技术领域
[0001] 本
发明涉及环境修复技术领域，具体涉及应用于
土壤气相抽提产生的尾气的处理装置及尾气处理方法。
背景技术
[0002] 土壤气相抽提是一种有效去除土壤挥发性有机物(VOCs)的原位修复技术，采用
真空泵从污染土层
抽取气体，使得污染土层中的有机污染通过抽提排出，具有低成本、高效率等显著优点，是一项新兴的
土壤污染的原位修复技术。
[0003] 土壤气相抽提的尾气中含有大量的VOCs，VOCs(volatile organic compounds)挥发性有机物，是指常温下
饱和蒸汽压大于70.91Pa、标准
大气压101.3kPa下沸点在50～260℃以下且初馏点等于250℃的有机化合物，或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。VOCs主要包括
烃类、芳烃类、醇类、
酮类、脂类等，具有低沸点、易挥发、且具有刺激性气味和毒性等特点，需经处理后才能排放。
[0004] 目前，针对气相抽提尾气处理技术主要包括两类：一类是
吸附法，主要是通
过冷凝、吸附、吸收及膜分离等物理措施富集和分离VOCs，后加以无害化处理或
回收利用，另一类是通
过热、光及
微生物等化学生物措施将VOCs转化为无毒无害的小分子化合物排出。其中，吸附法相比其他方法具有工艺成熟、操作简单、能耗低及效果高等优点，常用的吸附剂有
活性炭、
硅胶及
活性氧化
铝等材料。然而，现有的吸附法采用吸附剂成本较高。
[0005] 矿化垃圾是指在填埋场中经过若干年降解后，基本上达到稳定化状态的垃圾。矿化垃圾广泛存在与各大中型城市周边的填埋场中，具有良好的多孔性结构、巨大的表面积，并富含微生物及有机质且无毒无害、可再生能
力等特点，已被用于处理垃圾渗滤液、生活污
水、畜禽
废水和难降解废水等各种被污染的废水。
[0006] 目前针对于矿化垃圾来处理尾气这一方向仍是一项空白。
发明内容
[0007] 针对
现有技术存在的问题，本发明提供利用矿化垃圾处理气相抽提尾气的尾气处理装置，以解决现有气相抽提尾气处理装置的吸附剂成本高的技术问题。
[0008] 本发明提供利用矿化垃圾处理气相抽提尾气的方法，以解决现有气相抽提尾气处理装置的吸附剂成本高的技术问题。
[0009] 本发明的技术方案是：利用矿化垃圾处理气相抽提尾气的尾气处理装置，包括顺序连接的分离单元，吸附单元以及监测单元，其特征在于，所述分离单元包括进气管、
真空泵以及三相分离器，所述进气管为用于输送土壤气相抽提产生的尾气的输送管，所述真空泵的进口与所述进气管连接，所述真空泵的出口与所述三相分离器的进气口通过管路连接，所述三相分离器底部设有废水排出口以及
废油排出口；
[0010] 所述吸附单元包括吸附塔，所述吸附塔内的填料为矿化垃圾，所述吸附塔的底部设有吸附塔进气口，所述吸附塔进气口与所述三相分离器的出气口对接，所述吸附塔的顶部设有吸附塔出气口，所述吸附塔出气口连接出气管；
[0011] 所述监测单元包括VOCs监测装置，所述VOCs监测装置的
采样头设置在所述出气管内。
[0012] 本
专利将填埋场中矿化垃圾作为吸附气相抽提尾气中VOCs的吸附剂，充分利用了矿化垃圾的特性，因矿化垃圾含大量原生降解微生物，可提高被吸附有机质的降解效率，不仅将矿化垃圾变废为宝、以废治废，而且能高效率、低能耗、连续及稳定地去除气相抽提尾气中VOCs，除此之外，富含微生物的矿化垃圾可为后续吸附有机物的生化处理提供分解者，减少二次污染。本装置具有高效率、低成本及运行稳定等优点，同时能将矿化垃圾变废为宝，减少填埋场的存量垃圾。
[0013] 进一步优选的，所述吸附塔内部从下至上依次安装有镂空板、导流板以及限位
挡板，所述导流板与所述吸附塔的内壁之间设有间隙，以所述间隙为用于气流流经的通道；
[0014] 所述填料设置在所述镂空板与所述限位挡板之间，且所述限位挡板上开设有透气孔。
[0015] 本专利的镂空板不仅可提供矿化垃圾的
支撑，同时能将扩散的气流均匀分布至吸附塔的内部。除此之外，还能为掉落残渣提供路径。通过限位挡板，可以防止矿化垃圾在气流作用下发生移动，同时保证气流流通。
