CN110563126A - 地下水中挥发性有机物修复系统及修复方法 - Google Patents

地下水中挥发性有机物修复系统及修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了地下水中挥发性有机物修复系统及修复方法，其中系统包括抽提注入井、抽提机构、气液分离机构、曝气生物滤池、检测水池和回抽机构；抽提注入井建于受污染场地；抽提机构的进水口设于抽提注入井中的被污染地下水中，抽提机构的出水口连通气液分离机构的进水口；气液分离机构的出水口和出气口通过管路分别连通曝气生物滤池上部的进水口和下部的进气口；曝气生物滤池的出水口通过管路连通检测水池的进水口，曝气生物滤池顶部设有出气口；回抽机构的进水口连通检测水池的内腔底部，回抽机构的出水口连通曝气生物滤池中部的回水口。本发明可长期重复使用，且生物修复技术成本低，系统操作简单，修复过程中二次污染程度低，环境风险小。

Description

地下水中挥发性有机物修复系统及修复方法
技术领域
本发明涉及地下水中挥发性有机物修复系统及修复方法。
背景技术
在我国，地下水占全国总淡水含量的1/3，是城市的生活生产用水及部分农村地区的饮用水的主要来源，地下水是我国重要的水资源。然而，随着经济的快速发展，工农业生产等活动对地下水造成了影响，其中挥发性有机物(VOCs)污染尤为普遍。
现在工程上地下水中VOCs的修复方法主要有热脱附、化学氧化和多相抽提等修复技术等。中国专利文献CN206599492U公开了一种用于土壤和地下水中挥发性有机污染物的处理和回收系统，利用工厂产生的蒸汽原位注入修复区域，通过提高温度收集挥发出的有机污染物，但其进流系统工艺较复杂，建设和运营成本较高，污染场地需为在产工业企业。中国专利文献CN103864263B中公开了一种适用性更广的地下水中挥发性有机物的循环井系统，该系统直接向内井井水中通入气体曝气，并通过外井喷洒药剂进行地下水修复，但该工艺使用的化学药剂可能会造成二次污染。
为了降低成本，减小二次污染风险，近年来越来越多的生物方法在修复领域得到了很好的应用。生物曝气生物滤池(BAF)是一种新型生物膜法污水处理工艺，BFA具有低成本、高效且无二次污染的优点，若能应用到地下水中VOCs的处理，将具有很好的发展前景。
发明内容
本发明的目的是提供地下水中挥发性有机物修复系统及修复方法，决解现有技术存在的问题。
实现本发明目的的技术方案是：地下水中挥发性有机物修复系统，包括抽提注入井、抽提机构、气液分离机构、曝气生物滤池、检测水池和回抽机构；所述抽提注入井建于受污染场地；所述抽提机构的进水口设于抽提注入井中的被污染地下水中，抽提机构的出水口连通气液分离机构的进水口；所述气液分离机构的出水口和出气口通过管路分别连通曝气生物滤池上部的进水口和下部的进气口；所述曝气生物滤池的出水口通过管路连通检测水池的进水口，曝气生物滤池顶部设有出气口；所述检测水池上设有检测装置；所述回抽机构的进水口连通检测水池的内腔底部，回抽机构的出水口连通曝气生物滤池中部的回水口。
所述抽提机构包括抽提管路和设置于抽提管路上的抽提泵；所述抽提管路的进水口设于抽提注入井中的被污染地下水中，抽提管路的出水口连通气液分离机构的进水口。
所述气液分离机构的出气口与曝气生物滤池的进气口之间的管路上设有气泵；所述气泵的进口还连接有与大气连通的空气管；所述气泵与曝气生物滤池的进气口之间设有第一控制阀
所述曝气生物滤池顶部的出气口连通的管路分流为两路，其中一路连通曝气生物滤池的进气管路，另一路排空，并且两路管路上分别设有第二控制阀和第三控制阀。
所述曝气生物滤池的内腔下部自下而上依次填充有大粒径填料层和生物填料层；所述大粒径填料层中设有与曝气生物滤池的进气口连通的曝气头；所述曝气生物滤池的生物填料层中添加污染介质中分离得到的微生物(例如：重金属污染土壤中分离的假单胞菌属或石油污染土壤中驯化的石油降解混合菌)；所述曝气生物滤池的内腔上部设有与曝气生物滤池的进水口连通的布撒管道；所述布撒管道下方设有过滤层；所述曝气生物滤池的内腔顶部设有气体监测传感器；所述曝气生物滤池的内腔顶部连通有气压表；所述曝气生物滤池的出水口与检测水池之间的管路上设有第四控制阀。
