CN210045757U - 一种基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，包括土壤处理池、微纳米臭氧气泡水发生与循环水利用装置、空气与营养液供应装置。土壤处理池设有土壤盛放区、底部气体导入管、外排水管、土壤取样口。微纳米臭氧气泡水发生与循环水利用装置包括臭氧发生器、微纳米气泡水发生器、微纳米臭氧气泡水缓冲池及其输送管线、外排水输出管路及循环水收集与净化池；空气与营养液供应装置包括空压机及气体输送管线、营养液或发酵液存放池及其输送管线。本实用新型可单独采用产生的臭氧气体、微纳米臭氧气泡水或功能微生物菌液对污染土壤进行修复治理，也可通过前二者与功能微生物菌液联合使用，协同实现污染土壤的达标处理。

Description

一种基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统

技术领域

本实用新型涉及土壤修复技术领域，其可应用于石油、多氯联苯、苯系物等有机物污染土壤的修复治理，具体涉及一种基于有机物污染土壤修复的污染物氧化处理、循环水利用及微生物处理系统。

背景技术

目前，针对有机物污染土壤的修复技术主要包括物理法（客土法、热修复等）、化学法（臭氧、芬顿试剂、双氧水、淋洗等）、生物修复（多相抽提、堆肥、投菌法、生物刺激法等）三大类。其中，客土法由于不能从根本上消除污染物而不被采用，化学法在污染土壤治理方面表现出较高的修复效果，但缺点在于受水文地质条件、土壤质地（渗透系数）的影响较大，并且修复药剂在土壤中的残留也会带来新的等不确定性。生物修复法被认为是二十一世纪最清洁的绿色修复技术，但缺点在于修复周期较长，且微生物对污染物有不同的耐受范围，超过临界值时，微生物的活性下降并逐渐失活，制约了生物修复的最终效果。热修复法由于极高的修复效率，且对土壤质地要求不高而被广泛采用，尤其在国内不同地域地质条件差异较大的情况下，值得对热处理技术进行研究和推广应用。

但是这些技术仅仅是单独采用产生的臭氧气体或微纳米臭氧气泡水或功能微生物菌液对污染土壤进行修复治理，无法实现通过前二者与功能微生物菌液联合使用，协同实现污染土壤的达标处理，从而使得修复方式单一，修复效果差。

发明内容

为克服上述存在之不足，本实用新型的发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提出了一种基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，该系统主要包括土壤处理池、微纳米臭氧气泡水发生与循环水利用装置、空气与营养液供应装置，其中土壤处理池设有土壤盛放区、底部气体导入管、外排水管、土壤取样口；微纳米臭氧气泡水发生与循环水利用装置包括臭氧发生器、微纳米气泡水发生器、微纳米臭氧气泡水缓冲池及其输送管线、外排水输出管路及循环水收集与净化池；空气与营养液供应装置包括空压机及气体输送管线、营养液或发酵液存放池及其输送管线。本技术方案可单独采用产生的臭氧气体、微纳米臭氧气泡水或功能微生物菌液对污染土壤进行修复治理，也可通过前二者与功能微生物菌液联合使用，协同实现污染土壤的达标处理。

为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是：一种基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其包括土壤处理池、臭氧发生器、微纳米气泡水发生器、缓存池、循环水收集池、培养液或发酵液存放池，所述臭氧发生器出口分为两路分别与土壤处理池和微纳米气泡发生器连通，所述微纳米气泡发生器上还连接有进水管和出水管，所述出水管与缓存池连通，所述缓存池通过管路与土壤处理池连通，所述土壤处理池通过管路与循环水收集池连通，所述循环水收集池与微纳米气泡发生器的进水管连通，所述培养液或发酵液存放池上安装输水管，输水管延伸至土壤处理池上方，在土壤处理池上方的输水管上设置多个雾化喷头；在臭氧发生器与土壤处理池之间的管路上设置有空气压缩机；所述臭氧发生器与土壤处理池形成臭氧处理污染土壤系统，所述臭氧发生器、微纳米气泡水发生器、缓存池、循环水收集池及连通管路形成微纳米臭氧气泡水处理污染土壤系统，所述土壤处理池、培养液或发酵液存放池、输水管和雾化喷头形成微生物法处理轻度污染土壤系统。

根据本实用新型所述的一种基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其进一步地优选技术方案是，所述土壤处理池内为土壤盛放区，在土壤盛放区底部设置有排水层和气体导流层，在土壤盛放区的顶部、中部和底部都设置有取样口。

根据本实用新型所述的一种基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其进一步地优选技术方案是，所述排水层位于气体导流层下方，在气体导流层上设置有气体导入主管，在气体导入主管上设置多条支管。

