CN212976282U - 组合式土壤及地下水修复一体化设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了组合式土壤及地下水修复一体化设备，包括多相抽提模块和土壤抽气模块,多相抽提模块包括中央控制系统、多相抽提系统、多相分离系统和污染物处理系统，土壤抽气模块包括地下水曝气系统和气相抽提系统，多相抽提系统将地下污染区域的土壤气体、地下水和浮油层抽至地面输送至多相分离系统进行分离，分离后的气相、油液及水相相污染物分别进入污染物处理系统的相应处理装置中进行处理；地下水曝气系统将空气喷入土壤饱和带，被污染的气体上升至包气带后被气相抽提系统收集再送至与多相抽提系统共用的污染物处理系统进行处理。本设备针对不同的污染场地能够提供单一或综合的解决治理方案，适用范围广，工作效率高，成本更低廉。

Description

组合式土壤及地下水修复一体化设备

技术领域

本实用新型涉及土壤及地下水原位修复领域，具体为一种组合式土壤及地下水修复一体化设备。

背景技术

现有的土壤及地下水修复技术包括原位修复技术和异位修复技术两种，异位修复技术涉及污染土壤的开挖及转移，过程中存在二次污染的风险，而且随着污染深度的增加，开挖的基坑降水和支护难度大，相较于异位修复技术，近年原位修复技术得到更广泛的认可和应用。

原位修复技术中地下水曝气（AS）、土壤气相抽提（SVE）和多相抽提（MPE）技术是当前国内外修复挥发性有机物污染土壤和地下水的主要技术。

通常地下水曝气AS技术与SVE相结合使用，处理对象为挥发性有机污染物污染的土壤及地下水，通过鼓风机将新鲜空气或臭氧注入饱和带，在浮力作用下空气携带气相污染物逐步上升，含有污染物的空气上升至包气带后，被SVE系统收集处理，进而达到去除污染组分的目的。

多相抽提技术（MPE）适用于易挥发的污染气体和易流动的非水相污染液体（NAPL,如汽油、柴油、有机溶剂等），在国外有过多起运用MPE技术修复加油站地块的先例，多相抽提技术（MPE）通过真空提取手段，抽取地下污染区域的土壤气体、地下水和浮油层到地面进行多相分离及处理，以控制和修复土壤与地下水中的有机污染物。

在实际操作过程中，同一地区的污染情况往往比较复杂，仅使用单一曝气或抽提技术修复应用的领域具有一定的局限，修复效果往往不尽如人意。

实用新型内容

针对现有技术中单一方法无法对污染地块进行综合治理的情况，本实用新型提供一种组合式土壤及地下水修复一体化设备，其技术方案如下：

组合式土壤及地下水修复一体化设备，包括多相抽提模块和土壤抽气模块；

其中，多相抽提模块，包括中央控制系统、多相抽提系统、多相分离系统和污染物处理系统，所述中央控制系统通过电信连接，控制其余各系统的工作，多相抽提系统包括流体抽提井和气水两用泵，流体抽提井设在地下，在气水两用泵的作用下将污染区域的气态、水溶态及非水溶性液态污染物从地下抽吸到地面上，抽吸上来的污染物通过装有真空计和流量计的管道输送至多相分离系统，真空计和流量计用于向中央控制系统传导抽提多相污染物的速率；所述多相分离系统包括气水分离装置和油水分离装置，抽吸出来的流体污染物进入气水分离装置，在气水分离装置上方设置一个真空泵进行抽吸，将气相污染物首先分离，剩下的液相污染物进入油水分离装置，利用重力沉降原理去除非水溶性污染物，分离出含油量低的污水；所述污染物处理系统包括气体处理装置、高危废物收集装置和污水处理站，分别用于收集分离出来的气相、有机相和液相污染物，并结合常规的环境工程处理方法进行相应的处理。

土壤抽气模块，包括中央控制系统、地下水曝气系统和气相抽提系统，此处中央控制系统与上述多相抽提模块共用，中央系统同时与地下水曝气系统、气相抽提系统电信连接，控制两个模块的工作进程，所述地下水曝气系统包括充气泵和喷气井，气相抽提系统包括气体抽提井和真空泵，喷气井从地表下插至饱和带土壤中，通过充气泵将空气喷进饱和带土壤中，空气扰动水体促进有机物挥发上升至包气带，设置在包气带中的气体抽提井利用与其连接的真空泵产生的负压收集含有污染物的空气，输送至与所述多相抽提模块共用的气体处理装置中，根据污染物的类型进行相应的处理。

进一步的，所述土壤抽气模块中喷气井和气体抽提井管道上均设有气阀和空压表，并与中央控制系统电信连接，用于监测注入或抽吸空气的速率。

进一步的，所述气体处理装置中，根据抽吸上来的气体类型的不同，选择热氧化法、催化氧化法、吸附法、浓缩法、生物过滤法和膜法过滤法中的一种或多种进行相应的处理。

进一步的，所述多相抽提模块中的流体抽提井根据污染区域面积设置有多组，相邻两井的间距应在水力影响半径范围内，根据要处理污染物类型的不同，流体抽提井设置不同的深度，对于有重油有机溶剂存在的场地，流体抽提井的深度应达到隔水层顶部。

