過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置及其模擬試驗方法
【專利摘要】本發明公開了一種過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置及其模擬試驗方法。該裝置包括液體藥劑輸送單元、蒸汽發生輸送單元、多功能破碎攪拌噴灑單元及其配套密閉攪拌容器單元；多功能破碎攪拌噴灑單元包括帶多個錘式槳葉和噴灑孔的空心破碎攪拌軸，液體藥劑和蒸汽通入破碎攪拌軸。該方法包括過硫酸鹽溶液的配制、熱蒸汽的制備、土壤的加入、初步破碎攪拌、過硫酸鹽溶液的噴灑、熱蒸汽的注入、容器上下脫離、土壤性質分析及樣品采集、數據分析過程。本發明能在較低土壤水分含量下實現過硫酸鹽溶液與污染土壤充分混合；通過向土壤中注入蒸汽進行加熱實現過硫酸鹽的激活，模擬活化過硫酸鹽對土壤中有機污染物的修復效果。
【專利說明】過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置及其模擬試驗方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于污染土壤修復【技術領域】，具體涉及一種過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置及其模擬試驗方法。
【背景技術】
[0002]隨著城市化和產業轉移進程的加快，我國城市工業企業搬遷或遺留的污染場地數量與日俱增。初步估計，我國各類工業污染場地至少以數十萬計。城市污染場地已成為我國許多大中城市土地資源安全再利用的限制因素。場地污染土壤修復的研究和實踐已成為我國環境治理領域的重要內容。
[0003]據估計，在城市污染場地中潛在的揮發性有機物(VOCs)和半揮發性有機物(SVOCs)污染場地占到一半左右。如何合理有效地處置揮發/半揮發性有機物污染土壤已成為亟需解決的技術難題。
[0004]按土壤修復位置的不同，可以將土壤修復技術分為原位和異位兩種，前者不需將土壤挖掘出來而在原地進行污染土壤的修復。上海的土壤類型主要為潰潛型和淋溶-淀積型的水成和半水成土，絕大部分地區土壤的粘粒含量高于16.35%，質地較為粘重，滲透系數一般低于10_5cm/s，因此原位土壤修復技術的應用受到限制。
[0005]異位高級氧化修復技術是重要的有機污染土壤修復技術，具有修復效率高、時間短、成本低、對污染物類型和濃度不敏感等優點，自20世紀90年代以來，該技術開始應用于有機污染場地的修復。國內外研究人員對高錳酸鹽、過氧化氫、芬頓試劑和臭氧等氧化劑開展了廣泛而深入的研究，發現這幾種傳統的氧化劑用于土壤修復時存在穩定性低、受土壤條件影響大等諸多弊端，從而在一定程度上限制了這些氧化劑在污染土壤修復中的應用。
[0006]高錳酸鉀是一種固體氧化劑，其標準氧化還原電位為+1.68V，在這幾種氧化劑中其氧化性相對較低。高錳酸鉀具有運輸方便、適用PH范圍廣、受碳酸根等離子影響小等優點，但其缺點也較為突出:(1)高錳酸鉀是通過提供氧原子對有機物進行氧化，此過程沒有形成羥基自由基(.0H)，從而表現出相對較弱的氧化性能；(2)高錳酸鉀具有較深的紫紅色，添加至土壤后會顯著改變土壤的顏色等外觀指標，感官感受較差。
[0007]過氧化氫是一種無色透明液體氧化劑,其標準氧化還原電位為+1.70V，其自身氧化性也相對較低。過氧化氫自身可以對有機物進行氧化反應，同時產生的羥基自由基(+2.70V)具有更強的氧化性。過氧化氫的缺點主要包括:(I)易分解，穩定性低；(2)修復過程中易產生氣體和熱量，無效損耗大；(3)修復時有效時間較短，通常只有幾個小時；(4)要求采取較為嚴格的防護措施。
