CN113102490A - 一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化系统及方法，监测与修复井包括深度低于地下水最低水位的曝气管路筛管及深度大于地下水最高水位的气相抽提管路筛管，曝气管路筛管通过管道连接曝气风机，曝气风机连接空气管路；气相抽气管路筛管通过管道依次与气液分离罐及真空泵相连接，真空泵与尾气处理系统相连；气液分离罐输出管路通过采样泵连接土壤气监测系统。本发明通过结合气相抽提修复、生物曝气修复优点及土壤气监测等技术方法，既可以对已经发生污染的土壤和地下水进行修复，又可以对具有潜在污染风险的土壤和地下水进行监控，从而提高了修复效果和修复效率，并及时对污染情况进行响应，且设备安装简单，运行成本低。

Description

一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化系统及方法
技术领域
本发明涉及土壤、地下水的污染监测及修复技术领域。
背景技术
气相抽提是对土壤和地下水中的有机污染进行修复的一种现阶段应用较广的修复技术，用来处理包气带中地层介质的污染问题。气相抽提的基本原理是通过真空泵抽提产生负压，空气流经污染区域时，解吸并夹带土壤孔隙中或地下水中的挥发性和半挥发性有机污染物，由气流将其带走，经抽气井收集后最终处理，达到净化包气带土壤和地下水的目的。有时在抽提的同时，可以设置曝气井，人工向土壤中通入空气。抽出的气体要经过除水汽和吸附等处理后排入大气，或者根据污染物的不同，采用相应的气体处理技术。
地下水污染曝气修复技术是一种新兴的去除土壤和地下水中可挥发有机化合物的原位修复技术。它最早于1985年在德国开始应用，被认为是去除饱和土壤和地下水中可挥发有机化合物的最有效方法，目前备受关注，很多地方都采用了该技术来进行地下水的修复，并取得了很好的效果，该技术有良好的应用前景。
目前对于所运用的污染原位修复，往往只是单一地利用生物修复、气相抽提修复技术、曝气修复技术，并且此类情况，往往是发生在土壤和地下水被长时间污染后，污染物质积累到一定浓度或者场地重新被开发后，此污染才能被发现，并不能在土壤和地下水发生污染的初期，及时被发现并启动修复，这样往往会使污染不断的扩散，造成难以估量的经济损失。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化系统及方法。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化系统，监测与修复井3包括深度低于地下水最低水位的曝气管路筛管4及深度大于地下水最高水位的气相抽提管路筛管5，曝气管路筛管4通过管道连接曝气风机1，曝气风机1连接空气管路；气相抽气管路筛管5通过管道依次与气液分离罐7及真空泵10相连接，真空泵10与尾气处理系统相连；气液分离罐7输出管路通过采样泵13连接土壤气监测系统。
所述曝气管路筛管4深度低于地下水最低水位0.5-1m，气相抽提管路筛管5深度大于地下水最高水位0.5-1m。
所述曝气管路筛管4与气风机1之间的管道上安装曝气管路开关2，曝气管路开关2安装于撬装箱体22内。
所述液分离罐7与真空泵10之间的官道上安装气相抽提管路开关9。
所述尾气处理系统包括尾气吸收装置11与尾气VOCs检测仪12。
所述土壤气监测系统包括与采样泵13连接的气液分离器14，气液分离器14连接管路连接氧气检测仪15、二氧化碳检测仪16、VOCs检测仪17及石油烃检测仪18。
还包括排水系统，曝气风机1与气液分离罐7之间的管路上安装排水开关19，气液分离罐7下部排水管路上安装排水阀20，气液分离罐7上安装液位计8。
所述气相抽气管路筛管5与气液分离罐7之间的管路连接药剂注入阀6，气相抽气管路筛管5与气液分离罐7之间的管路上安装注药防倒流开关21。
