CN111468526A - 一种多相抽提与生物方法联合的土壤和地下水修复系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多相抽提与生物方法联合的土壤和地下水修复系统，涉及一种污染场地修复技术领域，包括抽提系统、多相分离系统、污染物处理系统以及注入系统，土壤和地下水中的污染物在抽提系统作用下进入分离系统，分离系统进行多相分离，进入污染物处理系统进行处理，同时，注入系统的液体流经泵系统，一方面利用泵机的热量进行加热，另一方面对泵机进行冷却，经过加热的流体通过注入井注入地下介质，为地下环境提供热源和修复药剂，通过多相抽提系统能同时处理多相态的污染物，实现土壤和地下水中油、水、气的修复，同时利用电机运行时产生的热量对注入流体进行加热，同时通过的流体又能冷却电机，更加节能环保，同时增加了抽提泵的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及污染场地修复技术领域，具体是一种多相抽提与生物方法联合的土壤和地下水修复系统。
背景技术
随着经济的快速发展，大量化学物质的使用已造成土壤和地下水不同程度的污染。而由于雨水的淋滤和地下水位的波动，还会造成土壤和地下水的交叉污染。一般来说，土壤和地下水中典型的污染物有无机物和有机物污染，包括Pb、Cr、As、苯系物、石油烃、多氯联苯、农药等。这些污染物往往具有高毒性高致癌性，因此必须通过合理的技术手段修复这些受污染的土壤和地下水。
土壤和地下水中的污染物常以自由相、溶解相和气相存在，单一的修复技术难以适应多种相态污染修复的需求，多种技术联用成为必不可少的办法。多相抽提技术通过使用真空提取等手段，同时抽取地下污染区域的污染物质，包括非饱和带中的气相挥发性物质、地下水中的自由相和溶解相污染物等，地面进行相分离、处理，以控制和修复土壤与地下水中的污染。
多相抽提技术一般由多相抽提、多相分离和污染物处理3个工艺部分组成。多相抽提设备一般可以分为单泵系统和双泵系统，由真空设备和或水泵提供动力，同时抽取污染区域的气体和液体(包括土壤气体、地下水和NAPL)，把气态、水溶态以及非水溶性液态污染物从地下抽吸到地面上的处理系统中，再进行多相分离和处理。
多相抽提技术作为一种有效的污染场地修复技术，适用于地下介质渗透性较高的场地。而较高的地下环境温度影响到气体蒸气压，也将增大挥发性污染物的去除率。因此，在多相抽提技术运用的过程中，运用一定的技术手段，使得目标区域地下介质温度升高，是一种有效的辅助手段。
但是，由于地下介质的吸附作用，污染物在被大量移除后，还会有部分残留在地下，形成拖尾现象。此时，多相抽提技术难以发挥优势，去除低浓度的污染物。通常可以辅助利用微生物修复技术，实现污染物降解，去除低浓度的污染物，达到最终的修复目标。同时，用来在多相抽提技术运用过程中增大污染物去除率的加热技术，也有利于增加微生物活性，更加彻底地修复场地污染。因此，利用热处理技术来增加地下环境温度，联合多相抽提技术并辅以生物整治技术，将是一种较为理想的综合修复技术。
国内已有利用金属棒加热地下介质，增强多相抽提效果的尝试[CN104959373A]。这种做法增加了一个加热设备，额外提供热源给地下介质，并通过井管设计实现生物通气作用，更加彻底地修复场地污染，但是以上专利并未对真空泵等设备自身产生的热量进行很好的利用，不是一种节能、高效、便宜的修复工艺。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种多相抽提与生物方法联合的土壤和地下水修复系统，改善原位修复效果。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括抽提系统、多相分离系统、污染物处理系统以及注入系统，所述土壤和地下水中的污染物在抽提系统作用下进入分离系统，分离系统进行多相分离，进入污染物处理系统进行处理，同时，注入系统的液体流经泵系统，一方面利用泵机的热量进行加热，另一方面对泵机进行冷却，经过加热的流体通过注入井注入地下介质，为地下环境提供热源和修复药剂。
所述抽提系统包括抽提井，止回阀，抽提总管，压力表和抽提泵，其中抽提井内设置有水位计，同时抽提总管为PVC材质软管，一端与抽提井井口相连，另一端与抽提泵的进液口相连，同时抽提泵为真空泵，并且抽提泵的出液口与分离系统通过管路连接。
