CN106984643B - 一种加油站污染场地的修复方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种加油站污染场地的修复方法和装置。该加油站污染场地的修复方法包括：确定加油站污染场地的污染范围和污染物的浓度分布；根据土壤气相抽提方法，布设抽气井和通气井，布设药剂注入井；进行土壤气相抽提15天，向药剂注入井中注入药剂，反应1‑2天，经过2‑3天后，继续土壤气相抽提；重复进行步骤三，直到加油站污染场地的污染物的浓度降低到原污染物浓度的5％‑10％，完成对加油站污染场地的修复。本发明还提供了一种加油站污染场地的修复装置。该修复方法可以解决土壤气相抽提技术无法处理长碳链、吸附性强的污染物的劣势，同时，避免了化学氧化剂会优先与短碳链、解析态污染物发生反应的问题，避免了药剂浪费。

Description

一种加油站污染场地的修复方法和装置
技术领域
本发明涉及一种修复方法和装置，尤其涉及一种加油站污染场地的修复方法和装置，属于石油领域。
背景技术
加油站储罐和管道泄漏污染，是造成土壤石油烃污染的主要原因，污染物主要为汽油和柴油。其中，汽油是混合烃，主要成分为C4-C12脂肪烃和环烃类，并含有烯烃和少量芳香烃、硫化物等；柴油同样是混合烃，其的主要化学成分为C10-C22烃类：烷烃67.69％、环烷烃15.22％(一环8.6％、二环5.36％、三环1.26％)、芳香烃17.09％(单环芳烃9.9％、烷基苯8.56％、茚和萘衍生物：1.3％、多环芳香烃7.19％、茚类0.37％、萘类3.58％、苊类2.41％、三环芳烃0.43％)、胶质0.40％。
土壤气相抽提(Soil Vapor Extraction，SVE)是一种土壤原位修复技术，多用来修复被挥发性有机污染物(Volatile Organic Compounds，VOCs)所污染的非饱和带土壤。通过在地下层不饱和带抽提气相来强化土壤空气的定向流动，使流动气相夹带VOCs迁移至地面设备以处理，是一种被广泛认可的、技术经济性能较好的土壤修复方法。
化学氧化(In-situ Chemical Oxidation，ISCO)是一种原位物化修复方法，将化学氧化剂注入到地下环境中，土壤中的污染物通过化学反应转化为无害的化学物质，与其他修复方法相比，化学氧化可快速降解石油烃污染物，如果反应时间足够，可以将土壤中的石油烃污染物氧化为CO2和H2O。另外，化学氧化剂可与土壤基质发生氧化反应，使得与土壤吸附作用较强的芳香烃类污染物解析。目前CO方法采用的主要化学氧化剂有H2O2、ClO2、Fenton试剂、过硫酸盐、KMnO4、O3。
SVE技术针对VOCs十分有效，但是因为芳香烃与土壤基质吸附作用较强，以及长链烷烃的挥发能力较弱等原因，难以彻底去除轻质易挥发石油烃组分以外的污染物。化学氧化技术在氧化剂过量的条件下，可将石油烃污染物彻底氧化成CO2和H2O，但是工程上应用的经济成本高昂，不过量的条件下，氧化剂会优先与低碳链的石油烃反应，难以有针对性的作用于长链的、吸附性强的污染物。
国内对SVE和化学氧化技术都开展了单项技术研究，并有了部分的现场实验，但是可以互补上述的SVE和化学氧化技术的优劣势，以达到提高土壤修复效果的方法，国内在研究和工程上尚属空白。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种加油站污染场地的修复方法，该修复方法可以解决土壤气相抽提(SVE)技术无法处理长碳链、吸附性强的污染物的劣势，同时，避免了化学氧化剂会优先与短碳链、解析态污染物发生反应的问题，避免了药剂浪费。
为了实现上述技术问题，本发明提供了一种加油站污染场地的修复方法，该加油站污染场地的修复方法包括以下步骤：