一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化方法，曝气风机1通过曝气管路筛管4向土壤中曝气，真空泵10通过气相抽气管路筛管5和气液分离罐7抽提所监测场地内土壤气样品，通过尾气处理系统的尾气吸收装置11与尾气VOCs检测仪12进行处理排空；连接真空泵10前部管路的采样泵13抽提所监测场地内土壤气样品，通过气液分离器14分离出气体，并利用土壤气监测系统的VOCs检测仪17及石油烃检测仪18对土壤气进行实时监测，在需要修复时通过药剂注入阀6注入药剂。
通过气液分离器14分离出气体利用土壤气监测系统的氧气检测仪15和二氧化碳检测仪16进行检测。
本发明的土壤及地下水污染监测和修复的一体化系统及方法，通过结合气相抽提修复、生物曝气修复优点及土壤气监测等技术方法，既可以对已经发生污染的土壤和地下水进行修复，又可以对具有潜在污染风险的土壤和地下水进行监控，从而提高了修复效果和修复效率，并及时对污染情况进行响应，且设备安装简单，运行成本低。
附图说明
图1是本发明一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化系统原理图。
图中：1-曝气风机、2-曝气管路开关、3-检测与修复井、4-曝气管路筛管、5-气相抽提管路筛管、6-药剂注入阀、7-气液分离罐、8-液位计、9-气相抽提管路开关、10-真空泵、11-尾气吸收装置、12-尾气VOCs检测仪、13-采样泵、14-气液分离器、15-氧气检测仪、16-二氧化碳检测仪、17-VOCs检测仪、18-石油烃检测仪、19-排水开关、20-排水阀、21-注药防倒流开关、22-撬装箱体、23-场地硬覆盖、24-地下水水位。
具体实施方式
本发明的一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化系统原理如图1所示，包括监测与修复井3，曝气系统、气相抽提系统、土壤气监测系统、尾气处理系统、排水系统及药剂注入阀6。监测与修复井3包括深度低于地下水最低水位0.5-1m的曝气管路筛管4及深度大于地下水最高水位0.5-1m的气相抽提管路筛管5。曝气系统包括曝气管路筛管4，通过管道依次与撬装箱体22内的曝气管路开关2及曝气风机1相连接，最终与外界空气连通。气相抽提系统包括抽气管路筛管5，通过管道依次与注药防倒流开关21、撬装箱体22内的气液分离罐7、气相抽提管路开关9及真空泵(10)相连接，最终与尾气处理系统相连。尾气处理系统包括尾气吸收装置11与尾气VOCs检测仪12，最终处理后并检测合格的尾气直接排放。土壤气监测系统位于气相抽提管路开关9与真空泵10之间，利用管路与采样泵13、气液分离器14、氧气检测仪15、二氧化碳检测仪16、VOCs检测仪17及石油烃检测仪18依次相连。排水系统通过管路将曝气风机1、排水开关19、气液分离罐7及排水阀20依次相连，排水系统是否开启，通过液位计8控制。药剂注入阀6主要用修复过程中药剂的注入，药剂注入前，药剂注入防倒流开关21必须关闭。
本发明的土壤及地下水污染监测和修复的一体化系统工作时，曝气风机1通过曝气管路筛管4向土壤中曝气，真空泵10通过气相抽气管路筛管5和气液分离罐7抽提所监测场地内土壤气样品，通过尾气处理系统的尾气吸收装置11与尾气VOCs检测仪12进行处理排空；连接真空泵10前部管路的采样泵13抽提所监测场地内土壤气样品，通过气液分离器14分离出气体，并利用土壤气监测系统的VOCs检测仪17及石油烃检测仪18对土壤气进行实时监测。一旦发生土壤和地下水有机类污染，可以及时检查到污染数据，启动修复功能。修复过程中，曝气系统与气相抽提系统同时工作，促进有机物通过气相抽提装置被抽提，并在曝气的过程中，使土壤中的氧的含量增多，促进土壤中好氧微生物的繁殖与代谢，进一步吸附降解有机类污染物。
本发明将气相抽提、生物曝气修复技术及土壤气监测技术相结合，在土壤和地下水已经发生污染的情况下，气相抽提可以去除土壤中的挥发性有机物，生物曝气既可以加强气相抽提时土壤中空气流，又可以使土壤中氧含量增加，增强土壤中微生物的新陈代谢能力，从而降解有机污染物。在土壤和地下水未发生污染，但具有潜在污染风险时，本发明既可以对已经发生污染的土壤和地下水进行修复，又可以对具有潜在污染风险的土壤和地下水进行监控，从而提高了修复效果和修复效率，并及时对污染情况进行响应，且设备安装简单，运行成本低。适用于挥发性有机物、半挥发性有机物及石油烃污染场地或者有潜在污染风险的场地，不仅可以及时监测场地是否被污染情况，还能在场地发生污染后开启修复程序，防止了污染物大规模的扩散。
