CN109127689B - 一种有机污染场地原位氧化与循环井组合修复系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机污染场地原位氧化与循环井组合修复系统，包括原位氧化系统和循环井系统，其中原位氧化系统采用臭氧注入系统，循环井系统包括循环井井体、曝气系统、真空抽提系统、吹脱系统。循环井井体包括循环井内套井和循环井外套管，循环井内套井置于所述循环井外套管内，循环井内套井上下分别设置上内套管和下内套管，循环井外套管自上而下分别设有水泥皂土封、大粒径石英砂封和小粒径石英砂封，循环井井体顶部进行密封。本发明通过原位注入臭氧与循环井技术的结合，扩大污染场地的修复半径，去除污染场地中包气带和地下水中的有机污染物。

Description

一种有机污染场地原位氧化与循环井组合修复系统

技术领域

本发明涉及污染场地修复治理领域，尤其是一种有机污染场地原位氧化与循环井组合修复系统。

背景技术

随着石油工业、化工、制药行业的飞速发展，石油泄漏渗漏、农药化肥的使用以及工厂企业对有机废弃物的随意安置排放，造成大量污染物进入土壤和地下水，严重威胁生态环境及人类身体健康。

目前，场地污染修复技术包括异位修复与原位修复。原位修复技术是指在基本不破坏土壤和地下水自然环境条件下，对受污染对象不作搬运或运输，而在原地进行修复的方法。原位修复技术不但可以节省处理费用，还可减少地表处理设施的使用，最大程度地减少污染物的暴露和对环境的扰动。其中，作为一种地下水原位修复的技术，循环井技术(GCW)目前得到了快速发展，地下水循环井技术将曝气、气相抽提、吹脱集成于一体，克服了地下水抽出-处理技术所面临的修复时间长、水处理费昂贵、去除速率低的缺点。但是地下水循环井技术本身也存在局限性，比如，传统循环井技术一般只能针对污染场地地下水进行修复、单独循环井系统进行地下水修复依然具有修复周期长、循环井影响半径较小等问题。

现有技术中，公开的工艺是通过注入氧化药剂氧化水中有机污染物，经空气曝气后，抽取氧化、充氧的地下水喷洒到微生物填料区进行生物反应，由此去除地下水中有机污染物。但是该装置依靠底部抽水泵和上部喷头与井周边水位形成的水位差作为动力形成水体循环，该动力较小，造成修复影响半径较小。或者，对地下污染水进行曝气、吹脱、抽提以及加药处理等多种水处理方式，有效去除地下水有机物污染。但是公开技术均采用了井内注射氧化药剂的方法，由于氧化药剂的液体重力作用，仅能作用于污染地下水中的污染物，所以处理不了污染场地中的包气带污染部分。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种有机污染场地原位氧化与循环井组合修复系统，扩大污染场地的修复半径，同时去除污染场地中包气带和地下水中的有机污染物。

本发明是通过如下的技术方案实现的：

本发明提供一种有机污染场地原位氧化与循环井组合修复系统，包括原位氧化系统和循环井系统，所述原位氧化系统包括臭氧注入系统2，所述循环井系统包括循环井井体1、曝气系统3、真空抽提系统4、吹脱系统5；其中，所述循环井井体1包括循环井内套井111和循环井外套井121，所述循环井内套井111置于所述循环井外套井121内，所述循环井内套井111上下分别设置上内套管112和下内套管113，所述循环井外套井121自上而下分别设有水泥皂土封122、大粒径石英砂封123和小粒径石英砂封124，所述循环井井体1顶部进行密封。

优选的，所述臭氧注入系统2包括臭氧鼓风机21及臭氧注入管22，所述臭氧注入管22置于所述循环井外套井121中，所述臭氧注入管22管壁上设多个小孔。

通过采用上述方案，实现设孔臭氧注入管置于包气带中，保证原位氧化反应扩大至修复区域的包气带与含水层。通过臭氧注入包气带与含水层，一方面，臭氧扩散至包气带与有机污染物发生氧化反应，另一方面，臭氧在水中的溶解度很高且可自行分解为O₂，增加地下环境中的溶解氧含量，加速包气带和含水层中有机污染物的微生物的氧化降解，去除转化有机污染物。

