CN111115966A - 一种基于萃取技术的地下水抽出处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于萃取技术的地下水抽出处理系统及方法，系统包括抽水管，所述抽水管的下端伸入地下水抽水井中，所述抽水管的上端连接油水分离器的进口，所述油水分离器的第一出口连接有重非水相液体回收罐，所述油水分离器的第二出口连接有轻非水相液体回收罐，所述油水分离器的第三出口连接具有多种萃取液的萃取装置的进口，所述萃取装置的出口连接储水罐的进口，所述储水罐的出口连接注水管的上端，所述注水管的下端伸入注水井中。结构紧凑，占地面积小，处理效率高，修复周期相对短；整个操作过程全部自动化，可提高回收率；可以同时对有机物、重金属、重非水相液体以及轻非水相液体等多种污染物有较好的处理效果。

Description

一种基于萃取技术的地下水抽出处理系统及方法

技术领域

本发明涉及污染地下水处理的技术领域，具体来说，涉及一种基于萃取技术的地下水抽出处理系统及方法。

背景技术

在国家城市化和工业化过程中，地下水污染问题普遍存在。发达国家如美国调查显示10%～30%的地下储存罐都存在不同程度的泄漏导致污染周边地下水；英国30%以上的加油站以及几乎所有的化工厂、炼油厂和化学物质存放点等均存在不同程度的地下水污染。根据国土资源部“新一轮全国地下水资源评价”，京津冀、长江三角洲、珠江三角洲、淮河流域平原区等地区地下水有机污染调查显示主要城市及近郊地区地下水中普遍检测出有毒微量有机污染指标。

根据欧洲污染场地管理研究报告显示，欧洲国家存在大量的地下水污染场地和潜在污染场地，法国潜在污染场地为70万～80万个，德国约为24万个，英国约为10万个，荷兰约为11万个。我国目前尚未对地下水污染场地进行全国范围的系统调查，但根据近年来国内北京、上海和重庆等城市进行的区域潜在污染场地调查显示，我国工业企业搬迁场地、加油站等场地均存在较为严重的地下水污染。

自上世纪八十年代，国内外对地下水污染修复技术的研究就已经开始。随着地下水污染修复治理越来越紧迫，欧美国家也加快了地下水污染修复的步伐，在污染修复上取得了很大的进展，地下水污染修复技术不断成熟，目前已提出许多不同原理不同方式的修复技术，在石油污染地下水的修复工程应用中取得了良好效果。

目前常用的地下水修复技术有两大类：异位修复技术和原位修复技术。原位修复技术强调的是“就地处理”，也就是在地下污染区进行污染物的处理，主要包括原位曝气技术、原位强化微生物修复技术、原位化学氧化技术、可渗透反应强修复技术、电化学动力修复技术以及地下水循环井技术等；异位修复技术强调的则是通过一定的技术手段将污染物从地下环境转移出来进行处理，主要包括污染土体的开挖、污染水体的抽出处理技术等。此外，还有自然修复技术即通过自然衰减来实现对受污染土壤及地下水的修复，该技术通常与其他修复技术联合使用。无论是哪种修复技术，其所涉及的机理不是唯一的，目前较为常用的修复技术大多为多种机理综合作用的复合修复技术。

目前的地下水抽出处理系统的存在着设备占地面积大、处理效率不高、结构复杂、操作不方便、去除污染物时间久、耗能大、成本高并且常常出现拖尾现象以及反弹现象等问题。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种基于萃取技术的地下水抽出处理系统，结构紧凑，占地面积小，处理效率高，修复周期相对短；整个操作过程全部自动化，可提高回收率；可以同时对有机物、重金属、重非水相液体以及轻非水相液体等多种污染物有较好的处理效果。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于萃取技术的地下水抽出处理系统，包括抽水管，所述抽水管的下端伸入地下水抽水井中，所述抽水管的上端连接油水分离器的进口，所述油水分离器的第一出口连接有重非水相液体回收罐，所述油水分离器的第二出口连接有轻非水相液体回收罐，所述油水分离器的第三出口连接具有多种萃取液的萃取装置的进口，所述萃取装置的出口连接储水罐的进口，所述储水罐的出口连接注水管的上端，所述注水管的下端伸入注水井中。

