CN109500071A - 一种多相抽提修复加油站土壤与地下水的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多相抽提修复加油站土壤与地下水的系统及方法，系统包括用于向污染区域底部通风的注气单元、用于抽出污染区域的污染水以降低污染区域水位的降水单元、用于从污染区域抽出有机气体的抽提单元、用于对抽出的有机气体进行汽水分离的汽水分离单元、用于对抽出的水进行处理的抽出水处理单元、用于对抽出的气体进行处理的抽出气处理单元；所述抽提单元通过管道与所述汽水分离单元的进口连通，所述抽出气处理单元通过管道与所述汽水分离单元的上出口连通，所述抽出水处理单元通过管道分别与所述汽水分离单元的下出口以及降水单元连通。本发明灵活性强，注气单元、抽提单元和降水单元均可独立或联合运行，能够适应不同污染程度及修复阶段。

Description

一种多相抽提修复加油站土壤与地下水的系统及方法

技术领域

本发明涉及污染场地修复技术领域，具体涉及一种多相抽提修复加油站土壤与地下水的系统及方法。

背景技术

加油站地下油罐渗漏导致土壤和地下水污染在发达国家普遍存在，加油站漏油造成的土壤地下水污染已成为发达国家最大的污染事故之一。据了解，我国目前有接近10万座加油站，因初期建设较早，众多地下油罐为钢制单层罐，油罐泄露引发的土壤与地下水污染事故频发，泄露的轻质燃料油具有较强的迁移性，严重污染土壤和地下水，亟需采用合适的方法治理修复。

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。多相抽提技术通过抽提井，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。

常规做法，多相抽提必须在污染区域布置垂直硬质抽提井，从而将污染物抽提到地面进行处理。垂直形式抽提井，并不利于污染物的解吸迁移，污染物在土壤颗粒间隙中极易发生优势通道效应。

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多相抽提修复加油站土壤与地下水的系统及方法，通过本发明的多相抽提技术，优化污染物在土壤颗粒中的解吸迁移路径，使得污染区域修复更为高效和彻底，本发明的技术方案如下：

作为本发明的第一方面，提供一种多相抽提修复加油站土壤与地下水的系统，包括用于向污染区域底部通风的注气单元、用于抽出污染区域的污染水以降低污染区域水位的降水单元、用于从污染区域抽出挥发性有机气体的抽提单元、用于对抽出的挥发性有机气体进行汽水分离的汽水分离单元、用于对抽出的水进行处理的抽出水处理单元、用于对抽出的气体进行处理的抽出气处理单元；

所述抽提单元通过管道与所述汽水分离单元的进口连通，用于将抽出的气体输送到汽水分离单元进行汽水分离；

所述抽出气处理单元通过管道与所述汽水分离单元的上出口连通，用于对汽水分离单元分离出的气进行处理；

所述抽出水处理单元通过管道分别与所述汽水分离单元的下出口以及降水单元连通，用于对汽水分离单元分离出的水以及降水单元抽出的水进行处理。

进一步地，所述注气单元包括空压机、脉冲阀、第一阀门、第二阀门和注气管道；所述空压机、脉冲阀、第一阀门和第二阀门设置于地上，所述注气管道设置于地下污染区域且所述注气管道上开设有多个注气孔，所述空压机通过管道与所述脉冲阀的入口端连通，所述脉冲阀的出口端通过管道分别与所述第一阀门以及第二阀门的进口端连通，所述注气管道的两端分别与所述第一阀门以及第二阀门的出口端连通。

进一步地，所述注气管道为弧形，所述注气管道设置于地下污染区域底部，所述注气管道上仅朝向地面的管壁上开设有多个注气孔。

进一步地，所述抽提单元包括真空泵和抽提管，所述抽提管包括抽提总管和抽提分管，所述真空泵和抽提总管设置于地上，所述抽提分管设置于地下，所述抽提分管为弧形且所述抽提分管上开设有多个抽气孔，所述抽提总管包括左抽提总管和右抽提总管，所述抽提分管的两端分别与所述左抽提总管和右抽提总管的进口端连通，所述左抽提总管的出口端和所述汽水分离单元的左进口连通，所述右抽提总管的出口端与所述汽水分离单元的右进口连通，所述汽水分离单元的上出口通过所述抽出气处理单元与所述真空泵的进口端连通，所述左抽提总管上朝出口端方向依次设置有第一止回阀和第一气体流量计，所述右抽提总管上朝出口端方向依次设置有第二止回阀和第二气体流量计。