[0008]芬頓試劑是在過氧化氫中加入亞鐵離子，催化過氧化氫產生氧化性較強的羥基自由基，這在一定程度上提高了過氧化氫的氧化能力。為了保持亞鐵離子較強的催化活性，傳統的芬頓反應必須控制PH值在3左右，維持較強的酸性條件。由于具有以上特性，芬頓試劑作為氧化劑主要具有以下缺點:(1)過氧化氫易分解，穩定性低；(2)修復過程中短時間內劇烈反應，易產生氣體釋放劇烈熱量，無效損耗大；(3)修復時有效時間較短，通常只有幾個小時；(4)要求采取較為嚴格的防護措施；(5)由于具有較強酸性，會顯著降低土壤pH值并改變土壤理化性質，若土壤中含有重金屬污染物，PH的降低可能會顯著提高重金屬的遷移性，通常需要再次加入堿性物質調整土壤酸堿性。
[0009]臭氧的標準氧化還原電位為+2.07V，氧化性相對較強，同時臭氧氧化過程中可以產生氧化性更強的羥基自由基。但由于臭氧為氣體氧化劑，這給其應用帶來了諸多不利影響:(1)水溶性較低，與土壤的接觸時間較短；(2)有效時間較短，通常只有幾個小時；(3)往往會產生毒性較強的中間產物。
[0010]過硫酸鹽由于具有優越的特性且價格低廉而越來越受到關注。過硫酸鹽在水中電離產生過硫酸根離子s202_8，其標準氧化還原電位為+2.01V，接近于臭氧，大于高錳酸根和過氧化氫。在適宜的激活條件下，S2O2-8活化分解為硫酸根自由基(SO42-.)，其氧化還原電位可達到+2.60V，遠遠高于過硫酸根本身，接近于氧化性極強的羥基自由基，這極大地提高了過硫酸鹽降解有機污染物的能力。因此過硫酸鹽應用時需要先進行激活。
[0011]紫外光、熱、過渡金屬離子、強堿性等條件均可以激活過硫酸根產生硫酸根自由基。紫外光在土壤中的穿透性不強，因此其有效修復深度較淺，效果較低；土壤中自由態Fe2+等過渡金屬離子的含量較低，若通過外源向土壤中加入，則必將顯著增加修復成本；為了形成較強的土壤堿性環境條件，常需向土壤中加入外源堿性物質，這會顯著改變土壤理化性質，通常需要再次加入酸性物質調整土壤酸堿性，修復成本顯著增加；土壤加熱有通入熱空氣、熱蒸汽、微波加熱等方式，均可以實現過硫酸鹽的激活。由于水蒸汽的比熱較大，對土壤加熱的效率較高，且成本較低，因此對技術可行性、操作便易程度、修復成本等因素進行綜合比較，熱蒸汽輸入是過硫酸鹽激活提高后續高級氧化修復效率的優選方式。
[0012]異位高級氧化修復技術實施過程中，質地粘重的污染土壤易持有較多的水分，從而導致土壤常以大塊狀的形式存在，這會造成土壤較難破碎、過硫酸鹽溶液不易與土壤混勻等問題，這往往成為土壤修復工程成功與否的關鍵因素。過硫酸鹽溶液容易被土壤所吸持，不易達到土壤顆粒內部，常用的土壤破碎混合設備對過硫酸鹽溶液的混合效率不高，因此必須進行土壤的破碎，破壞土壤的致密結構，減小土壤的粒徑，同時必須具有液體藥劑噴灑模塊，實現過硫酸鹽溶液與土壤的均勻混合；向土壤中注入熱蒸汽是激活過硫酸鹽增強其氧化性的重要途徑。但目前而言，具有破碎攪拌、液體藥劑噴灑功能、熱蒸汽注入功能的實驗室配套設備比較缺乏，多數情況下研究人員先將液體藥劑配制成足量溶液，其中的水分足以使土壤形成泥漿，采用水處理攪拌機或磁力攪拌器等設備實現液體藥劑與土壤的充分混勻，并放置于水浴鍋內加熱實現過硫酸鹽的激活。但在實施土壤修復工程時，往往不能向土壤中添加大量的水分使其形成泥漿，因為泥漿不利于后續的運輸和資源化利用過程，同時造成資源的浪費；由于土壤量巨大，也不能采用水浴鍋的形式對土壤加熱。這就造成了實驗室模擬試驗與現場修復工程的場景和參數不吻合，在很大程度上限制了試驗參數的普適性、準確性。因此，有必要研制一種能在較低土壤水分含量下實現過硫酸鹽溶液與污染土壤充分混合、具有熱蒸汽注入模塊的試驗模擬裝置，以研究過硫酸鹽異位高級氧化修復有機污染土壤的主要影響因素和工藝參數。
【發明內容】
[0013]本發明的目的是提供一種過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置及其模擬試驗方法，該模擬試驗裝置及其模擬試驗方法能在維持較低土壤水分含量的前提下實現過硫酸鹽溶液與土壤的充分混合，同時具有蒸汽加熱功能，能夠實現過硫酸鹽的激活，以研究過硫酸鹽異位高級氧化修復有機污染土壤的主要影響因素，獲得更精確的修復技術工藝參數。
