CN213613303U - 热强化多相抽提系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热强化多相抽提系统，包括：打入污染场地的土体中的修复井；与修复井连通并设于污染场地的地面上的动力机构，可自修复井内抽提出含有污染物的地下水；与动力机构连接的分离单元，对含有污染物的地下水进行分离以得到水和污染物；与分离单元连接并接收经分离单元分离得到的污染物和水的燃烧换热单元，燃烧经分离单元分离得到的污染物，并利用燃烧所产生的热量对经分离单元分离得到的水进行加热，燃烧换热单元还与修复井连通以将经加热的水送入修复井内。本实用新型合理利用燃烧产生的热，对分离出的水进行加热再注入到修复井内，以降低污染场地的NAPL粘度，提高污染场地的饱和蒸汽压，从而扩展了多相抽提技术的适用范围。

Description

热强化多相抽提系统

技术领域

本实用新型涉及污染场地修复技术领域，特指一种热强化多相抽提系统。

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，污染物可以通过跑冒滴漏、管道破损、地下储罐和地上储罐泄漏释放到地下。泄漏出来的液体主要通过重力向下迁移，穿过地下水位以上的包气带。

土壤污染中的污染物的种类繁多，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NAPLs(非水相液体)和LNAPLs(轻质非水相液体)，其中的LNAPLs密度比水轻，会漂浮在地下水面上，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。LNAPLs一般有石油烃类、苯系物等，常见于加油站、炼油厂、石油化工企业等涉及到油类使用和储存的场地，主要来源是汽油、柴油、原油等油类物质。

对于含有NAPL(非水相液体污染物)的污染场地，首先要去除污染源。多相抽提(MPE)技术原理是通过真空提取手段，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，实施场地修复。

美国陆军工程部等机构已制定并发布了该MPE技术的工程设计手册，评估MPE技术适用性的关键技术参数主要分为水文地质条件和污染物条件两个方面，其中污染物性质对饱和蒸汽压和NAPL粘度给出了指导性限定，但这在一定程度上限制了MPE在污染物源移除方面的应用，也即在不满足饱和蒸汽压和NAPL粘度要求的污染场地无法有效的应用MEP技术进行土壤修复。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种热强化多相抽提系统，解决现有MPE技术的应用受到了污染场地的饱和蒸汽压及NAPL粘度的限制的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本实用新型提供了一种热强化多相抽提系统，用于对污染场地进行修复，所述抽提系统包括：

打入所述污染场地的土体中的修复井，所述修复井的井口处密封连接有一井盖；

与所述修复井连通并设于所述污染场地的地面上的动力机构，通过所述动力机构可自所述修复井内抽提出含有污染物的地下水；

与所述动力机构连接的分离单元，通过所述分离单元对含有污染物的地下水进行分离以得到水和污染物；以及

与所述分离单元连接并接收经所述分离单元分离得到的污染物和水的燃烧换热单元，通过所述燃烧换热单元燃烧经所述分离单元分离得到的污染物，并利用燃烧所产生的热量对经所述分离单元分离得到的水进行加热，所述燃烧换热单元还与所述修复井连通以将经加热的水送入所述修复井内。

本实用新型的抽提系统将分离出的污染物在现场直接燃烧处理，合理利用燃烧产生的大量的热，用燃烧产生的热量对分离出的水进行加热，经加热处理的水重新注入到修复井内用于加热土壤中的含有污染物的地下水，加热后可显著降低污染场地的NAPL粘度，且加热水的过程中产生的水汽也注入到了修复井内，利用水汽可提高污染场地的饱和蒸汽压，从而扩展了多相抽提技术的适用范围。本实用新型的抽提系统将地下水抽出后进行分离以除去地下水中含有的污染物，再将地下水加热后回灌到修复井内，对地下水水位影响较小，安全性较高。

本实用新型热强化多相抽提系统的进一步改进在于，所述修复井包括打入所述污染场地的土体中的井管和插入所述井管内并与所述井管的内壁相贴设的筛管，所述井管和所述筛管的管口与所述井盖密封连接，且所述井管上开设有复数个透水孔。