所述多相分离系统包括三相分离器，三相分离器的入口端通过管路与抽提泵的出液口相连，同时所述污染物处理系统包括废气处理装置、废水处理装置和废油处理装置，其中三相分离器的排气口与污染物处理系统的废气处理装置相连，并且废气处理装置的进气端固定安装有压力控制阀，同时三相分离器的排水口与污染物处理系统的废水处理装置相连，同样的废水处理装置的进液端固定安装有液位控制阀一，同时三相分离器的排油口与污染物处理系统的废油处理装置相连，同样的废油处理装置的进油端固定安装有液位控制阀二。
所述注入系统包括药剂罐和注入泵，药剂罐的出口与注入泵的入口相连，注入泵的出口与抽提泵的药剂进口相连，同时抽提泵药剂出口经注入总管进入注入管内。
作为本发明进一步的方案：所述抽提泵由电机主体、泵壳、轴承、叶片、支撑架、药剂管、连接孔、汇流腔、放液孔、单向阀和外壳组成，其中电机主体分别和外壳、泵壳以及轴承相连，泵壳内部为封闭的泵体，只连接进液口和出液口，电机主体内部的电机的输出轴通过联轴器连接有转轴，转轴通过轴承固定安装在泵壳的内部，同时转轴的底部固定安装有叶片，叶片位于进液口的上方，同时进液口下方设置有放液孔，出液口前设置有单向阀，同时外壳与泵壳之间形成汇流腔，在外壳设置有连接孔和药剂出口，同时电机主体的外侧缠绕有一圈药剂管，药剂管通过连接孔和汇流腔固定连接在一起，同时抽提泵的底部固定安装有支撑架。
作为本发明进一步的方案：所述药剂罐的侧壁通过连接块固定安装在立柱的侧壁上，立柱固定安装在工作地面上，同时立柱靠近药剂罐的侧壁上固定安装有旋转电机，旋转电机位移连接块的下方，同时旋转电机的输出轴上通过联轴器固定连接有转轴，转轴伸入药剂罐的内部，并且转轴和药剂罐的连接处通过密封塞保证密封，同时转轴的中间位置垂直安装有连接杆，连接杆的两端对称安装有弧形板，弧形板的弧度和药剂罐底部的弧形相互对应。
作为本发明进一步的方案：所述弧形板的底部固定安装有若干弹性凸块，弹性凸块和药剂罐的底面滑动接触在一起。
作为本发明进一步的方案：所述转轴上固定安装有一对搅拌杆，搅拌杆关于连接杆相互对称。
作为本发明进一步的方案：所述药剂罐的进液口处连接有进液斗，同时进液斗的出液口和药剂罐的出液口上固定安装有电磁阀，同时药剂罐的顶部固定安装有液位计。
作为本发明进一步的方案：所述注入管的侧壁上开设有空腔，空腔的顶部固定安装有气缸，气缸的伸缩杆上固定连接有挡板，挡板滑动安装在空腔的内部，同时挡板上开设有若干水平设置的通孔，同时空腔的两端侧壁上对应开设有出液孔。
作为本发明进一步的方案：所述废气处理装置为一活性炭处理罐，气体经过压力控制阀后进入活性炭吸附罐处置后，检测达标后排入空气。
作为本发明进一步的方案：所述注入总管的注入口为一分流器，连接至多个注入管的管口，各个注入管的管口设置有压力表。
作为本发明再进一步的方案：所述抽提井外套管为开筛的PVC管或钢管。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明设置有多相分离系统，通过多相抽提系统能同时处理多相态的污染物，实现土壤和地下水中油、水、气的修复；
2、本发明设置抽提泵，抽提泵的电机本体外侧缠绕有一圈药剂管，利用电机运行时产生的热量对注入流体进行加热，同时通过的流体又能冷却电机，更加节能环保，同时增加了抽提泵的使用寿命；
3、本发明设置注入系统，可用于处理不同程度的土壤和地下水污染，当处理低浓度污染物时，通过多相抽提和微生物药剂注入的方式进行修复；当存在浮油或高浓度石油烃时，可以通过多相抽提和热蒸汽注入技术处理，处理方式更加丰富，增加了系统的实用性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的抽提泵结构示意图。
图3为本发明的药剂罐结构示意图。
图4为本发明的注入管结构示意图。
