CN101898855A - 一种挥发性有机物污染地下水的一体化异位修复系统 - Google Patents

一种挥发性有机物污染地下水的一体化异位修复系统 Download PDF

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本发明涉及一种挥发性有机物污染地下水的一体化异位修复系统，包含地下水抽取装置、溶解性有机物吹脱、尾气除湿和气相有机物生物活性炭吸附反应器；按照地下水抽取装置，有机物吹脱塔，尾气除湿和生物活性炭吸附反应器的顺序安装修复系统，地下水抽取装置和有机物吹脱塔通过管道连接，吹脱塔、尾气除湿装置和生物活性炭吸附反应器用管道连接。本发明的优点：体系设计完善，实施方便，处理挥发性有机物污染地下水具有高效、节能、无二次污染的特点；修复地下水范围宽，可去除的污染物种类多，应用范围广。

Description

一种挥发性有机物污染地下水的一体化异位修复系统
【技术领域】
本发明涉及地下水技术领域，具体地说，是一种挥发性有机物污染地下水的一体化异位修复系统。
【背景技术】
我国地下水污染状况非常严重，其中有机物污染已超过重金属污染和放射性污染，成为当前地下水污染的主要形式。国外的地下水有机污染治理技术研究和实践已有较长的历史，取得了较多的成果；而国内对地下水有机污染的治理研究大都处于实验室研究阶段，急需能有效治理地下水污染的工程实用技术和方法。
目前，地下水中有机污染物的修复，主要通过原位化学氧化和生物方法：高级氧化和生物降解法等。但原位化学法和生物法耗时长、成本高，二次污染比较严重，装置的灵活性也不够高。抽出处理法是地下水修复的代表性技术，应用最为广泛。实践研究表明抽出处理法处理石油烃污染、多环芳烃污染和氯代烃污染能达到较高的去除效率，仍是目前的主导方法。但抽出处理法如果处理不当也容易产生尾气污染和处理效果不彻底等弊端，有必要联合使用抽出处理、空气吹脱、尾气净化和生物活性碳联合修复技术。
活性炭以其比表面积大，对污染物的吸附去除性能强，在污水处理、中水回用和饮用水的深度处理有着广泛的应用。生物活性炭技术(BAC)是在活性炭技术的基础上发展而来的，它利用活性炭对水中有机物及溶解氧有很强的吸附特性，将其作为载体，为微生物聚集和繁殖提供良好场所，该方法延长了活性炭的吸附饱和时间和活性炭使用寿命，强化了活性炭的吸附处理效果。目前研究表明生物活性炭对有机物污染的地下水治理有较好的效果。
由于单独应用吹脱塔和生物活性炭处理地下水所能修复的污染物范围较小，不能达到清洁目标，对于高污染浓度的地下水如果使用活性炭处理则成本太高，所以本发明针对有机物污染地下水的情况对现有技术进行改进和有效组合。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种挥发性有机物污染地下水的一体化异位修复系统；其能作为工程应用规模的经济、可行的异位修复组合型方法，其中包括吹脱塔去除挥发性有机物，生物活性炭技术(BAC)吸附和降解尾气技术等；主要修复目标为地下水中的挥发性有机污染物，包括高浓度和低浓度的有机污染物。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种挥发性有机物污染地下水的一体化异位修复系统，包含地下水抽取，有机物吹脱塔和生物活性炭反应器；按照地下水抽取，有机物吹脱塔和生物活性炭反应器的顺序修建安装修复系统，地下水抽取装置通过管道与有机物吹脱塔相连，有机物吹脱塔通过抽气泵与储气罐相连，储气罐通过气体干燥器与生物活性碳处理器；各装置相互之间采用连接管连接；
所述的地下水抽取装置包括过滤器，抽水泵，旋转分离器，储水塔，活塞泵，各自通过连接管进行连接；
所述的连接管为钢管或者PVC管；
所述的有机物吹脱塔为三段式填料吹脱塔，包括顶部气体收集部分和柱体吹脱不部分；顶部气体收集部分上设有进液口和尾气排放口，进液口设有输水管及喷淋头；尾气排放口设有尾气收集罩；吹脱塔柱体分三段，每段分别设置不同填料和塔板，第一层塔板设置小孔径孔网，第一层填料设置块状泡沫填料，泡沫块中有不规则孔道；第二层塔板设置中度孔径孔网，第二层填料设置小粒径塑料填料；第三层塔板设置大孔径网孔，第三层填料采用金属网状填料，吹脱塔底部设有排液管和进气管，进口接有曝气头，在进液口和排液管之间设有循环水泵，底面用法兰连接；
所述的有机物吹脱塔采用圆柱体结构，直径15cm，高1.5m，用有机玻璃制成，分成上中下三段，各设置取样口；吹脱塔顶部制成圆锥形，圆锥底面直径25cm，远大于柱体直径，使气体压力降低便于排出吹脱塔；圆锥顶部设有排气口和进液口，进液口设置喷淋装置，在塔内形成喷雾状进液，增大气液接触面积；吹脱塔内部分为三段，分别设置不同填料和塔板，增加气液接触面积；
所述的有机物吹脱塔采用不渗漏材料制成，塔壁采用有机玻璃，底部为金属法兰结构；