本实用新型热强化多相抽提系统的进一步改进在于，还包括穿过所述井盖并伸入所述修复井内的抽提管和注入管；

所述抽提管位于所述井盖外侧的端部与所述动力机构连接；

所述注入管位于所述井盖外侧的端部与所述燃烧换热单元连接。

本实用新型热强化多相抽提系统的进一步改进在于，所述注入管上安装有温度检测探头和含氧量检测探头。

本实用新型热强化多相抽提系统的进一步改进在于，所述分离单元包括与所述动力机构连接的滤袋除尘器、与所述滤袋除尘器连接的气液分离器以及与所述气液分离器连接的油水分离器；

所述气液分离器接收经所述滤袋除尘器过滤的含有污染物的地下水，并对接收的经过滤的含有污染物的地下水进行气液分离，所述气液分离器具有出口气相端和出口液相端，所述出口气相端与所述燃烧换热单元连接，所述出口液相端与所述油水分离器连接；

所述油水分离器接收所述出口液相端处流出的分离液体，并对所述分离液体进行油水分离，所述油水分离器与所述燃烧换热单元连接。

本实用新型热强化多相抽提系统的进一步改进在于，所述油水分离器具有轻质液相端和重质液相端；

所述轻质液相端与一储油罐连接，通过所述储油罐存储经所述油水分离器分离出的污染物；

所述储油罐与所述燃烧换热单元连接；

所述重质液相端与一储水罐连接，通过所述储水罐存储经所述油水分离器分离出的水；

所述储水罐与所述燃烧换热单元连接。

本实用新型热强化多相抽提系统的进一步改进在于，所述燃烧换热单元包括均与所述分离单元连接的燃烧器和换热器；

所述燃烧器接收经所述分离单元分离得到的污染物并燃烧接收的污染物；

所述换热器还与所述燃烧器连接，所述换热器接收经所述分离单元分离得到的水，并利用所述燃烧器燃烧污染物产生的热量对经所述分离单元分离得到的水进行加热，所述换热器与所述修复井连通。

本实用新型热强化多相抽提系统的进一步改进在于，所述换热器还与一高温水储罐连通，通过所述高温水储罐存储经加热的水，且所述高温水储罐通过一泵体与所述修复井连通。

本实用新型热强化多相抽提系统的进一步改进在于，还包括与所述燃烧器连接的进气风机和空气过滤器。

本实用新型热强化多相抽提系统的进一步改进在于，所述修复井内装设有供检测地下水位的液位检测设备。

附图说明

图1为本实用新型热强化多相抽提系统的系统图。

图2为本实用新型热强化多相抽提系统中分离单元的系统图。

图3为本实用新型热强化多相抽提系统中燃烧换热单元的系统图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参阅图1，本实用新型提供了一种热强化多相抽提系统，针对存在高粘性污染物的场地，通过热强化手段，降低NAPL粘度，提高饱和蒸汽压，扩展多相抽提技术的适用范围。多相抽提技术抽提出的油相一般作危废处理，对于苯系物、石油烃类有机污染物不含CI、S、P或含量较少如可完全燃烧，本实用新型的抽提系统直接在现场燃烧处理，产生的热量进行合理利用，可加快NAPL抽除速率，加快进程。下面结合附图对本实用新型热强化多相抽提系统进行说明。

参阅图1，显示了本实用新型热强化多相抽提系统的系统图。下面结合图1，对本实用新型热强化多相抽提系统进行说明。

如图1所示，本实用新型的热强化多相抽提系统20用于对污染场地10进行修复，该抽提系统20包括修复井21、动力机构22、分离单元23以及燃烧换热单元24；其中的修复井21打入污染场地10的土体中，该修复井21的井口处密封连接有一井盖211，通过井盖211将修复井21的井口密封，使得该修复井21内部与外界不连通，该修复井21内部可形成一定的负压。动力机构22与修复井21连通，该动力机构22设于污染场地10的地面上，通过动力机构22可自修复井21内抽提出含有污染物的地下水，该动力机构22还可以为修复井21提供负压。分离单元23与动力机构22连接，该分离单元23用于对动力机构22抽提出的含有污染物的地下水进行分离，经过分离得到水和污染物。燃烧换热单元24与分离单元23连接，该燃烧换热单元24接收经分离单元23分离得到的污染物和水，该燃烧换热单元24对接收到的污染物进行燃烧，并利用燃烧污染物产生的热量对经分离单元23分离得到的水进行加热，该燃烧换热单元24还与修复井21连通，并将经加热的水送入的修复井21内。在燃烧换热单元24对经分离单元23分离得到的水进行加热时，可得到温度较高的热水和水加热过程产生的水汽，该热水和水汽一并送入到修复井21内，从而可提高污染场地10的饱和蒸汽压，且热水和水汽带来的高热量可加热污染场地10土体中的含污染物的地下水，其中的污染物包括有油相物质，该油相物质经加热后可显著降低粘度，从而可以扩大修复井21的影响范围，降低能耗，减少运行时间。

