CN114192566A - 一种高效修复有机污染土壤的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高效修复有机污染土壤的工艺，该方法包括以下步骤：1对污染场地利用Geoprobe进行氧化注药；2当污染场地属于中度污染时，在步骤1后利用加热井对污染场地进行加热，污染土壤加热温度40‑80℃，加热时间3‑10天；3当污染场地属于重度污染时，在步骤2后继续对污染场地进行加热，污染土壤加热温度200‑400℃，加热时间20‑40天。该工艺利用化学氧化与原位热脱附相结合，可针对不同污染程度的场地修复，无需开挖，对场地扰动小、二次污染小，操作简单，适于推广。
Description
技术领域
本发明涉及环境修复技术领域，涉及一种高效修复有机污染土壤的工艺。
背景技术
目前有机污染场地采用的技术多为化学氧化、热脱附、水泥窑协同处置三种技术。化学氧化技术多采用催化的过硫酸盐、芬顿试剂对污染物质进行降解，催化方式包括热催化、铁离子催化、碱催化等，该修复技术较成熟，工程应用广泛，但针对污染程度高的场地氧化药剂注入量过大，同时氧化法对多环芳烃类污染物质降解效果不佳。水泥窑协同处置技术处置量较大，成本较低，即使难降解的有机废物在水泥窑内的也可高效去除，但需要修复场地周边具有可接纳的水泥窑处置中心；热脱附技术可处理大部分的有机物，污染物去除彻底，但具有成本高、能耗高的劣势。
此外，污染场地往往是复杂的，同一污染场地大多污染程度不同，需要采用不同的修复技术。
本发明采用的修复技术，一方面可以同时处理不同污染程度的修复场地，对各种有机污染物均有效，一方面将低温热脱附技术与化学氧化技术相结合，利用加热对氧化药剂的催化作用，既减少了氧化药剂的用量，又提高了污染物的去除率。
发明内容
本发明所要解决的问题是，针对上述现有技术中的缺点，提出创新方案，尤其是提供一种高效修复有机污染土壤的工艺，针对中度污染区域，利用Geoprobe设备注入氧化药剂，在40-80℃加热的催化作用下，对污染物质进行分解；针对重度污染区域，首先利用Geoprobe设备注入氧化药剂，在40-80℃低温加热的催化作用下，对污染物质进行分解，然后在高温加热条件下(200-400℃)，再进行原位热脱附处置，最终达到修复目标。
为解决上述问题，本发明采用的方案如下：一种高效修复有机污染土壤的系统，其特征在于，包括加热系统、抽提系统、加药系统、保温隔离层、水处理系统、废气处理系统；
保温隔离层包括竖直隔离层与水平隔离层，用于对污染区域进行封闭隔离；
加热系统包括加热装置、加热井；加热井设置在污染区域内，加热装置设置在加热井内；用于对污染区域内的土壤加热；
抽提系统包括抽提井、抽提管道、真空泵；抽提井设置在污染区域内，并且井深达到污染层深度，用于抽出污染区域内的污染水和污染废气；
加药系统包括Geoprobe注药装置、药剂箱，用于向污染区域注入氧化药剂；
所述水处理系统与抽提管道连接，用于处理抽出的污染水；
所述废气处理系统与真空泵连接，用于处理抽出的污染废气。
进一步，所述的一种高效修复有机污染土壤的系统，其特征在于，所述氧化药剂为过硫酸盐溶液，添加量为污染土壤总量的2-4％。
进一步，所述的一种高效修复有机污染土壤的系统，其特征在于，所述加热系统采用热传导加热方式，加热装置包括加热棒和附属电器设备。
进一步，所述的一种高效修复有机污染土壤的系统，其特征在于，所述竖直隔离层为双排水泥搅拌桩结构，水平隔离层为隔热材料加混凝土结构。
进一步，所述的一种高效修复有机污染土壤的系统，其特征在于，所述水处理系统包括依次连接的调节池、混凝沉淀池、芬顿氧化池、石英砂过滤池、活性炭吸附池。
进一步，所述的一种高效修复有机污染土壤的系统，其特征在于，所述废气处理系统为冷凝+喷淋+活性炭吸附工艺，包括依次连接的一级换热器、二级换热器、冷却塔、汽水分离器、活性炭吸附罐。
