CN111606429B - 一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统，包括喷淋系统、曝气系统、水泵和鼓风机。喷淋系统包括喷淋筒、设于喷淋筒内的布水器和带有缺口的挡板，挡板交错设置以增加水与空气的混合效果。曝气系统内设有连续的盘旋状凹槽，以增加水流经曝气的路径。本发明的喷淋系统可以实现挥发性有机物与水的初步分离，并通过高曝气效果的曝气系统对水中的挥发性有机物进行吹脱，对于挥发性有机物的去除效果好。

Description

一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统
技术领域
本发明涉及水质净化领域，具体为一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统。
背景技术
曝气吹脱是通过一定方法把压缩空气不间断的吹入水中，使气液相之间充分接触，利用水中溶解化合物的实际浓度与平衡浓度之间差异，使水中的挥发性有机物不间断地从液相中逸出进入气相，以达到去除挥发性有机物的目的。曝气吹脱方式多种多样，主要有鼓风曝气、机械曝气以及两者联用的鼓风-机械曝气。
地下水修复的曝气吹脱技术被认为是去除地下水中挥发性有机物的最有效方法。从20世纪90年代开始，国外学者对其进行了大量的研究，目前已有很多曝气吹脱技术的现场研究。如在美国芝加哥附近的去除地下水中的甲苯和乙苯等研究；在意大利弗洛伦萨附近的去除地下水中烃类物质的研究等。且该技术在1982-1999年美国地下水污染“超级基金”治理项目中所占的比例为51％，远超于其他地下水原位修复技术。Bruce L Dvorak等人比较了15种有代表性的水中有机污染物(包括三氯乙烯、四氯乙烯、氯仿、氯苯等)，采用空气吹脱、空气吹脱加活性炭吸附、直接从液相进行活性炭吸附三种处理方法，分析处理方法的效果和成本，认为空气吹脱法是三种中最经济的方法，若要求在吹脱后加活性炭吸附装置，则这种方法适于处理溶解性差、亨利常数大于0.08的合成有机物，而对溶解性高、亨利常数低的物质，采用直接从液相进行活性炭吸附装置最为经济。Ramakrishnan用吹脱法去除饮用水中的MTBE，然后用颗粒炭吸附尾气，采用多面空心球填料塔，主要讨论气水比的影响。Krishna R R和Reddy K R研究中涉及到地下水曝气技术，认为该项技术与其他修复技术相比，具有低成本、高效率和原位操作的显著优势。McCray认为地下水曝气去除有机污染物的过程是一个多孔介质中多相流传质过程，其机理主要是挥发作用。
对比文件CN105152256A公开了一种脱出地下水四氯化碳的固定填料床曝气吹脱系统及方法。此方法没有预先对地下水进行预处理，而是直接对地下水进行曝气吹脱。因此，其有机物去除效果较差，而且此方案占地面积较大，无法有效利用吹脱系统占据的空间。
对比文件CN104261501A公开了一种通过喷淋方式吹脱垃圾渗滤液中有机物的方法，但是其喷淋仅是简单将渗滤液分散成较小的液滴然后进行曝气吹脱，无法在喷淋阶段预先分离部分有机物，因此对有机物的去除效果依旧不理想。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题，提供一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统，其特征在于，包括喷淋系统、曝气系统、水泵和鼓风机，
所述喷淋系统包括喷淋筒、布水器、挡板和进水管，所述进水管设于喷淋筒顶部，所述布水器设于喷淋筒内靠近进水管位置，所述挡板的数量为多个并设于布水器下方，所述挡板上设有使水流出的缺口，所述缺口交错设置；
所述曝气系统包括曝气池、顶盖、隔断、第二挡板、曝气管和出水口，所述隔断和第二挡板设于曝气池内，所述隔断为若干个有开口的同心圆，所述第二挡板与隔断将曝气池内的空间围成连续的盘旋状凹槽，所述出水口设于凹槽最外侧末端位置，所述顶盖为圆柱体设于隔断上方并与隔断同心，所述顶盖中心位置设有进水孔，侧部设有排气孔，所述曝气管经排气孔进入顶盖在顶盖中心位置下沉至曝气池底部，所述曝气管为微孔曝气管；
所述曝气系统通过顶盖与喷淋系统固定连接，所述曝气管与鼓风机连接，所述进水管与水泵连接。
作为改进，所述曝气管在曝气池底部延凹槽盘旋设置。
