CN118206179A - 地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种地下水中轻质非水相液体异位分离‑原位修复装置和方法，装置包括移动车体以及安装在移动车体上的气浮池、存储池和加药池，所述气浮池中设有曝气组件；气浮池的顶部设有出油溢流堰和输油管，输油管与存储池连通；气浮池的底部通过出水管与加药池连通；还包括抽提管和回注管，所述抽提管上设有第一泵，抽提管用于将污染场地下的地下水抽取提升至气浮池内；所述回注管上设有第二泵，回注管用于将加药池内的水回注至污染场地下。本发明提供的一种地下水中轻质非水相液体异位分离‑原位修复装置和方法，实现地下水中轻质非水相液体的高效异位分离以及地下水回注后原位修复。
Description
技术领域
本发明属于地下水污染处理技术领域，具体来说，涉及一种地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置和方法。
背景技术
工业场地的土壤污染具有多样性和复杂性等特征，污染物的种类繁多，不同污染物进入到土壤和地下水中存在不同的形态，其中难溶于水的有机污染物进入地下水环境中，当浓度超过溶解度时，就可能会形成非水相液体(NAPLs)。其中，轻质非水相液体(LNAPLs)会漂浮在地下水表层。LNAPLs迁移受到地下水流方向的影响，在水流方向的下游形成污染羽。目前，针对地下水中LNAPLs常用的处理方法有液相抽提法，该方法能通过真空作用同时去除场地中的自由相污染物、受污染的地下水以及受污染的土壤气体，可有效适用于中～高渗透性场地LNAPLs污染的修复。直接回收自由相物质是多相抽提工艺去除场地污染物的主要途径，但该方法常常无法实现高效分离NAPLs以及处理后的水快速回注，会产生大量的废水，需要现场大面积的临时储水装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置和方法，实现地下水中轻质非水相液体的高效异位分离以及地下水回注后原位修复。
为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置，包括移动车体以及安装在移动车体上的气浮池、存储池和加药池，所述气浮池中设有曝气组件；气浮池的顶部设有出油溢流堰和输油管，输油管与存储池连通；气浮池的底部通过出水管与加药池连通；还包括抽提管和回注管，所述抽提管上设有第一泵，抽提管用于将污染场地下的地下水抽取提升至气浮池中；所述回注管上设有第二泵，回注管用于将加药池中的地下水回注至污染场地下。
作为本发明实施例的进一步改进，所述气浮池内设有填料层；所述曝气组件包括上曝气管和下曝气管，上曝气管位于填料层的上方，下曝气管位于填料层的下方；所述气浮池内还布设有进水管，进水管位于填料层的上方。
作为本发明实施例的进一步改进，所述进水管上均匀布设有若干喷水头，喷水头的喷水方向朝下；所述上曝气管和下曝气管上均均匀布设有若干曝气头，曝气头的喷气方向朝上。
作为本发明实施例的进一步改进，所述进水管位于上曝气管的下方。
作为本发明实施例的进一步改进，所述第一泵为溶气泵。
作为本发明实施例的进一步改进，所述加药池的上部设有进水口，下部设有出水口，进水口与出水管连接；加药池的侧壁还设有加药管，用于向加药池中加入微生物药剂；加药池内设有搅拌叶片。
作为本发明实施例的进一步改进，所述加药池内上部还设有吸附件。
第二方面，本发明实施例还提供一种地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复方法，采用第一方面提供的地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置；所述地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复方法包括：
步骤10，地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置行驶至污染场地；
步骤20，抽取污染场地下的含有轻质非水相液体的地下水，并提升至气浮池中；曝气组件在气浮池内进行曝气，曝气产生的气泡作为载体，黏附地下水中的轻质非水相液体，并携带轻质非水相液体上升至气浮池顶部，实现轻质非水相液体与水的分离；分离后的轻质非水相液体通过输油管流入存储池中，地下水通过出水管流入加药池中；
步骤30，向加药池中加入微生物药剂，进行搅拌。
步骤40，将加药池内含有微生物药剂的地下水回注至污染场地下，在污染场地下进行原位修复。
作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤20中还包括：
地下水经进水管上的喷水头向下喷出，在气浮池内向下移动；上曝气管和下曝气管上的曝气头向上喷出气体，形成气泡，在气浮池内向上移动；地下水和下曝气管曝气形成的气泡在填料层中进行充分接触，气泡黏附地下水中的轻质非水相液体，并携带轻质非水相液体向上移动；上曝气管产生的气泡中，一部分气泡作为接力气泡，与下曝气管产生的并携带有非水相液体的气泡结合，共同将轻质非水相液体输送到气浮池顶部；另一部分气泡作为补充气泡，吸附地下水中未被吸附的轻质非水相液体，并将轻质非水相液体输送到气浮池顶部。