如图所示：1、抽提井，101、液位计，2、注入管，201、空腔，202、气缸，203、挡板，204、通孔，3、止回阀，4、抽提总管，5、压力表，6、进液口，7、抽提泵，701、电机主体，702、泵壳，703、轴承，704、叶片，705、支撑架，706、药剂管，707、连接孔，708、汇流腔，709、放液孔，710、单向阀，711、外壳，8、出液口，9、三相分离器，10、压力控制阀，11、废气处理装置，12、液位控制阀一，13、废水处理装置，14、液位控制阀二，15、废油处理装置，16、药剂罐，17、注入泵，18、药剂进口，19、药剂出口，20、注入总管，21、立柱，22、进液斗，23、旋转电机，24、转轴，25、连杆，26、弧形板，27、搅拌杆，28、弹性凸块，29、出液口，30、电磁阀，31、液位计。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1～4，本发明实施例中，一种多相抽提与生物方法联合的土壤和地下水修复系统，包括抽提系统、多相分离系统、污染物处理系统以及注入系统，所述土壤和地下水中的污染物在抽提系统作用下进入分离系统，分离系统进行多相分离，进入污染物处理系统进行处理，同时，注入系统的液体流经泵系统，一方面利用泵机的热量进行加热，另一方面对泵机进行冷却，经过加热的流体通过注入井注入地下介质，为地下环境提供热源和修复药剂。
参阅图1可知：其中，所述抽提系统包括抽提井1，止回阀3，抽提总管4，压力表5和抽提泵7，其中抽提井1外套管为开筛的PVC管或钢管，抽提井1内设置有水位计11，同时抽提总管4为PVC材质软管，一端与抽提井1井口相连，另一端与抽提泵7的进液口6相连，同时抽提泵7为真空泵，用于为抽液和或抽气提供动力了，并且抽提泵7的出液口与分离系统通过管路连接。
参阅图2可知：所述抽提泵7由电机主体701、泵壳702、轴承703、叶片704、支撑架705、药剂管706、连接孔707、汇流腔708、放液孔709、单向阀710和外壳711组成，其中电机主体701分别和外壳711、泵壳702以及轴承703相连，泵壳702内部为封闭的泵体，只连接进液口6和出液口8，电机主体701内部的电机的输出轴通过联轴器连接有转轴，转轴通过轴承703固定安装在泵壳702的内部，同时转轴的底部固定安装有叶片704，叶片位于进液口6的上方，用来抽提污染液，同时进液口6下方设置有放液孔709，出液口8前设置有单向阀710，同时外壳711与泵壳702之间形成汇流腔708，在外壳711设置有连接孔707和药剂出口19，同时电机主体701的外侧缠绕有一圈药剂管706，药剂管706通过连接孔707和汇流腔708固定连接在一起，同时抽提泵7的底部固定安装有支撑架705，抽提泵705通过支撑架705固定安装在工作地面上。
参阅图1可知：其中，所述多相分离系统包括三相分离器9，三相分离器9的入口端通过管路与抽提泵7的出液口8相连，通过三相分离器9对抽提系统排出的污染物进行分离，实现气、油和水的有效分离，方便污染物处理系统进行分类处理；所述污染物处理系统包括废气处理装置11、废水处理装置13和废油处理装置15，其中三相分离器9的排气口与污染物处理系统的废气处理装置11相连，并且废气处理装置11的进气端固定安装有压力控制阀10，废气处理装置11为一活性炭处理罐，气体经过压力控制阀10后进入活性炭吸附罐处置后，检测达标后排入空气，同时三相分离器9的排水口与污染物处理系统的废水处理装置13相连，同样的废水处理装置13的进液端固定安装有液位控制阀一12，废水经过液位控制阀12后经过过滤、液体活性炭吸附罐后进入储液罐，储液罐中的水进行后续水处理后排入市政管网，同时三相分离器9的排油口与污染物处理系统的废油处理装置15相连，同样的废油处理装置15的进油端固定安装有液位控制阀二14，废油经过液位控制阀14后进入废油回收装置。
参阅图1和3可知：其中，所述注入系统包括药剂罐16和注入泵17，药剂罐16的出口与注入泵17的入口相连，注入泵17的出口与抽提泵7的药剂进口18相连，药剂经过抽提泵内部的药剂管706和汇流腔708，吸收了抽提泵的热量后从药剂出口19经注入总管20进入注入管2内，同时注入总管20的注入口为一分流器，连接至多个注入管2的管口，各个注入管的管口设置有压力表。