[0014]本發明的技術方案是:
[0015]一種過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置，它包括液體藥劑輸送單元、蒸汽發生輸送單元、多功能破碎攪拌噴灑單元及其配套密閉攪拌容器單元，其中
[0016]液體藥劑輸送單元包括溶液存儲池、防腐蠕動泵、液體流量計和液體輸送管道；防腐蠕動泵入口與溶液存儲池連接，出口通過液體輸送管道與多功能破碎攪拌噴灑單元連接；防腐蠕動泵出口設有液體流量計。溶液存儲池用于儲存配制好的過硫酸鹽溶液。防腐蠕動泵產生動力，并借助液體輸送管道將過硫酸鹽溶液輸送至液體流量計并最終進入多功能破碎攪拌噴灑單元。液體流量計用于記錄過硫酸鹽溶液的流量，并計算過硫酸鹽溶液的添加量。所述防腐蠕動泵和液體流量計可以合并在一起。
[0017]蒸汽發生輸送單元包括蒸汽發生器、蒸汽流量計和蒸汽輸送管道；蒸汽發生器出口設有蒸汽流量計，并通過蒸汽輸送管道與多功能破碎攪拌噴灑單元連接；蒸汽發生器產生蒸汽，并借助蒸汽輸送管道將高溫蒸汽輸送至蒸汽流量計并最終進入多功能破碎攪拌噴灑單元。蒸汽流量計用于記錄蒸汽的流量。所述蒸汽發生器和蒸汽流量計可以合并在一起。
[0018]多功能破碎攪拌噴灑單元包括調速電機、電機轉速控制器、聯軸器、電機軸、傳動機構、軸承、支架、破碎攪拌軸、三通管及配套閥門；電機轉速控制器和調速電機相連接，用于控制并記錄電機軸承的轉速；調速電機通過聯軸器與電機軸連接，產生旋轉動力；電機軸通過傳動機構與破碎攪拌軸連接，將動力傳送給破碎攪拌軸，使其滾動，滾動過程中破碎攪拌軸上附著的錘式槳葉對土壤加以破碎和攪拌；所述傳動機構為傳動齒輪或傳動鏈條；破碎攪拌軸通過軸承固定在支架上；多個錘式槳葉沿軸向依次排列并交錯分布在破碎攪拌軸上的中間部位；錘式槳葉呈T形，其尾端固定在破碎攪拌軸上，其外端向與破碎攪拌軸垂直或傾斜成一定角度的方向延伸出去；破碎攪拌軸上位于錘式槳葉的兩側各套有一個密封圈，與配套密閉攪拌容器單元密封連接，保證容器的密閉性；破碎攪拌軸為可滾動的、一端開口一端封閉的空心管，其上的中間部位附著有錘式槳葉及多個噴灑孔，滾動過程中該結構能夠對土壤加以破碎和攪拌，同時破碎攪拌軸上開有多個噴灑孔，能夠實現攪拌過程中過硫酸鹽溶液、蒸汽的均勻加入；破碎攪拌軸一端封閉，另一端與帶有配套閥門的三通管連接；三通管固定在支架上，不轉動；該三通管另兩端分別與液體藥劑輸送單元、蒸汽發生輸送單元連接，為過硫酸鹽溶液、蒸汽進入破碎攪拌軸提供了通道。破碎攪拌軸和三通管之間設有密封圈，在破碎攪拌軸轉動過程中保證過硫酸鹽溶液、蒸汽等不會發生滲漏。錘式槳葉的表面積較大，有助于土壤的破碎和攪拌，其尺寸和密度可以根據需要加以調整。
[0019]配套密閉攪拌容器單元包括分體容器和可升降底座；分體容器由活動連接的上下兩個組件組成；在分體容器的左右兩側壁上設有以上下兩組件之間的連接線為中心線、與破碎攪拌軸及其上的密封圈適配的開口 ；破碎攪拌軸的中間部位及其上的錘式槳葉位于分體容器內部，破碎攪拌軸兩端從分體容器兩側壁上的開口穿出，并通過套在破碎攪拌軸上的密封圈與分體容器密封連接；分體容器下組件下端與可升降底座固定或活動連接，通過調節可升降底座的高度保證分體容器與密封圈緊密連接。多功能破碎攪拌噴灑單元和配套密閉攪拌容器單元的緊密連接能夠防止實驗過程中土壤的外溢和灰塵的產生。
[0020]分體容器下組件的形狀為半圓柱體；分體容器下部為橫放的圓柱形，即分體容器下部的形狀為近圓柱體(即比一個整圓柱體小一點，為3/4至4/5圓柱體，接近一個整圓柱體)；這種形狀能夠防止土壤破碎攪拌過程中產生死角，增加破碎攪拌的效率。
[0021]分體容器上下兩個組件之間可通過法蘭和螺栓連接，或采用其他活動連接方式。
[0022]分體容器上下組件間可鋪墊硅膠墊圈，以保證上下兩個組件連接時的密閉性。
[0023]密封圈的材質可用聚四氟乙烯或其他材料。