进一步地，所述抽提分管为多根，每根抽提分管的两端均分别与所述左抽提总管和右抽提总管的进口端连通，多根抽提分管沿垂直于地面方向间隔分层设置，最顶层的抽提分管仅背向地面的管壁上开设有多个抽气孔。

进一步地，所述抽出气处理单元包括排空管和用于将气体中有机污染物降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳的光解净化设备，所述光解净化设备的进口端通过管道与所述汽水分离单元的上出口连通，所述光解净化设备的出口端通过管道与所述真空泵的进口端连通，所述真空泵的出口端与所述排空管连通，用于将净化后的空气排放出去。

进一步地，所述抽出水处理单元包括污水处理设备，所述水处理设备的进口端通过管道分别与所述汽水分离单元的下出口以及降水单元连通，所述污水处理设备的出口端与排水管连通，用于将处理达标后的水排放出去。

进一步地，所述降水单元包括第一抽水泵、第二抽水泵和设置于地下的抽水井，所述抽水井中设置有抽水管道，所述抽水管道的底部深入至污染区域底部或地下水位以下10-15cm，所述抽水井包括左抽水井和右抽水井，所述左抽水井中抽水管道的出口端与所述第一抽水泵的进口端连通，所述右抽水井中抽水管道的出口端与所述第二抽水泵的进口端连通，所述第一第一抽水泵和第二抽水泵的出口端均通过管道与所述抽出水处理单元连通。

进一步地，所述汽水分离单元为汽水分离器。

作为本发明的另一方面，提供一种多相抽提修复加油站土壤与地下水的方法，所述方法包括：

打开第一抽水泵和第二抽水泵，使降水单元开始运行，抽出水通过管道进入污水处理设备，污水通过污水处理设备处理达标后排放，并使污染区域的水位降到抽提支管以下；

打开空压机、脉冲阀、第一阀门和第二阀门，使注气单元开始运行，向污染区域底部注气；

打开真空泵，使抽提单元开始运行，抽出气依次经过汽水分离单元和光解净化设备处理达标后排放出去，汽水分离器分离出的液体进入污水处理设备，经过污水处理设备处理后排放出去。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明修复设施地上部分均可设置在加油站污染区域外，不破坏加油站污染区域内原有建构筑物。

2.本发明注气管道和抽提管道均为弧形，管道布置更加灵活，针对待修复区域灵活布置管道更具针对性。

3.本发明注气管道和最顶层抽支管均为半管式布孔，即注气管道仅朝向地面的管壁上开设注气孔；抽提支管中最顶层的抽提分管仅背向地面的管壁上开设有多个抽气孔，更符合污染区域实际情况，减少了对无需修复区域的影响，降低了系统运行成本。

4.本发明为脉冲式注气方式，更符合污染物在土壤颗粒中的解吸-迁移特征，土壤中污染物能更高效的抽提至后续处理设备中。

5.本发明灵活性强，注气单元、抽提单元和降水单元均可独立或联合运行，能够适应不同污染程度及修复阶段。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种多相抽提修复加油站土壤与地下水的系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种多相抽提修复加油站土壤与地下水的方法流程图；

附图标记说明：1、空压机，2、脉冲阀，3、第一阀门，4、第二阀门，5、第一止回阀，6、第二止回阀，7、第一气体流量计，8、第二气体流量计，9、真空泵，10、第一抽水泵，11、第二抽水泵，12、光解净化设备，13、汽水分离器，14、污水处理设备，15、抽提分管，16、抽水井，17、注气管道，18、加油站建筑物，19、排空管，20、排水管。

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，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所述，作为本发明的第一方面，提供一种多相抽提修复加油站土壤与地下水的系统，包括用于向污染区域底部通风的注气单元、用于抽出污染区域的污染水以降低污染区域水位的降水单元、用于从污染区域抽出挥发性有机气体的抽提单元、用于对抽出的挥发性有机气体进行汽水分离的汽水分离单元、用于对抽出的水进行处理的抽出水处理单元、用于对抽出的气体进行处理的抽出气处理单元；

