CN102372383A - 一种氯代烃污染水体一体化修复系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氯代烃污染水体一体化修复系统，包含氯代烃污染水体吹脱、颗粒活性炭吸附和吸附饱和颗粒活性炭氧化再生三部分；该一体化修复系统按照氯代烃污染水体吹脱、颗粒活性炭吸附和吸附饱和颗粒活性炭氧化再生的顺序安装并由管道连接。本发明优点：体系设计完善，可操作性强，处理氯代烃污染地下水具有高效、节能、无二次污染的特点；同时该修复系统也可用于去除污染水体中的其它易挥发有机污染物，为污染水体修复提供了一种理想、经济高效且具有广阔应用前景的一体化修复装置。

Description

一种氯代烃污染水体一体化修复系统

【技术领域】

本发明涉及污染水体修复技术领域，具体地说，是一种氯代烃污染水体一体化修复系统。

【背景技术】

近年来，氯代烃已成为地下水污染的主要污染来源之一，因其具有“三致效应”，对人群健康和生态安全构成严重的威胁。以美国为代表的一些西方发达国家，自20世纪80年代开始就已开展了地下水污染调查与修复工作，每年投入3-8亿美元的高额资金，开展了约20多年的调查和治理，基本摸清了地下氯代烃污染现状，取得了较多的研究成果。现阶段，我国通过加速立法和加大科技研发投入，在有毒有害污染物控制方面已经取得了一定的成效，但仍然不能满足具有多样性、复合性等特点的有毒有害易挥发污染物控制的技术需求，迫切需要研究和开发适合我国国情，并拥有自主知识产权的地下水净化技术和设备。

吹脱法利用水中溶解物质的实际浓度与平衡浓度之间的差异，将水中溶解性的挥发性化合物由液相扩散到气相，达到去除水中氯代烃污染的目的。吹脱方法早期应用于去除水中溶解的CO₂、H₂S、NH₃等气体，从七十年代中期开始，环境科学不断地进行吹脱水中挥发性有机物的实验，并将这项技术用于受低浓度挥发性有机物污染的污水处理。空气吹脱法是一种比较便宜的地下水异位抽出净化技术，据报道，空气吹脱的处理费用是$1.14～7.50/m³，这使得空气吹脱技术在美国被迅速应用于地下水的净化。由于吹脱技术具有简单、高效、投资省、易操作等诸多优点，已被美国环境保护协会指定为去除挥发性有机污染物最可行的技术。因此，结构简单、经济、高效吹脱塔的设计成为此技术在我国能否得到大规模应用和积极推广的关键。

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。椰壳炭是以优质椰子壳为原料，经系列生产工艺精加工而成，外观为黑色，呈颗粒状的一种水处理滤料。具有耐磨强度好、空隙发达、吸附性能高、强度高、易再生、经济耐用等优点。研究表明，椰壳炭对氯代烃的吸附量大，使用寿命长，吸附处理效果好。

由于单独应用吹脱塔或活性炭处理地下水所能修复的污染物范围较小，后续污染尾气或已吸附饱和的活性炭也不能得到行之有效的处理，很难达到环境处理要求的目标，所以本发明针对氯代烃污染水体的情况对现有技术进行改进和有效组合，同时引入活性炭氧化再生的新技术，不仅实现了活性炭的重复利用，节约资源，而且将有毒有害的污染物彻底氧化分解，在处理氯代烃污染水体方面具有积极意义。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种氯代烃污染水体一体化修复系统；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，其中包含氯代烃污染水体吹脱、颗粒活性炭吸附和吸附饱和颗粒活性炭氧化再生技术等；主要修复目标为地下水中的氯代烃污染物，也包含其它高浓度或低浓度的易挥发有机污染物。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种氯代烃污染水体一体化修复系统，包含氯代烃污染水体空气吹脱装置、颗粒活性炭吸附装置和吸附饱和颗粒活性炭氧化再生装置三个部分；按照氯代烃污染水体空气吹脱装置、颗粒活性炭吸附装置和吸附饱和颗粒活性炭氧化再生装置的顺序安装并由管道连接；