[0024]所述配套密閉攪拌容器單元為經過防腐處理的碳鋼材質。
[0025]所述破碎攪拌軸為碳鋼材質并經過防腐處理。
[0026]分體容器和可升降底座可連接為一體或分開，即分體容器下端與可升降底座之間可為固定或活動連接。
[0027]所述分體容器下組件下端設支撐柱和底板，并通過支撐柱與下面的水平底板連接，防止容器傾倒；底板下面與可升降底座連接。
[0028]一種利用上述模擬試驗裝置進行的過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗方法，按如下步驟進行:
[0029](一)、過硫酸鹽溶液的配制:根據擬研究的處理后的土壤含水量和過硫酸鹽添加量來配制過硫酸鹽溶液，并存放于溶液存儲池；
[0030](二)、熱蒸汽的制備:將去離子水輸入蒸汽發生器內，接通蒸汽發生器電源開關，電熱管開始加熱并制備熱蒸汽；
[0031](三)、土壤的加入:稱取一定數量的供試土壤，放置于分體容器下組件中；調整可升降底座的高度直至分體容器下組件上的開口與破碎攪拌軸上的密封圈緊密連接；將硅膠墊圈鋪墊在分體容器下組件上，將分體容器上組件放置于硅膠墊圈上，通過法蘭和螺栓將上組件和下組件連接；
[0032](四)、初步破碎攪拌:打開調速電機的開關，通過電機轉速控制器調整轉速，通過破碎攪拌軸上的錘式槳葉實現土壤的破碎及混合；
[0033](五)、過硫酸鹽溶液的噴灑:打開三通管上與液體藥劑輸送單元連接的閥門，打開防腐蠕動泵和液體流量計的電源，根據藥劑溶液的添加量選擇適宜的流量，將藥劑溶液泵入破碎攪拌軸，通過破碎攪拌軸上的噴灑孔實現藥劑溶液的噴灑。過硫酸鹽溶液噴灑完畢后，關閉三通管上與液體藥劑輸送單元連接的閥門，關閉防腐蠕動泵和液體流量計的電源；
[0034](六)、熱蒸汽的注入:打開三通管上與蒸汽發生輸送單元連接的閥門，打開蒸汽流量計的電源，根據蒸汽注入量選擇適宜的流量，將熱蒸汽輸入破碎攪拌軸，通過破碎攪拌軸上的噴灑孔實現熱蒸汽的注入。熱蒸汽注入完畢后，關閉三通管上與蒸汽發生輸送單元連接的閥門，關閉蒸汽發生器和蒸汽流量計的電源；
[0035](七)、多功能破碎攪拌噴灑單元與配套密閉攪拌容器單元的脫離:通過電機轉速控制器調整轉速為零，關閉調速電機的開關，旋開法蘭上的螺栓，使分體容器上組件和下組件分離，下調可升降底座的高度直至分體容器下組件上的開口與破碎攪拌軸上的密封圈脫離；
[0036](八)、土壤性質分析及樣品采集:在分體容器下組件中進行土壤性質快速測定和土壤樣品的采集，并根據需要對采集的土壤樣品進行污染物含量分析等測試；
[0037](九)、數據分析:利用上述數據，將不同處理加以比較，探討過硫酸鹽高級氧化異位修復有機污染土壤過程中的主要影響因素，獲得修復技術工藝參數。
[0038]本發明的有益效果:
[0039]與現有的技術相比，本發明提供的過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置及其模擬試驗方法具有以下優點:
[0040]1、對土壤進一步破碎，降低土壤粒徑，有利于提高土壤和過硫酸鹽溶液的混合效率；
[0041]2、在維持較低土壤水分含量的前提下能夠實現過硫酸鹽溶液與土壤的充分混合，不需向土壤中添加過量的水分使其成為泥漿，與實際修復工程較為符合，防止較高土壤水分含量、較低氧化還原電位使試驗結果產生偏差；
[0042]3、通過向土壤中注入蒸汽對土壤進行加熱，實現土壤中過硫酸鹽的激活，模擬活化過硫酸鹽對土壤中有機污染物的修復效果；
[0043]4、污染土壤修復模擬試驗過程中系統處于封閉狀態，不產生灰塵。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0044]圖1是本發明的液體藥劑輸送單元、蒸汽發生輸送單元和多功能破碎攪拌噴灑單元的結構示意圖；
[0045]圖2是本發明的配套密閉攪拌容器單元的截面結構示意圖；