步骤一：确定加油站污染场地的污染范围和污染物的浓度分布；
步骤二：根据土壤气相抽提方法，布设抽气井和通气井，布设药剂注入井；
步骤三：进行土壤气相抽提10天-20天，向药剂注入井中注入药剂，反应1-2天，经过2天-3天后，继续土壤气相抽提；其中，药剂包括H2O2、FeSO4、柠檬酸，FeSO4、柠檬酸的摩尔比为1：1，H2O2与FeSO4的摩尔比为10：1至1：1；
重复进行步骤三，直到加油站污染场地的污染物的浓度降低到原污染物浓度的5％-10％，完成对加油站污染场地的修复。
在本发明的加油站污染场地的修复方法中，优选地，在步骤一中，通过膜界面探针确定加油站污染场地的污染范围和污染物的浓度分布。
根据本发明的具体实施方式，采用场地污染调查装备GeoProbe 7822DT的MIP(膜界面探针)确定加油站污染场地的污染范围和污染物的浓度分布。
根据本发明的具体实施方式，H2O2与FeSO4的摩尔比根据室内评价实验的结果确定，一般为10：1至1：1。室内评价实验指的是根据不同场地，在室内模拟现场环境，进行的化学氧化剂药剂配比实验，选择比较经济有效的H2O2/FeSO4配比。
在本发明的加油站污染场地的修复方法中，优选地，在步骤二中，药剂注入井布设在高浓度污染区域，并布设在土壤气相抽提的影响范围内。
根据本发明的具体实施方式，药剂注入井布设在高浓度污染区域中的高浓度污染区域指的是相对高浓度的区域，比如一块区域，污染浓度范围是1-10，那么药剂注入井重点布设在10浓度的区域，其他区域也要根据设计布设药剂注入井。
在本发明的加油站污染场地的修复方法中，优选地，在步骤三中，进行土壤气相抽提的时间为15天。
在本发明的加油站污染场地的修复方法中，优选地，加油站污染场地的修复方法通过加油站污染场地的修复装置完成。
在本发明的加油站污染场地的修复方法中，优选地，加油站污染场地的修复装置包括：控制撬、注射撬。
根据本发明的具体实施方式，将本领域常规的土壤气相抽提(SVE)装置与药剂注入井结合在一起即可实现本发明的上述加油站污染场地的修复方法。
本发明还提供了一种加油站污染场地的修复装置，该加油站污染场地的修复装置包括：控制撬、注射撬；
控制撬包括：第一可编程逻辑控制器、鼓风机、加热器、空压机和油水分离器；
注射撬包括：第二可编程逻辑控制器、尾气吸附器、真空泵、油气分离器、药剂储存罐；
控制撬与抽提井通过空压机连通；
注射撬与药剂注入井通过药剂储存罐连通；
控制撬中的油水分离器和注射撬的油气分离器分别与抽提井连通。
在本发明的加油站污染场地的修复装置中，优选地，控制撬中的加热器与空压机连通。
在本发明的加油站污染场地的修复装置中，优选地，注射撬中的尾气吸附器、真空泵、油气分离器依次连通。
在本发明的加油站污染场地的修复装置中，优选地，药剂储存罐包括生物药剂储存罐和化学药剂储存罐。
在本发明的加油站污染场地的修复装置中，控制撬用于控制通风和供电；注射撬用于药剂的配制储存，抽提井用于汇集气体污染物，药剂注入井是将药剂投加到地下土壤的一个通道。
本发明的上述加油站污染场地的修复装置按照本领域常规的土壤气相抽提(SVE)的装置进行相关操作即可。
本发明的加油站污染场地的修复方法中，通过限定化学药剂添加的时机，使得SVE高效运行。过早的添加，会造成药剂的浪费，过晚的添加，会使得SVE低效运行，浪费能源和时间。
本发明的加油站污染场地的修复方法中采用化学药剂少量多次的投加方式，总体上节约了药剂使用的总量，并提高了修复的总效率。
本发明的加油站污染场地的修复方法，与现有的方法相比具有以下优点：
通过SVE技术去除汽柴油污染的加油站场地土壤中的轻质易挥发石油烃组分，如汽油段C6-C12的直链烷烃、异构烷烃、芳香烃等；