作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤30中，在向加药池中加入微生物药剂前，地下水从加药池上部输入加药池，从上向下流动，流经吸附件，吸附件吸附地下水中的轻质非水相液体；地下水汇集到加药池下部。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
(1)本发明提供的地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置和方法，可迅速到达污染现场，在现场进行地下水抽提、轻质非水相液体异位分离、微生物药剂添加以及回注地下水整个流程，无需搬运地下污水，现场即可处置后回注，处置效率高，结构简单，不会产生废水，不需要设置储水装置。
(2)本发明提供的地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置和方法，将气浮方法、吸附方法与生物方法相耦合，抽提后先采用气浮方法实现地下水中轻质非水相液体的快速分离捕集，大大降低地下水中轻质非水相液体的浓度，再通过吸附方法进一步去除地下水中残留的轻质非水相液体，最后添加微生物药剂后进行回注，可有效去除地下水中的轻质非水相液体，并通过生物方法实现地下水在污染场地下进行原位修复。
(3)本发明提供的地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置和方法，气浮池中设置填料层，并在填料层下方设置下曝气管，将出水管布设在填料层上方，使得向下流动的地下水与下曝气管产生的向上流动的气泡在填料层中进行充分接触，延长地下水与下曝气管产生的气泡之间的接触时间，充分将地下水中的轻质非水相液体吸附并向上转移。在填料层和出水管的上方设置上曝气管，曝气产生的气泡，一部分作为接力气泡，与下曝气管产生的并携带有非水相液体的气泡结合，共同将轻质非水相液体输送到气浮池顶部；另一部分作为补充气泡，将地下水中未被气泡吸附的轻质非水相液体进行吸附，并将轻质非水相液体输送到气浮池顶部。提高轻质非水相液体与水的分离效果，大大降低地下水中轻质非水相液体的浓度。
附图说明
图1为本发明实施例的地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置的结构示意图；
图2为图1中的气浮池的优选结构示意图；
图3为图1中的加药池的优选结构示意图。
图中：移动车体1、气浮池2、存储池3、气泵4、加药池5、第一泵6、第二泵7、污染场地8、轻度污染羽区9、重度污染羽区10、进水管201、进气管202、填料层203、出油溢流堰204、出水管205、上曝气管206、下曝气管207、进水口501、吸附件502、电机503、搅拌叶片504、加药管505。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行详细的说明。
本发明实施例提供一种地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置，如图1所示，包括移动车体1和安装在移动车体1上的气浮池2、存储池3和加药池5，以及抽提管和回注管。其中，气浮池2中设有曝气组件，在气浮池2内进行曝气。气浮池2的顶部设有出油溢流堰204和输油管，输油管的进口位于出油溢流堰204外侧，输油管的出口与存储池3连接。轻质非水相液体聚集到气浮池1顶部后，通过出油溢流堰溢流到出油溢流堰外侧，经输油管流入存储池3。气浮池2的底部通过出水管205与加药池5连通。抽提管上设有第一泵6，抽提管用于将污染场地下的地下水抽取提升至气浮池内。回注管上设有第二泵7，回注管用于将加药池内的地下水回注至污染场地下。
优选的，如图3所示，加药池5的上部设有进水口501，下部设有出水口，进水口501与出水管205连接。加药池5的侧壁还设有加药管505，用于向加药池内加入微生物药剂。加药池5内设有搅拌叶片504，电机503驱动搅拌叶片504转动进行搅拌。
上述地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置的工作流程如下：
移动车体1载有气浮池2、加药池5和存储池3行驶至污染场地8。通过第一泵6经抽提管抽取污染场地下的地下水，并将地下水输送至气浮池2中。气泵4为气浮池内的曝气组件供气，在气浮池内进行曝气。曝气产生的气泡作为载体，黏附地下水中的轻质非水相液体，使得轻质非水相脱离水，并携带轻质非水相液体上升至气浮池顶部。实现轻质非水相液体与水的异位分离，降低地下水中轻质非水相液体的浓度。上升至气浮池顶部的轻质非水相液体经出油溢流堰204溢出，并通过输油管流入存储池3中。降低轻质非水相液体浓度后的地下水从气浮池底部经出水管205流入加药池5中。向加药池5中加入微生物药剂，进行搅拌。将加药池5内搅拌后的含有微生物药剂的地下水回注至污染场地下，地下水在污染场地下进行原位修复。
上述实施例的地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置，可迅速到达污染现场，在现场进行地下水抽提、轻质非水相液体异位分离、微生物药剂添加以及地下水回注整个流程，处置效率高，结构简单，不会产生废水，不需要设置储水装置。本实施例将气浮方法、吸附方法与生物方法相耦合，抽提后先采用气浮方法实现地下水中轻质非水相液体的快速分离捕集，大大降低地下水中轻质非水相液体的浓度，再通过吸附方法进一步去除地下水中残留的轻质非水相液体，最后添加微生物药剂后进行回注，有效去除地下水中的轻质非水相液体，并通过生物技术实现地下水在污染场地下进行原位修复。