所述的氯代烃污染水体空气吹脱装置，其包含储水塔、抽水泵、板式吹脱塔和尾气储存罐，各自通过管道进行连接；

所述的板式吹脱塔，包含顶部气体收集部分、柱体气液逐级逆流接触部分和底部进风曝气部分；顶部气体收集部分上设有进液口和尾气排放口，进液口设有输水管用于布水；尾气排放口设有拱形尾气收集罩；柱体气液逐级逆流接触部分为吹脱塔柱体，其分为五段，每段高30cm，分别设置相同的塔板、溢流堰和降液管，溢流堰高5cm，降液管高17cm；每层塔板中均匀分布20个直径为5mm的筛孔，底部进风曝气部分设有钛合金微孔布气头、排液管和进气管，修复水体经排液管后进入后续深度处理或排放；进气管与空气压缩机相连，进风段的空气由一大功率的空气压缩机提供，通过气路上串联的一转子流量计进行空气流量调节，空气经由微孔布气头进入塔体，底面用带有橡胶密封圈的法兰连接；所述的氯代烃吹脱塔采用圆柱体结构，直径15cm，高1.5m，用有机玻璃制成；吹脱塔顶部制成圆拱形，拱形顶部设有排气口；

所述的活性炭吸附装置，其由稳压阀、尾气干燥器、两级活性炭固定吸附床组成；所述的活性炭固定吸附床长为1m、直径为20cm，采用不锈钢柱制成，并在顶部设有喷淋头和排气孔，喷淋头用于再生液的均匀分布，经由活性炭固定吸附床的尾气可直接通过排气孔排放于大气；底部设有进气口和出液口，尾气经由进气口进入活性炭同定吸附床，再生液通过出液口流出，一般回流至再生液储存罐，一般进入后续深度处理后排放；钢柱中装填粒径0.5mm～2.0mm的椰壳炭；

所述的活性炭氧化再生装置，其由再生液储存罐和离心泵，通过管道与活性炭固定吸附床相连；所述的活性炭固定吸附床采用两级交替处理，活性炭固定吸附床I和活性炭同定吸附床II由阀门控制，分别进行尾气的吸附和吸附饱和颗粒活性炭氧化再生；

所述的再生液储存罐里面储存浓度为5g/L的过硫酸钠溶液；

所述的连接管道为钢管或者PVC管。

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，根据污染水体具体情况构建了氯代烃污染水体的一体化修复系统，并且结合较为先进的颗粒活性炭吸附及颗粒活性炭氧化再生技术，以保证尾气处理效果和后续活性炭的处理问题；