通过化学氧化剂的投加，增加石油烃，特别是多环芳烃与土壤基质的解析作用，使得化学氧化可直接作用于污染物，并提高SVE的抽提效率；
通过化学氧化剂的投加，使得石油烃污染物受到氧化，发生结构变化，长链烷烃转变成短链烷烃，芳香烃的苯环断键开环，烃类转化为醇类、醛类，形成的次生污染物，有利于提高SVE的抽提效率；
通过SVE和化学氧化多次交替进行的方式，在SVE完成大部分解析的轻质易挥发石油烃组分去除后，污染物抽提效率降低时，加入化学氧化剂，增加轻质易挥发石油烃组分的含量，提高SVE的抽提效率；
本发明的加油站污染场地的修复方法能应用在加油站汽、柴油污染场地的土壤修复项目中，使得汽、柴油污染土壤的修复更加经济、高效；
解决了SVE单项技术无法处理长碳链、吸附性强的污染物的劣势，同时，避免了化学氧化剂会优先与短碳链、解析态污染物发生反应的问题，避免了药剂浪费。
本发明的加油站污染场地的修复装置用于实现上述加油站污染场地的修复方法，因此，本发明的加油站污染场地的修复方法具有的有益效果，同样适用于本发明的加油站污染场地的修复装置。
附图说明
图1为实施例1中的加油站污染场地的修复装置的结构示意图。
图2为实施例1中的加油站污染场地的修复方法与SVE技术的效果对比曲线图。
主要附图符号说明
1控制撬 2注射撬 3抽提井 4药剂注入井 5空压机 6鼓风机 7加热器 8真空泵 9第一电源箱 10第一可编程逻辑控制器 11第二电源箱 12第二可编程逻辑控制器 13油水分离器 14尾气吸附器 15油气分离器 16生物药剂储存罐 17化学药剂储存罐
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例首先提供了一种加油站污染场地的修复装置，其结构如图1所示，该加油站污染场地的修复装置包括：控制撬1、注射撬2、抽提井3和药剂注入井4；
控制撬1包括：第一电源9、第一可编程逻辑控制器10、鼓风机6、加热器7、空压机5和油水分离器13；
注射撬2包括第二电源器11、第二可编程逻辑控制器12、尾气吸附器14、真空泵8、油气分离器15、生物药剂储存罐16和化学药剂储存罐17；
控制撬1与抽提井3通过空压机连通；
注射撬2与药剂注入井4通过生物药剂储存罐16和化学药剂储存罐17连通；
控制撬1中的油水分离器13和所述注射撬的油气分离器15分别与抽提井3连通。
控制撬1中的加热器7与空压机连通。
注射撬2中的尾气吸附器14、真空泵8、油气分离器15依次连通。
本实施例提供了一种加油站污染场地的修复方法，其包括以下步骤：
2016年7月，使用本实施例的方法在某废弃加油站进行了土壤修复实验。加油站场地面积约为200m2(长×宽，20m×10m)，污染区域主要是地下储罐区域，污染区域约为150m3(10m*5m*3m)，污染物为汽油、柴油，污染物浓度范围为1800-2300mg/kg土，多点取样的平均值为2200mg/kg。检测方法通过MIP(膜界面探头)在地下土壤中取样，现场便携式GC-FID检测。
步骤一：布设SVE的抽气井和通气井，以及药剂注入井，在1-15天进行SVE过程，污染物浓度从2000mg/kg降至约1050mg/kg。此时污染物浓度已经出现下降的停滞；
SVE过程具体包括以下步骤：
打开空压机5，使用高压气体打破地下井周围土壤，形成通气通道，持续5-10分钟，关闭；
打开鼓风机6、加热器7，向鼓风井中注入空气；
打开真空泵8，此时气流途径为“大气-鼓风机6-地层空隙-抽提井3-油水分离器13-真空泵8-尾气净化器14-大气”；
步骤二：在第15天，加入质量浓度小于10％的H2O2、FeSO4、柠檬酸，其中，H2O2、FeSO4、柠檬酸的摩尔比为5：1：1，土壤污染物浓度出现略微升高，约1300mg/kg；
药剂注入过程包括以下步骤：
在药剂储存罐中配置好需要的化学药剂；