所述回抽机构包括回抽管路和设置于回抽管路上的回抽泵；所述回抽管路的进水口连通检测水池的内腔底部，回抽管路的出水口连通曝气生物滤池中部的回水口；所述回抽管路上设有第五控制阀。
所述检测水池的底部连通有排水管和/或回注机构；所述排水管上设有第六控制阀；所述回注机构的出口连通抽提注入井。
所述回注机构包括第七控制阀、水泵、辅助加药箱和注入泵；所述检测水池的底部通过管路依次连通第七控制阀、水泵和辅助加药箱；所述辅助加药箱的出口通过管路依次连通注入泵和抽提注入井。
地下水中挥发性有机物修复系统，还包括太阳能板；所述太阳能板为系统供电。
地下水中挥发性有机物的修复方法，括以下步骤：
步骤一，在受污染场地建设抽提注入井，抽提注入井内的受污染地下水通过抽提机构送至气液分离机构中；
步骤二，气液分离机构分离后的气体通过管路排出气液分离机构，排出的气体和空气通过气泵一同送入曝气生物滤池作为曝气气体；
步骤三，气液分离机构排出的水通过管路进入曝气生物滤池，通过布撒管道将污染地下水进行均匀布撒，布撒的水体通过过滤层进行过滤，过滤后的水进入到填料中进行微生物修复；
步骤四，气体监测传感器监测曝气生物滤池内的气体浓度，若监测结果达标，则打开第三控制阀排放；若监测结果超标，则打开第二控制阀继续作为曝气气体送回曝气生物滤池中；
步骤五，曝气生物滤池处理完成后，打开第四控制阀，地下水进入到检测水池；
步骤六，检测水池的检测装置对修复后水体进行检测，若结果不达标，则通过回抽机构再次抽入曝气生物滤池，进行循环处理；若检测结果达标，则通过排水管排出，或者送入回注机构，回注机构将修复后的水体辅以修复介质中分离或驯化的微生物和培养液(如含有氮、磷等微量元素的pH缓冲溶液)一同回注至抽提注入井内。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明采用曝气生物滤池对受污染地下水进行处理，可长期重复使用，且生物修复技术成本低，系统操作简单，修复过程中二次污染程度低，环境风险小。
(2)本发明中应用的微生物是污染介质中分离得到的微生物，修复针对性强，修复效率高。
(3)本发明设有回抽机构，可进行循环处理，直至达标，地下水修复质量高；
(4)本发明应用生物修复方法修复地下水，修复后装置中的微生物菌团可随处理达标的地下水回注，在抽出处理的同时，进行原位微生物修复，强化整体修复效果。
(5)本发明曝气生物滤池的曝气在下，布撒水在上，可以形成对冲状态，更有利于水体的修复。
(6)本发明设置太阳能板，可为系统提供电量。曝气生物滤池体积小巧，可根据需要设计成绿地景观，进行长期监护和修复。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的地下水中挥发性有机物修复系统的结构示意图。
附图中的标号为：
抽提注入井1、抽提机构2、抽提管路2-1、抽提泵2-2、气液分离机构3、曝气生物滤池4、大粒径填料层4-1、生物填料层4-2、曝气头4-3、布撒管道4-4、过滤层4-5、气体监测传感器4-6、气压表4-7、第四控制阀4-8、检测水池5、检测装置5-1、回抽机构6、回抽管路6-1、回抽泵6-2、第五控制阀6-3、气泵7、空气管8、第一控制阀9、第二控制阀10、第三控制阀11、排水管12、第六控制阀12-1、回注机构13、第七控制阀13-1、水泵13-2、辅助加药箱13-3、注入泵13-4、太阳能板14。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例的地下水中挥发性有机物修复系统，包括抽提注入井1、抽提机构2、气液分离机构3、曝气生物滤池4、检测水池5、回抽机构6和太阳能板14。
抽提注入井1建于受污染场地；抽提机构2的进水口设于抽提注入井1中的被污染地下水中，抽提机构2的出水口连通气液分离机构3的进水口；气液分离机构3的出水口和出气口通过管路分别连通曝气生物滤池4上部的进水口和下部的进气口；曝气生物滤池4的出水口通过管路连通检测水池5的进水口，曝气生物滤池4顶部设有出气口；检测水池5上设有检测装置5-1；回抽机构6的进水口连通检测水池5的内腔底部，回抽机构6的出水口连通曝气生物滤池4中部的回水口。太阳能板14为系统供电。
抽提机构2包括抽提管路2-1和设置于抽提管路2-1上的抽提泵2-2；抽提管路2-1的进水口设于抽提注入井1中的被污染地下水中，抽提管路2-1的出水口连通气液分离机构3的进水口。