根据本实用新型所述的一种基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其进一步地优选技术方案是，臭氧发生器的出口采用三通管分别连接微纳米气泡水发生器和土壤处理池，在与微纳米气泡水发生器的管路上设置阀门，在空气压缩机连接在臭氧发生器与土壤处理池的连接管路上，在臭氧发生器与空气压缩机之间的管路上设置有两个阀门，在两个阀门之间的管路上设置有增压气泵，在空气压缩机和土壤处理池之间的管路上设置有压力计。

根据本实用新型所述的一种基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其进一步地优选技术方案是，所述循环水收集池内采用过滤层分割为沉降单元和净水单元，在沉降单元底部设置有沉降斗，在沉降斗上设置有排泥阀。

根据本实用新型所述的一种基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其进一步地优选技术方案是，所述微纳米臭氧气泡水发生器的进水管包括了自来水进水管和循环水进水管，循环水进水管与循环水收集池的净水单元连通，且在循环水进水管上设置水泵和阀门，循环水收集池的沉降单元通过管路与土壤处理池连通。

根据本实用新型所述的一种基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其进一步地优选技术方案是，所述缓存池与土壤处理池连通的管路上设置有两个阀门，在两个阀门之间的管路上设置增压水泵和截止阀，增压水泵位于截止阀和缓存池之间。

根据本实用新型所述的一种基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其进一步地优选技术方案是，所述循环水收集池与土壤处理池连通的管路连接在缓存池与土壤处理池连通的管路上，具体位于远离缓存池的阀门与土壤处理池之间的管路上，在循环水收集池与土壤处理池连接的管路上设置阀门、水泵和截止阀，截止阀位于水泵与循环水收集池之间，阀门位于水泵与土壤处理池之间。

根据本实用新型所述的一种基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其进一步地优选技术方案是，所述培养液或发酵液存放池的输水管上设置有闸门和水泵。

根据本实用新型所述的一种基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其进一步地优选技术方案是，臭氧发生器与土壤处理池连通的管路连接在土壤处理池的气体导入主管上，循环水收集池和缓存池连通土壤处理池的管路连接在土壤处理池的排水层。

相比现有技术，本实用新型的技术方案具有如下优点和有益效果：

本实用新型修复方式多样化，有效地选择修复方式降低了修复的成本。通过臭氧和微纳米臭氧气泡水将高分子苯环类有机物氧化分解为低分子量的烷烃类有机物，再利用微生物对其进行有效降解，使得修复更加充分。

本实用新型兼具污染土壤氧化/生物处理功能于一体，其中，微纳米臭氧气泡水发生装置产生的臭氧或微纳米臭氧气泡水能单独对污染土壤进行氧化处理，循环水利用装置能将处理污染土壤后的外排水进行净化，并循环使用于微纳米臭氧气泡水的生成；空气与营养液供应装置能将营养液或功能性微生物菌液导入土壤处理池内，并结合生物通风技术对污染土壤进行生物修复，因此更具实用性和适用于更多使用场景。

本实用新型可单独采用产生的臭氧气体、微纳米臭氧气泡水或功能微生物菌液对污染土壤进行修复治理，也可通过前二者与功能微生物菌液联合使用，协同实现污染土壤的达标处理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型的结构示意图（附图中箭头方向为气体或液体的流向）。

图中：100-土壤处理池，1—土壤盛放区，2—气体导入主管，3—气体导入支管，4—排水层，5—气体导流层，6—顶部取样口，7—中部取样口，8—底部取样口，9—空气压缩机，10—空气导出管，11—第一阀门，12—臭氧连通阀门，13—压力计，14—气体导入管，15—臭氧发生器，16—第二阀门，17—第三阀门，18—增压气泵，19—微纳米气泡水发生器，20—自来水进水管，21—第四阀门，22—第五阀门， 23—微纳米气泡水导出管，24—缓存池，25—进水口，26—第六阀门，27—第一输水管，28—增压水泵，29—第一截止阀，30—第七阀门，31—外排水输出管，32—第八阀门，33—第一水泵，34—第二截止阀，35—循环水收集池，36—沉降单元，37—过滤层，38—净水单元，39—沉降斗，40—排泥阀,41—循环水进水管，42—第二水泵，43—培养液或发酵液存放池，44—进水口，45—闸门，46—第二输水管，47—第三水泵，48—雾化喷头。

具体实施方式

为使本实用新型目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。

实施例

如图1所示，一种基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其包括土壤处理池100、臭氧发生器15、微纳米气泡水发生器19、缓存池24、循环水收集池35、培养液或发酵液存放池43。其中臭氧发生器15与土壤处理池100形成臭氧处理污染土壤系统，所述臭氧发生器15、微纳米气泡水发生器19、缓存池24、循环水收集池35及连通管路形成微纳米臭氧气泡水处理污染土壤系统，所述土壤处理池100、培养液或发酵液存放池43、空气压缩机9、输水管和雾化喷头形成微生物法处理轻度污染土壤系统。