所述抽提单元通过管道与所述汽水分离单元的进口连通，用于将抽出的气体输送到汽水分离单元进行汽水分离；

所述抽出气处理单元通过管道与所述汽水分离单元的上出口连通，用于对汽水分离单元分离出的气进行处理；

所述抽出水处理单元通过管道分别与所述汽水分离单元的下出口以及降水单元连通，用于对汽水分离单元分离出的水以及降水单元抽出的水进行处理。

本发明通过降水单元抽出污染区域的污染水以降低污染区域水位，同时抽出的污水可通过抽出水处理单元进行净化处理；通过注气单元向污染区域底部注气，促进土壤中的有机物加速降解，然后通过抽提单元从污染区域抽出挥发性有机气体，通过汽水分离单元，将气体输送到抽出气处理单元进行净化处理，通过抽出水处理单元，对汽水分离单元分离出的水以及降水单元抽出的水进行处理。

本发明灵活性强，注气单元、抽提单元和降水单元均可独立或联合运行，能够适应不同污染程度及修复阶段。

优选地，所述注气单元包括空压机1、脉冲阀2、第一阀门3、第二阀门4和注气管道17；所述空压机1、脉冲阀2、第一阀门3和第二阀门4设置于地上，所述注气管道17设置于地下污染区域且所述注气管道17上开设有多个注气孔，所述空压机1通过管道与所述脉冲阀2的入口端连通，所述脉冲阀2的出口端通过管道分别与所述第一阀门3以及第二阀门4的进口端连通，所述注气管道17的两端分别与所述第一阀门3以及第二阀门4的出口端连通。

上述实施例中，通过所述脉冲阀2将空压机1连续气流转换成脉冲式间断注气方式，更符合污染物在土壤颗粒中的解吸-迁移特征，土壤中污染物能更高效彻底的抽提至后续处理设备中。此外，脉冲式注气可降低污染物在土壤颗粒间隙中产生优势通道的可能性，脉冲气流对土壤颗粒具有微振力,可破坏土壤颗粒间隙中可能产生的优势通道。

优选地，所述注气管道17为弧形，所述注气管道17设置于地下污染区域底部，所述注气管道17上仅朝向地面的管壁上开设有多个注气孔。

上述实施例中，所述注气管道17地下部分为半管式布孔，注气管道17上仅朝向地面的管壁上开设有多个注气孔，另外一半管壁上无孔。该种布孔方式更符合管上污染土壤需注气、管下未污染土壤无需注气的实际情况，减少了对无需注气修复区域的影响，降低了系统运行成本，另外，布孔间距根据污染物在土壤中的分布特征确定，污染浓度高的地方布孔间距更小，布孔数量多。

优选地，所述抽提单元包括真空泵9和抽提管，所述抽提管包括抽提总管和抽提分管15，所述真空泵9和抽提总管设置于地上，所述抽提分管15设置于地下，所述抽提分管15为弧形且所述抽提分管15上开设有多个抽气孔，所述抽提总管包括左抽提总管和右抽提总管，所述抽提分管15的两端分别与所述左抽提总管和右抽提总管的进口端连通，所述左抽提总管的出口端和所述汽水分离单元的左进口连通，所述右抽提总管的出口端与所述汽水分离单元的右进口连通，所述汽水分离单元的上出口通过所述抽出气处理单元与所述真空泵9的进口端连通，所述左抽提总管上朝出口端方向依次设置有第一止回阀5和第一气体流量计7，所述右抽提总管上朝出口端方向依次设置有第二止回阀6和第二气体流量计8。

上述实施例例中，所述止回阀可避免抽提管内气体倒流，维持抽提分管15内真空度，确保抽提区域处于负压环境；所述气体流量计可对抽提气体量进行实时计量。

优选地，所述抽提分管15为多根，每根抽提分管15均为弧形，每层抽提分管15包括多根抽提分管15，每根抽提分管15的两端均分别与所述左抽提总管和右抽提总管的进口端连通，多根抽提分管15沿垂直于地面方向间隔分层设置，最顶层的抽提分管15仅背向地面的管壁上开设有多个抽气孔。