气液分离机构3的出气口与曝气生物滤池4的进气口之间的管路上设有气泵7；气泵7的进口还连接有与大气连通的空气管8；气泵7与曝气生物滤池4的进气口之间设有第一控制阀9。
曝气生物滤池4顶部的出气口连通的管路分流为两路，其中一路连通曝气生物滤池4的进气管路，另一路排空，并且两路管路上分别设有第二控制阀10和第三控制阀11。
曝气生物滤池4的内腔下部自下而上依次填充有大粒径填料层4-1和生物填料层4-2；大粒径填料层4-1中设有与曝气生物滤池4的进气口连通的曝气头4-3；曝气生物滤池4的生物填料层4-2中添加污染介质中分离得到的微生物(例如：重金属污染土壤中分离的假单胞菌属或石油污染土壤中驯化的石油降解混合菌)；曝气生物滤池4的内腔上部设有与曝气生物滤池4的进水口连通的布撒管道4-4；布撒管道4-4下方设有过滤层4-5；曝气在下，布撒水在上，可以形成对冲状态，更有利于水体的修复。曝气生物滤池4的内腔顶部设有气体监测传感器4-6；曝气生物滤池4的内腔顶部连通有气压表4-7；曝气生物滤池4的出水口与检测水池5之间的管路上设有第四控制阀4-8。
回抽机构6包括回抽管路6-1和设置于回抽管路6-1上的回抽泵6-2；回抽管路6-1的进水口连通检测水池5的内腔底部，回抽管路6-1的出水口连通曝气生物滤池4中部的回水口；回抽管路6-1上设有第五控制阀6-3。
检测水池5的底部连通有排水管12和/或回注机构13；排水管12上设有第六控制阀12-1；回注机构13的出口连通抽提注入井1。
回注机构13包括第七控制阀13-1、水泵13-2、辅助加药箱13-3和注入泵13-4；检测水池5的底部通过管路依次连通第七控制阀13-1、水泵13-2和辅助加药箱13-3；辅助加药箱13-3的出口通过管路依次连通注入泵13-4和抽提注入井1。
本实施例的地下水中挥发性有机物修复系统的修复方法，括以下步骤：
步骤一，在受污染场地建设抽提注入井1，抽提注入井1内的受污染地下水通过抽提机构2送至气液分离机构3中；
步骤二，气液分离机构3分离后的气体通过管路排出气液分离机构3，排出的气体和空气通过气泵7一同送入曝气生物滤池4作为曝气气体；
步骤三，气液分离机构3排出的水通过管路进入曝气生物滤池4，通过布撒管道4-4将污染地下水进行均匀布撒，布撒的水体通过过滤层4-5进行过滤，过滤后的水进入到填料中进行微生物修复；
步骤四，气体监测传感器4-6监测曝气生物滤池4内的气体浓度，若监测结果达标，则打开第三控制阀11排放；若监测结果超标，则打开第二控制阀10继续作为曝气气体送回曝气生物滤池4中；
步骤五，曝气生物滤池4处理完成后，打开第四控制阀4-8，地下水进入到检测水池5；
步骤六，检测水池5的检测装置5-1对修复后水体进行检测，若结果不达标，则通过回抽机构6再次抽入曝气生物滤池4，进行循环处理；若检测结果达标，则通过排水管12排出，或者送入回注机构13，回注机构13将修复后的水体辅以修复介质中分离或驯化的微生物和培养液(如含有氮、磷等微量元素的pH缓冲溶液)一同回注至抽提注入井1内。
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，所应理解的是，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 (10)

1.地下水中挥发性有机物修复系统，其特征在于：包括抽提注入井(1)、抽提机构(2)、气液分离机构(3)、曝气生物滤池(4)、检测水池(5)和回抽机构(6)；所述抽提注入井(1)建于受污染场地；所述抽提机构(2)的进水口设于抽提注入井(1)中的被污染地下水中，抽提机构(2)的出水口连通气液分离机构(3)的进水口；所述气液分离机构(3)的出水口和出气口通过管路分别连通曝气生物滤池(4)上部的进水口和下部的进气口；所述曝气生物滤池(4)的出水口通过管路连通检测水池(5)的进水口，曝气生物滤池(4)顶部设有出气口；所述检测水池(5)上设有检测装置(5-1)；所述回抽机构(6)的进水口连通检测水池(5)的内腔底部，回抽机构(6)的出水口连通曝气生物滤池(4)中部的回水口。
2.根据权利要求1所述的地下水中挥发性有机物修复系统，其特征在于：所述抽提机构(2)包括抽提管路(2-1)和设置于抽提管路(2-1)上的抽提泵(2-2)；所述抽提管路(2-1)的进水口设于抽提注入井(1)中的被污染地下水中，抽提管路(2-1)的出水口连通气液分离机构(3)的进水口。