所述臭氧发生器15出口分为两路分别与土壤处理池100和微纳米气泡发生器19连通。所述微纳米气泡发生器19上还连接有进水管和微纳米气泡水导出管23，所述微纳米气泡水导出管23与缓存池24连通，所述缓存池24通过第一输水管27与土壤处理池100连通。所述土壤处理池100通过管路与循环水收集池35连通，所述循环水收集池35与微纳米气泡发生器19的进水管连通。所述培养液或发酵液存放池44上安装第二输水管46，第二输水管46延伸至土壤处理池100上方，在土壤处理池100上方的第二输水管46上设置多个雾化喷头48。在臭氧发生器15与土壤处理池100之间的管路上设置有空气压缩机9。

所述土壤处理池100内为土壤盛放区1，在土壤盛放区1的底部设置有排水层4和气体导流层5，在土壤盛放区1的顶部、中部和底部分别设置有顶部取样口6、中部取样口7和底部取样口8。所述排水层4位于气体导流层5的下方，在气体导流层5上设置有气体导入主管2，在气体导入主管2上设置多条气体导入支管3。

臭氧发生器15的出口采用三通管分别连接微纳米气泡水发生器19和土壤处理池100，在与微纳米气泡水发生器19的管路上设置第二阀门16，在空气压缩机9连接在臭氧发生器15与土壤处理池100的连接管路气体导入管14上，在臭氧发生器15与空气压缩机9之间的管路上设置有两个阀门臭氧连通阀门12和第三阀门17，在两个阀门之间的管路上设置有增压气泵18，在空气压缩机9和土壤处理池100之间的管路空气导入管14上设置有压力计13，在空气压缩机9的空气导出管10上设置第一阀门11。

所述循环水收集池35内采用过滤层37分割为沉降单元36和净水单元38，在沉降单元36的底部设置有沉降斗39，在沉降斗39上设置有排泥阀40。

所述微纳米臭氧气泡水发生器19的进水管包括了自来水进水管20和循环水进水管41，循环水进水管41与循环水收集池35的净水单元38连通，且在循环水进水管41上设置第二水泵42和第五阀门22，循环水收集池35的沉降单元36通过外排水输出管31与土壤处理池100连通。

所述缓存池24与土壤处理池连通的管路第一输水管27上设置有第六阀门26和第七阀门30两个阀门，在两个阀门之间的管路上设置增压水泵28和第一截止阀29，增压水泵28位于第一截止阀29和缓存池24之间。

所述循环水收集池35与土壤处理池100连通的管路连接在缓存池24与土壤处理池100连通的管路第一输水管27上，具体位于远离缓存池的阀门第七阀门30与土壤处理池100之间的管路上，在循环水收集池35与土壤处理池100连接的管路外排水输出管31上设置第八阀门32、第一水泵33和第二截止阀34，第二截止阀34位于第一水泵33与循环水收集池35之间，第八阀门32位于第一水泵33与土壤处理池100之间。所述培养液或发酵液存放池44的输水管46上设置有闸门45和第三水泵47。

臭氧发生器15与土壤处理池100连通的管路连接在土壤处理池100的气体导入主管上，循环水收集池和缓存池连通土壤处理池的管路连接在土壤处理池的排水层。

根据污染土壤的污染程度，本实用新型可选择不同的处理方式或方法，具体操作方法有如下几种：

（1）臭氧单独处理污染土壤。在关闭第一阀门11和第二阀门16,开启臭氧连通阀门12的情况下,臭氧发生器15产生的臭氧通过增压气泵18的作用,沿气体导入管14进入土壤盛放池1中，将土壤中有机污染物氧化分解，直至土壤污染物达标处理，该方法可用于轻度、中度及重度污染土壤的修复。

（2）微纳米臭氧气泡水处理污染土壤。臭氧发生器15产生的臭氧进入微纳米气泡发生器19，并且与从管路自来水进水管20流入的水(此时先关闭第五阀门22)混合形成微纳米臭氧气泡水，然后经微纳米气泡水导出管23流入缓冲池24，再经增压水泵28的抽提，经管路进水口25、第六阀门26、第七阀门30、第一输水管27流入土壤盛放池1，微纳米臭氧气泡水能长时间滞留于污染土壤中，在羟基自由基作用下将有机物氧化分解。该方法可用于轻度、中度及重度污染土壤的处理。在微纳米臭氧气泡水在土壤盛放池中淹没土壤表面后，停止输送微纳米臭氧气泡水，带氧化处理一定时间后，关闭第七阀门30，开启第八阀门32，在第一水泵33作用下，使土壤盛放池1中的水流入循环水收集池35中，经过滤层37的过滤后，水可以进入净水单元38，经循环使用为微纳米臭氧气泡水发生器提供水源。

