CN202988848U - 一种地下水修复气体释放系统 - Google Patents

Abstract

一种地下水修复气体释放系统。其包括至少一个无泡曝气膜组件和修复气体补给装置；无泡曝气膜组件设置在开放井中，其包括多孔组件外壳、两个端盖和无泡曝气中空纤维膜。本实用新型提供的地下水修复气体释放系统以无泡曝气膜组件为核心元件，可以对地下水体环境补充提高生物活性所需的生物促进剂，提高污染物的生物降解速率；以无泡方式供给修复气体，使修复气体的利用率最大化，理论值可达100％；由于供气过程不产生气泡，因此不会对饱水带和包气带中的挥发性有机污染物产生气提作用，使污染发生迁移；由于供气过程不产生多余气体，因此曝气过程不需要设置抽提井，也不需要抽提气体的处理装置；安装和维护简单，操作费用低。

Description

一种地下水修复气体释放系统

技术领域

本实用新型属于环境保护技术领域，特别是涉及一种地下水修复气体释放系统。

背景技术

工业化进程加快不可避免会带来一些环境问题，其中一个问题是我国地下水污染情况日趋严重。据有关部门对118个城市2-7年的连续监测统计，约有64％和33％的城市地下水分别遭受了重度污染和轻度污染，基本清洁的城市地下水只有3％。水污染已导致许多城市供水困难，并且严重地威胁人民的身体健康。开展地下水污染及其修复技术的研究和应用，已经成为我国水资源-环境保护领域基础研究和高新技术研究的当务之急。近年来，各种地下水修复技术如雨后春笋，得到迅猛发展。

除了传统的抽出-处理技术之外，反应性渗透墙技术、原位化学氧化技术、电动力学修复技术、真空增强回收技术、表面活性剂增溶技术、原位生物修复技术等也得到了广泛应用。在上述这些地下水修复技术中，由于生物修复技术具有修复成本低、二次污染小、可实现原位修复等方面的优势，因此往往将其与其它修复技术联合使用。

生物曝气法是生物修复技术的主要实现形式。其所采用的微生物对污染的降解过程需要补充大量其他物质。例如，好氧生物在有氧呼吸过程中需要大量氧气作为电子受体，同时将污染物分解成水和二氧化碳等无机物；厌氧生物的代谢过程需要具有还原性的电子给体(如氢等)，完成对氯代烃的脱氯还原。

生物曝气法是在地下水层中建立曝气井，通过曝气泵对地下环境供应气体。但是，过量的气体会穿过包气带并携带着挥发性有机化合物进入大气环境中，结果扩大了污染范围。因此，生物曝气法往往和土壤气相抽提技术联用，通过设置抽提井使过量的气体集中处理。但在气体抽提过程中，气体在饱水带和包气带中的分散性很差，从而降低了修复效率。此外，曝气过程和抽提过程还会造成大量的气体和能源的消耗。另外，由于曝气过程中产生的大量剩余气体需要搜集和处置，因此生物曝气法的应用受到了一定的限制。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种能够避免过量气体对挥发性有机污染物的气提作用，节省以往曝气技术中使用的抽提井，同时使修复气体利用率最大化的地下水修复气体释放系统。

为了达到上述目的，本实用新型提供的地下水修复气体释放系统包括至少一个无泡曝气膜组件和修复气体补给装置；其中无泡曝气膜组件设置在开放井中，其包括多孔组件外壳、两个端盖和无泡曝气中空纤维膜；多孔组件外壳上形成有多个开孔；两个端盖分别安装在多孔组件外壳的两端，并且每个端盖上设有贯穿管路的接口；无泡曝气中空纤维膜设置在多孔组件外壳的内部；修复气体补给装置通过输送管路与无泡曝气膜组件的一端相连，无泡曝气膜组件的另一端则与排气管路相接。

所述的输送管路上还设有压力调节装置。

所述的无泡曝气中空纤维膜的材质为疏水性聚偏氟乙烯或聚丙烯或聚乙烯材料，中空纤维膜的外径为0.5-1mm，内径为0.1-0.2mm。

所述的多孔组件外壳的材质为聚丙烯，开孔为直径5-10mm的圆孔，开孔率为30％-70％。

所述的修复气体为氧气、氢气、甲烷、二氧化碳或氨气中的至少一种。

所述的修复气体补给装置为空气压缩机或压缩气体钢瓶。

本实用新型提供的地下水修复气体释放系统以无泡曝气膜组件为核心元件，可以对地下水体环境补充提高生物活性所需的生物促进剂，提高污染物的生物降解速率；以无泡方式供给修复气体，使修复气体的利用率最大化，理论值可达100％；由于供气过程不产生气泡，因此不会对饱水带和包气带中的挥发性有机污染物产生气提作用，使污染发生迁移；由于供气过程不产生多余气体，因此曝气过程不需要设置抽提井，也不需要抽提气体的处理装置；安装和维护简单，操作费用低。

附图说明

图1为本实用新型提供的地下水修复气体释放系统使用状态示意图。

图2为本实用新型提供的地下水修复气体释放系统中无泡曝气膜组件结构剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的地下水修复气体释放系统进行详细说明。

