CN206382324U - 一种有机污染场地强化修复系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种有机污染场地强化修复系统，其包括：抽提系统、药剂注入系统、加热系统和阻隔修复层。本实用新型的有机污染场地修复系统将原位热脱附技术与化学氧化技术相结合，同时增加了修复材料层，修复材料层由缓释氧化材料构成，主要由过硫酸盐与天然粘土材料、非金属矿物、水泥等构成，可以将过硫酸盐反应后产生的硫酸根进行固定。本实用新型的修复系统一方面可以降低有机污染场地原位热脱附修复成本，另一方面可以提高原位化学氧化修复效率、减少二次污染，从而降低修复成本、提高修复效率。

Description

一种有机污染场地强化修复系统

技术领域

本实用新型涉及一种有机污染场地强化修复系统，属于环境保护中的污染治理技术领域。

背景技术

随着我国城市化进程的不断推进，城市中出现了大量的搬迁场地，其中多数地块受到污染。对于重金属污染的地块，治理方法相对较容易；对于有机污染场地，由于多数有机物有刺激异味，采用开挖后再处理的方式进行修复实施时，常因异味扩散等问题而产生二次污染。在这种情况下，不对污染场地进行开挖处理的原位修复技术工艺比较受欢迎，常见的有原位气相/多相抽提技术、原位化学氧化技术、原位热脱附技术等。其中，原位化学氧化技术主要是通过向场地中注入化学氧化剂的方式，将土壤和地下水中的有毒污染物氧化为无毒物质，用的药剂主要是过硫酸盐，反应后产生的副产物为硫酸根，容易导致修复区域硫酸根超标；同时，由于受到粘土质地密实、渗透性差等因素的影响，导致原位化学氧化施工时药剂的扩散受阻、修复效率受影响。

原位热脱附技术是通过对受污染场地进行加热的方式，促进场地中有机污染物的挥发，并通过气相抽提的方式将挥发出的污染物进行收集并进行无害化处理，该技术可以快速高效修复有机污染场地，但由于其能耗高、修复成本较高，在应用时受到限制。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种有机污染场地强化修复系统。考虑到加热可以对过硫酸盐进行激活，加热后土壤中产生的裂缝利于土壤和地下水中污染物的挥发、氧化药剂的扩散，如果将原位热脱附技术与化学氧化技术相结合，一方面可以降低有机污染场地原位热脱附修复成本，另一方面可以提高原位化学氧化修复效率，从而降低修复成本、提高修复效率。本实用新型将原位化学氧化技术与原位热脱附技术进行组合，同时增加了修复材料层，修复材料层由缓释氧化材料构成，主要由过硫酸盐与天然粘土材料、非金属矿物、水泥等构成，可以将过硫酸盐反应后产生的硫酸根进行固定。

本实用新型提供的有机污染场地强化修复系统，包括：抽提系统、药剂注入系统、加热系统和阻隔修复层；

抽提系统包括水平抽提系统和垂直抽提系统；水平抽提系统包括：水平铺设在有机污染场地的地面上的至少一个抽提管道，抽提管道的一开放端通过管道连接一抽提装置，抽提管道的其余开放端的端口包覆有防止固体抽入的滤膜；垂直抽提系统包括：垂直开设于所述有机污染场地的地面之下的至少一个抽提井，抽提井的底部位于饱和带，抽提井内的底部设有防止固体抽入的滤网，抽提井上端封闭并连接抽提装置；

药剂注入系统包括药剂注入装置，药剂注入装置通过管道连接所述抽提井；

加热系统包括垂直开设于所述有机污染场地的地面之下的至少一个加热井，加热井的下端位于有机污染场地的最底部污染土层的下方；加热井连接加热装置；

阻隔修复层，其包括表面阻隔修复层和垂直阻隔修复层；表面阻隔修复层覆盖在抽提管道上；垂直阻隔修复层，其垂直围绕有机污染场地设置，垂直阻隔修复层的上端位于地面上，地下垂直修复层的下端不高于加热井的下端。