[0046]圖3是本發明的液體藥劑輸送單元、蒸汽發生輸送單元和多功能破碎攪拌噴灑單元與配套密閉攪拌容器單元連接在一起的結構示意圖。
[0047]圖中:1、調速電機，2、電機轉速控制器，3、電機軸，4、傳動齒輪，5、軸承，6、支架，7、密封圈，8、破碎攪拌軸，9、錘式槳葉，10、噴灑孔，11、密封圈，12、三通管，13、球閥，14、液體流量計，15、防腐蠕動泵，16、溶液存儲池，17、液體輸送管道，18、球閥，19、蒸汽發生器，20、蒸汽流量計，21、蒸汽輸送管道，22、分體容器上組件，23、分體容器下組件，24、分體容器上組件、下組件連接線，25、開口，26、法蘭，27、螺栓，28、支撐柱，29、底板，30、可升降底座
【具體實施方式】
[0048]以下結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。
[0049]實施例1
[0050]如圖1?3所示，本發明的一種過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置，主要包括液體藥劑輸送單元、蒸汽發生輸送單元、多功能破碎攪拌噴灑單元及其配套密閉攪拌容器單元，其中:
[0051]液體藥劑輸送單元包括溶液存儲池16、防腐蠕動泵15、液體流量計14和液體輸送管道17。溶液存儲池16用于儲存配制好的過硫酸鹽溶液，防腐蠕動泵15 —端與溶液存儲池16連接，產生動力，并借助液體輸送管道17將過硫酸鹽溶液輸送至液體流量計14并最終進入破碎攪拌軸8。液體流量計14用于記錄過硫酸鹽溶液的流量，并計算過硫酸鹽溶液的添加量。
[0052]蒸汽發生輸送單元包括蒸汽發生器19、蒸汽流量計20和蒸汽輸送管道21。蒸汽發生器19產生蒸汽，并借助蒸汽輸送管道21將高溫蒸汽輸送至蒸汽流量計20并最終進入破碎攪拌軸8。蒸汽流量計20用于記錄蒸汽的流量。
[0053]多功能破碎攪拌噴灑單元包括調速電機1，電機轉速控制器2、聯軸器、電機軸3、傳動齒輪4、軸承5、支架6、密封圈7、破碎攪拌軸8、帶球閥的三通管12 ;電機轉速控制器2和調速電機I相連接，用于控制并記錄電機軸承的轉速；調速電機I通過聯軸器與電機軸3連接，產生旋轉動力；電機軸3通過傳動齒輪4與破碎攪拌軸8連接，將動力傳送給破碎攪拌軸，使其滾動，滾動過程中破碎攪拌軸上附著的錘式槳葉9對土壤加以破碎和攪拌；破碎攪拌軸8通過軸承5固定在支架6上；多個錘式槳葉9沿軸向依次排列并交錯分布在破碎攪拌軸上的中間部位；錘式槳葉9呈T形，其尾端固定在破碎攪拌軸上，其外端向與破碎攪拌軸垂直或傾斜成一定角度的方向延伸出去；破碎攪拌軸上位于錘式槳葉的兩側各套有一個聚四氟乙烯密封圈7，與配套密閉攪拌容器單元密封連接，保證容器的密閉性；破碎攪拌軸8為碳鋼材質并經過防腐處理，為可滾動的、一端開口一端封閉的空心管，其上的中間部位附著有多個錘式槳葉9及多個圓形噴灑孔10，滾動過程中該結構能夠對土壤加以破碎和攪拌，同時破碎攪拌軸上開有多個噴灑孔，能夠實現攪拌過程中過硫酸鹽溶液、蒸汽的均勻加入；破碎攪拌軸一端封閉，另一端與帶球閥的三通管12連接，三通管固定在支架6上，不轉動，該三通管另兩端分別與液體藥劑輸送單元、蒸汽發生輸送單元連接，為過硫酸鹽溶液、蒸汽進入破碎攪拌軸提供了通道。破碎攪拌軸8和三通管12之間有聚四氟乙烯密封圈11，在破碎攪拌軸8轉動過程中保證過硫酸鹽溶液、蒸汽等不會發生滲漏。
[0054]配套密閉攪拌容器單元為經過防腐處理的碳鋼材質，包括分體容器和可升降底座30 ;分體容器由活動連接的上下兩個組件即分體容器上組件22和分體容器下組件23組成，在分體容器上組件、下組件連接線24處，分體容器上下兩個組件之間通過法蘭26和螺栓27連接；分體容器下部為橫放的圓柱形，即分體容器下部為一橫放的近圓柱體，上部為一橫放的長方體；分體容器下組件23的形狀為半圓柱體；在分體容器的左右兩側壁上設有以分體容器上組件、下組件連接線24為中心線、與破碎攪拌軸8及其上的密封圈7適配的開口 25(開口大小相當于密封圈7外徑大小)；破碎攪拌軸8的中間部位及其上的錘式槳葉9位于分體容器內部，破碎攪拌軸8兩端從分體容器兩側壁上的開口 25穿出，并通過套在破碎攪拌軸上的密封圈7與分體容器密封連接；分體容器下組件23下端設有支撐柱28和底板29，并通過支撐柱與下面的水平底板29連接，防止容器傾倒；底板29下面與可升降底座30活動連接，通過調節可升降底座的高度保證分體容器與聚四氟乙烯密封圈7緊密連接。多功能破碎攪拌噴灑單元和配套密閉攪拌容器單元的緊密連接能夠防止實驗過程中土壤的外溢和灰塵的產生。