上述实施例中，所述抽提分管15有若干根，均为曲线布置，从加油站外曲形钻至污染区域，钻孔点均可设置在加油站污染区域外，不破坏加油站污染区域内原有加油站建筑物18和地坪；此外，曲线形布置管道更加灵活，针对待修复区域灵活布置管道更具针对性。另外，所述抽提分管15中最顶层抽提分管15为半管式布孔，最顶层的抽提分管15仅背向地面的管壁上开设有多个抽气孔，另外一半管壁上不开设孔，所述最顶层抽提分管15管下为污染土壤，管上为加油站地坪，半管式布孔方式更符合管下污染土壤需抽气，管上无需抽气的实际情况，减少了对加油站地面建筑物的影响，降低了修复区域真空度被破坏的风险。除最顶层抽提分管15为半管式布孔，其他抽提分管15均为全管式布孔，即抽提分管15管壁四周均开设有抽气孔，土壤中污染物解吸后可通过小孔进入至抽提分管15中，进而被抽提至后续处理设备中。

优选地，所述抽出气处理单元包括排空管19和用于将气体中有机污染物降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳的光解净化设备12，所述光解净化设备12的进口端通过管道与所述汽水分离单元的上出口连通，所述光解净化设备12的出口端通过管道与所述真空泵9的进口端连通，所述真空泵9的出口端与所述排空管19连通，用于将净化后的空气排放出去。

上述实施例中，光解净化设备12可使用现有的光解净化设备12，光解净化设备12内具有催化剂以及紫外灯产生的高能紫外线等，可将气体中有机污染物降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳，具有运行成本低、占地面积小、无噪音等特点。

优选地，所述抽出水处理单元包括污水处理设备14，所述水处理设备的进口端通过管道分别与所述汽水分离单元的下出口以及降水单元连通，所述污水处理设备14的出口端与排水管20连通，用于将处理达标后的水排放出去。

上述实施例中，所述污水处理设备14可使用现有的污水处理设备14，通过污水处理设备14将降水单元抽出的污水以及汽水分离单元分离出的污水进行处理，并将处理达标后的水排放出去。

优选地，所述降水单元包括第一抽水泵10、第二抽水泵11和设置于地下的抽水井16，所述抽水井16中设置有抽水管道，所述抽水管道的底部深入至污染区域底部或地下水位以下10-15cm，所述抽水井16包括左抽水井16和右抽水井16，所述左抽水井16中抽水管道的出口端与所述第一抽水泵10的进口端连通，所述右抽水井16中抽水管道的出口端与所述第二抽水泵11的进口端连通，所述第一第一抽水泵10和第二抽水泵11的出口端均通过管道与所述抽出水处理单元连通。

上述实施例中，所述第一抽水泵10和第二抽水泵11均可采用自启式抽水泵，可根据井内水位自动开启或关闭，抽水速率与地下水回水速率基本保持一致，确保地下水界面位于抽提区域以下。

优选地，所述汽水分离单元为汽水分离器13，所述汽水分离器13可采用现有的汽水分离器13。

如图2所示，作为本发明的另一方面，提供一种多相抽提修复加油站土壤与地下水的方法，所述方法包括：

打开第一抽水泵10和第二抽水泵11，使降水单元开始运行，抽出水通过管道进入污水处理设备14，污水通过污水处理设备14处理达标后排放，并使污染区域的水位降到抽提支管以下；

打开空压机1、脉冲阀2、第一阀门和第二阀门，使注气单元开始运行，向污染区域底部注气；

打开真空泵9，使抽提单元开始运行，抽出气依次经过汽水分离单元和光解净化设备12处理达标后排放出去，汽水分离器13分离出的液体进入污水处理设备14，经过污水处理设备14处理后排放出去。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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)

1.一种多相抽提修复加油站土壤与地下水的系统，其特征在于，包括用于向污染区域底部通风的注气单元、用于抽出污染区域的污染水以降低污染区域水位的降水单元、用于从污染区域抽出挥发性有机气体的抽提单元、用于对抽出的挥发性有机气体进行汽水分离的汽水分离单元、用于对抽出的水进行处理的抽出水处理单元、用于对抽出的气体进行处理的抽出气处理单元；