一种高效修复有机污染土壤的工艺，其特征在于，该工艺主要步骤包括：
(1)设置保温隔离层，使用竖直隔离层和水平隔离层对污染区域进行隔离设置；
(2)设置加热系统，在污染区域内设置加热井，并在加热井内设置加热装置；
(3)设置抽提系统，在污染区域内设置抽提井，井深达到污染层深度，在抽提井内设置抽提管道和真空泵；并将抽提管道与水处理系统连接，将真空泵与废气处理系统连接；
(4)对污染场地利用Geoprobe进行氧化注药；
(5)当污染场地属于中度污染时，在步骤(4)后利用加热井对污染场地进行加热，污染土壤加热温度40-80℃，加热时间3-10天；
(6)当污染场地属于重度污染时，在步骤(5)后继续对污染场地进行加热，污染土壤加热温度200-400℃，加热时间20-40天。
本发明的技术效果如下：有机污染场地污染物为苯系物、多环芳烃、石油烃、多氯联苯等的一种或几种；本申请的技术方案利用Geoprobe设备注入氧化药剂，在40-80℃加热的催化作用下，对污染物质进行分解；针对重度污染区域，首先利用Geoprobe设备注入氧化药剂，在40-80℃低温加热的催化作用下，对污染物质进行分解，然后在高温加热条件下(200-400℃)，再进行原位热脱附处置，最终达到修复目标。本发明的技术可同时处理中度与重度污染场地，利用低温热脱毒对氧化药剂进行催化，减少了化学药剂的投加量。
具体实施方式
实施例：一种高效修复有机污染土壤的工艺，该工艺主要步骤包括：
(1)设置保温隔离层，使用竖直隔离层和水平隔离层对污染区域进行隔离设置；
(2)设置加热系统，在污染区域内设置加热井，并在加热井内设置加热装置；
(3)设置抽提系统，在污染区域内设置抽提井，井深达到污染层深度，在抽提井内设置抽提管道和真空泵；并将抽提管道与水处理系统连接，将真空泵与废气处理系统连接；
(4)对污染场地利用Geoprobe进行氧化注药，所注药剂为过硫酸盐溶液，添加量为2-4％；
(5)当污染场地属于中度污染时，在步骤(4)后利用加热井对污染场地进行加热，污染土壤加热温度40-80℃，加热时间3-10天；
(6)当污染场地属于重度污染时，在步骤(5)后继续对污染场地进行加热，污染土壤加热温度200-400℃，加热时间20-40天。
本实施例中抽出的污染水依次通过调节池、混凝沉淀池、芬顿氧化池、石英砂过滤池、活性炭吸附池，最后达标排放。通过真空泵抽出的污染废气依次经过一级换热器、二级换热器、冷却塔、汽水分离器、活性炭吸附罐，最后达标排放。
实验数据：
地块一：污染情况如下：
试验1：确定氧化剂对污染物的去除
试验设计：
| 序号 | 实验内容 | 氧化剂用量(g) |
| 1 | 过硫酸钠2％ | 15 |
| 2 | 过硫酸钠3％ | 22.5 |
| 3 | 过硫酸钠5％ | 37.5 |
| 4 | 过硫酸钠7％ | 52.5 |
| 5 | CK | 0 |
试验步骤：去除土壤样品中的异物，称取约500g土壤样品至于1000mL烧杯中，分别按实验设计加入过硫酸钠与氢氧化钠，搅拌均匀，使土壤充分湿润饱和但未呈泥浆状，继续搅拌使药剂和土壤充分混匀，药剂添加后维持土壤含水率50％～60％之间，养护7天后，样品送样检测土壤中苯并(a)芘和苯并(b)荧蒽、三氯乙烯含量。试验同时设置空白样品。
试验结果：
对于苯并(a)芘、苯并(b)荧蒽处理结果，仅有7％过硫酸钠处理组处理达到修复目标值要求，其余处理的苯并(a)芘、苯并(b)荧蒽未均达标。
对于三氯乙烯处理结果，根据检测结果，添加3％过硫酸钠，对三氯乙烯的氧化效果已经达到修复目标值。
对总体污染土壤，需添加7％碱活化过硫酸钠处理，方可达到所有污染物的修复目标。
试验2：热处理对污染物的去除
试验设计：
试验步骤：去除土壤样品中的异物，称取约100g土壤样品至于坩埚中，设定恒温反应温度后，放入马弗炉进行热脱附实验。按照试验的加热时间对污染土壤进行加热。结束后，样品送样检测土壤中苯并(a)芘和苯并(b)荧蒽、三氯乙烯含量。试验同时设置空白样品。