[0055]所述的防腐蠕動泵15用于調節過硫酸鹽溶液的流量，可選用標準型蠕動泵，流量范圍為0.03?500mL/min (本實施例選用BT50b型蠕動泵，常州普瑞流體技術有限公司生產)。
[0056]所述的蒸汽發生器19用于產生蒸汽，功率范圍為2.5?9kw (本實施例選用HX-7.5D-0.5型電加熱蒸汽發生器，上海華征特種鍋爐制造有限公司)。
[0057]所述的調速電機I的功率為180w?3700w (本實施例選用歐邦CH750-3SZ電機，歐邦電機北京總公司生產)。
[0058]所述的破碎攪拌軸8直徑為4cm，長度為30cm。
[0059]所述的分體容器高度為25cm，長度為20cm ;下組件17的直徑為14cm，上組件16的寬度為10cm。所述分體容器兩側壁上所設的與破碎攪拌軸及其上的密封圈適配的開口 25的直徑為7cm。
[0060]實施例2
[0061]一種利用實施例1所述過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置進行的，模擬一定過硫酸鹽添加量條件下蒸汽注入量對土壤溫度和土壤氧化還原電位的影響，模擬試驗方法如下:
[0062](I)稱取4g過硫酸鈉，溶解于去離子水中形成40ml溶液，放入溶液存儲池16中；
[0063](2)向蒸汽發生器19中輸入去離子水，打開電源開關，以制備熱蒸汽；
[0064](3)稱取200g過20目篩的多環芳烴污染土壤，放置于分體容器下組件23中，并將之置于可升降底座30上；調整可升降底座30的高度直至分體容器下組件上的開口 25與破碎攪拌軸上的密封圈7緊密連接；將分體容器上組件22放置于分體容器下組件23上，通過法蘭26和螺栓27連接；
[0065](4)打開調速電機I的開關，通過電機轉速控制器2調整轉速為120r/min，通過破碎攪拌軸8上的錘式槳葉9實現土壤的破碎及混合；
[0066](5)運行2min后，打開三通管12上與液體藥劑輸送單元連接的閥門13，打開防腐蠕動泵15和液體流量計14的電源，并將過硫酸鈉溶液流量調整為20ml/min，將過硫酸鈉溶液泵入破碎攪拌軸8，通過破碎攪拌軸8上的噴灑孔10實現過硫酸鈉溶液的噴灑。過硫酸鈉溶液噴灑完畢后，關閉閥門13，關閉防腐蠕動泵15和液體流量計14的電源；
[0067](6)打開三通管12上與蒸汽發生輸送單元連接的閥門18，打開蒸汽流量計20的電源，蒸汽流量調整為10L/min，將熱蒸汽輸入破碎攪拌軸8，通過破碎攪拌軸8上的噴灑孔10實現熱蒸汽的注入。熱蒸汽注入3min后，關閉閥門18，關閉蒸汽發生器19和蒸汽流量計20的電源；
[0068](7)通過電機轉速控制器2調整轉速為Or/min，關閉調速電機I的開關，旋開螺栓27，使分體容器上組件22和分體容器下組件23分離，下調可升降底座30的高度直至開口25與密封圈7脫離；
[0069](8)在分體容器下組件23的中間部位快速測定土壤溫度和土壤氧化還原電位；
[0070](9)將步驟(6)中熱蒸汽注入時間分別設定為5min,7min,9min, llmin、15min、20min和30min,按照(I)至(8)的步驟依次進行；
[0071](10)分析不同蒸汽注入量與土壤溫度、土壤氧化還原電位之間的相關關系。
[0072]實施例3