打开高压注液泵，调整到设计好的流量和压力；
药剂进入地层土壤中；
步骤三：在第20天，重新开启SVE过程，污染物浓度继续下降，同样出现下降速率逐渐降低，并在第35天左右，出现污染物浓度下降的停滞；
步骤四：重复步骤二和三，将步骤二和步骤三作为1个循环过程，每个循环过程时间长度约为20天，重复3-4次；
步骤五：约90天后，污染物浓度降低到了约100mg/kg，污染物去除率95％，完成对上述场地的修复。
另外，在场地周边进行了仅使用SVE技术的对比实验，具体结果如图2所示。由图2可发现，在“SVE(土壤气相抽提)和ISCO(化学氧化剂)联合修复”的曲线上，当污染物浓度的实测数据线近乎平行时，也就是SVE的效率很低的时候，添加一定量的化学药剂，使得SVE的抽吸效率再次升高。在15天之后，虽然SVE系统一直开启，但污染物浓度降低的十分缓慢，到90天时，污染物总体去除率为70％。
以上实施例说明，本发明的加油站污染场地的修复方法解决了SVE单项技术无法处理长碳链、吸附性强的污染物的劣势，同时，避免了化学氧化剂会优先与短碳链、解析态污染物发生反应的问题，避免了药剂浪费。

Claims (9)

1.一种加油站污染场地的修复方法，其特征在于，加油站污染场地的污染物浓度范围为1800-2300mg/kg土，该加油站污染场地的修复方法包括以下步骤：
步骤一：确定加油站污染场地的污染范围和污染物的浓度分布；
步骤二：根据土壤气相抽提方法，布设抽气井和通气井，布设药剂注入井；药剂注入井布设在高浓度污染区域，并布设在土壤气相抽提的影响范围内；
步骤三：进行土壤气相抽提10天-20天，停止土壤气相抽提，向药剂注入井中注入药剂，反应1天-2天，再经过2天-3天后，继续进行土壤气相抽提；其中，所述药剂包括H2O2、FeSO4、柠檬酸，FeSO4、柠檬酸的摩尔比为1：1，H2O2与FeSO4的摩尔比为10：1至1：1；
重复进行步骤三，直到加油站污染场地的污染物的浓度降低到原污染物浓度的5％-10％，完成对加油站污染场地的修复。
2.根据权利要求1所述的加油站污染场地的修复方法，其特征在于，在步骤一中，通过膜界面探针确定加油站污染场地的污染范围和污染物的浓度分布。
3.根据权利要求1所述的加油站污染场地的修复方法，其特征在于，在所述步骤三中，进行土壤气相抽提的时间为15天。
4.根据权利要求1所述的加油站污染场地的修复方法，其特征在于，加油站污染场地的修复方法通过加油站污染场地的修复装置完成。
5.根据权利要求4所述的加油站污染场地的修复方法，其特征在于，所述加油站污染场地的修复装置包括：控制撬、注射撬。
6.一种用于实现权利要求1～5任一项所述的加油站污染场地的修复方法的修复装置，其特征在于，该加油站污染场地的修复装置包括：控制撬、注射撬；
所述控制撬包括：第一可编程逻辑控制器、鼓风机、加热器、空压机和油水分离器；
所述注射撬包括：第二可编程逻辑控制器、尾气吸附器、真空泵、油气分离器、药剂储存罐；其中，药剂储存罐储存有药剂，所述药剂包括H2O2、FeSO4、柠檬酸，FeSO4、柠檬酸的摩尔比为1：1，H2O2与FeSO4的摩尔比为10：1至1：1；
所述控制撬与抽提井通过空压机连通；
所述注射撬与药剂注入井通过药剂储存罐连通；
所述控制撬中的油水分离器和所述注射撬的油气分离器分别与抽提井连通。
7.根据权利要求6所述的修复装置，其特征在于，所述控制撬中的加热器与空压机连通。
8.根据权利要求6所述的修复装置，其特征在于，所述注射撬中的尾气吸附器、真空泵、油气分离器依次连通。
9.根据权利要求6所述的修复装置，其特征在于，所述药剂储存罐包括生物药剂储存罐和化学药剂储存罐。
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