)分析結(jié)論是蒸汽提取，高分子有機(jī)物提取率高，易實(shí)現(xiàn)無(wú)害化生產(chǎn)成本高，回收溶劑需二次處理。固化/穩(wěn)定化適用于重金屬污染，對(duì)于高分子合成有機(jī)物無(wú)效果。熱力學(xué)修復(fù)技術(shù)對(duì)于揮發(fā)物質(zhì)含量較高的適應(yīng)性好選擇加熱方式及回收物處理是關(guān)鍵?；瘜W(xué)氧化修復(fù)技術(shù)施工方便，成本較高。但對(duì)于高分子有機(jī)物的氧化生成物的特性難于把握。淋洗修復(fù)技術(shù)處理徹底，無(wú)害化水平高新產(chǎn)生的污水及污泥處理較難。
微生物修復(fù)對(duì)于重金屬及無(wú)機(jī)無(wú)污染較適合，對(duì)于高分子合成有機(jī)物，難度較大。植物修復(fù)和菌根修復(fù)對(duì)于重金屬及無(wú)機(jī)無(wú)污染較適合，對(duì)于高分子合成有機(jī)物， 難度較大。周期長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)污染因子均為高分子有機(jī)化合物的特性，優(yōu)選熱力學(xué)修復(fù)技術(shù).但在熱力學(xué)修復(fù)技術(shù)中，其熱源的使用，回收物的處置，二次污染風(fēng)險(xiǎn)的防控，及運(yùn)行成本控制是關(guān)鍵。 本發(fā)明依據(jù)本申請(qǐng)人擁有的十一五國(guó)家級(jí)重點(diǎn)環(huán)保技術(shù)，垃圾微波裂解及資源化利用技術(shù)的應(yīng)用上的拓展和創(chuàng)新。本發(fā)明的其基本工作原理為，在充分利用微波加熱的“致熱效應(yīng)” 和“非致熱效應(yīng)”原理，通過(guò)“選擇性加熱”及“強(qiáng)活化”手段，實(shí)現(xiàn)高分子有機(jī)物從污染土壤
中的有效提取和消解反應(yīng)兩大功能，在最短的時(shí)間、最小的二次污染條件下，實(shí)現(xiàn)土壤“脫 ”
ο本發(fā)明實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是高分子有機(jī)物污染土壤的凈化、消解的方法，該方法是通過(guò)微波實(shí)施對(duì)污染土壤加熱的方法實(shí)現(xiàn)。具體實(shí)施步驟
⑴、將需要凈化、消解的污染土壤按一次處理的設(shè)計(jì)面積在地面形成局部封閉的空
間
⑵、利用微波發(fā)生器在步驟⑴形成局部封閉的空間內(nèi)對(duì)污染土壤實(shí)施微波輻射，使污染土壤內(nèi)的高分子有機(jī)污染物中，低熔點(diǎn)易揮發(fā)組分的溶劑類有機(jī)污染物，通過(guò)分子熱運(yùn)動(dòng)而急劇升溫，并以蒸汽形式溢出土壤
⑶、將步驟⑵以蒸汽形式溢出土壤的高分子有機(jī)物溶劑收集、冷卻得回收溶劑； ⑷、按步驟⑵繼續(xù)利用微波發(fā)生器在步驟⑴形成局部封閉的空間內(nèi)對(duì)污染土壤持續(xù)實(shí)施增加微波強(qiáng)度的微波輻射，使高熔點(diǎn)的有機(jī)污染物，在土壤中實(shí)現(xiàn)熱裂解反應(yīng)，生產(chǎn)的氣態(tài)物和殘余物，生產(chǎn)的氣態(tài)物溢出土壤，殘余物為固定碳和其它無(wú)毒物質(zhì)保留在土壤中 (5)、將步驟⑷溢出土壤的氣態(tài)物進(jìn)行收集，進(jìn)行活性炭吸附處理后排放。本發(fā)明的有益效果是徹底的無(wú)害化處理。該工藝根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土壤污染物的特性，充分利用微波加熱及微波反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，在低溫現(xiàn)場(chǎng)就地環(huán)境下實(shí)現(xiàn)土壤凈化，處理過(guò)程產(chǎn)生的氣態(tài)物質(zhì)，能進(jìn)行100%的回收或凈化處理。