[0073]—種利用實施例1所述過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置進行的，模擬一定蒸汽注入量條件下過硫酸鹽添加量對土壤pH、土壤氧化還原電位和多環芳烴降解效率的影響，模擬試驗方法與實施例2基本相同，不同之處在于:
[0074](I)稱取2g過硫酸鈉，溶解于去離子水中形成40ml溶液，放入溶液存儲池16中；
[0075]按照同實施例2中(2)至(5)的步驟依次進行；
[0076](6)打開三通管12上與蒸汽發生輸送單元連接的閥門18，打開蒸汽流量計20的電源，蒸汽流量調整為10L/min，將熱蒸汽輸入破碎攪拌軸8，通過破碎攪拌軸8上的噴灑孔10實現熱蒸汽的注入。熱蒸汽注入15min后，關閉閥門18，關閉蒸汽發生器19和蒸汽流量計20的電源；
[0077](7)通過電機轉速控制器2調整轉速為Or/min，關閉調速電機I的開關，旋開螺栓27，使分體容器上組件22和分體容器下組件23分離，下調可升降底座30的高度直至開口25與密封圈7脫離；
[0078](8)在分體容器下組件23的中間部位快速測定土壤氧化還原電位；在分體容器下組件23的不同部位采集三個土壤樣品并形成一個混合樣,取少部分進行土壤pH值測定，其余樣品放入密封廣口瓶中養護7天，分析其中多環芳烴的濃度；
[0079](9)將步驟(I)中過硫酸鈉的量分別設定為4g、6g、8g和10g，溶液體積均為40ml，按照(2)至(8)的步驟依次進行；
[0080](10)分析不同過硫酸鹽添加量對土壤pH、土壤氧化還原電位和多環芳烴降解效率的影響，研究它們之間的相關關系。
[0081]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置，其特征在于，它包括液體藥劑輸送單元、蒸汽發生輸送單元、多功能破碎攪拌噴灑單元及其配套密閉攪拌容器單元，其中 液體藥劑輸送單元包括溶液存儲池、防腐蠕動泵、液體流量計和液體輸送管道；防腐蠕動泵入口與溶液存儲池連接，出口通過液體輸送管道與多功能破碎攪拌噴灑單元連接；防腐蠕動泵出口設有液體流量計； 蒸汽發生輸送單元包括蒸汽發生器、蒸汽流量計和蒸汽輸送管道；蒸汽發生器出口設有蒸汽流量計，并通過蒸汽輸送管道與多功能破碎攪拌噴灑單元連接； 多功能破碎攪拌噴灑單元包括調速電機、電機轉速控制器、聯軸器、電機軸、傳動機構、軸承、支架、破碎攪拌軸、三通管及配套閥門；電機轉速控制器和調速電機相連接；調速電機通過聯軸器與電機軸連接；電機軸通過傳動機構與破碎攪拌軸連接；所述傳動機構為傳動齒輪或傳動鏈條；破碎攪拌軸通過軸承固定在支架上；多個錘式槳葉沿軸向依次排列并交錯分布在破碎攪拌軸上的中間部位；錘式槳葉呈T形，其尾端固定在破碎攪拌軸上，其外端向與破碎攪拌軸垂直或傾斜成一定角度的方向延伸出去；破碎攪拌軸上位于錘式槳葉的兩側各套有一個密封圈，與配套密閉攪拌容器單元密封連接；破碎攪拌軸為一空心管，其上的中間部位設有多個噴灑孔；破碎攪拌軸一端封閉，另一端與帶有配套閥門的三通管連接；三通管固定在支架上 ，該三通管另兩端分別與液體藥劑輸送單元、蒸汽發生輸送單元連接；破碎攪拌軸和三通管之間設有密封圈； 配套密閉攪拌容器單元包括分體容器和可升降底座；分體容器由活動連接的上下兩個組件組成；在分體容器的左右兩側壁上設有以上下兩組件之間的連接線為中心線、與破碎攪拌軸及其上的密封圈適配的開口 ；破碎攪拌軸的中間部位及其上的錘式槳葉位于分體容器內部，破碎攪拌軸兩端從分體容器兩側壁上的開口穿出，并通過套在破碎攪拌軸上的密封圈與分體容器密封連接；分體容器下組件下端與可升降底座之間固定或活動連接。
2.如權利要求1所述的過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置，其特征在于，分體容器下部為橫放的圓柱形；分體容器下組件的形狀為半圓柱體。
3.如權利要求1或2所述的過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置，其特征在于，所述分體容器上下兩個組件之間通過法蘭和螺栓連接。
