CN107552549A - 一种生物通风强化原位多相抽提系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境修复技术领域，具体涉及一种生物通风强化原位多相抽提系统包括向污染土壤区域均匀注入空气的生物通风单元和向污染土壤区域均匀注入营养液的营养液注入单元；还包括污染物双泵抽提单元、地下水处理单元、包气带气体处理单元和抽提井；所述污染土壤区域地面下设有抽提井，所述污染土壤区域地面上设有污染物双泵抽提单元；所述污染物双泵抽提单元上连有地下水处理单元和包气带气体处理单元。本发明提供的生物通风强化原位多相抽提系统通过生物通风可强化原位多相抽提修复有机物污染土壤和地下水的效率和效果；通过双泵系统分别抽提地下水和土壤气，同时实现修复污染土壤和地下水。

Description

一种生物通风强化原位多相抽提系统

技术领域

本发明属于环境修复技术领域，具体涉及一种生物通风强化原位多相抽提系统。

背景技术

多相抽提是一种对环境友好的土壤和地下水修复技术，它具有修复效率高、影响面积大以及适宜高浓度污染土壤修复等优点。多相抽提技术通过使用真空抽提等手段，同时抽取地下污染区域的土壤气体、地下水和浮油层到地面进行相分离、处理，以控制和修复土壤与地下水中有机物污染的环境修复技术。多相抽提技术是一种原位修复技术，对地面环境的扰动较小，适用于加油站、石化企业和化工企业等多种类型的污染场地，尤其适用于存在非水相液态污染物情形的污染土壤与地下水的修复。

生物通风是利用土壤中的微生物对不饱和区中的有机物进行生物降解，是一种强迫氧化降解的方法。生物通风法是一种用于污染土壤的修复技术，具有应用范围宽、操作费用低、不会造成二次污染、操作灵活简单等优点，在治理有机污染土壤方面具有广阔的应用前景。

目前，采用生物通风来强化原位多相抽提主要用于修复有机物污染土壤，也有采用两用泵来修复有机物污染土壤和地下水的，但是都不能实现同时修复有机物污染土壤和地下水，而且修复耗费时间长。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种生物通风强化原位多相抽提系统，能够同时实现修复污染土壤和地下水。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种生物通风强化原位多相抽提系统，包括向污染土壤区域均匀注入空气的生物通风单元和向污染土壤区域均匀注入营养液的营养液注入单元；还包括污染物双泵抽提单元、地下水处理单元、包气带气体处理单元和抽提井；所述污染土壤区域地面下设有抽提井，所述污染土壤区域地面上设有污染物双泵抽提单元；所述污染物双泵抽提单元上连有地下水处理单元和包气带气体处理单元。

进一步地，所述污染物双泵抽提单元包括抽水泵、抽水总管、真空泵和抽气总管；所述抽水总管和抽气总管均设置在抽提井上；所述抽水总管与抽水泵的入口端相连；所述抽气总管与真空泵的入口端相连。

进一步地，所述抽提井有若干眼，各所述抽提井内均设有一根抽水分管和一根抽气分管；所述抽水分管的一端伸入抽提井内，另一端与地面上的抽水总管相连；所述抽气分管的一端伸入抽提井内，另一端与地面上的抽气总管相连。

进一步地，所述污染物双泵抽提单元还包括油水分离装置、气水分离装置和油储存罐；所述油水分离装置的入口与抽水泵的出口端相连；所述油水分离装置的油出口与油储存罐相连，油水分离装置的水出口通过第二泵与地下水处理单元相连；所述气水分离装置的入口与抽气总管相连；所述气水分离装置的气出口与包气带气体处理单元的入口相连，气水分离装置的水出口通过第一泵与地下水处理单元相连；所述包气带气体处理单元的出口与真空泵的的入口端相连，真空泵的出口端与排空管相连。

进一步地，所述包气带气体处理单元包括活性炭吸附装置；所述活性炭吸附装置的一端与气水分离装置的气出口相连，另一端与真空泵的的入口端相连。

进一步地，所述地下水处理单元包括水储存罐和CMF装置（连续微滤装置）；所述水储存罐的入口与油水分离装置的出水口和气水分离装置的出水口相连，水储存罐的出口通过第四泵与CMF装置的入口相连；所述CMF装置的出口与排水管相连。