其中，所述药剂罐16的侧壁通过连接块固定安装在立柱20的侧壁上，立柱20固定安装在工作地面上，同时立柱20靠近药剂罐16的侧壁上固定安装有旋转电机23，旋转电机23位移连接块的下方，同时旋转电机23的输出轴上通过联轴器固定连接有转轴24，转轴24伸入药剂罐16的内部，并且转轴24和药剂罐16的连接处通过密封塞保证密封，同时转轴24的中间位置垂直安装有连接杆25，连接杆25的两端对称安装有弧形板26，弧形板26的弧度和药剂罐16底部的弧形相互对应，并且弧形板26的底部固定安装有若干弹性凸块28，弹性凸块28和药剂罐16的底面滑动接触在一起，同时转轴24上固定安装有一对搅拌杆27，搅拌杆27关于连接杆25相互对称，通过旋转电机23带动转轴进行转动，从而带动弧形板26和搅拌杆27进行转动，对化学药液进行搅拌，避免里面的化学成分堆积在药剂罐16的底部，同时药剂罐16的进液口处连接有进液斗22，方便了操作人员补充化学药液，同时进液斗22的出液口和药剂罐16的出液口上固定安装有电磁阀30，同时药剂罐16的顶部固定安装有液位计31，方便对药剂罐16内部的液位高度进行观察。
优选的，所述注入管2的侧壁上开设有空腔201，空腔201的顶部固定安装有气缸202，气缸202的伸缩杆上固定连接有挡板203，挡板203滑动安装在空腔201的内部，同时挡板203上开设有若干水平设置的通孔204，同时空腔201的两端侧壁上对应开设有出液孔，当气缸202的伸缩杆处于伸出位置时，通孔204和出液孔相互连通，进行排液操作，当气缸202的伸缩杆处于收缩位置时，通孔204和出液孔之间相互错开，挡板203对出液孔进行遮挡，有效的防止了土壤中的污染物在装置不工作的时候进入注入管2内，影响注入管2的工作效率，同时空腔201外侧壁上的出液孔上安装有筛网，可以进一步避免污染物回流至注入管2内。
根据本发明提供的上述优选实施例，所述抽提泵7为真空泵，其正常工作时电机701和泵体会发热，通过缠绕在电机701表面的药剂管706以及泵体外部的汇流腔708，在药剂流体经过的条件下，可将产生的热量带走，为泵降温，减少泵的损耗，延长泵的使用寿命，同时，流经泵体的药剂被加热，经过加热的流体注入至注入地底后，提高微生物的活性和生物降解效率，也加速污染物从地下介质中脱附，增加了的修复处理速度。
需要说明的是，所述三相分离器9的工作原理和安装方式均采用现有技术，为本技术领域人员的公知常识，在此就不做赘述。
根据本发明提供的上述优选实施例，本发明的具体工作方式如下：
首先，抽提泵7启动，提供动力，抽提井1内形成负压，使得包气带内的气体以及饱和带内的地下水通过抽提井1经抽提总管4从进液口6进入泵体，再经出液口8进入到多相分离器中，将抽提出来的含有油、气、水的混合流体进行分离，分离出的气体进入废气处理装置11进行处理，达标后进行排放，分离出的水进入废水处理装置13进行吸附等处理，达标后排入市政管网，分离出的油通过废油处理装置15处理后进入废油回收装置；
然后，注入泵17启动，开启药剂进口18，根据需要选择往药剂储罐16内添加需要的药物，可以为化学药剂、生物药剂、空气、营养源等，注入药剂经药剂管706从连接孔707进入汇流腔708，吸收泵体运转中散发的热量，后从药剂出口19经埋于地下的注入总管20进入注射管2内，加热的流体进入地下介质，增加了地下流体的流通性，也提高了污染物的生物降解效率。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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，且本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种多相抽提与生物方法联合的土壤和地下水修复系统，包括抽提系统、多相分离系统、污染物处理系统以及注入系统，其特征在于：所述土壤和地下水中的污染物在抽提系统作用下进入分离系统，分离系统进行多相分离，进入污染物处理系统进行处理，同时，注入系统的液体流经泵系统，经过加热的流体通过注入井注入地下介质，为地下环境提供热源和修复药剂；
所述抽提系统包括抽提井(1)，止回阀(3)，抽提总管(4)，压力表(5)和抽提泵(7)，其中抽提井(1)内设置有水位计(11)，同时抽提总管(4)为PVC材质软管，一端与抽提井(1)井口相连，另一端与抽提泵(7)的进液口(6)相连，同时抽提泵(7)为真空泵，并且抽提泵(7)的出液口与分离系统通过管路连接；
所述多相分离系统包括三相分离器(9)，三相分离器(9)的入口端通过管路与抽提泵(7)的出液口(8)相连，同时所述污染物处理系统包括废气处理装置(11)、废水处理装置(13)和废油处理装置(15)，其中三相分离器(9)的排气口与污染物处理系统的废气处理装置(11)相连，并且废气处理装置(11)的进气端固定安装有压力控制阀(10)，同时三相分离器(9)的排水口与污染物处理系统的废水处理装置(13)相连，同样的废水处理装置(13)的进液端固定安装有液位控制阀一(12)，同时三相分离器(9)的排油口与污染物处理系统的废油处理装置(15)相连，同样的废油处理装置(15)的进油端固定安装有液位控制阀二(14)；