[0016] 进一步优选的，所述吸附塔的底部开设有废渣排出口。
[0017] 吸附塔设置废渣排出口可以排出装置在运行期间矿化垃圾上掉落的残渣，防止其堵塞吸附塔导致装置故障。
[0018] 进一步优选的，所述吸附塔进气口设置在所述吸附塔内部，且高于所述废渣排出口。
[0019] 通过上置的进气口可防止掉落残渣堵塞进气口，设置的气流
扩散板可有效地将进气扩散至吸附塔四周。
[0020] 进一步优选的，所述吸附塔进气口的外壁上连接有周向排布的气流扩散板，所述气流扩散板的端部与所述吸附塔的内壁相连；
[0021] 所述气流扩散板倾斜设置，所有的气流扩散板中相邻的气流扩散板之间的间隙为用于残渣导出的通道；
[0022] 所述气流扩散板设置在所述镂空板的下方。
[0023] 经过气流扩散板有效地将进气扩散至吸附塔四周。
[0024] 优选地，所述导流板设置有至少一个，所述导流板的一侧与吸附塔的内壁固定连接，所述导流板的另一侧与所述吸附塔的内壁存有间隙；
[0025] 所述导流板连接吸附塔内壁侧至所述导流板与吸附塔内壁存有间隙侧倾斜向下。
[0026] 通过至少一个倾斜设置的导流板可以延长气流与矿化垃圾的
接触时间，增加矿化垃圾的吸附率。
[0027] 进一步优选的，所述导流板向下倾斜的
角度为15°。
[0028] 进一步优选的，所述导流板的长度设置为所述吸附塔内径的2/3。
[0029] 进一步优选的，所述导流板设有至少两个，至少两个导流板从上至下依次交替连接所述吸附塔左侧以及右侧。
[0030] 进而在内部形成迂回气流通道，缓慢流速。
[0031] 气流扩散板、镂空板以及导流板固定在吸附塔内，限位挡板可拆卸安装在吸附塔内。也可以是气流扩散板固定在吸附塔内，镂空板、导流板以及限位挡板均可拆卸安装在吸附塔内。
[0032] 进一步优选的，所述吸附塔的内部的填料从上至下依次为至少三个分区，且所有分区中位于上方的分区的填料粒径小于位于下方的分区的填料粒径。
[0033] 按粒径大小分层是因矿化垃圾本身粒径大小不一的特征，分层填满矿化垃圾可使得其吸附VOCs能力得到充分发挥，增加吸附效率。
[0034] 进一步优选的，所述吸附塔设有至少两个，所有的吸附塔并联设置；
[0035] 每个吸附塔的吸附塔进气口均安装有一控制
阀；
[0036] 所述三相分离器的出气口连接一主管路，所述主管路的出气口连接与吸附塔个数相匹配的分支管路，每个分支管路分别连接一个吸附塔。
[0037] 本专利通过设置两座或多座吸附塔可间隔运行，在其中一座吸附塔充分吸附后更换另一座进行装置连续运行，确保运行效率，同时为置换吸附塔中填料提供充分时间，方便后续
微生物处理。
[0038] 进一步优选的，所述监测单元还包括控制出气管的出气通断的排气阀，所述排气阀是一进两出
控制阀，所述控制阀的一个出口与大气联通，所述排气阀的另一个出口通过一气泵与所述主管路相连。
[0039] 便于循环回另一个吸附塔。
[0040] 所述进气管上设有进气阀。
[0041] 利用矿化垃圾处理气相抽提尾气的方法，采用所述利用矿化垃圾处理气相抽提尾气的尾气处理装置对尾气进行处理吸附，包括如下步骤:
[0042] 步骤一：矿化垃圾按粒径由大到小、从底部至顶部分层填装至吸附塔中；
[0043] 步骤二：进气管连接气相抽提尾气排出管，且保证VOCs监测装置处于运行状态；
[0044] 步骤三：将尾气依次导入分离单元，吸附单元以及监测单元，进行尾气处理。
[0045] 针对于至少两个吸附塔并联设置的情况，具体步骤如下：
[0046] 步骤三：打开进气阀以及任意一个吸附塔上的控制阀，尾气依次导入进气阀、真空泵、三相分离器、开启有控制阀的吸附塔以及监测单元；
[0047] 步骤四：观测VOCs监测装置，待显示VOCs超标时，关闭控制阀，切换另一个吸附塔上的控制阀，通过出气管上的排气阀将气流导向切换，将气流导入并联设置的另一吸附塔中；
[0048] 观测VOCs监测装置，待显示VOCs正常时，将排气阀切换至与大气导通；
[0049] 步骤五：置换初始气路中的吸附塔内的矿化垃圾，填满新的矿化垃圾；
[0050] 步骤六：循环步骤四和步骤五过程直至运行结束；
[0051] 步骤七：排出三相分离器中的废水和废油及吸附塔中的废渣。