作为优选技术方案，所述加热井为多个，围绕所述抽提井设置。

作为优选技术方案，所述水平抽提系统的抽提管道包括抽提干管和多个抽提支管，抽提干管和抽提支管通过三通管组合在一起形成鱼骨形状的抽提管道；抽提干管的一端连接一抽提装置，另一端端口设有滤膜，各抽提支管的开放端端口设有滤膜。

作为优选技术方案，所述表面阻隔修复层包括自下而上依次覆盖在抽提管道上的碎石层、修复材料层和表面覆盖层；所述垂直阻隔修复层包括垂直围绕有机污染场地设置的碎石层和围绕碎石层外侧设置的修复材料层。

作为优选技术方案，所述修复材料层为用于土壤修复的缓释氧化材料层，厚度为0.5-1m。

作为优选技术方案，所述表面覆盖层为绝缘混凝土层，其厚度不低于10cm。

作为优选技术方案，碎石层的厚度不低于10cm。

作为优选技术方案，所述抽提管道的滤膜是不锈钢滤网或耐高温滤布；所述抽提井底部的滤网为不锈钢滤网。

作为优选技术方案，所述加热井的井管为钢管。

本实用新型的有益效果包括：

1、本实用新型的有机污染场地修复系统将原位热脱附技术与化学氧化技术相结合，原位加热使土壤产生缝隙，有利于氧化药剂的扩散和有机物的挥发。原位加热可以对过硫酸盐氧化药剂进行激活，从而减少激活药剂的加入，降低成本、减少潜在二次污染的产生。本实用新型的修复系统一方面可以降低有机污染场地原位热脱附修复成本，另一方面可以提高原位化学氧化修复效率、减少二次污染，从而降低修复成本、提高修复效率。

2. 本实用新型的有机污染场地修复系统中的阻隔修复层可以阻止修复区域中污染物向周边环境中扩散。

3.修复材料层中的缓释氧化材料主要由过硫酸盐与天然粘土材料、非金属矿物、水泥等构成，可以将过硫酸盐反应后产生的硫酸根进行固定，防止硫酸根产生二次污染。

附图说明

图1为本实用新型的有机污染场地强化修复系统结构剖面示意图。

图2为本实用新型的有机污染场地强化修复系统结构俯视示意图。

图3为本实用新型的有机污染场地强化修复系统的水平抽提系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对实用新型的限定。

如图1所示，本实用新型的有机污染场地强化修复系统，包括：抽提系统、抽药剂注入系统、加热系统和阻隔修复层；

抽提系统包括水平抽提系统和垂直抽提系统。

水平抽提系统包括：水平铺设在有机污染场地的地面上的至少一个抽提管道，抽提管道的一开放端通过管道连接一抽提装置8（包括：抽提装置可为一真空泵，真空泵抽提出的气液混合物进入一后处理装置），抽提管道的其余开放端的端口包覆有防止固体抽入的滤膜（可为不锈钢滤网或耐高温滤布等）。如图3所示，抽提管道包括抽提干管3和多个抽提支管4，抽提干管3和抽提支管4通过三通管组合在一起形成鱼骨形状的抽提管道。抽提干管3的一端连接一抽提装置，另一端端口设有滤膜9，各抽提支管的开放端端口设有滤膜9。

垂直抽提系统包括：垂直开设于所述有机污染场地的地面之下的至少一个抽提井5，抽提井5底部位于饱和带，抽提井底部设有防止固体抽入的滤网（可为不锈钢滤网等），抽提井5上端封闭连接抽提装置8。

药剂注入系统包括药剂注入装置10，其通过管道连接抽提井5。

加热系统包括垂直开设于所述有机污染场地的地面之下的至少一个加热井6（一般，井管可为钢管），加热井6的下端位于有机污染场地的最底部污染土层的下方（一般向下延伸0.5~1米）；加热井6连接加热装置11。如图2所示，加热井6较佳为多个，围绕抽提井5设置。加热系统可以通过电阻加热、电导加热、天然气加热、燃油加热、微波加热、热蒸汽加热、热空气加热、射频/电磁加热等方式实现。