所述注入系统包括药剂罐(16)和注入泵(17)，药剂罐(16)的出口与注入泵(17)的入口相连，注入泵(17)的出口与抽提泵(7)的药剂进口(18)相连，同时抽提泵药剂出口(19)经注入总管(20)进入注入管(2)内。
2.根据权利要求1所述的一种多相抽提与生物方法联合的土壤和地下水修复系统，其特征在于：所述抽提泵(7)由电机主体(701)、泵壳(702)、轴承(703)、叶片(704)、支撑架(705)、药剂管(706)、连接孔(707)、汇流腔(708)、放液孔(709)、单向阀(710)和外壳(711)组成，其中电机主体(701)分别和外壳(711)、泵壳(702)以及轴承(703)相连，泵壳(702)内部为封闭的泵体，只连接进液口(6)和出液口(8)，电机主体(701)内部的电机的输出轴通过联轴器连接有转轴，转轴通过轴承(703)固定安装在泵壳(702)的内部，同时转轴的底部固定安装有叶片(704)，叶片位于进液口(6)的上方，同时进液口(6)下方设置有放液孔(709)，出液口(8)前设置有单向阀(710)，同时外壳(711)与泵壳(702)之间形成汇流腔(708)，在外壳(711)设置有连接孔(707)和药剂出口(19)，同时电机主体(701)的外侧缠绕有一圈药剂管(706)，药剂管(706)通过连接孔(707)和汇流腔(708)固定连接在一起，同时抽提泵(7)的底部固定安装有支撑架(705)。
3.根据权利要求1或2所述的一种多相抽提与生物方法联合的土壤和地下水修复系统，其特征在于：所述药剂罐(16)的侧壁通过连接块固定安装在立柱(20)的侧壁上，立柱(20)固定安装在工作地面上，同时立柱(20)靠近药剂罐(16)的侧壁上固定安装有旋转电机(23)，旋转电机(23)位移连接块的下方，同时旋转电机(23)的输出轴上通过联轴器固定连接有转轴(24)，转轴(24)伸入药剂罐(16)的内部，并且转轴(24)和药剂罐(16)的连接处通过密封塞保证密封，同时转轴(24)的中间位置垂直安装有连接杆(25)，连接杆(25)的两端对称安装有弧形板(26)，弧形板(26)的弧度和药剂罐(16)底部的弧形相互对应。
4.根据权利要求3所述的一种多相抽提与生物方法联合的土壤和地下水修复系统，其特征在于：所述弧形板(26)的底部固定安装有若干弹性凸块(28)，弹性凸块(28)和药剂罐(16)的底面滑动接触在一起。
5.根据权利要求3所述的一种多相抽提与生物方法联合的土壤和地下水修复系统，其特征在于：所述转轴(24)上固定安装有一对搅拌杆(27)，搅拌杆(27)关于连接杆(25)相互对称。
6.根据权利要求3所述的一种多相抽提与生物方法联合的土壤和地下水修复系统，其特征在于：所述药剂罐(16)的进液口处连接有进液斗(22)，同时进液斗(22)的出液口和药剂罐(16)的出液口上固定安装有电磁阀(30)，同时药剂罐(16)的顶部固定安装有液位计(31)。
7.根据权利要求1或2所述的一种多相抽提与生物方法联合的土壤和地下水修复系统，其特征在于：所述注入管(2)的侧壁上开设有空腔(201)，空腔(201)的顶部固定安装有气缸(202)，气缸(202)的伸缩杆上固定连接有挡板(203)，挡板(203)滑动安装在空腔(201)的内部，同时挡板(203)上开设有若干水平设置的通孔(204)，同时空腔(201)的两端侧壁上对应开设有出液孔。
8.根据权利要求1或2所述的一种多相抽提与生物方法联合的土壤和地下水修复系统，其特征在于：所述废气处理装置(11)为一活性炭处理罐。
9.根据权利要求1或2所述的一种多相抽提与生物方法联合的土壤和地下水修复系统，其特征在于：所述注入总管(20)的注入口为一分流器，连接至多个注入管(2)的管口，各个注入管的管口设置有压力表。
10.根据权利要求1或2所述的一种多相抽提与生物方法联合的土壤和地下水修复系统，其特征在于：所述抽提井(1)外套管为开筛的PVC管或钢管。
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