利用高温土壤余热提高常温解吸大棚处理效率的系统的制作方法

本实用新型涉及一种土壤治理技术领域，具体是一种利用高温土壤余热提高常温解吸大棚处理效率的系统。

背景技术：

土壤是人类赖以生存的物质基础，是生态环境的重要组成部分。随着工农业的发展和城市化进程的不断扩大，土壤环境日益恶化。根据环境保护部和国土资源部2014年联合发布的全国土壤污染状况调查公报的数据显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。在土壤的污染类型中，有机污染占很大比例，其主要是目前在用和即将废弃退役的工业和重污染企业在生产过程中产生的、倾倒排放的和泄露的污染物。当前受污染的场地主要用于或即将用于建造居民生活小区或其他建设，场地的污染状况成为建设的主要限制性因素，严重影响人们的生产生活和生态环境安全，成为亟待解决的环境问题。

高温热解吸技术和常温解吸技术作为有机污染土壤治理的物理修复技术，具有适用范围广、工艺简单易操作、受场地限制小、修复效率高、污染物去除彻底、并能够有效防止治理修复中的二次污染等优点。但传统的高温热解吸和常温解吸技术在工程应用中存在以下问题：

高温热解吸技术在修复治理污染土壤的过程中需要采用大量的燃气、燃油或粉煤灰作为能源，以提高温度达到高温热解的效果。修复后的土壤由于高温热解作用，温度过高不易运输，而且土壤颗粒很细，容易产生扬尘造成二次污染。

常温解吸技术由于主要在常温下进行操作，温度和地域对实施修复影响较大，夏季或是气候气温高的地区修复效率较高，可以达到较高的污染物去除率，在秋冬季节或是气候温度低的地区很难达到理想的处理效率和修复效果。

而目前也尚未见有利用高温热解吸技术与常温解吸技术联合用于治理挥发或半挥发性有机污染土壤的相关报导。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种利用高温土壤余热提高常温解吸大棚处理效率的系统，它将高温热解吸技术与常温解吸技术联合用于治理挥发或半挥发性有机污染土壤，即能充分利用废热，又提高修复效率，防止修复过程中产生二次污染。

本实用新型以如下技术方案解决上述技术问题：

本实用新型利用高温土壤余热提高常温解吸大棚处理效率的系统，它包括热交换系统、常温解吸大棚地暖系统和土壤除尘系统，所述常温解吸大棚地暖系统包括加热盘管；所述热交换系统包括热交换流槽，热交换流槽用于高温土壤的输送以及降温，热交换流槽与加热盘管相连通，实现加热盘管内的循环水加热；所述土壤除尘系统包括除尘室、密闭防尘棚以及运输马道，除尘室的一端连接热交换流槽，除尘室的另一端连接运输马道，除尘室的上部设置密闭防尘棚，密闭防尘棚设有用于给土壤除尘的喷淋设备。

所述常温解吸大棚地暖系统还包括由上至下依次设置的面层、填充层、绝热层和防潮层，所述加热盘管置于绝热层的上方，加热盘管之间设置填充层。

所述热交换流槽采用无缝钢管制作，其两端分别设有去水耐高温水泵和回水耐高温水泵。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1)本实用新型利用高温热解吸修复后的高温土壤的余热作为热源，通过热交换系统加热大棚地暖盘管内的循环水来提高土壤温度，从而提高常温解吸的处理效率，同时降低了高温热解吸修复后土壤的温度，土壤温度可降至40℃-50℃，并经过喷淋除尘后外运，现场无扬尘，无水蒸气泄露，方便运输。

2)本实用新型中高温热解吸修复后的土壤温度达300℃-350℃，经过热交换系统后土壤温度降至40℃-50℃，进入常温解吸大棚地暖盘管的循环水温度为70℃-80℃，热交换率≥95％，能使常温解吸大棚内土壤温度升高30℃-35℃。

3)本实用新型中高温热解吸修复后高温土壤经过热交换流槽进行热交换后土壤温度降至40℃-50℃，经过喷淋除尘后外运；现场无扬尘，无水蒸气泄露。

4)本实用新型将高温热解吸技术与常温解吸技术联用，不仅实现了能源的合理充分利用，符合环境修复的宗旨和我国发展两型社会的需求；而且还实现废热再利用，既有利于修复工程的实施又节约了成本；同时，高温热解吸技术与常温热解吸技术二者联用，打破了常温热解吸技术受温度条件的制约，使此项技术不再受季节和地域的影响，提高了修复质量和修复效率。

附图说明

图1是采用本实用新型系统用于提高常温解吸大棚处理效率的工艺流程示意图。

图2是图1中常温解吸大棚地暖系统的结构示意图。

图3是图1中热交换系统和土壤除尘系统组合安装的结构示意图。

图中：1-防潮层，2-绝热层，3-加热盘管，4-填充层，5-钢板面层，6-高温土壤入口，7-热交换流槽，8-土壤除尘室，9-土壤运输马道，10-密闭防尘棚。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的描述：