在本实用新型的一种具体实施方式中，如图1所示，修复井21包括井管212和筛管213，其中井管212打入污染场地10的土体中，且该井管212的底部应伸入至地下水层内，井管212上开设有复数个透水孔，且透水孔布设于井管212的四周并靠近井管212的下部设置，通过透水孔可让土体中的地下水进入到井管212的内部。筛管213插入到井管212内，且该筛管213与井管211的内壁相贴设，筛管213上的筛孔尺寸小于透水孔的尺寸，利用筛管213可对进入到井管212内水进行初步的过滤。井管212和筛管213的管口与井盖211密封连接，该井管212和筛管213与将该211之间的连接强度，应能够承受修复井21内部的负压，还应承受一定的正压力。

进一步地，本实用新型的抽提系统20还包括抽提管214和注入管215，其中的抽提管214穿过井盖211并伸入到修复井21内，该抽提管214位于井盖211外侧的端部与动力机构22连接，动力机构22通过抽提管214可将土体中的含有污染物的水抽出。注入管215穿过井盖211并伸入到修复井21内，该注入管215位于井盖211外侧的端部与燃烧换热单元24连接，燃烧换热单元24将加热水产生的热水和水汽通过注入管215注入到修复井21内。较佳地，抽提管24上设有控制阀，该控制阀可自动控制，也可手动控制，通过控制阀可切换手提管214与动力机构的连接以及调节抽提流量。

在进一步地，注入管215上安装有温度检测探头和含氧量检测探头。通过温度检测探头实时检测注入管215的温度，通过含氧量检测探头实时检测注入管215内的含氧量，通过实时检测注入到修复井21内的气体和液体的温度及含氧量，可防止爆炸等现象的发生，确保作业安全。

较佳地，在注入管215上装设有控制阀，利用控制阀可控制注入管215的连通和关闭，实现应急处置。

又佳地，动力机构22可为真空泵，还可以为罗茨风机，又可以是其他能够抽水并提供负压功能的设备。

在一种较佳实施方式中，修复井21设有多个，间隔布设在污染场地的土体中，多个修复井21与一动力机构22连接。

在本实用新型的一种具体实施方式中，如图1和图2所示，分离单元23包括与动力机构22连接的滤袋除尘器231、与滤袋除尘器213连接的气液分离器232以及与气液分离器232连接的油水分离器233；该气液分离器232接收经滤袋除尘器231过滤的含有污染物的地下水，并对接收的经过滤的含有污染物的地下水进行气液分离，气液分离器232具有出口气相端和出口液相端，出口气相端与燃烧换热单元24连接，出口液相端与油水分离器233连接；油水分离器233接收出口液相端处流出的分离液体，并对分离液体进行油水分离，油水分离器233与燃烧换热单元24连接。

其中的滤袋除尘器231用于对动力机构22抽取出的含有污染物的地下水进行过滤，以去除混入抽取的地下水中的细小固体颗粒物和因污染物在不同分压下析出的油蜡状物质。气液分离器232用于分离气液两相，分离得出的气体送入到燃烧换热单元24进行燃烧，分离得出的液体送入到油水分离器233进行下一步分离。油水分离器233用于分离油水两相，分离得出的油和水送入到燃烧换热单元24，其中的油用于燃烧，水用于加热后送回到修复井21内。