所述的生物活性炭反应器内装填颗粒状活性炭滤料，既可采用规则圆柱状炭也可采用不规则的破碎炭；其材质可以采用煤质，木质也可采用核桃壳或椰壳等；将人工筛选且驯化好的工程菌种液加入生物活性炭反应器内，再通入需要处理的污染地下水至浸没炭层用泵循环24h后即完成工程菌在活性炭上的固定。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
(1)本发明借鉴污水处理中常用的吹脱塔技术，根据地下水污染具体情况构建了异位修复有机物污染地下水的修复系统，并且结合较为先进的生物活性炭技术以保证尾气处理效果；
(2)本发明的体系设计相对简单，实施起来较为方便，对有机物污染的地下水具有高效、经济、无二次污染的特点；
(3)本发明修复地下水范围宽，可去除的污染物种类非常广泛，如石油烃，多环芳烃，氯代烃等常见地下水污染物；
(4)本发明并不只局限于对地下水的治理，也可以应用于城市污水和生活污水的治理。
【附图说明】
图1污染地下水的一体化异位修复系统平面示意图；
图2挥发性有机物吹脱塔结构示意图；
附图中的标号分别为：1、过滤器，2、抽水泵，3、旋转分离器，4、储水塔，5、活塞泵，6、有机物吹脱塔，7、抽气泵，8、储气罐，9、气体干燥器，10、生物活性碳处理器；11、进液口，12、尾气排放口，13、喷淋头，14、尾气收集罩，15、连接管，16、第一层填料，17、塔板，18、第二层填料，19、第三层填料，20、循环水泵，21、曝气头，22、进气管，23、排液管。
【具体实施方式】
以下提供本发明挥发性有机物污染地下水的一体化异位修复系统的具体实施方式。
实施例1
请参见附图1和2，挥发性有机物污染地下水的一体化异位修复系统，包含地下水抽取，有机物吹脱塔和生物活性炭反应器；按照地下水抽取，有机物吹脱塔和生物活性炭反应器的顺序修建安装修复系统，地下水抽取装置通过管道与有机物吹脱塔6相连，有机物吹脱塔6通过抽气泵7与储气罐8相连，储气罐8通过气体干燥器9与生物活性碳处理器10；各装置相互之间采用连接管连接；
所述的地下水抽取装置包括过滤器1，抽水泵2，旋转分离器3，储水塔4，活塞泵5，各自通过连接管进行连接；
所述的连接管15为钢管或者PVC管；
所述的有机物吹脱塔6为三段式填料吹脱塔，包括顶部气体收集部分和柱体吹脱不部分；顶部气体收集部分上设有进液口11和尾气排放口12，进液口11设有输水管及喷淋头13；尾气排放口12设有尾气收集罩14；吹脱塔柱体分三段，每段分别设置不同填料和塔板，第一层塔板17设置小孔径孔网，第一层填料16设置块状泡沫填料，泡沫块中有不规则孔道；第二层塔板设置中度孔径孔网，第二层填料18设置小粒径塑料填料；第三层塔板设置大孔径网孔，第三层填料19采用金属网状填料，吹脱塔底部设有排液管23和进气管22，进口接有曝气头21，在进液口11和排液管23之间设有循环水泵20，底面用法兰连接；
所述的有机物吹脱塔采用圆柱体结构，直径15cm，高1.5m，用有机玻璃制成，分成上中下三段，各设置取样口；吹脱塔顶部制成圆锥形，圆锥底面直径25cm，远大于柱体直径，使气体压力降低便于排出吹脱塔；圆锥顶部设有排气口和进液口，进液口设置喷淋装置，在塔内形成喷雾状进液，增大气液接触面积；吹脱塔内部分为三段，分别设置不同填料和塔板，增加气液接触面积；
所述的有机物吹脱塔采用不渗漏材料制成，塔壁采用有机玻璃，底部为金属法兰结构；
所述的生物活性炭反应器内装填颗粒状活性炭滤料，既可采用规则圆柱状炭也可采用不规则的破碎炭；其材质可以采用煤质，木质也可采用核桃壳或椰壳等；将人工筛选且驯化好的工程菌种液加入生物活性炭反应器内，再通入需要处理的污染地下水至浸没炭层用泵循环24小时后即完成工程菌在活性炭上的固定；所述的生物活性炭反应器为生物活性炭滤池或者是简单的箱体或圆柱体结构。
待系统稳定后，抽出要处理的有机物污染地下水从进水口进入有机物吹脱塔中，污染地下水由吹脱塔上部喷淋进入吹脱塔中，经过空气充分吹脱。尾气由管道用泵抽压缩进入生物活性炭反应器进行最终的深度处理。处理后的达标水通过出水管直接回注到地下。
具体过程为：
(1)生物活性炭制备：在长为2m直径为20cm的不锈钢柱中装填粒径在0.5mm～2.0mm范围内的活性炭，将TCE降解菌液通入不锈钢柱中用泵循环流动24h微生物固定完成；
(2)进水实验：将浓度为1000mg/L的TCE溶液装入密封的高位水箱中，按0.2L/min的流速进水到吹脱塔中，达到稳定后吹脱塔出水TCE浓度约为0.02mg/L；整体TCE去除效率约为99％，可见该系统对低浓度TCE污染地下水的修复能达到较好的效果。
本发明的体系设计完善，实施方便，处理挥发性有机物污染地下水具有高效、节能、无二次污染的特点；修复地下水范围宽，可去除的污染物种类多，应用范围广。
以上所述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，在不脱离本发明构思的前提下，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内。