进一步的，所述流体抽提井位于地下的吸入端周围设有水井滤网，用于过滤抽屉过程可能有的杂质，同时避免吸入土壤沙石头及其他类型的固体。

进一步的，整个抽提-分离-处理的管路均使用UPVC管道，管路应保持良好的密封性，包括井口、管路、接口等，抽提开始后，根据观测中央控制系统的流量数据，调节真空度及各个抽提井的位置，使系统稳定运行。

进一步的，所述气相污染物在进行处理达标后直接排放至大气中，液相污染物中，污水通过污水泵送至污水处理站处理达标后排放，非水溶性污染物包括上层的LNAPL和下层的DNAPL，必须作为危险废物妥善处理，不能随意排放。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过组合AS/SVE/MPE技术，研发一体式土壤、地下水修复设备，拓宽设备的应用范围，可根据地块的具体污染物情况和修复需求进行灵活选择和组合，适用于不同的污染情况,一体化组合设备比曝气与抽提设备相加起来移动及操作更加方便快捷。

附图说明

图1为本实用新型结构及运行示意图；

图2为本实用新型各模块连接示意图；

图中标记为:流体抽提井11、水井滤网12、水气两用泵13、真空计14、流量计15、喷气井21、充气泵22、气阀23、空压表24、气体抽提井31、真空泵32、气阀33、空压表34、气水分离装置4、真空泵41、油水分离装置5、污水泵51、污水处理站6、高危废物收集装置7、气体处理装置8。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的描述。

如图1-2所示为组合式土壤及地下水修复一体化设备，包括多相抽提模块和土壤抽气模块。

多相抽提模块（MPE），包括中央控制系统、多相抽提系统、多相分离系统和污染物处理系统，所述中央控制系统通过电信连接，控制其余各系统的工作，多相抽提系统包括流体抽提井11和气水两用泵13，流体抽提井11设在地下，在气水两用泵13的作用下将污染区域的气态、水溶态及非水溶性液态污染物从地下抽吸到地面上，抽吸上来的污染物通过装有真空计14和流量计15的管道输送至多相分离系统，真空计14和流量计15用于向中央控制系统传导抽提多相污染物的速率；所述多相分离系统包括气水分离装置4和油水分离装置5，抽吸出来的流体污染物进入气水分离装置4，在气水分离装置4上方设置一个真空泵41进行抽吸，将气相污染物首先分离，剩下的液相污染物进入油水分离装置5，利用重力沉降原理去除非水溶性污染物，分离出含油量低的污水；所述污染物处理系统包括气体处理装置8、高危废物收集装置7和污水处理站6，分别用于收集分离出来的气相、有机相和液相污染物，并结合常规的环境工程处理方法进行相应的处理。

多相抽提模块主要针对易挥发的污染气体和易流动的非水相污染液体（NAPL），密度小于水的称为LNAPL，也称轻质油，通常为石油产品，如柴油、苯、二甲苯等；密度大于水的称为DNAPL，也称为重油，通常为含卤素的有机溶剂、农药还有焦化产物，如煤焦油等，在油水分离装置中就是利用各种液体污染物的重力实现分离的，液相污染物中，污水通过污水泵51送至污水处理站6处理达标后排放，非水溶性污染物包括上层的LNAPL和下层的DNAPL，必须作为危险废物妥善处理，不能随意排放。

所述多相抽提模块中的流体抽提井11根据污染区域面积设置有多组，相邻两井的间距应在水力影响半径范围内，根据要处理污染物类型的不同，流体抽提井11设置不同的深度，对于有重油有机溶剂存在的场地，流体抽提井11的深度应达到隔水层顶部。

所述流体抽提井11位于地下的吸入端周围设有水井滤网12，用于过滤抽提过程可能有的杂质，同时避免吸入土壤沙石头及其他类型的固体。

土壤抽气模块，包括中央控制系统、地下水曝气系统（AS）和气相抽提系统（SVE），此处中央控制系统与上述多相抽提模块（MPE）共用，中央系统同时与地下水曝气系统、气相抽提系统电信连接，控制两个模块的工作进程；从机理上分析，地下水曝气过程中污染物去除机制包括三个主要方面：一是对可溶性挥发性有机污染物的吹脱，二是加速存在于地下水位以下和毛细管边缘的残留态和吸附态有机污染物的挥发，三是氧气的注入使得溶解态和吸附态有机污染物发生好氧生物降解。

所述地下水曝气系统包括充气泵22和喷气井21，气相抽提系统包括气体抽提井31和真空泵32，喷气井21从地表下插至饱和带土壤中，通过充气泵22将空气喷进饱和带土壤中，空气扰动水体促进有机物挥发上升至包气带，设置在包气带中的气体抽提井31利用与其连接的真空泵32产生的负压收集含有污染物的空气，输送至与所述多相抽提模块共用的气体处理装置8中，根据污染物的类型进行相应的处理。