优选的，所述上内套管112的开筛口可自由开合，通过设置内套管筛管控制系统114进行控制。

通过采用上述方案，保证臭氧对包气带和含水层中有机污染物的转化去除并通过循环井曝气吹脱将有机污染物去除。上内套管112的开筛口闭合时实现臭氧对井体周围包气带和含水层中有机污染物的去除转化，开筛口开启时通过循环井曝气、真空抽提及井内吹脱，促进循环井内污染物的氧化降解，形成水体循环，部分溶解在水体中的臭氧可以在水体循环过程中被运移到循环井影响范围内的地下水区域，增强微生物降解。

优选的，所述循环井内套井111及臭氧注入管22均采用UPVC材质的管材。

通过采用上述方案，UPVC材质具有耐腐蚀性强、流体阻力小、机械强度高、水密性好以及质地轻安装施工方便的特点，可提高整体循环井系统的修复效率。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明结合原位注入臭氧与循环井技术，可实现自动启动循环井的部分筛孔，进而实现自由切换将臭氧注入包气带，将大量空气注入到循环井内的目的；

(2)原位氧化系统将臭氧注入包气带，可以强化包气带内的含氧量，进而强化微生物降解污染物；

(3)本发明中溶解进入地下水中的臭氧可以直接生成氧自由基氧化污染物，同时，随着循环井内地下水的循环过程中被运移到循环井外至循环井影响范围内，增强循环井影响范围内的溶解氧浓度并促进微生物降解污染物。

附图说明

图1为本发明提供的一种有机污染场地原位氧化与循环井组合修复系统循环井井体结构示意图。

图2为本发明提供的一种有机污染场地原位氧化与循环井组合修复系统-上内套管的开筛口处于闭合状态臭氧注入包气带阶段示意图。

图3为本发明提供的一种有机污染场地原位氧化与循环井组合修复系统-上内套管的开筛口处于开启状态臭氧进入循环井工作阶段示意图。

图4为本发明提供的一种有机污染场地原位氧化与循环井组合修复系统-多个循环井井体呈梅花状排列示意图。

图中标记：1、循环井井体；111、循环井内套井；112、上内套管；113、下内套管；114、内套管筛管控制系统；121、循环井外套井；122、水泥皂土封；123、大粒径石英砂封；124、小粒径石英砂封；2、臭氧注入系统；21、臭氧鼓风机；22、带孔隙臭氧注入管；3、曝气系统；31、空气鼓风机；32、空气通路管；33、空气曝气管；4、真空抽提系统；41、抽气真空泵；42、活性炭层；43、催化燃烧室；5、吹脱系统；51、抽水真空泵；52、液压计；53、喷头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施案例对本发明提供的一种有机污染场地原位氧化与循环井组合修复系统做进一步详细说明。

如图所示，本发明提供一种有机污染场地原位氧化与循环井组合修复系统，包括原位氧化系统和循环井系统，原位氧化系统包括臭氧注入系统2，循环井系统包括循环井井体1、曝气系统3、真空抽提系统4、吹脱系统5。

所述循环井井体1，参照图1，包括循环井内套井111和循环井外套井121，循环井内套井111置于循环井外套井121内，循环井内套井111上下分别设置上内套管112和下内套管113，循环井外套井121自上而下分别设有水泥皂土封122、大粒径石英砂封123和小粒径石英砂封124，循环井井体1顶部进行密封；

所述上内套管112的开筛口可自由开合，通过设置内套管筛管控制系统114进行控制；

所述臭氧注入系统2包括臭氧鼓风机21及臭氧注入管22，臭氧注入管22置于循环井外套井121中，臭氧注入管22管壁上设多个小孔，保证整个臭氧注入管22处于包气带中；

