CN109970132A - 一种去除地下污水中苯系物的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种去除地下污水中苯系物的方法，所述方法包括：布置抽提井和注入井；将污水抽提出来并存储；使苯系物在真空状态下从污水中挥发出来并处理达标后排放；将经去除苯系物的污水添加氧化剂后回灌等步骤。该方法用以解决现有处理方法中除苯效率低、成本较高、对环境产生二次污染的问题。本发明实施例还提供了一种去除地下污水中苯系物的系统。

Description

一种去除地下污水中苯系物的方法和系统

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种去除地下污水中苯系物的方法和系统。

背景技术

随着工业的发展和进步，地下水受到有机物污染的场地越来越多。石化企业在运行生产过程中不可避免会产生泄漏，严重的甚至发生爆炸。石油烃例如包括苯的苯系物泄漏会不同程度渗透到土壤中，会对地下水产生污染。石油烃、苯及苯系物具有持久性或难降解性，并具有毒性(致癌性、致突变性及致畸性)，这些成分都具有挥发性或半挥发性，易扩散、易迁移，对大气、水体、生态系统和人类生命环境造成极大危害。

在污染场地下污水修复中，苯及其它苯系物的去除尤为重要。含苯及苯系物污染地下水的治理工艺多样，大多成本较高或者产生二次污染。目前针对此类有机物污染地下水采用的常规处理方式有原位注入氧化技术(ISCO)、抽出-处理-回灌技术(P&T)等。

原位注入氧化是配制化学氧化剂，利用输送管线将氧化剂注入地下水层，将污染地下水中的苯及苯类有机物氧化去除。采用原位注入氧化方式，氧化剂的氧化性没有选择性，且土壤及水中含有机质、微生物等，故会消耗大量的氧化剂，成本较高，还会产生土壤盐化或酸化。

抽出-处理-回灌技术的重点在于水处理，其中较常用的方案有“抽出-吹脱处理-回灌”和“抽出-氧化处理-回灌”。

“抽出-吹脱处理-回灌”：利用管道将地下水泵送至水处理装置，利用曝气、吹脱等方式将水中的苯及苯系物去除，然后再回灌回去。

“抽出-氧化处理-回灌”：利用管道将地下水泵送至水处理装置，利用氧化剂例如高锰酸钾、过硫酸钠、双氧水等化学药剂将水中苯及苯系物污染物氧化去除，然后再回灌回去。

采用曝气、吹脱等方式去除水中的苯，除苯效率低，产生的尾气不易收集，且尾气气量大、污染物浓度低，处理难度大。采用氧化剂氧化的方式除苯及苯系物，消耗药剂较大，成本较高。

另外，还有采用过膜的方式除苯及苯系物，但处置能力较低。

由此，需要开发出新的去除地下污水中苯系物的方法和系统，以克服现有技术中的上述问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种去除地下污水中苯系物的方法，用以解决现有处理方法中除苯效率低、成本较高、对环境产生二次污染的问题。本发明实施例还提供了一种去除地下污水中苯系物的系统。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种去除地下污水中苯系物的方法，所述方法包括下列步骤：

(1)在地下污水场地处布置抽提井和注入井；

(2)通过抽提井将地下污水抽提出来，并注入第一储罐中存储；

(3)将所述第一储罐中的污水吸入真空解析设备中，开启真空泵并在所述真空解析设备内部形成真空状态，使得苯系物在真空状态下从污水中挥发出来，并通过所述真空泵将所述真空解析设备内部挥发出来的含苯系物的气体抽出；

(4)将抽出的含苯系物的气体通过尾气处理系统处理达标后排放；

(5)将经去除苯系物的污水注入第二储罐中，添加氧化剂后通过注入井回灌。

本发明实施例提供的方法是利用物理方式来去除污水中的苯系物。由于苯及苯系物在水中有一定的溶解度，随温度升高和压力降低，苯和苯系物的溶解度随之降低，就会从水中发生相变解析出来，然后用收集设备将含苯、苯系物的气体收集并进行环保处理，从而达到对污水中苯、苯系物去除的目的，降低化学氧化剂用量，减少处理成本。

通过对此类含苯及苯系物地下污水的研究和分析，发现可以利用苯系物污染物易挥发的性质，通过抽真空降低压强的方式来去除，原理如下：

1.根据亨利定律C＝H*P,可知，苯及苯系物在水中的溶解度与溶液表面蒸汽分压成正比，通过降低压强的方式，可以降低苯及苯系物在水中的溶解度。

2.按照双膜理论，水中的苯及苯系物的挥发过程是从溶液中进入气-液相界面，再从气-液界面进入空气中，抽真空的方法既降低压强增加了挥发度，将气体抽出还加快了传质速率。