阻隔修复层，包括表面阻隔修复层和垂直阻隔修复层。

表面阻隔修复层，覆盖在有机污染场地的抽提管道上；表面阻隔修复层包括自下而上依次覆盖在抽提管道上的碎石层7、修复材料层2和表面覆盖层1。修复材料层2为土壤修复用的缓释氧化材料构成。表面覆盖层1由绝缘混凝土（由绝缘保温材料和混凝土构成），其厚度不低于10cm。缓释氧化材料由氧化剂、天然粘土材料、非金属矿物、砂子和水泥构成。缓释氧化材料可将过硫酸盐反应产生的硫酸根进行固定；缓释氧化材料为长方体固化块、长方体多孔固化块、球形固化块、球形多孔固化块、粒状固化块、粒状多孔固化块等，堆积平铺为修复材料层2。

垂直阻隔修复层，其垂直围绕有机污染场地设置，垂直阻隔修复层的上端在地面上，垂直阻隔修复层的下端不高于加热井6的下端。垂直阻隔修复层包括围绕有机污染场地设置的碎石层7和围绕碎石层外侧设置的修复材料层2。修复材料层2为用于土壤修复的缓释氧化材料层，厚度为0.5~1m。缓释氧化材料为缓释材料由氧化剂、天然粘土材料、非金属矿物、砂子和水泥构成。碎石层的厚度不低于10cm。

如图1所示，表面阻隔修复层的碎石层边缘可与垂直阻隔修复层的碎石层边缘相接，表面阻隔修复层的修复材料层边缘可与垂直阻隔修复层的修复材料层边缘相接。

上述的有机污染场地强化修复系统的修复工艺，包括如下步骤：

在有机污染物场地设置有机污染场地强化修复系统后，开启加热装置11对加热井6进行加热，加热同时开启抽提系统，从有机污染场地抽提出污染气体和液体进行异位修复；必要时，关闭垂直抽提系统，然后通过药剂注入装置10向抽提井5内加入修复药剂。根据污染物的不同，通过药剂注入装置添加的修复药剂可为过硫酸盐、芬顿药剂、高锰酸盐等。

以下以一具体实施例对本实用新型进行进一步说明：

如图1所示，本实用新型的有机污染场地强化修复系统由表面阻隔修复层、加热系统、抽提系统（包括水平抽提系统和垂直抽提系统）、垂直阻隔修复层、药剂注入系统等构成。

其中，表面覆盖层1主要由保温砂浆和混凝土构成，厚度15cm。

加热系统为电阻加热，采用普通碳钢管作为加热井6，钢管外径40mm、壁厚2.5mm；加热井6以正六边形排布(如图2所示)，相邻两个加热井6之间的距离为4m；加热井6长度15m。

水平抽提系统由抽提干管3、抽提支管4、真空泵、气液分离装置、活性炭吸附罐等构成；抽提干管3和抽提支管4均为普通炭钢管，抽提干管3外径40mm、壁厚2mm，抽提支管外径30 mm、壁厚2mm；抽提干管3管壁完整，抽提支管4为桥式滤水管，抽提干管和抽提支管以鱼骨状排布，抽提干管3和抽提支管4之间通过三通进行连接。

垂直抽提系统由抽提井5与真空泵、气液分离装置、活性炭吸附罐等构成。抽提井5与加热井6之间的排布关系如图2所示。抽提井5的影响半径为3.5m；抽提井5井管为普通炭钢具缝管，井管外径40mm、壁厚2mm，管壁缝隙宽度为0.25mm，井管开缝面积30%。

修复材料层2由缓释氧化材料构成，修复材料层2设置在污染场地顶部、污染修复区域周边，具体如图1所示，修复材料层厚度为60cm，由厚度为15cm、长度为20cm的缓释氧化固化块铺设而成，修复材料层与修复区域之间铺设厚度为15cm的碎石，构成碎石层。