作为优选例，如图2所示，气浮池2内设有填料层203。曝气组件包括上曝气管206和下曝气管207，上曝气管206位于填料层203的上方，下曝气管207位于填料层203的下方。气浮池2内还布设有进水管201，进水管201位于填料层203的上方。进水管201上均匀布设有若干喷水头，喷水头的喷水方向朝下。上曝气管206和下曝气管207上均均匀布设有若干曝气头，曝气头的喷气方向朝上。
本实施例中，气浮池2中设置填料层203，并在填料层203下方设置下曝气管207，将出水管201布设在填料层203上方，使得向下流动的地下水与下曝气管207产生的向上流动的气泡在填料层203中进行充分接触，延长地下水与气泡之间的接触时间，使得气泡充分将地下水中的轻质非水相液体吸附并向上转移，提高轻质非水相液体与水的分离效果。在填料层203和出水管201的上方设置上曝气管206，上曝气管206曝气产生的气泡，一部分作为接力气泡，与下曝气管产生的并携带有非水相液体的气泡结合，共同将轻质非水相液体输送到气浮池顶部；另一部分作为补充气泡，进一步吸附地下水中未被吸附的轻质非水相液体，并将轻质非水相液体输送到气浮池顶部。提高轻质非水相液体与水的分离效果，大大降低地下水中轻质非水相液体的浓度。
优选的，进水管201位于上曝气管206的下方。进水管201位于上曝气管206的下方，地下水流入气浮池内时，与下曝气管207曝气后产生的含有大量气泡的液体混合，气泡破裂后进一步促进了油水分离，轻质污染物向上流动后，再被与上曝气管206曝气产生的气泡吸附，进一步与水进行分离。
优选的，第一泵6为溶气泵。采用溶气泵抽提污染场地下的地下水，在抽提过程中实现空气与地下水的混合，增加地下水中的空气含量，进入气浮池后，曝气组件输入空气，进一步增加地下水中的空气含量，有利于产生更多气泡，用于轻质非水相液体与水的分离，提高分离效果。
优选的，加药池5内上部还设有吸附件502。降低轻质非水相液体浓度后的地下水从加药池上部流入加药池5，进入加药池5后从上向下流动，流经吸附件502，吸附件502吸附地下水中的轻质非水相液体，进一步捕集轻质非水相液体。最后地下水汇集到加药池下部，加入微生物药剂进行搅拌。
本发明实施例还提供一种地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复方法，采用上述实施例的地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置。包括：
步骤10，地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置行驶至污染场地8。
步骤20，抽取污染场地下的地下水，并提升至气浮池2内，并通过曝气组件在气浮池内进行曝气；曝气产生的气泡作为载体，黏附地下水中的轻质非水相液体，并携带轻质非水相液体上升至气浮池顶部，实现轻质非水相液体与水的分离；分离后的轻质非水相液体通过输油管流入存储池3中，地下水通过出水管205流入加药池5中。
步骤30，向加药池5中加入微生物药剂，进行搅拌。
步骤40，将加药池5内含有微生物药剂的地下水回注至污染场地下，地下水在污染场地下进行原位修复。
作为优选例，步骤20中还包括：
地下水从进水管上的喷水头向下喷出，上曝气管和下曝气管上的曝气头向上喷出气体，形成气泡；地下水向下移动，下曝气管产生的气泡向上移动，地下水和气泡在填料层中进行充分接触，气泡黏附地下水中的轻质非水相液体，并携带轻质非水相液体向上移动；上曝气管产生的气泡中，部分气泡作为接力气泡，与下曝气管产生的并携带有非水相液体的气泡结合，共同将轻质非水相液体输送到气浮池顶端；还有部分气泡作为补充气泡，将地下水中的未被吸附的轻质非水相液体进行吸附，并携带轻质非水相液体移动到气浮池顶端。
作为优选例，步骤30中，在向加药池5加入微生物药剂前，地下水从加药池上部输入，向下流动，流经吸附件502，吸附件502将水中的轻质非水相液体进行吸附；地下水汇集到吸附件502的下方。
作为优选例，步骤20中，从污染场地下的重度污染羽区10抽取地下水，并提升至气浮池201内。步骤40中，将加药池中含有微生物药剂的地下水回注至污染场地下的轻度污染羽区9。
根据场地前期调查，确定污染场地的重度污染羽区10和轻度污染羽区9。当通过第一泵6从重度污染羽区抽取地下水后，经过气浮池和加药池处理后的地下水，通过第二泵回注到轻度污染羽区，轻度污染羽区的地下水向重度污染羽区流动，实现地下水的循环流动。地下水在重度污染羽区被第一泵抽走后，重度污染羽区的水压变小，使得轻度污染羽区的地下水向重度污染羽区流动。当地下水从轻度污染羽区流向重度污染羽区时，流动的地下水带走污染物，实现对重度污染羽区的修复。当第二泵向轻度污染羽区注入处理后的地下水时，一方面原位修复轻度污染羽区，另一方面增加了轻度污染羽区的水压，使得轻度污染羽区的地下水易于向重度污染羽区流动，微生物药剂也随着水流抵达重污染羽区，实现对重度污染羽区的抽取物理修复与微生物的原位修复，降低潜在污染的风险。