如图1所示，本实用新型提供的地下水修复气体释放系统包括至少一个无泡曝气膜组件1和修复气体补给装置2；其中无泡曝气膜组件1设置在开放井中，其包括多孔组件外壳3、两个端盖4和无泡曝气中空纤维膜5；多孔组件外壳3上形成有多个开孔6；两个端盖4分别安装在多孔组件外壳3的两端，并且每个端盖4上设有贯穿管路的接口；无泡曝气中空纤维膜5设置在多孔组件外壳3的内部；修复气体补给装置2通过输送管路与无泡曝气膜组件1的一端相连，无泡曝气膜组件1的另一端则与排气管路相接。

所述的输送管路上还设有压力调节装置7。

所述的无泡曝气中空纤维膜5的材质为疏水性聚偏氟乙烯或聚丙烯或聚乙烯材料，中空纤维膜的外径为0.5-1mm，内径为0.1-0.2mm。

所述的多孔组件外壳3的材质为聚丙烯，开孔6为直径5-10mm的圆孔，开孔率为30％-70％。

所述的修复气体为氧气、氢气、甲烷、二氧化碳或氨气中的至少一种。修复气体作用包括提供微生物分解污染物过程所需要的电子给体、电子受体、营养物质、碳源、氮源、pH值调节剂。例如为氯代烃的厌氧还原脱氯提供氢气，为甲基叔丁基醚的生物代谢提供轻质烷烃，为石油烃的好氧生物降解提供氧气，为调节地下水pH值提供二氧化碳，为微生物生长繁殖所需的氮源提供氨气等。

所述的修复气体补给装置2为空气压缩机或压缩气体钢瓶。采用空气压缩机时需要无泡曝气膜组件1尾端排放没有被地下水体溶解的氮气等。采用单一气体时可以使用压缩气体钢瓶，无泡曝气膜组件1尾端可作为死端或间歇排空。

现将本实用新型提供的地下水修复气体释放系统工作原理阐述如下：安装时，首先在垂直设置于地下污染水中的每一个开放井8中分别安装一个无泡曝气膜组件1，并且使无泡曝气膜组件1位于污染羽部位，然后将存储在修复气体补给装置2中的修复气体经压力调节装置7调压后通过输送管路输送给无泡曝气膜组件1，修复气体在无泡曝气中空纤维膜5的管程内部流动，压力低于泡点压力，其在中空纤维膜表面以溶解扩散的方式进入地下水环境，并随着地下水的流动发生对流扩散，修复气体在向地下水中扩散的过程中不产生气泡，被污染的地下水则穿过多孔组件外壳3上的开孔6与无泡曝气中空纤维膜5壳程直接接触并完成修复气体的传质过程。修复气体通过无泡曝气中空纤维膜5后通过尾管连接到地上，作为死端或排空。

另外，可在使用过程中根据污染羽的深度将无泡曝气膜组件1串联使用，以扩大曝气影响范围。

实例1

某加油站迁移的旧址，包含汽油和柴油的污染羽状物在松散的粉沙中扩散到最深5米，羽状物延伸到40米长、20米宽。为了防止污染羽继续迁移而污染附近地下水体，因此需要一个能快速并且有效的解决方案来帮助消除潜在的风险。在实施过程中本申请人将本地下水修复气体释放系统中共20套直径150mm、长度1000mm的无泡曝气膜组件1分别放入20个直径为1米的开放井8中。20套无泡曝气膜组件1结合在一起构成了污染物扩散的屏障，切断了污染源。向无泡曝气膜组件1中提供含氧量21％干空气。在修复过程中，定期检测地下水中溶解氧含量以及BTEX和TPH的含量。

在本修复系统运行一个月后，监测井中溶解氧含量增加了1000％；TPH浓度从初始的27mg/L降低到11mg/L。六个月后，BTEX和TPH的监测结果均显示已经降低到地下水和沉积物标准规定的安全限值以下。本地下水修复气体释放系统在运行一年以后退役。

Claims (6)

1.一种地下水修复气体释放系统，其特征在于：所述的地下水修复气体释放系统包括至少一个无泡曝气膜组件(1)和修复气体补给装置(2)；其中无泡曝气膜组件(1)设置在开放井中，其包括多孔组件外壳(3)、两个端盖(4)和无泡曝气中空纤维膜(5)；多孔组件外壳(3)上形成有多个开孔(6)；两个端盖(4)分别安装在多孔组件外壳(3)的两端，并且每个端盖(4)上设有贯穿管路的接口；无泡曝气中空纤维膜(5)设置在多孔组件外壳(3)的内部；修复气体补给装置(2)通过输送管路与无泡曝气膜组件(1)的一端相连，无泡曝气膜组件(1)的另一端则与排气管路相接。 

2.根据权利要求1所述的地下水修复气体释放系统，其特征在于：所述的输送管路上还设有压力调节装置(7)。 

3.根据权利要求1所述的地下水修复气体释放系统，其特征在于：所述的无泡曝气中空纤维膜(5)外径为0.5-1mm，内径为0.1-0.2mm。 

4.根据权利要求1所述的地下水修复气体释放系统，其特征在于：所述的多孔组件外壳(3)上的开孔(6)为直径5-10mm的圆孔，开孔率为30％-70％。 

5.根据权利要求1所述的地下水修复气体释放系统，其特征在于：所述的修复气体为氧气、氢气、甲烷、二氧化碳或氨气中的至少一种。 

6.根据权利要求1所述的地下水修复气体释放系统，其特征在于：所述的修复气体补给装置(2)为空气压缩机或压缩气体钢瓶。 

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