试验结果：
对于苯并(a)芘、苯并(b)荧蒽处理结果，需要450℃+30min的处理才能达到修复目标值，其余处理的苯并(a)芘、苯并(b)荧蒽未均达标。
对于三氯乙烯处理结果，根据检测结果，300℃+30min的处理，对三氯乙烯的氧化效果已经达到修复目标值。
对总体污染土壤，需添加450℃下热处理30min，方可达到所有污染物的修复目标。
试验3：氧化与热处理协同处理效果分析
试验设计：
| 序号 | 实验内容 |
| 1 | 过硫酸盐2％+40℃保持24h |
| 2 | 过硫酸盐3％+40℃保持24h |
试验步骤：去除土壤样品中的异物，称取约200g土壤样品至于1000mL烧杯中，分别按实验设计加入过硫酸钠与氢氧化钠，搅拌均匀，并将烧杯放入鼓风恒温箱，保持试验温度与时间。结束后养护7天后，样品送样检测土壤中苯并(a)芘和苯并(b)荧蒽、三氯乙烯含量。试验同时设置空白样品。
试验结果：
在低温热处理的情况下，药剂添加量2％即可达到各污染物的修复效果。与单独氧化相比，极大的减少了氧化剂的用量；与单独热处理相比，达到相同的处理效果，氧化与热处理协同处理比高温热处理极大了减少了能耗与成本。
Claims (7)
1.一种高效修复有机污染土壤的系统，其特征在于，包括加热系统、抽提系统、加药系统、保温隔离层、水处理系统、废气处理系统；
保温隔离层包括竖直隔离层与水平隔离层，用于对污染区域进行封闭隔离；加热系统包括加热装置、加热井；加热井设置在污染区域内，加热装置设置在加热井内；用于对污染区域内的土壤加热；
抽提系统包括抽提井、抽提管道、真空泵；抽提井设置在污染区域内，并且井深达到污染层深度，用于抽出污染区域内的污染水和污染废气；
加药系统包括Geoprobe注药装置、药剂箱，用于向污染区域注入氧化药剂；
所述水处理系统与抽提管道连接，用于处理抽出的污染水；
所述废气处理系统与真空泵连接，用于处理抽出的污染废气。
2.根据权利要求1所述的一种高效修复有机污染土壤的系统，其特征在于，所述氧化药剂为过硫酸盐溶液，添加量为污染土壤总量的2-4％。
3.根据权利要求1所述的一种高效修复有机污染土壤的系统，其特征在于，所述加热系统采用热传导加热方式，加热装置包括加热棒和附属电器设备。
4.根据权利要求1所述的一种高效修复有机污染土壤的系统，其特征在于，所述竖直隔离层为双排水泥搅拌桩结构，水平隔离层为隔热材料加混凝土结构。
5.根据权利要求1所述的一种高效修复有机污染土壤的系统，其特征在于，所述水处理系统包括依次连接的调节池、混凝沉淀池、芬顿氧化池、石英砂过滤池、活性炭吸附池。
6.根据权利要求1所述的一种高效修复有机污染土壤的系统，其特征在于，所述废气处理系统为冷凝+喷淋+活性炭吸附工艺，包括依次连接的一级换热器、二级换热器、冷却塔、汽水分离器、活性炭吸附罐。
7.一种高效修复有机污染土壤的工艺，其特征在于，该工艺主要步骤包括：
(1)设置保温隔离层，使用竖直隔离层和水平隔离层对污染区域进行隔离设置；
(2)设置加热系统，在污染区域内设置加热井，并在加热井内设置加热装置；
(3)设置抽提系统，在污染区域内设置抽提井，井深达到污染层深度，在抽提井内设置抽提管道和真空泵；并将抽提管道与水处理系统连接，将真空泵与废气处理系统连接；
(4)对污染场地利用Geoprobe进行氧化注药，药剂为过硫酸盐溶液，添加量为2-4％；
(5)当污染场地属于中度污染时，在步骤(4)后利用加热井对污染场地进行加热，污染土壤加热温度40-80℃，加热时间3-10天；
(6)当污染场地属于重度污染时，在步骤(5)后继续对污染场地进行加热，污染土壤加热温度200-400℃，加热时间20-40天。
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