优选的，第一泵和第二泵同时运行，对地下水的抽取处理和对地下水的回注同步进行，将重度污染羽区10内的地下水进行油水分离，分离后加入微生物药剂的地下水回注至轻度污染羽区，无需将分离后的水通过运输特殊处理，减少了运输的成本，实现污染场地的原位修复，整体过程高效低碳。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (10)
1.一种地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置，其特征在于，包括移动车体(1)以及安装在移动车体(1)上的气浮池(2)、存储池(3)和加药池(5)，所述气浮池(2)中设有曝气组件；气浮池(2)的顶部设有出油溢流堰(204)和输油管，输油管与存储池(3)连通；气浮池(2)的底部通过出水管(205)与加药池(5)连通；还包括抽提管和回注管，所述抽提管上设有第一泵(6)，抽提管用于将污染场地下的地下水抽取提升至气浮池中；所述回注管上设有第二泵(7)，回注管用于将加药池中的地下水回注至污染场地下。
2.根据权利要求1所述的地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置，其特征在于，所述气浮池(2)内设有填料层(203)；所述曝气组件包括上曝气管(206)和下曝气管(207)，上曝气管(206)位于填料层(203)的上方，下曝气管(207)位于填料层(203)的下方；所述气浮池(2)内还布设有进水管(201)，进水管(201)位于填料层(203)的上方。
3.根据权利要求2所述的地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置，其特征在于，所述进水管(201)上均匀布设有若干喷水头，喷水头的喷水方向朝下；所述上曝气管(206)和下曝气管(207)上均均匀布设有若干曝气头，曝气头的喷气方向朝上。
4.根据权利要求2所述的地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置，其特征在于，所述进水管(201)位于上曝气管(206)的下方。
5.根据权利要求1所述的地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置，其特征在于，所述第一泵(6)为溶气泵。
6.根据权利要求1所述的地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置，其特征在于，所述加药池(5)的上部设有进水口(501)，下部设有出水口，进水口(501)与出水管(205)连接；加药池(5)的侧壁还设有加药管(505)，用于向加药池中加入微生物药剂；加药池(5)内设有搅拌叶片(504)。
7.根据权利要求6所述的地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置，其特征在于，所述加药池内上部还设有吸附件(502)。
8.一种地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复方法，其特征在于，采用权利要求1～7任意一项所述的地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置；所述地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复方法包括：
步骤10，地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复装置行驶至污染场地；
步骤20，抽取污染场地下的含有轻质非水相液体的地下水，并提升至气浮池中；曝气组件在气浮池内进行曝气，曝气产生的气泡作为载体，黏附地下水中的轻质非水相液体，并携带轻质非水相液体上升至气浮池顶部，实现轻质非水相液体与水的分离；分离后的轻质非水相液体通过输油管流入存储池(3)中，地下水通过出水管(205)流入加药池(5)中；
步骤30，向加药池(5)中加入微生物药剂，进行搅拌。
步骤40，将加药池(5)内含有微生物药剂的地下水回注至污染场地下，在污染场地下进行原位修复。
9.根据权利要求8所述的地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复方法，其特征在于，所述步骤20中还包括：
地下水经进水管(201)上的喷水头向下喷出，在气浮池内向下移动；上曝气管(206)和下曝气管(207)上的曝气头向上喷出气体，形成气泡，在气浮池内向上移动；地下水和下曝气管(207)曝气形成的气泡在填料层(203)中进行充分接触，气泡黏附地下水中的轻质非水相液体，并携带轻质非水相液体向上移动；上曝气管(206)产生的气泡中，一部分气泡作为接力气泡，与下曝气管产生的并携带有非水相液体的气泡结合，共同将轻质非水相液体输送到气浮池顶部；另一部分气泡作为补充气泡，吸附地下水中未被吸附的轻质非水相液体，并将轻质非水相液体输送到气浮池顶部。
10.根据权利要求8所述的地下水中轻质非水相液体异位分离-原位修复方法，其特征在于，所述步骤30中，在向加药池(5)中加入微生物药剂前，地下水从加药池上部输入加药池(5)，从上向下流动，流经吸附件(502)，吸附件(502)吸附地下水中的轻质非水相液体；地下水汇集到加药池(5)下部。
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