进一步地，所述抽提井地下水位上设有井管筛网；所述抽气分管的末端位于井管筛网的内侧（置于地下水位以上的包气带中），抽水分管的末端置于地下水位以下。

进一步地，所述抽气分管位于抽提井口处的管道上设置真空压力表，所述抽气总管上依次装有止回阀和气体流量计，气体流量计位于靠近气水分离装置的一端。

进一步地，各所述抽提井的四周从下到上依次设有滤料层、膨润土密封层和水泥或水泥膨润土灌浆层。

进一步地，所述的营养液包括磷酸二氢钾、氯化锌、磷酸二氢钠或聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚中的任意两种或两种以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明提供的生物通风强化原位多相抽提系统通过生物通风可强化原位多相抽提修复有机物污染土壤和地下水的效率和效果，尤其对于有机污染物易生物降解、工期要求紧、成本要求低的项目具有极大的适用性。

(2)本发明提供的生物通风强化原位多相抽提系统可实现多相处理的功能，同时修复污染土壤和地下水；通过双泵系统分别抽提地下水和土壤气，相对于传统的气水抽提共用一套管道的单泵系统，多泵系统可以更有效的调节抽提井中液体和气体的流量，避免了单泵系统中普遍存在的“短路现象”，整个系统控制性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施或现有技术中的技术方案，下面将对实施或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的生物通风强化原位多相抽提系统的工艺流程图。

图2为本发明实施例提供的抽提井的结构示意图。

图中：1、水泵，2、第一泵，3、第二泵，4、第三泵，5、第四泵、6、风机，7、真空泵，8、止回阀，9、真空压力表，10、液位计，11、水储存罐，12、第一取样口，13、第二取样口，14、气体流量计，15、油水分离器，16、气水分离器，17、CMF装置，18、油储存罐，19、营养液储存装置，20、活性炭吸附装置，21、抽提井，22、营养液补给埋管，23、空气注入埋管，24、抽水总管，25、抽气总管，26、水泥或水泥膨润土灌浆层，27、膨润土密封层，28、滤料层，29、井管筛网，30、排空管，31、排水管，32、抽水分管，33、抽气分管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供生物通风强化原位多相抽提系统，包括向污染土壤区域均匀注入空气的生物通风单元和向污染土壤区域均匀注入营养液的营养液注入单元；还包括抽提井21、污染物双泵抽提单元、地下水处理单元和包气带气体处理单元；污染土壤区域地面下设有抽提井21，污染土壤区域地面上设有污染物双泵抽提单元；污染物双泵抽提单元上连有地下水处理单元和包气带气体处理单元。本发明提供的生物通风强化原位多相抽提系统通过生物通风可强化原位多相抽提修复有机物污染土壤和地下水的效率和效果，尤其对于有机污染物易生物降解、工期要求紧、成本要求低的项目具有极大的适用性；还可以实现多相处理的功能，同时修复污染土壤和地下水；通过双泵系统分别抽提地下水和土壤气，相对于传统的气水抽提共用一套管道的单泵系统，多泵系统可以更有效的调节抽提井21中液体和气体的流量，避免了单泵系统中普遍存在的“短路现象”，整个系统控制性强；同时注入的营养液和空气促进了污染物的降解和向气相中的转移，提高了有机污染物的修复效率。

进一步地，污染物双泵抽提单元包括抽水泵1、抽水总管24、真空泵7和抽气总管25；抽水总管24和抽气总管25均设置在抽提井21上；抽水总管24与抽水泵1的入口端相连；抽气总管25与真空泵7的入口端相连；污染物双泵抽提单元还包括油水分离装置15、气水分离装置16和油储存罐18；油水分离装置15的入口与抽水泵1的出口端相连；油水分离装置15的油出口与油储存罐18相连，油水分离装置15的水出口通过第二泵3与地下水处理单元相连；气水分离装置16的入口与抽气总管25相连；气水分离装置16的气出口与包气带气体处理单元的入口相连，气水分离装置16的水出口通过第一泵2与地下水处理单元相连；包气带气体处理单元的出口与真空泵7的的入口端相连，真空泵7的出口端与排空管30相连。本发明采用双泵系统，水泵1和真空泵7共同提供抽提动力，分别将地下水和包气带气体分别抽出并进行后续分离，双泵均置于地上，各自相对独立运行。油水分离装置15对抽提出的地下水进行油水分离，气水分离装置16对抽提出的土壤气进行气水分离；优选的气水分离装置为离心式气水分离器16，具有经济高效、运行廉价的特点。优选的油水分离装置为滤芯油水分离器15，具有除油效果好、维护保养方便的特点。