进一步地，所述地下水抽水井中设置有微生物注入通道。

进一步地，所述抽水管上、所述注水管上、所述油水分离器与所述重非水相液体回收罐之间的连接管路上、所述油水分离器与所述轻非水相液体回收罐之间的连接管路上、所述萃取装置与所述储水罐之间的连接管路上均设置有单向阀。

进一步地，所述油水分离器与所述萃取装置之间的连接管路上设置有过滤器。

进一步地，所述油水分离器与所述萃取装置之间的连接管路上还设置有流量泵，所述流量泵位于所述过滤器与所述萃取装置之间。

进一步地，所述萃取装置为全自动液液萃取仪。

进一步地，所述萃取装置中至少具有四种所述萃取液，四种所述萃取液分别为酰胺、2-羟基-5-十二烷基二苯甲酮肟、4-仲丁基-2酚和辛基氧肟酸。

本发明还提供了一种基于萃取技术的地下水抽出处理方法，包括以下步骤：

S1地下水抽水井中的含有污染羽的污染地下水被抽水管抽至油水分离器中进行油水分离：

S2所述油水分离器将重非水相液体分离出来储存至重非水相液体回收罐，所述油水分离器将轻非水相液体分离出来储存至轻非水相液体回收罐，所述油水分离器将剩余的水相液体传输给萃取装置，进行萃取；

S3所述萃取装置通过多种萃取液将污染物萃取分离后，制得达标水并储存至储水罐中；

S4所述储水罐通过注水管将所述达标水注入注水井中以排入地下水。

进一步地，包括以下步骤：

S5待污染羽的浓度不再降低或者停止抽取所述污染地下水后，通过微生物注入通道向所述地下水抽水井中注入微生物。

进一步地，所述污染羽包括有机物、重金属、重非水相液体、轻非水相液体中的一种或多种。

本发明的有益效果：结构紧凑，占地面积小，处理效率高；能直接从环境中去除污染物，对于重非水相液体的处理效果也非常好；系统所需设备比较简单，操作容易；对污染初期污染物浓度较高和污染后期污染物浓度较低时的处理效果都非常好；修复周期相对短；整个操作过程全部自动化，提高了回收率；可以同时对有机物、重金属、重非水相液体以及轻非水相液体等多种污染物有较好的处理效果；可利用多种萃取液将地下水中的污染物选择性的转移出来进行物质分离；萃取液的选择非常灵活，且更换方便，可以有效节约大量的人力、物理、财力和时间；本系统可一次性去除污染地下水中的原油、悬浮物、细菌、色度、重金属离子以及有机物等有害污染物，是一种高效、经济、环保的处理方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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例，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他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的基于萃取技术的地下水抽出处理系统的示意图。

图中：

1、污染场地；2、污染羽；3、地下水抽水井；4、微生物注入通道；5、注水井；6、单向阀；7、重非水相液体回收罐；8、油水分离罐；9、轻非水相液体回收罐；10、过滤器；11、流量泵；12、第一萃取液；13、第二萃取液；14、第三萃取液；15、第四萃取液；16、储水罐。

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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，根据本发明实施例所述的一种基于萃取技术的地下水抽出处理系统，包括抽水管，所述抽水管的下端伸入地下水抽水井3中，其特征在于，所述抽水管的上端连接油水分离器8的进口，所述油水分离器8的第一出口连接有重非水相液体回收罐7，所述油水分离器8的第二出口连接有轻非水相液体回收罐9，所述油水分离器8的第三出口连接具有多种萃取液的萃取装置的进口，所述萃取装置的出口连接储水罐16的进口，所述储水罐16的出口连接注水管的上端，所述注水管的下端伸入注水井5中。

在本发明的一个具体实施例中，所述地下水抽水井3中设置有微生物注入通道4。

在本发明的一个具体实施例中，所述抽水管上、所述注水管上、所述油水分离器8与所述重非水相液体回收罐7之间的连接管路上、所述油水分离器8与所述轻非水相液体回收罐9之间的连接管路上、所述萃取装置与所述储水罐16之间的连接管路上均设置有单向阀6。