附图说明
[0052] 图1为本发明具体
实施例1的一种结构示意图；
[0053] 图2为本发明具体实施例2的一种结构示意图；
[0054] 图3为本发明具体实施例3的一种结构示意图。
[0055] 图中：1为进气管，2为真空泵，3为三相分离器，4为废水排出口，5为废油排出口，6为控制阀，7为吸附塔，8为VOCs监测装置，9为排气阀，71为吸附塔进气口，72为废渣排出口，73为气流扩散板，74为镂空板，75为矿化垃圾，76为导流板，77为限位挡板，78为吸附塔出气口。
具体实施方式
[0056] 下面结合附图对本发明做进一步的说明。
[0057] 具体实施例1，参见图1，利用矿化垃圾处理气相抽提尾气的尾气处理装置，包括顺序连接的分离单元，吸附单元以及监测单元。
[0058] 分离单元包括进气管1、真空泵2以及三相分离器3，进气管1上设有进气阀。进气管1为用于输送土壤气相抽提产生的尾气的输送管，真空泵2的进口与进气管1连接，真空泵2的出口与三相分离器3的进气口通过管路连接，三相分离器3底部设有废水排出口4以及废油排出口5。
[0059] 吸附单元包括吸附塔，吸附塔内的填料为矿化垃圾，吸附塔7的底部设有吸附塔进气口，吸附塔进气口与三相分离器3的出气口对接，吸附塔7的顶部设有吸附塔出气口，吸附塔出气口连接出气管；吸附塔7的底部开设有废渣排出口。吸附塔设置废渣排出口可以排出装置在运行期间矿化垃圾上掉落的残渣，防止其堵塞吸附塔导致装置故障。吸附塔进气口设置在吸附塔内部，且高于废渣排出口。通过上置的进气口可防止掉落残渣堵塞进气口。
[0060] 监测单元包括VOCs监测装置8，VOCs监测装置8的采样头设置在出气管内。
[0061] 本专利将填埋场中矿化垃圾作为吸附气相抽提尾气中VOCs的吸附剂，充分利用了矿化垃圾的特性，因矿化垃圾含大量原生降解微生物，可提高被吸附有机质的降解效率，不仅将矿化垃圾变废为宝、以废治废，而且能高效率、低能耗、连续及稳定地去除气相抽提尾气中VOCs，除此之外，富含微生物的矿化垃圾可为后续吸附有机物的生化处理提供分解者，减少二次污染。本装置具有高效率、低成本及运行稳定等优点，同时能将矿化垃圾变废为宝，减少填埋场的存量垃圾。
[0062] 监测单元还包括控制出气管的出气通断的排气阀9。
[0063] 吸附塔设有至少两个，所有的吸附塔并联设置；每个吸附塔7的吸附塔进气口均安装有一控制阀6；三相分离器3的出气口连接一主管路，主管路的出气口连接与吸附塔个数相匹配的分支管路，每个分支管路分别连接一个吸附塔。
[0064] 当吸附塔设有两个时，每个吸附塔7的吸附塔进气口安装的控制阀6可以是一进两出
电磁阀。
[0065] 当VOCs监测装置8检测排放气体合格后，排气阀9将尾气排放。当VOCs监测装置8检测排放气体不合格时，由控制阀6将尾气切换至另一吸附塔进行连续运行。
[0066] 采用本装置进行尾气处理的方法，包括以下步骤：
[0067] 步骤一：矿化垃圾按粒径由大到小、从底部至顶部分层填装至吸附塔中；
[0068] 步骤二：进气管1连接气相抽提尾气排出管，且保证VOCs监测装置8运行状态；
[0069] 步骤三：打开进气阀，将尾气导入；
[0070] 步骤四：观测VOCs监测装置8，待显示VOCs超标时，控制阀6导向切换，将气流导入并联设置的另一吸附塔中；
[0071] 步骤五：置换初始气路中的吸附塔内的矿化垃圾，并将其进行微生物处理，填满新的矿化垃圾；
[0072] 步骤六：循环步骤四以及步骤五过程直至运行结束；
[0073] 步骤七：排出三相分离器3中的废水和废油及吸附塔中的废渣。
[0074] 步骤一中，筛分矿化垃圾，剔除石子、碎玻璃、
橡胶、未完全降解的织物等杂物，将筛分后的矿化垃圾按粒径由大到小、从底部至顶部分层填装至吸附塔中，如矿化垃圾粒径过小可用沸石代替。
[0075] 具体实施例2，参见图2，在具体实施例1的
基础上，排气阀9是一进两出控制阀6，控制阀6的一个出口与大气联通，控制阀6的另一个出口连接至主管路。本专利通过设置两座或多座吸附塔可间隔运行，在其中一座吸附塔充分吸附后更换另一座进行装置连续运行，确保运行效率，同时为置换吸附塔中填料提供充分时间，方便后续微生物处理。
