CN103302089A

CN103302089A - 一体式多功能可移动型土壤地下水修复设备及其应用

Info

Publication number: CN103302089A
Application number: CN2013102721575A
Authority: CN
Inventors: 张峰; 马烈; 王健华; 张芝兰
Original assignee: SHANGHAI GREENMENT ENVIRONMENTAL TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI GREENMENT ENVIRONMENTAL TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2033-07-01
Also published as: CN103302089B

Abstract

本发明涉及一体式多功能可移动型土壤地下水修复设备，该设备包括一个小车平台，以及固定在该小车平台上的一个多功能罐、一台液体提升泵以及一台真空泵。采用该设备分别实现多项土壤地下水修复工艺，从而来对土壤和/或地下水中的重金属和/或有机污染进行原位或异位修复操作。与现有技术相比，本发明一体式设备，结构简单、占地面积小、操作方便、组合灵活；移动式设备，在实际工程中应用方便，可多次反复应用于不同场地的修复工程中；多功能设备，可利用一套设备分别实现多种修复工艺的现场中试，或利用多套设备组合的方式实施多种修复工艺耦合的复杂型修复技术方案或不同范围场地的工程化修复应用，可方便的在场地修复实施过程中变更修复工艺。

Description

一体式多功能可移动型土壤地下水修复设备及其应用

技术领域

本发明涉及场地污染修复技术领域，具体地说，是一种能应用于重金属和有机污染场地的一体式多功能可移动型的土壤地下水污染修复设备。

背景技术

土壤和地下水是构成自然生态系统的基本环境要素，也是人类赖以生存和发展的物质基础。随着工业污染的加剧和农业化学物质广泛使用，土壤和地下水中的重金属和有机污染日益严重。土壤和地下水中典型的重金属污染物包括铬、铅、隔、汞、砷等，而典型的有机污染物则包括苯系物、有机卤化物、石油烃类、农药和多氯联苯等。土壤和地下水环境中污染物质的存在可能会对附近人体和周边环境产生严重的不良影响，因此必须通过合理的技术手段来修复这些受污染的土壤和地下水，从而有效的控制场地的人体健康和生态环境风险。

按技术原理划分，土壤和地下水的污染修复技术包括物理修复、化学修复和生物修复三大类。土壤气体抽提、泵出处理、表面活性剂强化自由相回收、多相抽提等技术属于物理修复领域；化学氧化以及化学还原等技术属于化学修复领域；而生物通风、强化生物处理等技术则属于生物修复领域。

土壤气体抽提技术是通过不断的将非饱和带土壤孔隙中的气体经由抽提井抽出至地面处理的方式来促进土壤中的挥发性有机污染物向气相的转移，从而达到土壤修复的目的，其目标介质为土壤，目标污染物为有机污染，操作方式包括原位修复和异位修复两种。泵出处理的过程就是用泵不断的将污染的地下水经由抽提井抽出至地面处理，其目标介质为地下水，目标污染物为重金属污染和有机污染，操作方式为原位修复方式。表面活性剂强化自由相回收技术是通过向地下水中注入表面活性剂的方式提高非水相流体在地下的可移动性，再通过泵经由抽提井将这些自由相物质抽提至地面回收处置，其目标介质为地下水，目标污染物为有机污染，操作方式为原位修复方式。多相抽提技术是在液体提升泵和/或真空泵的作用下同时在抽提井中抽提出污染的地下水、土壤气体以及非水相流体(如果有的话)，其目标介质是土壤和地下水，目标污染物为有机污染，操作方式为原位修复方式。

化学氧化技术是向土壤和地下水中注入氧化剂，通过污染物与注入的氧化剂之间发生的化学氧化还原反应来去除目标污染物或改变污染物的存在形态，从而达到修复的目的，其目标介质是土壤和地下水，目标污染物主要为有机污染，操作方式包括原位修复和异位修复两种。化学还原技术则是向土壤和地下水中注入还原剂，通过污染物与注入的还原剂之间发生的化学氧化还原反应来去除目标污染物或改变污染物的存在形态，从而达到修复的目的，其目标介质是土壤和地下水，目标污染物主要为重金属和有机污染，操作方式同样包括原位修复和异位修复两种。