本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化系统，其特征在于：监测与修复井(3)包括深度低于地下水最低水位的曝气管路筛管(4)及深度大于地下水最高水位的气相抽提管路筛管(5)，曝气管路筛管(4)通过管道连接曝气风机(1)，曝气风机(1)连接空气管路；气相抽气管路筛管(5)通过管道依次与气液分离罐(7)及真空泵(10)相连接，真空泵(10)与尾气处理系统相连；气液分离罐(7)输出管路通过采样泵(13)连接土壤气监测系统。
2.根据权利要求1所述的一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化系统，其特征在于：所述曝气管路筛管(4)深度低于地下水最低水位0.5-1m，气相抽提管路筛管(5)深度大于地下水最高水位0.5-1m。
3.根据权利要求1所述的一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化系统，其特征在于：所述曝气管路筛管(4)与气风机(1)之间的管道上安装曝气管路开关(2)，曝气管路开关(2)安装于撬装箱体(22)内。
4.根据权利要求1所述的一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化系统，其特征在于：所述液分离罐(7)与真空泵(10)之间的官道上安装气相抽提管路开关(9)。
5.根据权利要求1所述的一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化系统，其特征在于：所述尾气处理系统包括尾气吸收装置(11)与尾气VOCs检测仪(12)。
6.根据权利要求1所述的一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化系统，其特征在于：所述土壤气监测系统包括与采样泵(13)连接的气液分离器(14)，气液分离器(14)连接管路连接氧气检测仪(15)、二氧化碳检测仪(16)、VOCs检测仪(17)及石油烃检测仪(18)。
7.根据权利要求1所述的一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化系统，其特征在于：还包括排水系统，曝气风机(1)与气液分离罐(7)之间的管路上安装排水开关(19)，气液分离罐(7)下部排水管路上安装排水阀(20)，气液分离罐(7)上安装液位计(8)。
8.根据权利要求1所述的一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化系统，其特征在于：所述气相抽气管路筛管(5)与气液分离罐(7)之间的管路连接药剂注入阀(6)，气相抽气管路筛管(5)与气液分离罐(7)之间的管路上安装注药防倒流开关(21)。
9.一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化方法，其特征在于：曝气风机(1)通过曝气管路筛管(4)向土壤中曝气，真空泵(10)通过气相抽气管路筛管(5)和气液分离罐(7)抽提所监测场地内土壤气样品，通过尾气处理系统的尾气吸收装置(11)与尾气VOCs检测仪(12)进行处理排空；连接真空泵(10)前部管路的采样泵(13)抽提所监测场地内土壤气样品，通过气液分离器(14)分离出气体，并利用土壤气监测系统的VOCs检测仪(17)及石油烃检测仪(18)对土壤气进行实时监测，在需要修复时通过药剂注入阀(6)注入药剂。
10.根据权利要求9所述的一种土壤及地下水污染监测和修复的一体化方法，其特征在于：通过气液分离器(14)分离出气体利用土壤气监测系统的氧气检测仪(15)和二氧化碳检测仪(16)进行检测。
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