作为改进，所述隔断上设有封闭开口的第三挡板，所述第三挡板上设有第二开口，所述第二开口的位置设于第三挡板的顶端或底端，所述第二开口交错设置。
作为改进，所述曝气管靠近鼓风机位置设有流量计。
作为改进，所述进水管靠近水泵位置设有第二流量计。
作为改进，所述喷淋筒和曝气池均为圆柱体。
作为改进，所述曝气池内设有填料。
本发明的优点在于：
1.本发明喷淋系统的挡板缺口采用交错设置，地下水顺着喷淋系统流下时，会被充分震荡且与空气充分接触，以实现挥发性有机物与水的初步分离。
2.本发明曝气池内的凹槽为连续的盘旋状结构，地下水在曝气池内需要完整通过盘旋状凹槽才可流出曝气池，曝气路径长、效果好。
3.本发明可以充分利用喷淋系统和曝气系统的空间。装置占据的空间小、吹脱效果好、生产成本低。
附图说明
图1为实施例1中一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统的结构图；
图2为实施例1中一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统的透视图；
图3为实施例1中一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统喷淋系统的透视图；
图4为实施例1中一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统喷淋系统的剖面图；
图5为实施例1中一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统曝气系统的结构图；
图6为实施例1中一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统凹槽的结构图；
图7为实施例1中一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统曝气系统的俯视图；
图8为实施例2中一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统凹槽的结构图。
图中标示说明：
1-喷淋系统，11-喷淋筒，12-布水器，13-挡板，131-缺口，14-进水管，2-曝气系统，21-曝气池，22-顶盖，221-进水孔，222-排气孔，23-隔断，231-开口，232-第三挡板，233-第二开口，24-第二挡板，25-曝气管，26-出水口，27-凹槽，3-水泵，4-鼓风机，5-第一流量计，6-第二流量计。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限定本发明的保护范围。
实施例1
本实施例公开了一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统，包括喷淋系统1、曝气系统2、水泵3和鼓风机4。
喷淋系统1包括喷淋筒11、布水器12、挡板13和进水管14。喷淋筒11为圆柱体，进水管14设于喷淋筒11的顶部，布水器12设于喷淋筒11内靠近进水管14的位置，布水器为穿孔布水器。挡板13的数量为三个，并依次设置于布水器12的下方。挡板13上设有使水流出的缺口131，缺口131交错设置。即如图4所示，上方挡板13的缺口131设于右侧，中间位置挡板13的缺口131设于左侧而底部挡板13的缺口131设于右侧。
曝气系统2包括曝气池21、顶盖22、隔断23、第二挡板24、曝气管25和出水口26。曝气池21位圆柱体。如图6所示，隔断23和第二挡板24设于曝气池21内，隔断23为三个带有开口231的同心圆，开口231的角度为45°，第二挡板24的数量为三个均设于开口231的右侧。隔断23和第二挡板24将曝气池21内的空间围成连续的盘旋状凹槽27。出水口26设于凹槽27最外侧末端的位置。
顶盖22位圆柱体，并设于最外侧隔断23的上方并与隔断23同心。顶盖22的中心位置设有进水孔221，顶盖22侧部设有四个排气孔222，曝气管25经排气孔222进入顶盖22，从顶盖22和曝气池21的中心位置下沉至曝气池21的底部。如图7所示，曝气管25在曝气池21底部延凹槽27盘旋设置。曝气管25为微孔曝气管，曝气管25上设有若干微型的曝气孔。
曝气系统2通过顶盖22与喷淋系统1固定连接，曝气管25与鼓风机4连接，进水管14与水泵3连接。曝气管25靠近鼓风机4位置设有第一流量计5，进水管14靠近水泵3位置设有第二流量计6。