生物通风技术是通过向土壤中引入新鲜空气的方式激发土壤中土著微生物的活性，再通过生物化学反应来降解目标污染物或改变污染物的存在形态，从而达到修复的目的，其目标介质是土壤，目标污染物包括重金属污染和有机污染，操作方式包括原位修复和异位修复两种。强化生物处理技术是通过向土壤和地下水中注入功能菌群或生物激活剂的方式促进微生物的活动，再通过生物化学反应来降解目标污染物或改变污染物的存在形态，从而达到修复的目的，其目标介质是土壤和地下水，目标污染物包括重金属污染和有机污染，操作方式同样包括原位修复和异位修复两种。

不同的土壤地下水修复技术由于其工艺原理不同，所需要的修复设备也会存在差异，目前市场上的土壤地下水修复设备也基本是为了某一种修复技术而专门设计配套的专用设备，功能比较单一。然而由于场地条件的特殊性、不均一性以及污染物的不同类型特点，许多场地修复项目都需要先进行不同修复工艺的现场小试来最终确定项目的修复方案，并且最后选择的修复工艺也经常是多种修复工艺耦合的技术路线。此外，由于对场地污染情况的认识不足，许多修复工程还会出现项目实施的中途更换修复工艺的情况。这些修复工艺的多样性和变化性都需要投资安装不同的修复设备来加以实施，从而造成了资源的极大浪费。因此，出于节约修复成本和时间等因素的考虑，就需要有多功能一体化可移动型的土壤地下水修复设备来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种技术创新，节省场地污染修复的时间和成本的一体式多功能可移动型土壤地下水修复设备。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一体式多功能可移动型土壤地下水修复设备，其特征在于，该设备包括一个小车平台，以及固定在该小车平台上的一个多功能罐、一台液体提升泵以及一台真空泵，形成一体式可移动型设备，所述的多功能罐、液体提升泵和真空泵通过管材管件连接。

所述的小车平台为一块矩形的钢板，下方四个角处分别装有一个可以滚动的轮子，每个轮子均配有锁定的刹车件。

所述的多功能罐是一个圆柱形的聚丙烯材质的罐体，配有液体药剂接入点和流量计A、粉体药剂加料斗、自来水接入点和流量计B、搅拌器、氮气/压缩空气接入点和流量计C以及穿孔曝气管。

所述的液体药剂接入点通过流量计A接入罐体内，所述的粉体药剂加料斗设置在罐体顶部，所述的自来水接入点通过流量计B接入罐体内，所述的搅拌器和穿孔曝气管设置在罐体内部，且穿孔曝气管位于搅拌器下方，所述的氮气/压缩空气接入点通过流量计C连接罐体内的穿孔曝气管。

所述的穿孔曝气管呈“王”字形布置。

所述的多功能罐上的各个接入点均配有阀门；粉体药剂加料斗上端为法兰面，可通过与盲板的连接实现封闭；所述的多功能罐还配有多个抽提井接入点以及汽水分离挡板。

所述的液体提升泵进口与多功能罐下部连接，出口设流量计D以及多个药剂/废水接出点，并配有回流旁通管路，该回流旁通管路上装有阀门。

所述的真空泵进口与多功能罐上部连接，出口为废气接出点，在进口管道上装有流量计E并设有空气稀释阀。

一体式多功能可移动型土壤地下水修复设备的应用，其特征在于，采用该设备分别实现多项土壤地下水修复工艺，多项土壤地下水修复工艺包括土壤气体抽提、泵出处理、表面活性剂强化自由相回收、多相抽提、化学氧化、化学还原、生物通风、强化生物处理；从而来对土壤和/或地下水中的重金属和/或有机污染进行原位或异位修复操作。

本发明修复设备是一套可方便移动的一体式设备，能分别实现土壤气体抽提、泵出处理、表面活性剂强化自由相回收、多相抽提、化学氧化、化学还原、生物通风、强化生物处理等多项土壤地下水的物理、化学或生物修复工艺，从而来对土壤和/或地下水中的重金属和/或有机污染进行原位或异位修复操作。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)通过罐、液体提升泵以及真空泵之间的合理连接，利用一罐多用、一泵多用的原理构建了结构简单、占地面积小、操作方便、组合灵活的一体化多功能土壤地下水修复设备，可以分别实现土壤气体抽提、泵出处理、表面活性剂强化自由相回收、多相抽提、化学氧化、化学还原、生物通风、强化生物处理等多项土壤地下水修复工艺；

(2)本发明应用广泛，既能用于土壤修复，又能用于地下水修复；既能针对重金属污染，又能针对有机污染；既能以原位修复方式操作，又能以异位修复方式操作；

(3)可以利用本发明的一套设备分别实现多种修复工艺的现场中试，或利用多套设备组合的方式实施多种修复工艺耦合的复杂型修复技术方案或不同范围场地的工程化修复应用，也可方便的在场地修复实施过程中变更修复工艺；