进一步的，所述抽提井的口径大于所述注入井的口径，且所述抽提井的深度大于所述注入井的深度。

根据场地水文条件及污染物情况，布置好抽提井和注入井。一般来讲在合适区域内定好抽提井，抽提井口径大(例如DN200)，然后在抽提区域内根据影响半径布置注入井，注入井口径相对小一些(例如DN65)，从而为了满足污水抽出和注入的动态平衡，注入井的数量要多于抽提井。另外，整体来说抽提井的深度大于注入井的深度，由此形成梯度微循环，具体深度视现场地质水文情况与污染情况而定。

进一步的，通过潜水泵、隔膜泵或多相抽提设备将地下污水抽提出来，并注入第一储罐中存储。

例如，将潜水泵放入抽提井下，连接好管线，利用潜水泵将污染地下水抽上来进入原料罐(第一储罐)储存，根据地下水埋深情况也可采用其他泵送设备例如隔膜泵、多相抽提设备等将污染地下水抽入原料罐中储存。

进一步的，所述真空解析设备的工作压力为11-13KPa，优选12KPa。开启真空解析设备，利用负压将原料罐内污水抽吸过来，真空解析设备形成真空条件，在真空状态下苯和苯系物的溶解度降低，挥发性增强，并从水中析出向真空解析设备内部上部的空气中挥发。挥发气体经真空泵不断排出，且处理后的污水也不断注入第二储罐，使得整个处理过程达到平衡并持续进行。真空解析设备中的抽真空选用水环式防爆真空泵为宜，亦可采用其他防爆真空泵代替(旋片式真空泵不适宜)。

真空解析除苯的最佳真空压力在12KPa附近。此工作压力下无需加温，在常温状态下去除苯系物的效率在80％以上。虽升温有利于苯系物的去除，但温度超过45℃后，水会发生沸腾，反而不利于苯系物的去除。

进一步的，所述氧化剂包括高锰酸钾、过硫酸钠、双氧水和/或芬顿(Fenton)试剂。

上述试剂可以用于地下污水中苯系物的氧化去除，也可以采用其它的试剂例如光触媒。无论采用何种氧化剂，相比于现有技术中原位注入氧化以及“抽出-氧化处理-回灌”的处理方式，其氧化剂的用量大大减少，降低了处理成本和对环境的二次危害。

进一步的，将抽出的含苯系物的气体通过燃烧处理并排放。

本发明实施例提供的方法，采用真空解析设备来去除污水中的苯系物，解析效率受温度影响较小，产生尾气气量少、浓度高，因此方便采用更为简单、有效、经济的方式处理尾气，例如采用直接燃烧处理的方式去除含苯系物的尾气。

本发明实施例提供的处理方法采用“抽出-处理-原位氧化注入”的工艺，将污染地下水抽上来，采用真空解析的方式去除污染地下水中的苯及苯系物，处理后的水加入少许氧化剂再原位注入进去。这样不仅提高了整个污染地下水的修复效率，还大大降低了氧化剂的使用量，节约成本和降低二次污染风险。其中水处理采用真空解析的方法，成本低，产生尾气气量少、浓度高，易于直接燃烧处理。

本发明实施例的另一个方面还提供了一种去除地下污水中苯系物的系统，所述系统包括通过管线依次连接的抽提井、第一储罐、真空解析设备、第二储罐和注入井；所述抽提井和注入井布置在地下污水场地处，分别用于抽出含苯系物的地下污水和将处理后的污水回灌；其中，

所述真空解析设备还通过管线连接真空泵；所述第二储罐还通过管线连接氧化剂注入设备。

该系统可以运行上述去除地下污水中苯系物的方法。其中，通过管线依次连接的抽提井、第一储罐、真空解析设备、第二储罐和注入井形成污水处理循环线路。此线路上真空解析设备通过真空泵抽真空并将污水中解析出来的含苯系物的尾气排出进行处理；第二储罐通过氧化剂注入设备注入少量氧化剂，以保证苯系物的去除率。

进一步的，所述抽提井的口径大于所述注入井的口径，且所述抽提井的深度大于所述注入井的深度。

根据场地水文条件及污染物情况，布置好抽提井和注入井。一般来讲抽提井口径大(例如DN200)，然后在抽提区域内根据影响半径布置注入井，注入井口径相对小一些(例如DN65)，从而为了满足污水抽出和注入的动态平衡，注入井的数量要多于抽提井。另外，整体来说抽提井的深度大于注入井的深度，由此形成梯度微循环。