药剂注入装置10连接抽提井5，其向抽提井5注入的药剂为浓度为15%的过硫酸盐溶液；（根据污染物的不同，通过药剂注入装置添加的修复药剂可为过硫酸盐、芬顿药剂、高锰酸盐等）。

系统加热前，将过硫酸盐溶液注入污染区域直至整个修复区域，待污染区域土壤饱和后，开启电阻加热使污染区域温度升高至80±5℃，然后每6小时开启抽提系统1次和抽提装置，每次运行1小时。每月抽取地下水进行检测，检测项目包括目标污染物含量、残余氧化物含量，根据检测结果确定是否添加氧化剂、是否继续加热。

该系统共运行了3个月，期间补注15%的过硫酸盐溶液1次。运行3个月后，土壤中苯的含量由50mg/kg下降至低于0.15mg/kg，土壤中氯苯的含量由为125mg/kg下降至低于2mg/kg，土壤中总石油烃的含量由4600mg/kg下降至低于508mg/kg；地下水中苯的含量由5.3mg/L下降至低于0.01mg/L，地下水中氯苯的含量由42.6mg/L下降至低于0.5mg/L。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种有机污染场地强化修复系统，其特征在于，包括：抽提系统、药剂注入系统、加热系统和阻隔修复层；

抽提系统包括水平抽提系统和垂直抽提系统；水平抽提系统包括：水平铺设在有机污染场地的地面上的至少一个抽提管道，抽提管道的一开放端通过管道连接一抽提装置，抽提管道的其余开放端的端口包覆有防止固体抽入的滤膜；垂直抽提系统包括：垂直开设于所述有机污染场地的地面之下的至少一个抽提井，抽提井的底部位于饱和带，抽提井内的底部设有防止固体抽入的滤网，抽提井上端封闭并连接抽提装置；

药剂注入系统包括药剂注入装置，药剂注入装置通过管道连接所述抽提井；

加热系统包括垂直开设于所述有机污染场地的地面之下的至少一个加热井，加热井的下端位于有机污染场地的最底部污染土层的下方；加热井连接加热装置；

阻隔修复层，其包括表面阻隔修复层和垂直阻隔修复层；表面阻隔修复层覆盖在抽提管道上；垂直阻隔修复层，其垂直围绕有机污染场地设置，垂直阻隔修复层的上端位于地面上，地下垂直修复层的下端不高于加热井的下端。

2.根据权利要求1所述的有机污染场地强化修复系统，其特征在于，所述加热井为多个，围绕所述抽提井设置。

3.根据权利要求1所述的有机污染场地强化修复系统，其特征在于，所述水平抽提系统的抽提管道包括抽提干管和多个抽提支管，抽提干管和抽提支管通过三通管组合在一起形成鱼骨形状的抽提管道；抽提干管的一端连接一抽提装置，另一端端口设有滤膜，各抽提支管的开放端端口设有滤膜。

4.根据权利要求1所述的有机污染场地强化修复系统，其特征在于，所述表面阻隔修复层包括自下而上依次覆盖在抽提管道上的碎石层、修复材料层和表面覆盖层；所述垂直阻隔修复层包括垂直围绕有机污染场地设置的碎石层和围绕碎石层外侧设置的修复材料层。

5.根据权利要求4所述的有机污染场地强化修复系统，其特征在于，所述修复材料层为用于土壤修复的缓释氧化材料层，厚度为0.5-1m。

6.根据权利要求4所述的有机污染场地强化修复系统，其特征在于，所述表面覆盖层为绝缘混凝土层，其厚度不低于10cm。

7.根据权利要求4所述的有机污染场地强化修复系统，其特征在于，碎石层的厚度不低于10cm。

8.根据权利要求1所述的有机污染场地强化修复系统，其特征在于，所述抽提管道的滤膜是不锈钢滤网或耐高温滤布；所述抽提井底部的滤网为不锈钢滤网。

9.根据权利要求1所述的有机污染场地强化修复系统，其特征在于，所述加热井的井管为钢管。