本实施例的喷淋装置1通过缺口131的交错设置可以充分震荡地下水，并使地下水与空气充分接触，以实现挥发性有机物的初步分离。同时，曝气系统2的凹槽27位连续的盘旋状结构，进入曝气池21的水被曝气吹脱并沿凹槽27盘旋行进至处出水口26。曝气行程长、曝气器效果好。
实施例2
本实施例公开了一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统。如图8所示，本实施例在隔断23的开口231位置还设有阻挡水流的第三挡板232，第三挡板232的顶端或底端设有第二开口233，第二开口233交错设置。即内侧开口231处第三挡板232的第二开口233设于其顶部，中间位置开口231处第三挡板232的第二开口233设于其底部，外侧开口231处第三挡板232的第二开口233设于其顶部。本实施例的曝气池内还设有填料，本实施例的其他结构与实施例1相同。
水进入曝气池21后，除了在水平方向上沿凹槽27水平盘旋前进外，还被第三挡板232阻挡，在曝气池21内做垂直方向的上下运动。本实施例进一步加强了水在曝气池内需要流经的路程，进一步提高曝气吹脱效果。
以下对实施例1进行四氯化碳去除效果的实验研究：
本实验在水泵3处、进水孔221处、外侧隔断23围成的圆形凹槽27处和出水口26处取样，并分别编号为1号、2号、3号、4号，将未经处理的地下水编号为0号。
曝气装置泵入供试水样，待水位达到0.9米，开始曝气，此时为实验起始时刻，实验停留时间+10min作为实验运行条件。结果如表1所示。
表1四氯化碳去除情况
Figure BDA0002514945340000041
Figure BDA0002514945340000051
从中可以看出：(1)喷淋的去除率在7.6％～25.6％，进水量越小去除率越高，这可能是进水量越小，喷淋过程中单位水量与空气接触约充分；(2)气水比5、四氯化碳初始浓度15μg/L条件下，不同停留时间的四氯化碳最终去除率在86.4％～94.4％。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不等同于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，不脱离本发明的精神和范围下所做的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统，其特征在于，包括喷淋系统、曝气系统、水泵和鼓风机，所述喷淋系统包括喷淋筒、布水器、挡板和进水管，所述进水管设于喷淋筒顶部，所述布水器设于喷淋筒内靠近进水管位置，所述挡板的数量为多个并设于布水器下方，所述挡板上设有使水流出的缺口，所述缺口交错设置；
所述曝气系统包括曝气池、顶盖、隔断、第二挡板、曝气管和出水口，所述隔断和第二挡板设于曝气池内，所述隔断为若干个有开口的同心圆，所述第二挡板与隔断将曝气池内的空间围成连续的盘旋状凹槽，所述出水口设于凹槽最外侧末端位置，所述顶盖为圆柱体设于隔断上方并与隔断同心，所述顶盖中心位置设有进水孔，侧部设有排气孔，所述曝气管经排气孔进入顶盖在顶盖中心位置下沉至曝气池底部，所述曝气管为微孔曝气管；
所述曝气系统通过顶盖与喷淋系统固定连接，所述曝气管与鼓风机连接，所述进水管与水泵连接；
所述曝气管在曝气池底部延凹槽盘旋设置；
所述隔断上设有封闭开口的第三挡板，所述第三挡板上设有第二开口，所述第二开口的位置设于第三挡板的顶端或底端，所述第二开口交错设置。
2.根据权利要求1所述的一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统，其特征在于，所述曝气管靠近鼓风机位置设有流量计。
3.根据权利要求1所述的一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统，其特征在于，所述进水管靠近水泵位置设有第二流量计。
4.根据权利要求1所述的一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统，其特征在于，所述喷淋筒和曝气池均为圆柱体。
5.根据权利要求1所述的一种挥发性有机物污染地下水喷淋曝气处理系统，其特征在于，所述曝气池内设有填料。
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