进一步地，抽提井21有若干眼，各所述抽提井21内均设有一根抽水分管32和一根抽气分管33，两根管各自独立发挥作用；抽水分管32的一端伸入抽提井21内，另一端与地面上的抽水总管24相连；抽气分管33的一端伸入抽提井21内，另一端与地面上的抽气总管25相连；本发明采用双泵系统，一台抽水泵1可同时连接多个抽水井21，一台真空泵7可同时连接多个抽水井21，各自相对独立运行，大大减少了工程的建设和维护费用。

进一步地，包气带气体处理单元包括活性炭吸附装置20；活性炭吸附装置20的一端与气水分离装置的气出口相连，另一端与真空泵7的的入口端相连；活性炭吸附装置20与真空泵7之间的管路上设有第一取样口12，检测排出气是否达标。抽出气分离出水分后经过活性炭吸附装置20，处理达标后通过排气管排空。

进一步地，地下水处理单元包括水储存罐11和CMF装置17；水储存罐11的入口与油水分离装置的出水口和气水分离装置的出水口相连，水储存罐11的出口通过第四泵5与CMF装置17的入口相连；CMF装置17的出口与排水管31相连，排水管31上设有第二取样口13，检测排出水是否达标；水储存罐11上设有液位计10。抽出水分离出油后经过CMF装置17，处理达标后通过排水管31进入排市政管网或现场回用。

进一步地，如图2所示，抽提井21地下水位上设有井管筛网29；抽气分管33的末端位于井管筛网29的内（置于地下水位以上的包气带中），用于抽出包气带中的污染土壤气；抽水分管32的末端置于地下水位以下，用于抽出污染地下水和自由相。

进一步地，抽气分管33位于抽提井21口处的管道上设置真空压力表9，监测井内真空度；根据监测数据，通过真空泵7调整井内真空度，优化污染土壤区域土壤气的抽出环境。抽气总管25上依次装有止回阀8和气体流量计14，气体流量计14位于靠近气水分离装置的一端。止回阀8的作用是在真空泵7停止状态下，防止外界空气通过管道进入到抽提井21中，从而破坏了井内真空度。

进一步地，抽提井21的四周从下到上依次设有滤料层28、膨润土密封层27和水泥或水泥膨润土灌浆层26，如图2所示。水泥或水泥膨润土灌浆层位于最上层，用来隔绝外界大气进入抽提区域，对抽气区域真空度的形成及维持至关重要。膨润土密封层位于水泥或水泥膨润土灌浆层之下，起到二次隔绝外界空气进入抽提区域的作用。位于最下层的滤料层作为滤水滤气屏障，构成滤水滤气体系，起到良好的过滤作用。

进一步地，生物通风单元包括插入至污染土壤区域的若干空气注入埋管23、空气注入管和提供通风动力的风机6；风机6的出口与空气注入管相连，空气注入管上连有若干空气注入埋管23；各所述空气注入埋管23埋入污染土壤区域部分的管道上设有若干通孔，空气注入埋管23与地面接触部分，管道咽喉密封设计。地面一定深度以下的空气注入埋管23为多孔结构通风管；通风管与地面接触部分，管道咽喉密封设计。通过生物通风单元向污染土壤区域注入空气，一方面增加了土壤污染区域的含氧量，改善了本土微生物菌群的生存环境；另一方面，向土壤中注入空气，可促进污染物从液相或包气带土壤颗粒中转移至土壤气中，进而通过抽气管道被抽出。

进一步地，营养液注入单元包括营养液储存装置19、插入至污染土壤区域的若干营养液补给埋管22、营养液补给管和第三泵4；营养液储存装置19的出口与第三泵4的入口端相连，第三泵4的出口端与营养液补给管相连，营养液补给管上连有若干营养液补给埋管22。通过营养液注入单元向污染区域注入营养液，可给本土微生物菌群降解有机物提供所欠缺的营养物质。

进一步地，营养液为磷酸二氢钾、氯化锌、磷酸二氢钠或聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚中的任意两种或两种以上。优选的营养液包括聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚，聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚可破解有机污染物的乳化现象，促进其被微生物降解，或进入到包气带中进而通过抽气管道被抽出。优选的营养液包括但不限于磷酸二氢钾、氯化锌、磷酸二氢钠和聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚。