徹底擺脫了常規(guī)熱力修復(fù)過(guò)程中，采用焚燒法處理的土壤挖掘及運(yùn)輸過(guò)程的粉塵污染，及焚燒過(guò)程中大量聚氨酯分解后產(chǎn)生劇毒物質(zhì)氰化物或二噁英的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。有效的資源化利用。通過(guò)控制微波強(qiáng)度，可以實(shí)現(xiàn)被輻射物的溫度控制。因此控制了微波的強(qiáng)度梯度進(jìn)控制了物料的溫度梯度，因不同組分的高分子有機(jī)物的熔點(diǎn)存在一定差距，所以在不同溫度下，析出物質(zhì)組分不同，可以實(shí)現(xiàn)單一或類似組分的有效分類回收， 生產(chǎn)回收試劑，實(shí)現(xiàn)二次利用，這一點(diǎn)是其他工藝無(wú)法比擬的。工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，周期短。本工藝配套設(shè)施少，土壤脫毒時(shí)間低于1小時(shí)，在污染層厚度低于30cm的區(qū)域可以實(shí)現(xiàn)“拔罐”式操作，是其他工藝無(wú)可比擬的。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖1為本發(fā)明工藝流程框圖。
具體實(shí)施例方式一種被高分子有機(jī)物污染土壤的消解、凈化的方法，該方法是通過(guò)微波實(shí)施對(duì)污染土壤加熱的方法實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)施步驟
(1)、將需要凈化、消解的污染土壤按一次處理的設(shè)計(jì)面積在地面形成局部封閉的空間。 地面形成局部封閉的空間便于土壤局部實(shí)施微波輻射、保溫以及對(duì)污染物的回收。⑵、利用微波發(fā)生器在步驟⑴形成局部封閉的空間內(nèi)對(duì)污染土壤實(shí)施微波輻射， 使污染土壤內(nèi)的高分子有機(jī)污染物中，低熔點(diǎn)易揮發(fā)組分的溶劑類有機(jī)污染物，通過(guò)分子熱運(yùn)動(dòng)而急劇升溫，并以蒸汽形式溢出土壤。⑶、將步驟⑵以蒸汽形式溢出土壤的高分子有機(jī)物溶劑收集、冷卻得回收溶劑。蒸汽形式溢出土壤的高分子有機(jī)物溶劑的收集，可采負(fù)壓抽吸的方法，在地面形成局部封閉的空間內(nèi)設(shè)置抽吸口。⑷、按步驟⑵繼續(xù)利用微波發(fā)生器在步驟⑴形成局部封閉的空間內(nèi)對(duì)污染土壤持續(xù)實(shí)施增加微波強(qiáng)度的微波輻射，使高熔點(diǎn)的有機(jī)污染物，在土壤中實(shí)現(xiàn)熱裂解反應(yīng)，生產(chǎn)的氣態(tài)物和殘余物，生產(chǎn)的氣態(tài)物溢出土壤，殘余物為固定碳和其它無(wú)毒物質(zhì)保留在土壤中。(5)、將步驟⑷溢出土壤的氣態(tài)物進(jìn)行收集，進(jìn)行活性炭吸附處理后排放。步驟⑵中，低熔點(diǎn)易揮發(fā)組分的溶劑類有機(jī)物為熔點(diǎn)低于150°C的溶劑類有機(jī)物， 步驟⑷中，高熔點(diǎn)的有機(jī)污染物為熔點(diǎn)高于150°C有機(jī)污染物。本發(fā)明實(shí)施例中，步驟⑶以蒸汽形式溢出土壤的高分子有機(jī)物溶劑收集、冷卻處理后產(chǎn)生尾氣，進(jìn)行活性炭吸附處理后排放。進(jìn)一步減少尾氣對(duì)環(huán)境污染，達(dá)到零排放污染物。本發(fā)明實(shí)施例中，步驟⑷溢出土壤的氣態(tài)物進(jìn)行收集，進(jìn)行活性炭吸附處理后產(chǎn)生的蒸汽冷卻得回收溶劑。增加回收溶劑，進(jìn)一步減少對(duì)環(huán)境污染，達(dá)到零排放污染物。本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用在擁有50年生產(chǎn)歷史的化工油漆企業(yè)，廣州市堅(jiān)紅化工廠的生產(chǎn)廠區(qū)的土壤消解、凈化處理，實(shí)踐證明取得滿意效果。本發(fā)明應(yīng)用實(shí)施例廣州市堅(jiān)紅化工廠的生產(chǎn)廠區(qū)的土壤主要污染原料及其性質(zhì)列表