在本发明的一个具体实施例中，所述油水分离器8与所述萃取装置之间的连接管路上设置有过滤器10。

在本发明的一个具体实施例中，所述油水分离器8与所述萃取装置之间的连接管路上还设置有流量泵11，所述流量泵11位于所述过滤器10与所述萃取装置之间。

在本发明的一个具体实施例中，所述萃取装置为全自动液液萃取仪。

在本发明的一个具体实施例中，所述萃取装置中至少具有四种所述萃取液，四种所述萃取液分别为酰胺、2-羟基-5-十二烷基二苯甲酮肟、4-仲丁基-2酚和辛基氧肟酸。

本发明还提供了一种基于萃取技术的地下水抽出处理方法，包括以下步骤：

S1地下水抽水井3中的含有污染羽2的污染地下水被抽水管抽至油水分离器8中进行油水分离：

S2所述油水分离器8将重非水相液体分离出来储存至重非水相液体回收罐7，所述油水分离器8将轻非水相液体分离出来储存至轻非水相液体回收罐9，所述油水分离器8将剩余的水相液体传输给萃取装置，进行萃取；

S3所述萃取装置通过多种萃取液将污染物萃取分离后，制得达标水并储存至储水罐16中；

S4所述储水罐16通过注水管将所述达标水注入注水井5中以排入地下水。

在本发明的一个具体实施例中，包括以下步骤：

S5待污染羽2的浓度不再降低或者停止抽取所述污染地下水后，通过微生物注入通道4向所述地下水抽水井3中注入微生物。

在本发明的一个具体实施例中，所述污染羽2包括有机物、重金属、重非水相液体、轻非水相液体中的一种或多种。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式对本发明的上述技术方案进行详细说明。

本发明所述的基于萃取技术的地下水抽出处理系统，包括抽水管、微生物注入通道4、单向阀6、重非水相液体回收罐7、油水分离器8、轻非水相液体回收罐9、过滤器10、流量泵11、萃取装置、注水管和储水罐16。

油水分离器8可分别将重非水相液体（即DNAPLs）和轻非水相液体（即LNAPLs）从污染地下水中分离出来。油水分离器8的型号为XS-12YF。

萃取装置为全自动液液萃取仪，全自动液液萃取仪的型号为德骏仪器DT-E1000，全自动液液萃取仪中至少具有四种萃取液，这四种萃取液分别为第一萃取液12、第二萃取液13、第三萃取液14和第四萃取液15，第一萃取液12,第二萃取液13、第三萃取液14、第四萃取液15可以根据地下水污染物类型及时调整更换，使得处理效果最佳，处理效率最高。优选的，四种萃取液可以分别是酰胺、2-羟基-5-十二烷基二苯甲酮肟、4-仲丁基-2酚和辛基氧肟酸。其中，酰胺用于萃取含酚废水；2-羟基-5-十二烷基二苯甲酮肟用于萃取Cu；4-仲丁基-2酚用于萃取Cs；辛基氧肟酸用于萃取Zn。

污染场地1中设置有地下水抽水井3、注水井5，地下水抽水井3的底端靠近污染羽2，通过抽水管可以有效的将污染羽2抽至地面进行污水处理。

污染羽2包括有机物、重金属、DNAPLs、LNAPLs等多种污染物。

微生物注入通道4用于注入微生物，解决污染浓度低至一定值后抽出处理使得污染物浓度降度的程度减小甚至污染物浓度不再下降的问题，以及解决系统停止运行后，吸附在介质上的污染物重新溶解在水相中，导致水体中污染物浓度再次升高的问题。