所述抽提单元通过管道与所述汽水分离单元的进口连通，用于将抽出的气体输送到汽水分离单元进行汽水分离；

所述抽出气处理单元通过管道与所述汽水分离单元的上出口连通，用于对汽水分离单元分离出的气进行处理；

所述抽出水处理单元通过管道分别与所述汽水分离单元的下出口以及降水单元连通，用于对汽水分离单元分离出的水以及降水单元抽出的水进行处理。

2.根据权利要求1所述的多相抽提修复加油站土壤与地下水的系统，其特征在于，所述注气单元包括空压机、脉冲阀、第一阀门、第二阀门和注气管道；所述空压机、脉冲阀、第一阀门和第二阀门设置于地上，所述注气管道设置于地下污染区域且所述注气管道上开设有多个注气孔，所述空压机通过管道与所述脉冲阀的入口端连通，所述脉冲阀的出口端通过管道分别与所述第一阀门以及第二阀门的进口端连通，所述注气管道的两端分别与所述第一阀门以及第二阀门的出口端连通。

3.根据权利要求2所述的多相抽提修复加油站土壤与地下水的系统，其特征在于，所述注气管道为弧形，所述注气管道设置于地下污染区域底部，所述注气管道上仅朝向地面的管壁上开设有多个注气孔。

4.根据权利要求1所述的多相抽提修复加油站土壤与地下水的系统，其特征在于，所述抽提单元包括真空泵和抽提管，所述抽提管包括抽提总管和抽提分管，所述真空泵和抽提总管设置于地上，所述抽提分管设置于地下，所述抽提分管为弧形且所述抽提分管上开设有多个抽气孔，所述抽提总管包括左抽提总管和右抽提总管，所述抽提分管的两端分别与所述左抽提总管和右抽提总管的进口端连通，所述左抽提总管的出口端和所述汽水分离单元的左进口连通，所述右抽提总管的出口端与所述汽水分离单元的右进口连通，所述汽水分离单元的上出口通过所述抽出气处理单元与所述真空泵的进口端连通，所述左抽提总管上朝出口端方向依次设置有第一止回阀和第一气体流量计，所述右抽提总管上朝出口端方向依次设置有第二止回阀和第二气体流量计。

5.根据权利要求4所述的多相抽提修复加油站土壤与地下水的系统，其特征在于，所述抽提分管为多根，每根抽提分管的两端均分别与所述左抽提总管和右抽提总管的进口端连通，多根抽提分管沿垂直于地面方向间隔分层设置，最顶层的抽提分管仅背向地面的管壁上开设有多个抽气孔。

6.根据权利要求4所述的多相抽提修复加油站土壤与地下水的系统，其特征在于，所述抽出气处理单元包括排空管和用于将气体中有机污染物降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳的光解净化设备，所述光解净化设备的进口端通过管道与所述汽水分离单元的上出口连通，所述光解净化设备的出口端通过管道与所述真空泵的进口端连通，所述真空泵的出口端与所述排空管连通，用于将净化后的空气排放出去。

7.根据根据权利要求1所述的多相抽提修复加油站土壤与地下水的系统，其特征在于，所述抽出水处理单元包括污水处理设备，所述水处理设备的进口端通过管道分别与所述汽水分离单元的下出口以及降水单元连通，所述污水处理设备的出口端与排水管连通，用于将处理达标后的水排放出去。

8.根据权利要求1所述的多相抽提修复加油站土壤与地下水的系统，其特征在于，所述降水单元包括第一抽水泵、第二抽水泵和设置于地下的抽水井，所述抽水井中设置有抽水管道，所述抽水管道的底部深入至污染区域底部或地下水位以下10-15cm，所述抽水井包括左抽水井和右抽水井，所述左抽水井中抽水管道的出口端与所述第一抽水泵的进口端连通，所述右抽水井中抽水管道的出口端与所述第二抽水泵的进口端连通，所述第一第一抽水泵和第二抽水泵的出口端均通过管道与所述抽出水处理单元连通。

9.根据权利要求1所述的多相抽提修复加油站土壤与地下水的系统，其特征在于，所述汽水分离单元为汽水分离器。

10.一种多相抽提修复加油站土壤与地下水的方法，其特征在于，所述方法包括：

打开第一抽水泵和第二抽水泵，使降水单元开始运行，抽出水通过管道进入污水处理设备，污水通过污水处理设备处理达标后排放，并使污染区域的水位降到抽提支管以下；

打开空压机、脉冲阀、第一阀门和第二阀门，使注气单元开始运行，向污染区域底部注气；

打开真空泵，使抽提单元开始运行，抽出气依次经过汽水分离单元和光解净化设备处理达标后排放出去，汽水分离器分离出的液体进入污水处理设备，经过污水处理设备处理后排放出去。