(4)本发明的设备可分别应用液体化学品或粉体化学品进行修复药剂的定量、定浓度配置以及定流量或定压力注射；

(5)设备在应用于多相抽提修复工艺时在多功能罐内汽水分离挡板的作用下具有很好汽水分离效果，有利于后续的废水和废气处理；

(6)在配置药剂的过程中通过在多功能罐内输入压缩空气或氮气来实现药剂的搅拌、预曝气或除氧，提高药剂的有效性，增强修复效果；

(7)液体提升泵以及真空泵的工作流量均可方便灵活的调节，并配有流量计、真空计、压力计、温度计等参数仪表，这非常有利用场地修复中试的实施以及在工程化应用过程中的最佳运行参数调节以及系统性能记录；

(8)所有设备均固定在一个可方便移动的小车平台上，使得该一体式多功能可移动型土壤地下水修复设备应用方便，并可多次反复应用于不同场地的修复工程中。

附图说明

图1是本发明的一体式多功能可移动型土壤地下水修复设备的结构示意图；

图2是多功能罐底部穿孔曝气管的结构示意图；

附图中的标号分别为：1.小车平台，2.阀门，3.流量计，4.氮气/压缩空气接入点，5.抽提井接入点，6.液体药剂接入点，7.自来水接入点，8.多功能罐，9.汽水分离挡板，10.搅拌器，11.穿孔曝气管，12.粉体药剂加料斗，13.真空计，14.温度计，15.液位计，16.液体提升泵，17.压力计，18.药剂/废水接出点，19.废气接出点，20.真空泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明主要由小车平台1，多功能罐8，液体提升泵16以及真空泵20构成，多功能罐8、液体提升泵16及真空泵20均固定于小车平台1上，形成一体式可移动型设备，所述的多功能罐8、液体提升泵16和真空泵20通过气体管路和液体管路等管材管件连接。

所述的小车平台1为一块矩形的钢板，下方四个角处分别装有一个可以滚动的轮子，每个轮子均配有锁定的刹车件。

多功能罐8下部装有放尽阀g；左下方装有氮气/压缩空气接入点4以及相应的流量计C和阀门a；左上方装有三个抽提井接入点5以及相应的阀门b，阀门c和阀门d；上左方装有液体药剂接入点6相应的流量计A和阀门e、自来水接入点7以及相应的流量计B和阀门f；上右方装有粉体药剂加料斗12，料斗顶部为法兰连接，可由盲板进行密封；右侧装有液位计15。多功能罐8内部装有搅拌器10，左右两边还分别装有两块汽水分离挡板9，底部装有与氮气/压缩空气接入点4连接的呈“王”字形的穿孔曝气管11，结构如图2所示。

真空泵20进口与多功能罐8右上方相连，管路上装有真空计13、温度计14、流量计E、稀释阀h以及调节阀i，出口为废气接出点19。

液体提升泵16进口与多功能罐8右下方相连，进口管路上装有阀门j，出口设置三个药剂/废水接出点18和阀门m，阀门n和阀门o，出口管路上依次装有调节阀I、压力计17以及流量计D。在调节阀I前的出口管路上还装有接回至多功能罐8的回流管路，上设调节阀k。

关闭阀门b，阀门c，阀门d，阀门g，阀门h和阀门i，在液体提升泵16与多功能罐8联合作用下就能实现多种修复药剂的配置并通过药剂/废水接出点18和注射井向土壤和地下水中进行注射，从而实施表面活性剂强化自由相回收、化学氧化、化学还原、强化生物处理等土壤地下水修复工艺，注射流量和压力可由调节阀I和回流阀k方便调节；

关闭阀门a，阀门e，阀门f，阀门g，阀门j和阀门k，并封住粉体药剂加料斗12上的盲板，在真空泵20与多功能罐8联合作用就能通过抽提井接入点5和抽提井实施土壤气体抽提、生物通风等土壤地下水修复工艺，抽提压力和流量可由稀释阀h以及调节阀i方便调节；

在设备启动阶段先利用20.真空泵的抽真空作用对8.多功能罐进行预抽真空，就能利用真空引水的原理利用16.液体提升泵经由5.抽提井接入点和抽提井抽提地下的污染地下水进行处理，实现泵出处理的土壤地下水修复工艺；