3.根据权利要求1所述的地下水中挥发性有机物修复系统，其特征在于：所述气液分离机构(3)的出气口与曝气生物滤池(4)的进气口之间的管路上设有气泵(7)；所述气泵(7)的进口还连接有与大气连通的空气管(8)；所述气泵(7)与曝气生物滤池(4)的进气口之间设有第一控制阀(9)。
4.根据权利要求1所述的地下水中挥发性有机物修复系统，其特征在于：所述曝气生物滤池(4)顶部的出气口连通的管路分流为两路，其中一路连通曝气生物滤池(4)的进气管路，另一路排空，并且两路管路上分别设有第二控制阀(10)和第三控制阀(11)。
5.根据权利要求1所述的地下水中挥发性有机物修复系统，其特征在于：所述曝气生物滤池(4)的内腔下部自下而上依次填充有大粒径填料层(4-1)和生物填料层(4-2)；所述大粒径填料层(4-1)中设有与曝气生物滤池(4)的进气口连通的曝气头(4-3)；所述曝气生物滤池(4)的生物填料层(4-2)中添加污染介质中分离得到的微生物；所述曝气生物滤池(4)的内腔上部设有与曝气生物滤池(4)的进水口连通的布撒管道(4-4)；所述布撒管道(4-4)下方设有过滤层(4-5)；所述曝气生物滤池(4)的内腔顶部设有气体监测传感器(4-6)；所述曝气生物滤池(4)的内腔顶部连通有气压表(4-7)；所述曝气生物滤池(4)的出水口与检测水池(5)之间的管路上设有第四控制阀(4-8)。
6.根据权利要求1所述的地下水中挥发性有机物修复系统，其特征在于：所述回抽机构(6)包括回抽管路(6-1)和设置于回抽管路(6-1)上的回抽泵(6-2)；所述回抽管路(6-1)的进水口连通检测水池(5)的内腔底部，回抽管路(6-1)的出水口连通曝气生物滤池(4)中部的回水口；所述回抽管路(6-1)上设有第五控制阀(6-3)。
7.根据权利要求1所述的地下水中挥发性有机物修复系统，其特征在于：所述检测水池(5)的底部连通有排水管(12)和/或回注机构(13)；所述排水管(12)上设有第六控制阀(12-1)；所述回注机构(13)的出口连通抽提注入井(1)。
8.根据权利要求7之一所述的地下水中挥发性有机物修复系统，其特征在于：所述回注机构(13)包括第七控制阀(13-1)、水泵(13-2)、辅助加药箱(13-3)和注入泵(13-4)；所述检测水池(5)的底部通过管路依次连通第七控制阀(13-1)、水泵(13-2)和辅助加药箱(13-3)；所述辅助加药箱(13-3)的出口通过管路依次连通注入泵(13-4)和抽提注入井(1)。
9.根据权利要求1所述的地下水中挥发性有机物修复系统，其特征在于：还包括太阳能板(14)；所述太阳能板(14)为系统供电。
10.地下水中挥发性有机物的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在受污染场地建设抽提注入井(1)，抽提注入井(1)内的受污染地下水通过抽提机构(2)送至气液分离机构(3)中；
步骤二，气液分离机构(3)分离后的气体通过管路排出气液分离机构(3)，排出的气体和空气通过气泵(7)一同送入曝气生物滤池(4)作为曝气气体；
步骤三，气液分离机构(3)排出的水通过管路进入曝气生物滤池(4)，通过布撒管道(4-4)将污染地下水进行均匀布撒，布撒的水体通过过滤层(4-5)进行过滤，过滤后的水进入到填料中进行微生物修复；
步骤四，气体监测传感器(4-6)监测曝气生物滤池(4)内的气体浓度，若监测结果达标，则打开第三控制阀(11)排放；若监测结果超标，则打开第二控制阀(10)继续作为曝气气体送回曝气生物滤池(4)中；
步骤五，曝气生物滤池(4)处理完成后，打开第四控制阀(4-8)，地下水进入到检测水池(5)；
步骤六，检测水池(5)的检测装置(5-1)对修复后水体进行检测，若结果不达标，则通过回抽机构(6)再次抽入曝气生物滤池(4)，进行循环处理；若检测结果达标，则通过排水管(12)排出，或者送入回注机构(13)，回注机构(13)将修复后的水体辅以修复介质中分离或驯化的微生物和培养液一同回注至抽提注入井(1)内。
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