所述曝气系统3包括空气鼓风机31、空气通路管32及空气曝气管33，空气曝气管33置于循环井井底；

所述真空抽提系统4包括抽气真空泵41及输气管线，抽气真空泵41后连接活性炭层42和催化燃烧室43；

所述吹脱系统5包括抽水真空泵51、液压计52、喷头53及输水管线。

本发明提供的一种有机污染场地原位氧化与循环井组合修复系统的工作方式为：

在有机污染场地内，建设循环井井体，多个循环井井体呈梅花状排列，参照图4，这里以一个循环井修复系统为例说明整个工作流程。

上内套管的开筛口处于闭合状态-臭氧注入包气带阶段：首先安装循环井系统，然后，通过内套管筛管控制系统114将上内套管112开筛口调整为闭合状态，开启臭氧鼓风机21，臭氧通过臭氧注入管22进入包气带中，小部分通过溶解在地下水水位附近进入地下水，此阶段应控制臭氧注入的时间与流量。

上内套管的开筛口处于开启状态-臭氧进入循环井工作阶段：停止臭氧注入5个小时后，通过内套管筛管控制系统114将上内套管112开筛口调整为开启状态，打开空气鼓风机31，空气经空气通路管32到达空气曝气管33，对地下水进行曝气充氧，控制曝气流量，井内曝气增加地下水中溶解氧含量及井内气流强度，同时抬升井内水位，促使井内地下水溢流进入井周围含水层渗流区域。

在曝气20～50min后打开抽水真空泵51和抽气真空泵41，进行真空抽提与井内吹脱。抽水真空泵51将地下水提升至井顶部后通过喷头53向下喷淋，井内曝气和气体抽提增加气液传质界面，增强气体吹脱效果，同时，抽水真空泵51对地下水的抽取促使井周围地下水由井底部进入井内，推动地下水循环。通过真空抽提将井内和井周围包气带中的气体抽出，产生的负压进一步抬高了井内水位，扩大了水循环的影响半径。此阶段，循环井井体内时，通过循环井曝气、真空抽提及井内吹脱，促进污染物的运移，携带溶解在地下水中的挥发和半挥发性有机物进入循环井内，通过曝气吹脱去除。经过曝气、真空抽提、井内吹脱后富含溶解氧的水回到井内，水位抬升后溢流进入地下含水层区域，水力作用加大了水循环的影响半径，也强化了地下水中微生物对有机物的好氧降解。最后，吹脱出的气体由抽气真空泵41抽到地表经过活性炭层42后进入催化燃烧室43进行净化处理。

多个循环井工作时，各井间需要协同启动注入臭氧与真空抽提流程，相邻两口井间需要协同设置好臭氧注入与真空抽提流程，即，一口井开启臭氧注入工作时，相邻井需要开启真空抽提流程。

本发明提供的一种有机污染场地原位氧化与循环井组合修复系统，结合原位注入臭氧与循环井技术，通过臭氧注入包气带，可以强化包气带内的含氧量，进而强化微生物降解污染物；同时溶解进入地下水中的臭氧可以直接生成氧自由基氧化污染物，随着循环井内地下水的循环过程中被运移到循环井外至循环井影响范围内，增强循环井影响范围内的溶解氧浓度并促进微生物降解污染物，从而去除污染场地中包气带和地下水中的有机污染物。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种有机污染场地原位氧化与循环井组合修复系统，其特征在于，包括原位氧化系统和循环井系统，所述原位氧化系统包括臭氧注入系统（2），所述循环井系统包括循环井井体（1）、曝气系统（3）、真空抽提系统（4）、吹脱系统（5）；其中，所述循环井井体包括循环井内套井（111）和循环井外套井（121），所述循环井内套井（111）置于所述循环井外套井（121）内，所述循环井内套井（111）上下分别设置上内套管（112）和下内套管（113），所述循环井外套井（121）自上而下分别设有水泥皂土封（122）、大粒径石英砂封（123）和小粒径石英砂封（124），所述循环井井体（1）顶部进行密封；

所述臭氧注入系统（2）包括臭氧鼓风机（21）及臭氧注入管（22），所述

臭氧注入管（22）置于所述循环井外套井（121）中，所述臭氧注入管（22）管壁上设多个小孔；

所述上内套管（112）的开筛口可自由开合，通过设置内套管筛管控制系统

（114）进行控制。

2.按权利要求1所述的有机污染场地原位氧化与循环井组合修复系统，其特征在于，所述循环井内套井（111）及臭氧注入管（22）均采用UPVC材质的管材。

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