(2)本发明的体系设计相对简单，实施起来较为方便，对氯代烃污染的水体具有高效、经济、无二次污染的特点；

(3)本发明不仅可以有效地修复氯代烃污染水体，而且对于其他易挥发有机污染物也有很高的处理效率，可去除的污染物种类繁多；

(4)本发明含有椰壳炭，其对氯代烃的吸附量大，使用寿命长，吸附处理效果好；

(5)本发明应用范围广泛，可以有效地应用于地下水的治理，也可以应用于城市污水和生活污水的治理。

【附图说明】

图1本发明的结构示意图。

【具体实施方式】

以下提供本发明一种氯代烃污染水体一体化修复系统的具体实施方式。

实施例1

请参见附图1，氯代烃污染水体一体化异位修复系统，包含氯代烃污染水体吹脱、活性炭吸附以及吸附饱和活性炭的氧化再生三个部分，处理工艺按照氯代烃污染水体吹脱装置、活性炭吸附装置和吸附饱和活性炭的氧化再生装置的顺序安装并由管道连接。所述的氯代烃吹脱装置包含储水池1、抽水泵2、板式吹脱塔3、空气压缩机4、抽气泵5和尾气储存罐6，各自通过连接管进行连接；所述的氯代烃吹脱塔3为板式吹脱塔，包含顶部气体收集部分、柱体气液逐级逆流接触部分和底部进风曝气部分；顶部气体收集部分上改有进液口和尾气排放口，进液口设有输水管用于布水；尾气排放口设有拱形尾气收集罩；柱体气液逐级逆流接触部分为吹脱塔柱体，其分五段，每段高30cm，分别设置相同的塔板、溢流堰和降液管，溢流堰高5cm，降液管高17cm。每层塔板中均匀分布20个直径为5mm的筛孔，经抽水泵抽提进入吹脱塔的污染水体沿塔板逐级流动，最终由底部的排液管排放。底部进风曝气部分设有钛合金微孔布气头、排液管和进气管，修复水体经排液管后进入后续深度处理或排放；进气管与空气压缩机相连，进风段的空气由一大功率的空气压缩机提供，通过气路上串联的一转子流量计进行空气流量调节，控制气液比在3000∶1；空气经由微孔布气头进入塔体，通过筛孔由底部上升，与污染水体错流，保证了气液充分接触。上升的空气与被吹脱出的污染气体一同通过顶部的尾气排放口进入储气罐6；底面用带有橡胶密封圈的法兰连接；所述的氯代烃板式吹脱塔3采用圆柱体结构，直径15cm，高1.5m，用有机玻璃制成，吹脱塔顶部制成圆拱形，拱形顶部设有排气口。

储气罐6中的气体经过稳压降压阀及气体干燥器后进入活性炭吸附装置。所述的活性炭吸附装置由稳压阀7、尾气干燥器8、活性炭固定吸附床I 9-1和活性炭固定吸附床II 9-2组成。所述的活性炭固定床吸附器长为1m、直径为20cm，采用不锈钢柱制成，并在顶部设有喷淋头用于后续处理时再生液的甲稳分布。钢柱中装填粒径0.5mm～2.0mm椰壳炭。所述的活性炭的氧化再生装置包含再生液储存罐和离心泵，通过管道与活性炭固定床吸附器相连。两级活性炭固定吸附床交替工作模式，各自分别进行吸附-氧化再生，以保证反应可以连续进行。当系统开始运转时，阀门a、d、f开启，b、c、e关闭。尾气通过稳压降压阀及气体干燥器，以保证进气的稳定和干燥，然后通过阀门a进入活性炭固定吸附床I 9-1，在活性炭固定吸附床内，尾气与颗粒活性炭充分接触，使污染物有足够的条件被吸附后，上升至反应器顶部，气体浓度检测器g测定出气浓度，达标后排放。同时，储存于储存罐12中的再生液通过离心泵11经由阀门d通过喷淋头进入活性炭固定吸附床II 9-2对其中的活性炭进行淋洗，流出液通过出液口，一般排放进入后续深度处理，一般通过离心泵10回流至再生液储存罐，以提高氧化再生的效率和再生液的利用率。所述的再生液储存罐12内储存的是过硫酸钠溶液。再生时间4小时。气体浓度检测器g当出气浓度超出国家标准时，阀门a、d、f关闭，b、c、e开启，活性炭固定吸附床I 9-1开始进行氧化再生，活性炭同定吸附床II 9-2进行尾气吸附，气体浓度检测器h开始工作，工作原理同前所述。

具体过程为：

(1)进水：以TCA为例，将浓度为1000mg/L、500mg/L、200mg/L、100mg/L、50mg/L的TCA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，曝气气量控制在1.5L/min、1L/min、0.5L/min三个流量，达到稳定后吹脱塔出水TCA浓度约为0.02mg/L，达到出水标准，整体TCA去除效率在99％以上，说明该系统对低浓度TCA污染水体的修复能达到较好的效果；

(2)活性炭吸附：将上述实验条件下的尾气收集后通过椰壳炭固定床，检测出气浓度，均在0.01mg/L空气以下，达到排放标准。说明椰壳炭可以有效吸附吹脱出的TCA尾气；同时进行了椰壳炭对TCA气体的穿透实验，测定椰壳炭对TCA气体的最大吸附量可达0.5g TCA/g颗粒活性炭，可见椰壳炭对TCA的吸附量较大；