（3）微生物法单独处理轻度污染土壤。即在功能微生物菌群接种于培养与培养液或发酵液存放池43中，充分培养后，在第三水泵47的作用下，流经管路进水口44、闸门45、第二输水管46，经雾化喷头48均匀喷洒于土壤盛放池1中的土壤中，

在修复时间充裕的条件下，同时为了降低修复的成本，可以考虑将微生物修复技术（3）与（1）所述的臭氧处理技术联合使用及微纳米臭氧气泡水处理技术联合使用，即通过臭氧和微纳米臭氧气泡水将高分子苯环类有机物氧化分解为低分子量的烷烃类有机物，再利用微生物对其进行有效降解。

（4）臭氧和微生物法联合处理重度污染土壤。经（1）处理一定时间后的土壤，利用（3）的方法进行后续处理。

（5）微纳米臭氧气泡水和微生物法联合处理重度污染土壤。经（2）处理一定时间后的土壤，在利用（3）进行处理。

本实用新型微纳米臭氧气泡水发生与循环水利用装置包括臭氧发生器、微纳米气泡水发生器、微纳米臭氧气泡水缓冲池及其输送管线、外排水输出管路及循环水收集与净化池；空气与营养液供应装置包括空压机及气体输送管线、营养液或发酵液存放池及其输送管线；本技术方案可单独采用产生的臭氧气体、微纳米臭氧气泡水或功能微生物菌液对污染土壤进行修复治理，也可通过前二者与功能微生物菌液联合使用，协同实现污染土壤的达标处理。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其特征在于，包括土壤处理池、臭氧发生器、微纳米气泡水发生器、缓存池、循环水收集池、培养液或发酵液存放池，所述臭氧发生器出口分为两路分别与土壤处理池和微纳米气泡发生器连通，所述微纳米气泡发生器上还连接有进水管和出水管，所述出水管与缓存池连通，所述缓存池通过管路与土壤处理池连通，所述土壤处理池通过管路与循环水收集池连通，所述循环水收集池与微纳米气泡发生器的进水管连通，所述培养液或发酵液存放池上安装输水管，输水管延伸至土壤处理池上方，在土壤处理池上方的输水管上设置多个雾化喷头；在臭氧发生器与土壤处理池之间的管路上设置有空气压缩机。

2.根据权利要求1所述的基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其特征在于，所述土壤处理池内为土壤盛放区，在土壤盛放区底部设置有排水层和气体导流层，在土壤盛放区的顶部、中部和底部都设置有取样口。

3.根据权利要求2所述的基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其特征在于，所述排水层位于气体导流层下方，在气体导流层上设置有气体导入主管，在气体导入主管上设置多条支管。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其特征在于，臭氧发生器的出口采用三通管分别连接微纳米气泡水发生器和土壤处理池，在与微纳米气泡水发生器的管路上设置阀门，空气压缩机连接在臭氧发生器与土壤处理池的连接管路上，在臭氧发生器与空气压缩机之间的管路上设置有两个阀门，在两个阀门之间的管路上设置有增压气泵，在空气压缩机和土壤处理池之间的管路上设置有压力计。

5.根据权利要求1-3任一项所述的基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其特征在于，所述循环水收集池内采用过滤层分割为沉降单元和净水单元，在沉降单元底部设置有沉降斗，在沉降斗上设置有排泥阀。

6.根据权利要求5所述的基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其特征在于，所述微纳米臭氧气泡水发生器的进水管包括了自来水进水管和循环水进水管，循环水进水管与循环水收集池的净水单元连通，且在循环水进水管上设置水泵和阀门，循环水收集池的沉降单元通过管路与土壤处理池连通。

7.根据权利要求6所述的基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其特征在于，所述缓存池与土壤处理池连通的管路上设置有两个阀门，在两个阀门之间的管路上设置增压水泵和截止阀，增压水泵位于截止阀和缓存池之间。

8.根据权利要求7所述的基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其特征在于，所述循环水收集池与土壤处理池连通的管路连接在缓存池与土壤处理池连通的管路上，具体位于远离缓存池的阀门与土壤处理池之间的管路上，在循环水收集池与土壤处理池连接的管路上设置阀门、水泵和截止阀，截止阀位于水泵与循环水收集池之间，阀门位于水泵与土壤处理池之间。

9.根据权利要求1所述的基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其特征在于，所述培养液或发酵液存放池的输水管上设置有闸门和水泵。

10.根据权利要求3所述的基于微纳米臭氧气泡水修复污染土壤的处理系统，其特征在于，臭氧发生器与土壤处理池连通的管路连接在土壤处理池的气体导入主管上，循环水收集池和缓存池连通土壤处理池的管路连接在土壤处理池的排水层。

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