[0076] 控制阀6另一个出口与主管路之间安装有一气泵。便于导流。
[0077] 采用本装置进行尾气处理的方法，包括以下步骤：
[0078] 步骤一：矿化垃圾按粒径由大到小、从底部至顶部分层填装至吸附塔中；
[0079] 步骤二：进气管1连接气相抽提尾气排出管，且保证VOCs监测装置8运行状态；
[0080] 步骤三：打开进气阀以及任意一个吸附塔上的控制阀6，将尾气依次导入进气阀、真空泵2、三相分离器，开启有控制阀6的吸附塔以及监测单元；
[0081] 步骤四：观测VOCs监测装置8，待显示VOCs超标时，关闭步骤三开启的控制阀6，切换另一个吸附塔上的控制阀6，通过出气管上的排气阀9将气流导向切换，将气流导入并联设置的另一吸附塔中；
[0082] 观测VOCs监测装置8，待显示VOCs正常时，将排气阀9切换至与大气导通；
[0083] 步骤五：置换初始气路中的吸附塔内的矿化垃圾，并将其进行微生物处理，填满新的矿化垃圾；
[0084] 步骤六：循环步骤四和步骤五过程直至运行结束；
[0085] 步骤七：排出三相分离器3中的废水和废油及吸附塔中的废渣。
[0086] 步骤一中，筛分矿化垃圾，剔除石子、碎玻璃、橡胶、未完全降解的织物等杂物，将筛分后的矿化垃圾按粒径由大到小、从底部至顶部分层填装至吸附塔中，如矿化垃圾粒径过小可用沸石代替。
[0087] 具体实施例3，在具体实施例1或2的基础上，吸附塔内部从下至上依次安装有镂空板74、导流板76以及限位挡板77，导流板76与吸附塔的内壁之间设有间隙，以间隙为用于气流流经的通道；填料设置在镂空板74与限位挡板77之间，且限位挡板77上开设有透气孔。本专利的镂空板74不仅可提供矿化垃圾75的支撑，同时能将扩散的气流均匀分布至吸附塔的内部。除此之外，还能为掉落残渣提供路径。通过限位挡板77，可以防止矿化垃圾75在气流作用下发生移动，同时保证气流流通。
[0088] 吸附塔进气口71的外壁上连接有周向排布的气流扩散板73，气流扩散板73的端部与吸附塔的内壁相连；气流扩散板73倾斜设置，所有的气流扩散板73中相邻的气流扩散板73之间的间隙为用于残渣导出的通道；气流扩散板73设置在镂空板74的下方。经过气流扩散板73有效地将进气扩散至吸附塔四周。
[0089] 吸附塔进气口71设置在吸附塔内部，且高于废渣排出口72；且吸附塔进气口设置在气流扩散板73的下方。吸附塔出气口78设置在吸附塔的顶部。
[0090] 导流板76设置有至少一个，导流板76的一侧与吸附塔的内壁固定连接，导流板76的另一侧与吸附塔的内壁存有间隙；导流板76连接吸附塔内壁侧至导流板76与吸附塔内壁存有间隙侧倾斜向下。通过至少一个倾斜设置的导流板76可以延长气流与矿化垃圾75的接触时间，增加矿化垃圾75的吸附率。导流板76向下倾斜的角度为15°。导流板76设有至少两个，至少两个导流板从上至下依次交替连接吸附塔左侧以及右侧。进而在内部形成迂回气流通道，缓慢流速。导流板的长度设置为所述吸附塔内径的2/3。
[0091] 气流扩散板73、镂空板74以及导流板76固定在吸附塔内，限位挡板77可拆卸安装在吸附塔内。也可以是气流扩散板73固定在吸附塔内，镂空板74、导流板76以及限位挡板77均可拆卸安装在吸附塔内。
[0092] 吸附塔的内部的填料从上至下依次为至少三个分区，且所有分区中位于上方的分区的填料粒径小于位于下方的分区的填料粒径。按粒径大小分层是因矿化垃圾75本身粒径大小不一的特征，分层填满矿化垃圾75可使得其吸附VOCs能力得到充分发挥，增加吸附效率。
[0093] 采用本装置的吸附塔对VOCs进行吸附时，针对于不同的污染物的吸附率见下表：
[0094] 污染物名称 处理前浓度(mg/m3) 处理后浓度(mg/m3) 去除率苯 4.7 0.4 81.4％
甲苯和二甲苯 235.3 8.0 96.6％
非甲烷总烃 1066.7 32 97.0％
挥发性有机物 1516.2 56.1 96.3％
[0095] 以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