注水井5可以根据地下水流向、水力梯度等多种条件，通过调节单向阀6将储存在储水罐16中的达标水以比较合理的流速排入地下水。

油水分离器8可以有效分离污染地下水中的非水相液体，装置占地面积小，并且操作十分简单。

过滤器10可以有效的过滤掉污染地下水中的部分杂质，减少杂质对下一步的萃取效果的影响。

流量泵11适时调节流速，使得污染地下水在萃取装置中的时间最佳，达到处理效果最优。

具体使用时，污染场地1中的污染羽2通过地下水抽水井3和抽水管抽至地面进行污水处理，污染地下水首先通过油水分离器8进行油水分离，分离出来的DNAPLs和LNAPLs分别被重非水相液体回收罐7和轻非水相液体回收罐9收集，然后剩余的水相液体流经过滤器10以除去水相液体中的杂质，经过流量泵11以调控水相液体的流速，然后进入到萃取装置中，经第一萃取液12、第二萃取液13、第三萃取液14、第四萃取液15充分处理后制得达标水并储存至储水罐16内，最后根据地下水流向、水力梯度等多种条件，调节单向阀6将达标水分别通过注水井5和注水管以最优流速排至地下水中，加速污染羽2的抽出处理速度，形成了一个动态循环系统，以实现生态环境的保护。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，结构紧凑，占地面积小，处理效率高；能直接从环境中去除污染物，对于重非水相液体的处理效果也非常好；系统所需设备比较简单，操作容易；对污染初期污染物浓度较高和污染后期污染物浓度较低时的处理效果都非常好；修复周期相对短；整个操作过程全部自动化，提高了回收率；可以同时对有机物、重金属、重非水相液体以及轻非水相液体等多种污染物有较好的处理效果；可利用多种萃取液将地下水中的污染物选择性的转移出来进行物质分离；萃取液的选择非常灵活，且更换方便，可以有效节约大量的人力、物理、财力和时间；本系统可一次性去除污染地下水中的原油、悬浮物、细菌、色度、重金属离子以及有机物等有害污染物，是一种高效、经济、环保的处理方式。

以上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)

1.一种基于萃取技术的地下水抽出处理系统，包括抽水管，所述抽水管的下端伸入地下水抽水井（3）中，其特征在于，所述抽水管的上端连接油水分离器（8）的进口，所述油水分离器（8）的第一出口连接有重非水相液体回收罐（7），所述油水分离器（8）的第二出口连接有轻非水相液体回收罐（9），所述油水分离器（8）的第三出口连接具有多种萃取液的萃取装置的进口，所述萃取装置的出口连接储水罐（16）的进口，所述储水罐（16）的出口连接注水管的上端，所述注水管的下端伸入注水井（5）中。

2.根据权利要求1所述的基于萃取技术的地下水抽出处理系统，其特征在于，所述地下水抽水井（3）中设置有微生物注入通道（4）。

3.根据权利要求1所述的基于萃取技术的地下水抽出处理系统，其特征在于，所述抽水管上、所述注水管上、所述油水分离器（8）与所述重非水相液体回收罐（7）之间的连接管路上、所述油水分离器（8）与所述轻非水相液体回收罐（9）之间的连接管路上、所述萃取装置与所述储水罐（16）之间的连接管路上均设置有单向阀（6）。

4.根据权利要求1所述的基于萃取技术的地下水抽出处理系统，其特征在于，所述油水分离器（8）与所述萃取装置之间的连接管路上设置有过滤器（10）。

5.根据权利要求4所述的基于萃取技术的地下水抽出处理系统，其特征在于，所述油水分离器（8）与所述萃取装置之间的连接管路上还设置有流量泵（11），所述流量泵（11）位于所述过滤器（10）与所述萃取装置之间。

6.根据权利要求1所述的基于萃取技术的地下水抽出处理系统，其特征在于，所述萃取装置为全自动液液萃取仪。

7.根据权利要求1所述的基于萃取技术的地下水抽出处理系统，其特征在于，所述萃取装置中至少具有四种所述萃取液，四种所述萃取液分别为酰胺、2-羟基-5-十二烷基二苯甲酮肟、4-仲丁基-2酚和辛基氧肟酸。

8.一种基于萃取技术的地下水抽出处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1地下水抽水井（3）中的含有污染羽（2）的污染地下水被抽水管抽至油水分离器（8）中进行油水分离：

S2所述油水分离器（8）将重非水相液体分离出来储存至重非水相液体回收罐（7），所述油水分离器（8）将轻非水相液体分离出来储存至轻非水相液体回收罐（9），所述油水分离器（8）将剩余的水相液体传输给萃取装置，进行萃取；

S3所述萃取装置通过多种萃取液将污染物萃取分离后，制得达标水并储存至储水罐（16）中；

S4所述储水罐（16）通过注水管将所述达标水注入注水井（5）中以排入地下水。

9.根据权利要求8所述的基于萃取技术的地下水抽出处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S5待污染羽（2）的浓度不再降低或者停止抽取所述污染地下水后，通过微生物注入通道（4）向所述地下水抽水井（3）中注入微生物。

10.根据权利要求8所述的基于萃取技术的地下水抽出处理方法，其特征在于，所述污染羽（2）包括有机物、重金属、重非水相液体、轻非水相液体中的一种或多种。

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