Claims (8)

1.一种挥发性有机物污染地下水的一体化异位修复系统，其特征在于，包含地下水抽取，有机物吹脱塔和生物活性炭反应器；按照地下水抽取，有机物吹脱塔和生物活性炭反应器的顺序修建安装修复系统，地下水抽取装置通过管道与有机物吹脱塔相连，有机物吹脱塔通过抽气泵与储气罐相连，储气罐通过气体干燥器与生物活性碳处理器；各装置相互之间采用连接管连接。
2.如权利要求1所述的一种挥发性有机物污染地下水的一体化异位修复系统，其特征在于，所述的地下水抽取装置包括过滤器，抽水泵，旋转分离器，储水塔，活塞泵，各自通过连接管进行连接。
3.如权利要求1所述的一种挥发性有机物污染地下水的一体化异位修复系统，其特征在于，所述的连接管为钢管或者PVC管。
4.如权利要求1所述的一种挥发性有机物污染地下水的一体化异位修复系统，其特征在于，所述的有机物吹脱塔为三段式填料吹脱塔，包括顶部气体收集部分和柱体吹脱部分；顶部气体收集部分上设有进液口和尾气排放口，进液口设有输水管及喷淋头；尾气排放口设有尾气收集罩；柱体吹脱部分分三段，每段分别设置不同填料和塔板，第一层塔板设置小孔径孔网，第一层填料设置块状泡沫填料，泡沫块中有不规则孔道；第二层塔板设置中度孔径孔网，第二层填料设置小粒径塑料填料；第三层塔板设置大孔径网孔，第三层填料采用金属网状填料，吹脱塔底部设有排液管和进气管，进口接有曝气头，在进液口和排液管之间设有循环水泵，底面用法兰连接。
5.如权利要求1所述的一种挥发性有机物污染地下水的一体化异位修复系统，其特征在于，所述的有机物吹脱塔采用圆柱体结构，用有机玻璃制成，分成上中下三段，各设置取样口；吹脱塔顶部制成圆锥形；圆锥顶部设有排气口和进液口，进液口设置喷淋装置。
6.如权利要求1所述的一种挥发性有机物污染地下水的一体化异位修复系统，其特征在于，所述的有机物吹脱塔采用不渗漏材料制成，塔壁采用有机玻璃，底部为金属法兰结构。
7.如权利要求1所述的一种挥发性有机物污染地下水的一体化异位修复系统，其特征在于，所述的生物活性炭反应器内装填颗粒状活性炭滤料。
8.一种挥发性有机物污染地下水的一体化异位修复系统在地下水，城市污水和生活污水的治理中的应用。
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