本发明实施例具有如下优点：

1、本发明实施例的技术采用降低压强的物理方式来进行水中苯及苯系物的去除，与其他气浮、曝气、超重力等吹脱分离技术原理不同，效率高，成本低，氧化剂用量少；

2、通过真空泵在真空解析设备中形成可以连续工作的压力(如12Kpa左右)，在此压力下系统无需升温，保证系统稳定运行并降低成本和系统隐患；

3、容易在上述系统的基本构架上根据需要增加设备，如为了保证真空泵能长期稳定运行并使得真空解析设备保持稳定的工作压力，真空泵可以配备相应的冷却系统；为了防止作为有机挥发气体的苯系物在处理时有隐患，相关电气设备可加装防爆设备；

4、解析效率受温度影响较小，产生尾气气量少、浓度高，因此方便采用更为简单、有效、经济的方式处理尾气。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的去除地下污水中苯系物的系统的结构示意图。

其中附图标记为：

1、第一储罐；2、真空解析设备；3、真空泵；4、输送泵；5、第二储罐；6、离心泵；7、抽提井；8、注入井。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种去除地下污水中苯系物的系统，所述系统包括通过管线依次连接的抽提井7、第一储罐1、真空解析设备2、第二储罐5和注入井8；所述抽提井7和注入井8布置在地下污水场地处，分别用于抽出含苯系物的地下污水和将处理后的污水回灌；其中，

所述真空解析设备2还通过管线连接真空泵3，用于通过例如直接燃烧处理抽提出来的含苯系物的尾气；所述第二储罐5还通过管线连接氧化剂注入设备。此外，真空解析设备2下部通过输送泵4将经处理后的废水输送至第二储罐5，在添加少量氧化剂后，通过离心泵6回灌注入井8。

实施例2

本实施例提供一种去除地下污水中苯系物的方法，参见图1，所述方法包括下列步骤：

(1)在地下污水场地处布置抽提井7(DN200)和注入井8(DN65)；

(2)通过抽提井7将地下污水抽提出来，并注入第一储罐1中存储；

(3)将所述第一储罐1中的污水吸入真空解析设备2中，开启真空解析设备2连接的真空泵3并在所述真空解析设备2内部形成真空状态，使得苯系物在真空状态下从污水中挥发出来，并通过所述真空泵3将所述真空解析设备2内部挥发出来的含苯系物的气体抽出；

(4)将抽出的含苯系物的气体通过尾气处理系统处理达标后排放；

(5)将经去除苯系物的污水通过输送泵4注入第二储罐5中，添加氧化剂后通过离心泵6回灌注入井8。

采用“抽出-处理-回灌”的技术将地下水抽上来处理后再注入进去，就避免了微生物等的消耗问题，但是若地下水中污染物含量较高的话，地上采用氧化剂处理消耗大量的氧化剂，而且处置完水中的盐离子、酸根离子等也多，有二次污染风险。地上采用吹脱的方式处置，会产生大量的低浓度气体，尾气处理成本较高，且吹脱效率受温度影响较大。

采用本发明实施例的技术，将地下水抽到地面进行真空解析除苯及苯系物后再加少许氧化剂注入进去，首先大大减少了氧化剂的消耗，节约成本，减少二次污染风险；其次，解析效率受温度影响较小，产生尾气气量少、浓度高，方便直接燃烧处理。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种去除地下污水中苯系物的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

(1)在地下污水场地处布置抽提井和注入井；

(2)通过抽提井将地下污水抽提出来，并注入第一储罐中存储；

(3)将所述第一储罐中的污水吸入真空解析设备中，开启真空泵并在所述真空解析设备内部形成真空状态，使得苯系物在真空状态下从污水中挥发出来，并通过所述真空泵将所述真空解析设备内部挥发出来的含苯系物的气体抽出；

(4)将抽出的含苯系物的气体通过尾气处理系统处理达标后排放；

(5)将经去除苯系物的污水注入第二储罐中，添加氧化剂后通过注入井回灌。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述抽提井的口径大于所述注入井的口径，且所述抽提井的深度大于所述注入井的深度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过潜水泵、隔膜泵或多相抽提设备将地下污水抽提出来，并注入第一储罐中存储。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述真空解析设备的工作压力为11-13KPa。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化剂包括高锰酸钾、过硫酸钠、双氧水和/或芬顿试剂。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将抽出的含苯系物的气体通过燃烧处理并排放。

7.一种去除地下污水中苯系物的系统，其特征在于，所述系统包括通过管线依次连接的抽提井、第一储罐、真空解析设备、第二储罐和注入井；所述抽提井和注入井布置在地下污水场地处，分别用于抽出含苯系物的地下污水和将处理后的污水回灌；其中，

所述真空解析设备还通过管线连接真空泵；所述第二储罐还通过管线连接氧化剂注入设备。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述抽提井的口径大于所述注入井的口径，且所述抽提井的深度大于所述注入井的深度。