4.如權利要求3所述的過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置，其特征在于，所述分體容器上下兩個組件之間鋪墊有硅膠墊圈。
5.如權利要求4所述的過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置，其特征在于，所述分體容器下組件下端通過支撐柱與下面的水平底板連接，底板下面與可升降底座連接。
6.如權利要求5所述的過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置，其特征在于，所述破碎攪拌軸為經過防腐處理的碳鋼材質；所述配套密閉攪拌容器單元為經過防腐處理的碳鋼材質；所述密封圈的材質為聚四氟乙烯。
7.如權利要求4所述的過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置，其特征在于，所述破碎攪拌軸為經過防腐處理的碳鋼材質；所述配套密閉攪拌容器單元為經過防腐處理的碳鋼材質。
8.如權利要求7所述的過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗裝置，其特征在于，所述密封圈的材質為聚四氟乙烯。
9.一種利用如權利要求1-8任一所述的模擬試驗裝置進行的過硫酸鹽熱蒸汽激活高級氧化異位修復污染土壤的模擬試驗方法，其特征在于，按如下步驟進行: (一)、過硫酸鹽溶液的配制:根據擬研究的處理后的土壤含水量和過硫酸鹽添加量來配制過硫酸鹽溶液，并存放于溶液存儲池； (二)、熱蒸汽的制備:將去離子水輸入蒸汽發生器內，接通蒸汽發生器電源開關，電熱管開始加熱并制備熱蒸汽； (三)、土壤的加入:稱取一定數量的供試土壤，放置于分體容器下組件中；調整可升降底座的高度直至分體容器下組件上的開口與破碎攪拌軸上的密封圈緊密連接；將硅膠墊圈鋪墊在分體容器下組件上，將分體容器上組件放置于硅膠墊圈上，通過法蘭和螺栓將上組件和下組件連接； (四)、初步破碎攪拌:打開調速電機的開關，通過電機轉速控制器調整轉速，通過破碎攪拌軸上的錘式槳葉實現土壤的破碎及混合； (五)、過硫酸鹽溶液的噴灑:打開三通管上與液體藥劑輸送單元連接的閥門，打開防腐蠕動泵和液體流量計的電源，根據藥劑溶液的添加量選擇適宜的流量，將藥劑溶液泵入破碎攪拌軸，通過破碎攪拌軸上的噴灑孔實現藥劑溶液的噴灑；過硫酸鹽溶液噴灑完畢后，關閉三通管上與液體藥劑輸送單元連接的閥門，關閉防腐蠕動泵和液體流量計的電源； (六)、熱蒸汽的注入:打開三通管上與蒸汽發生輸送單元連接的閥門，打開蒸汽流量計的電源，根據蒸汽注入量選擇適宜的流量，將熱蒸汽輸入破碎攪拌軸，通過破碎攪拌軸上的噴灑孔實現熱蒸汽的注入；熱蒸汽注入完畢后，關閉三通管上與蒸汽發生輸送單元連接的閥門，關閉蒸汽發生器和蒸汽流量計的電源；` (七)、多功能破碎攪拌噴灑單元與配套密閉攪拌容器單元的脫離:通過電機轉速控制器調整轉速為零，關閉調速電機的開關，旋開法蘭上的螺栓，使分體容器上組件和下組件分離，下調可升降底座的高度直至分體容器下組件上的開口與破碎攪拌軸上的密封圈脫離； (八)、土壤性質分析及樣品采集:在分體容器下組件中進行土壤性質快速測定和土壤樣品的采集，并根據需要對采集的土壤樣品進行污染物含量分析等測試； (九)、數據分析:利用上述數據，將不同處理加以比較，探討過硫酸鹽高級氧化異位修復有機污染土壤過程中的主要影響因素，獲得修復技術工藝參數。
【文檔編號】B09C1/08GK103624073SQ201310386358
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月29日 優先權日:2013年8月29日
【發明者】張長波, 楊潔, 羅啟仕, 李青青, 李忠元, 王旌, 高潔, 喻愷, 朱悅, 郭琳 申請人:上海市環境科學研究院