權(quán)利要求
1.一種被高分子有機(jī)物污染土壤的消解、凈化的方法，其特征在于該方法是通過(guò)微波實(shí)施對(duì)污染土壤加熱的方法實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)施步驟(1)、將需要凈化、消解的污染土壤按一次處理的設(shè)計(jì)面積在地面形成局部封閉的空間⑵、利用微波發(fā)生器在步驟⑴形成局部封閉的空間內(nèi)對(duì)污染土壤實(shí)施微波輻射，使污染土壤內(nèi)的高分子有機(jī)污染物中，低熔點(diǎn)易揮發(fā)組分的溶劑類有機(jī)污染物，通過(guò)分子熱運(yùn)動(dòng)而急劇升溫，并以蒸汽形式溢出土壤⑶、將步驟⑵以蒸汽形式溢出土壤的高分子有機(jī)物溶劑收集、冷卻得回收溶劑； ⑷、按步驟⑵繼續(xù)利用微波發(fā)生器在步驟⑴形成局部封閉的空間內(nèi)對(duì)污染土壤持續(xù)實(shí)施增加微波強(qiáng)度的微波輻射，使高熔點(diǎn)的有機(jī)污染物，在土壤中實(shí)現(xiàn)熱裂解反應(yīng)，生產(chǎn)的氣態(tài)物和殘余物，生產(chǎn)的氣態(tài)物溢出土壤，殘余物為固定碳和其它無(wú)毒物質(zhì)保留在土壤中 (5)、將步驟⑷溢出土壤的氣態(tài)物進(jìn)行收集，進(jìn)行活性炭吸附處理后排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種被高分子有機(jī)物污染土壤的消解、凈化的方法，其特征在于步驟⑵中，低熔點(diǎn)易揮發(fā)組分的溶劑類有機(jī)物為熔點(diǎn)低于150°C的溶劑類有機(jī)物，步驟⑷中，高熔點(diǎn)的有機(jī)污染物為熔點(diǎn)高于150°C有機(jī)污染物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種被高分子有機(jī)物污染土壤的消解、凈化的方法，其特征在于步驟⑶以蒸汽形式溢出土壤的高分子有機(jī)物溶劑收集、冷卻處理后產(chǎn)生尾氣，進(jìn)行活性炭吸附處理后排放。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種被高分子有機(jī)物污染土壤的消解、凈化的方法，其特征在于步驟⑷溢出土壤的氣態(tài)物進(jìn)行收集，進(jìn)行活性炭吸附處理后產(chǎn)生的蒸汽冷卻得回收溶劑。
全文摘要
一種被高分子有機(jī)物污染土壤的消解、凈化的方法，解決去除土壤中高分子有機(jī)物的技術(shù)問(wèn)題，方法步驟⑴在地面形成局部封閉的處理空間⑵利用微波發(fā)生器對(duì)污染土壤實(shí)施微波輻射，高分子有機(jī)污染物以蒸汽形式溢出土壤；⑶蒸汽形式溢出土壤的高分子有機(jī)物溶劑收集、冷卻得回收溶劑；⑷持續(xù)實(shí)施增加微波強(qiáng)度的微波輻射，使高熔點(diǎn)的有機(jī)污染物生成氣態(tài)物和殘余物，生產(chǎn)的氣態(tài)物溢出土壤⑸將氣態(tài)物進(jìn)行收集，進(jìn)行活性炭吸附處理后排放。本發(fā)明的有益效果是，徹底的無(wú)害化處理。有效的資源化利用。工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，周期短。
文檔編號(hào)B09C1/06GK102389892SQ20111034474
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者楊啟才, 王照壹 申請(qǐng)人:深圳市兗能環(huán)保科技有限公司