如图1—图3所示，本实用新型利用高温土壤余热提高常温解吸大棚处理效率的系统包括热交换系统、常温解吸大棚地暖系统和土壤除尘系统，所述常温解吸大棚地暖系统的结构如图2所示，它包括加热盘管3、钢板面层5、填充层4、绝热层2和防潮层1，钢板面层5、填充层4、绝热层2和防潮层1由上到下依次排布，加热盘管3采用平行型，置于绝热层2的上方，加热盘管3之间设置填充层4，该常温解吸大棚地暖系统为地埋式安装。

所述热交换系统和土壤除尘系统的结构如图3所示，热交换系统包括热交换流槽7，热交换流槽7设有循环水通道和土壤输送通道，所述循环水通道与加热盘管3相连通，所述土壤输送通道的一端连接高温土壤入口6，另一端连接土壤除尘系统。所述土壤除尘系统包括土壤除尘室8、密闭防尘棚10以及运输马道9，土壤除尘室8的一端连接热交换流槽7的土壤输送通道，除尘室8的另一端连接运输马道9，土壤除尘室8的上部设置密闭防尘棚10，密闭防尘棚10设有多条用于给土壤除尘的喷淋水管。所述热交换系统和土壤除尘系统采用预埋式安装。

本实用新型所述的热交换流槽7采用无缝钢管制作，其两端分别安装去水耐高温水泵和回水耐高温水泵。

如图1所示，采用本实用新型系统用于提高常温解吸大棚处理效率的方法，包括如下操作步骤：

1)构建处理系统：安装热交换系统、常温解吸大棚地暖系统和土壤除尘系统，具体结构见图2和图3；

2)启动处理系统：将高温热解吸修复后的土壤(300℃-350℃)通过高温土壤入口6进入热交换流槽7的土壤输送通道，经过热交换后再进入到土壤除尘室8，在此过程中通过热交换流槽7加热液体通道内的循环水，加热后的循环水进入大棚地暖盘管3，同时对进入大棚地暖盘管3的水温进行实时在线监测，当温度升至80℃左右时，通过控制去水耐高温水泵和回水耐高温水泵的流量，使地暖盘管的供水口温度为70℃-80℃，出水口温度为15℃-25℃。

高温热解吸修复后的高温土壤进入土壤除尘室8后，开启密闭防尘棚10的喷淋水，对土壤进行除尘后，由铲车将土壤经土壤运输马道9运出，在此过程中密闭防尘棚10起密闭作用，防止灰尘及喷淋过程中产生的水蒸气外溢。

本实用新型系统利用高温热解吸修复后的高温土壤经热交换后将常温解吸大棚地暖内的循环水温度升高后再通入大棚地暖盘管内，通过与大棚内堆积的污染土壤进行热交换，提高了污染土壤的温度。在提高大棚地暖温度的同时也降低了土壤的温度，对温度降低后的土壤进行喷淋除尘，以便于运输并防止二次污染。

本实用新型所述土壤除尘系统的绝热层2采用聚苯乙烯泡沫塑料制作，以减少热量向下的无效扩散。

本实用新型所述的热交换流槽7采用直径为150mm的无缝钢管，无缝钢管管路为受热管路且与常温解吸大棚的地暖盘管相连，其两端安装的去水耐高温水泵和回水耐高温水泵作为地暖循环水的动力水泵；去水耐高温水泵将加热后的水从热交换流槽7注入常温解吸大棚地暖盘管，回水耐高温水泵将与大棚内土壤热交换后的循环水从常温解吸大棚地暖盘管回注至热交换流槽7，使循环水重复加热。

以下是采用本实用新型系统的具体应用案例：

北方某污染土修复治理场地冬季利用高温热解吸修复后土壤余热作为热源，加热常温解吸大棚地暖盘管内的循环水，对大棚内的污染土进行加热，大棚内污染土的主要目标污染物为苯和萘；该项目高温热解吸修复土壤的量为20m³/h，出土温度320℃，热交换流槽高5米，宽2米，设计倾斜角度45°材质为钢筋混凝土；经过热交换后，高温土壤温度由320℃降至55℃；经过热交换流槽热交换器进行热交换后，常温解吸大棚地暖盘管进水口水温达到80℃左右，进水口流量35m³/h-40m³/h；大棚室温可保持在30℃左右，土壤温度由原来的0℃-5℃提高到35℃左右；热交换流槽热交换器选用直径150mm的无缝钢管，管间距100mm，地暖盘管选用交联聚乙烯管(PE-X)，管径20mm，厚度为2mm，密度0.94～0.95g/cm³，间距为250mm；经大棚地暖盘管热交换后，盘管出水口温度降低至22℃左右；通过该系统，使得常温解吸技术打破了我国北方冬季温度低的条件限制，得到了较好的处理效果，使污染物的去除率达到了95％以上。