在多功能罐8、真空泵20以及液体提升泵16的联合作用下，能利用真空泵8通过抽提井5接入点和抽提井和抽提滴管抽出地下的气液混合物，并在多功能罐8内实现气液分离，分离出的气体可由真空泵20经废气接出点19送入废气处理单元，分离出的液体可由液体提升泵16送入经药剂/废水接出点18接出的废水处理单元，从而实现多相抽提的土壤地下水修复工艺。

以下实施例对本发明作进一步说明。在本实施例中设备各主要元件的规格如下表所示：

将该设备应用于某甲苯污染场地的原位修复小试，修复工艺采用多相抽提，即利用真空泵20运行产生的真空作用从该场地上3个不同的1英寸的抽提井中将甲苯在地下水面上形成的轻质非水相流体、受甲苯污染的地下水以及包气带土壤孔隙中的污染气体一起抽出至多功能罐8进行汽水分离，分离出的气体经真空泵20送外设的活性炭吸附器进行吸附处理，分离出的液体经液体提升泵16送外设的油水分离罐进行油水分离后分类处置。小试实施过程中设备的系统真空度设置在-0.05～-0.08MPa，总气体抽提流量控制在15～30m³/h。

场地污染面积约500平方米，地下土层情况主要为填土一粉质粘土一砂质粉土。地下水埋深在1.5～2.5m范围内，主要位于粉质粘土层。经过总共25天的多相抽提小试，该设备总共抽出约1000L总流体(甲苯自由相与污染地下水的混合液体)和约2500m³的污染气体，通过自由相、水相和气相的形式共回收甲苯约150kg，其中以自由相形式回收的甲苯量最多，约占总回收量的80％。

Claims

1.一体式多功能可移动型土壤地下水修复设备，其特征在于，该设备包括一个小车平台，以及固定在该小车平台上的一个多功能罐、一台液体提升泵以及一台真空泵，形成一体式可移动型设备，所述的多功能罐、液体提升泵和真空泵通过管材管件连接。

2.根据权利要求1所述的一体式多功能可移动型土壤地下水修复设备，其特征在于，所述的小车平台为一块矩形的钢板，下方四个角处分别装有一个可以滚动的轮子，每个轮子均配有锁定的刹车件。

3.根据权利要求1所述的一体式多功能可移动型土壤地下水修复设备，其特征在于，所述的多功能罐是一个圆柱形的聚丙烯材质的罐体，配有液体药剂接入点和流量计A、粉体药剂加料斗、自来水接入点和流量计B、搅拌器、氮气/压缩空气接入点和流量计C以及穿孔曝气管。

4.根据权利要求3所述的一体式多功能可移动型土壤地下水修复设备，其特征在于，所述的液体药剂接入点通过流量计A接入罐体内，所述的粉体药剂加料斗设置在罐体顶部，所述的自来水接入点通过流量计B接入罐体内，所述的搅拌器和穿孔曝气管设置在罐体内部，且穿孔曝气管位于搅拌器下方，所述的氮气/压缩空气接入点通过流量计C连接罐体内的穿孔曝气管。

5.根据权利要求3或4所述的一体式多功能可移动型土壤地下水修复设备，其特征在于，所述的穿孔曝气管呈“王”字形布置。

6.根据权利要求3所述的一体式多功能可移动型土壤地下水修复设备，其特征在于，所述的多功能罐上的各个接入点均配有阀门；粉体药剂加料斗上端为法兰面，可通过与盲板的连接实现封闭；所述的多功能罐还配有多个抽提井接入点以及汽水分离挡板。

7.根据权利要求1所述的一体式多功能可移动型土壤地下水修复设备，其特征在于，所述的液体提升泵进口与多功能罐下部连接，出口设流量计D以及多个药剂/废水接出点，并配有回流旁通管路，该回流旁通管路上装有阀门。

8.根据权利要求1所述的一体式多功能可移动型土壤地下水修复设备，其特征在于，所述的真空泵进口与多功能罐上部连接，出口为废气接出点，在进口管道上装有流量计E并设有空气稀释阀。

9.一种如权利要求1所述的一体式多功能可移动型土壤地下水修复设备的应用，其特征在于，采用该设备分别实现多项土壤地下水修复工艺，多项土壤地下水修复工艺包括土壤气体抽提、泵出处理、表面活性剂强化自由相回收、多相抽提、化学氧化、化学还原、生物通风、强化生物处理；从而来对土壤和/或地下水中的重金属和/或有机污染进行原位或异位修复操作。