(3)氧化再生：将10g吸附饱和的椰壳炭投加于浓度为5g/L的过硫酸钠溶液中，反应4小时，测得被氧化分解的TCA达到75％左右，进行三次氧化再生，再生率分别为0.51、0.30、0.28，说明采用过硫酸钠对吸附饱和的颗粒活性炭进行氧化再生是行之有效的方法。

本发明的体系设计完善，可操作性强，处理氯代烃污染水体具有高效、节能、无二次污染的特点；同时也可用于去除污染水体中的其他易挥发有机污染物，为污染水体修复提供了一种理想、经济高效且具有广阔应用前景的一体化修复装置。

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 (10)

1.一种氯代烃污染水体一体化修复系统，其特征在于，包含氯代烃污染水体空气吹脱装置、颗粒活性炭吸附装置和吸附饱和颗粒活性炭氧化再生装置三个部分；按照氯代烃污染水体空气吹脱装置、颗粒活性炭吸附装置和吸附饱和颗粒活性炭氧化再生装置的顺序安装并由管道连接。

2.如权利要求1所述的一种氯代烃污染水体一体化修复系统，其特征在于，所述的氯代烃污染水体空气吹脱装置，其包含储水塔、抽水泵、板式吹脱塔和尾气储存罐，各自通过管道进行连接。

3.如权利要求2所述的一种氯代烃污染水体一体化修复系统，其特征在于，所述的板式吹脱塔，包含顶部气体收集部分、柱体气液逐级逆流接触部分和底部进风曝气部分；

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，尾气排放口设有拱形尾气收集罩；

柱体气液逐级逆流接触部分为板式吹脱塔柱体，其分五段，每段高30cm，分别设置相同的塔板、溢流堰和降液管，溢流堰高5cm，降液管高17cm，每层塔板中均匀分布20个直径为5mm的筛孔；

吹脱塔底部进风曝气部分设有钛合金微孔布气头、排液管和进气管，修复水体经排液管后进入后续深度处理或排放；进气管与空气压缩机相连，底面用带有橡胶密封圈的法兰连接。

4.如权利要求2所述的一种氯代烃污染水体一体化修复系统，其特征在于，所述的板式吹脱塔采用圆柱体结构，直径15cm，高1.5m，采用有机玻璃制成；板式吹脱塔的顶部制成圆拱形，拱形顶部设有排气口。

5.如权利要求1所述的一种氯代烃污染水体一体化修复系统，其特征在于，所述的活性炭吸附装置，其由稳压阀、尾气干燥器、两级活性炭固定吸附床组成；所述的活性炭固定吸附床长，其在顶部设有喷淋头和排气孔，底部设有进气口和出液口。

6.如权利要求5所述的一种氯代烃污染水体一体化修复系统，其特征在于，所述的活性炭固定吸附床长为1m、直径为20cm，采用不锈钢柱制成。

7.如权利要求6所述的一种氯代烃污染水体一体化修复系统，其特征在于，所述的不锈钢柱中装填粒径0.5mm～2.0mm的椰壳炭。

8.如权利要求1所述的一种氯代烃污染水体一体化修复系统，其特征在于，所述的活性炭氧化再生装置，其由再生液储存罐和离心泵，通过管道与活性炭固定吸附床相连而成；所述的活性炭固定吸附床采用两级交替处理，活性炭固定吸附床I和活性炭固定吸附床II由阀门控制，分别进行尾气的吸附和吸附饱和颗粒活性炭氧化再生。

9.如权利要求8所述的一种氯代烃污染水体一体化修复系统，其特征在于，所述的再生液储存罐里面储存浓度为5g/L的过硫酸钠溶液。

10.如权利要求1所述的一种氯代烃污染水体一体化修复系统，其特征在于，所述的连接管道为钢管或者PVC管。

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