所述土壤抽气模块中喷气井21管道设有气阀23和空压表24，气体抽提井31管道上均也设有气阀33和空压表34，均与中央控制系统电信连接，用于监测注入或抽吸空气的速率，并将数据传输至中央控制系统。

本实用新型的整个抽提-分离-处理的管路均使用UPVC管道，管路应保持良好的密封性，包括井口、管路、接口等，抽提开始后，根据观测中央控制系统的流量数据，调节真空度及各个抽提井的位置，使系统稳定运行。

所述气体处理装置8中，根据抽吸上来的气体类型的不同，选择热氧化法、催化氧化法、吸附法、浓缩法、生物过滤法和膜法过滤法中的一种或多种进行相应的处理，气相污染物在进行处理达标后直接排放至大气中。

在本实用新型使用过程中，根据污染地区污染物、污染程度和地质等的不同，综合考量制定不同的修复方案，可以单独使用多相抽提模块（MPE）、土壤抽气模块（AS+SVE）进行处理，也可以同时使用两个模块进行处理，两个模块共用中央控制系统和管道以及一些处理装置，能够使整体结构更紧凑，移动使用时更加方便，设备的使用成本更低。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“水平”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装置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。

以上所述，仅为本实用新型较佳的几个实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.组合式土壤及地下水修复一体化设备，其特征在于，包括：

多相抽提模块，包括：

中央控制系统、多相抽提系统、多相分离系统和污染物处理系统，所述中央控制系统通过电信连接，控制其余各系统的工作，多相抽提系统包括流体抽提井和气水两用泵，流体抽提井设在地下，在气水两用泵的作用下将污染区域的气态、水溶态及非水溶性液态污染物从地下抽吸到地面上，抽吸上来的污染物通过装有真空计和流量计的管道输送至多相分离系统，真空计和流量计用于向中央控制系统传导抽提多相污染物的速率；所述多相分离系统包括气水分离装置和油水分离装置，抽吸出来的流体污染物进入气水分离装置，在气水分离装置上方设置一个真空泵进行抽吸，将气相污染物首先分离，剩下的液相污染物进入油水分离装置，利用重力沉降原理去除非水溶性污染物，分离出含油量低的污水；所述污染物处理系统包括气体处理装置、高危废物收集装置和污水处理站，分别用于收集分离出来的气相、有机相和液相污染物，并结合常规的环境工程处理方法进行相应的处理；

土壤抽气模块，包括：

中央控制系统、地下水曝气系统和气相抽提系统，此处中央控制系统与上述多相抽提模块共用，中央系统同时与地下水曝气系统、气相抽提系统电信连接，控制两个模块的工作进程，所述地下水曝气系统包括充气泵和喷气井，气相抽提系统包括气体抽提井和真空泵，喷气井从地表下插至饱和带土壤中，通过充气泵将空气喷进饱和带土壤中，空气扰动水体促进有机物挥发上升至包气带，设置在包气带中的气体抽提井利用与其连接的真空泵产生的负压收集含有污染物的空气，输送至与所述多相抽提模块共用的气体处理装置中，根据污染物的类型进行相应的处理。

2.根据权利要求1所述的组合式土壤及地下水修复一体化设备，其特征在于：所述土壤抽气模块中喷气井和气体抽提井管道上均设有气阀和空压表，并与中央控制系统电信连接，用于监测注入或抽吸空气的速率。

3.根据权利要求1所述的组合式土壤及地下水修复一体化设备，其特征在于：所述气体处理装置中，根据抽吸上来的气体类型的不同，选择热氧化法、催化氧化法、吸附法、浓缩法、生物过滤法和膜法过滤法中的一种或多种进行相应的处理。

4.根据权利要求1所述的组合式土壤及地下水修复一体化设备，其特征在于：所述多相抽提模块中的流体抽提井根据污染区域面积设置有多组，相邻两井的间距应在水力影响半径范围内，根据要处理污染物类型的不同，流体抽提井设置不同的深度，对于有重油有机溶剂存在的场地，流体抽提井的深度应达到隔水层顶部。

5.根据权利要求1所述的组合式土壤及地下水修复一体化设备，其特征在于：所述流体抽提井位于地下的吸入端周围设有水井滤网。

6.根据权利要求1所述的组合式土壤及地下水修复一体化设备，其特征在于：整个抽提-分离-处理的管路均使用UPVC管道，包括井口、管路以及接口，管路应保持良好的密封性；抽提开始后，根据观测中央控制系统的流量数据，调节真空度及各个抽提井的位置，使系统稳定运行。

7.根据权利要求1所述的组合式土壤及地下水修复一体化设备，其特征在于：所述气相污染物在进行处理达标后直接排放至大气中，液相污染物中，污水通过污水泵送至污水处理站处理达标后排放，非水溶性污染物包括上层的LNAPL和下层的DNAPL，必须作为危险废物妥善处理，不能随意排放。

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