本发明的操作说明，打开真空泵7，抽提井内抽气系统开始运行，抽出的气体依次经过气水分离器16和活性炭吸附装置20后排空，抽气系统管路上设置有止回阀8和气体流量计14，止回阀8的作用是在真空泵7停止状态下，防止外界空气通过管道进入到抽提井中，从而破坏了井内真空度；打开水泵1，抽提井内抽水系统开始运行，抽出的水依次经过油水分离器15、水储存罐11和CMF装置17后排市政管网或现场回用，排前通过取样口13取样检测确定处理达标，油水分离器15分离出的油存入油储存罐18中。

此外本发明的灵活性强，可针对场地不同程度的污染做出适当的调整。当污染物主要存在于地下水中，可待土壤气中污染物浓度处理达到设计要求后，将抽气管路关闭，只抽出地下水和浮油。相应的，当污染物主要存在于土壤包气带，可待地下水中污染物浓度处理达到设计要求后，将抽水管路关闭，只抽出土壤气。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生物通风强化原位多相抽提系统，包括向污染土壤区域均匀注入空气的生物通风单元和向污染土壤区域均匀注入营养液的营养液注入单元；其特征在于：还包括污染物双泵抽提单元、地下水处理单元、包气带气体处理单元和抽提井；所述污染土壤区域地面下设有抽提井，所述污染土壤区域地面上设有污染物双泵抽提单元；所述污染物双泵抽提单元上连有地下水处理单元和包气带气体处理单元。

2.如权利要求1所述的一种生物通风强化原位多相抽提系统，其特征在于：所述污染物双泵抽提单元包括抽水泵、抽水总管、真空泵和抽气总管；所述抽水总管和抽气总管均设置在抽提井上；所述抽水总管与抽水泵的入口端相连；所述抽气总管与真空泵的入口端相连。

3.如权利要求2所述的一种生物通风强化原位多相抽提系统，其特征在于：所述抽提井有若干眼，各所述抽提井内均设有一根抽水分管和一根抽气分管；所述抽水分管的一端伸入抽提井内，另一端与地面上的抽水总管相连；所述抽气分管的一端伸入抽提井内，另一端与地面上的抽气总管相连。

4.如权利要求2所述的一种生物通风强化原位多相抽提系统，其特征在于：所述污染物双泵抽提单元还包括油水分离装置、气水分离装置和油储存罐；所述油水分离装置的入口与抽水泵的出口端相连；所述油水分离装置的油出口与油储存罐相连，油水分离装置的水出口通过第二泵与地下水处理单元相连；所述气水分离装置的入口与抽气总管相连；所述气水分离装置的气出口与包气带气体处理单元的入口相连，气水分离装置的水出口通过第一泵与地下水处理单元相连；所述包气带气体处理单元的出口与真空泵的的入口端相连，真空泵的出口端与排空管相连。

5.如权利要求4所述的一种生物通风强化原位多相抽提系统，其特征在于：所述包气带气体处理单元包括活性炭吸附装置；所述活性炭吸附装置的一端与气水分离装置的气出口相连，另一端与真空泵的的入口端相连。

6.如权利要求4所述的一种生物通风强化原位多相抽提系统，其特征在于：所述地下水处理单元包括水储存罐和CMF装置；所述水储存罐的入口与油水分离装置的出水口和气水分离装置的出水口相连，水储存罐的出口通过第四泵与CMF装置的入口相连；所述CMF装置的出口与排水管相连。

7.如权利要求3所述的一种生物通风强化原位多相抽提系统，其特征在于：所述抽提井地下水位上设有井管筛网；所述抽气分管的末端置于井管筛网内侧的地下水位以上，抽水分管的末端置于地下水位以下。

8.如权利要求3所述的一种生物通风强化原位多相抽提系统，其特征在于：所述抽气分管位于抽提井口处的管道上设置真空压力表，所述抽气总管上依次装有止回阀和气体流量计，气体流量计位于靠近气水分离装置的一端。

9.如权利要求1所述的一种生物通风强化原位多相抽提系统，其特征在于：各所述抽提井的四周从下到上依次设有滤料层、膨润土密封层和水泥或水泥膨润土灌浆层。

10.如权利要求1所述的一种生物通风强化原位多相抽提系统，其特征在于：所述的营养液包括磷酸二氢钾、氯化锌、磷酸二氢钠或聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚中的任意两种或两种以上。