进一步地，油水分离器233具有轻质液相端和重质液相端；该轻质液相端与一储油罐234连接，通过储油罐234存储经油水分离器分离出的污染物；该储油罐234与燃烧换热单元24连接，将其内存储的污染物(也即油)送入到燃烧换热单元24进行燃烧；重质液相端与一储水罐235连接，通过储水罐235存储经油水分离器233分离出的水；该储水罐235与燃烧换热单元24连接，将其内存储的水送入到燃烧换热单元24内进行加热。

再进一步地，储油罐234通过油泵与燃烧换热单元24连接，利用油泵将储油罐234内的污染物送入到燃烧换热单元24处，油泵连接的管路上设置有止火阀。储水罐235连接有补水管路，利用补水管路可向储水罐235内注入药剂，利用药剂调整水质，去除污染物，实现净化水质的效果。

在本实用新型的一种具体实施方式中，如图1和图3所示，燃烧换热单元24包括均与分离单元23连接的燃烧器241和换热器242；该燃烧器241接收经分离单元23分离得到的污染物并燃烧接收的污染物；该换热器242还与燃烧器241连接，换热器242接收经分离单元23分离得到的水，并利用燃烧器241燃烧污染物产生的热量对经分离单元分离得到的水进行加热，换热器242与修复井21连通。

具体地，换热器242包括换热板、设于换热板一侧的气体管路和设于换热板另一侧的液体管路，气体管路的进口与燃烧器241连接，气体管路的出口与烟囱连接，燃烧器241燃烧污染物形成的带有热量的烟进入到气体管路并从烟囱排出；液体管路的进口与储水罐235连接，储水罐235内的水送入到液体管路中，该液体管路中的水通过换热板与气体管路中的带有热量的烟进行热交换，以加热液体管路中的水，经加热的水从液体管路的出口输出。较佳地，换热器242为热交换器。

进一步地，换热器242还与一高温水储罐243连通，通过高温水储罐243存储经加热的水，且高温水储罐243通过一泵体与修复井21连通。具体地，将高温水储罐243与换热器242的液体管路的出口连接，经加热的水自液体管路流入到高温水储罐243内。

再进一步地，燃烧换热单元24还包括与燃烧器241连接的进气风机244和空气过滤器245。利用进气风机244和空气过滤器245为燃烧器241送风，以便于燃烧器241内污染物的燃烧。

更进一步地，燃烧器241还连接有文丘里管246和减压阀247，通过文丘里管246和减压阀247可向燃烧器241内补充燃料和助燃气体，以提高燃烧器241内燃烧污染物的效率。

较佳地，燃烧器241为两用燃烧器，其可燃烧气液分离器232分离出的气体，还可燃烧油水分离器233分离出的油。

在本实用新型的一种具体实施方式中，修复井21内装设有供检测地下水位的液位检测设备。通过液位检测设备检测抽提过程中油相液位及地下水位变化。

在本实用新型的一种具体实施方式中，本实用新型的提取系统20中的各个单元间通过管路连接，且管路上安装有检测探头，用于对管路内流经的气体、液体进行监测。各管路上还设置有取样口，以便于进行取样检测，主要的检测指标包括流量、压力、真空度、温度、含氧量以及污染物浓度。该提取系统20还包括PLC单元，该PLC单元与各检测探头控制连接，还与动力机构以及各储罐处的泵体控制连接，能够实现控制动力机构及各储罐处泵体的运行，还能够控制各控制阀以调节流量。该提取系统20还包括显示屏幕，通过显示屏幕可对提取系统的运行情况进行查看、手动控制、更改参数等。

本实用新型抽提系统的有益效果为：

通过风机产生的负压，将土壤中的LNAPL、地下水以及挥发性有机物和半挥发性有机物通过与修复井连接的抽提管道抽入到设备中，经气液分离器以及油水分离后，分别进入相应处理单元进行净化；

尾气燃烧余热可利用，抽提上来的水经过换热器重新注入到修复井中用于加热含油层，油层加热后可显著降低粘度，可以扩大抽提井影响范围，降低能耗，减少运行时间；

抽出后的地下水加热后回灌到修复井内，对地下水水位影响较小；

液相污染物可在油水两相燃烧器中掺烧，减少油相污染物转运和后处理费用；

抽提系统由PLC单元自动控制运行，所有仪表的数值、装置的运行状态均可通过显示屏幕进行查看及控制。此外，也可手动进行操作。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种热强化多相抽提系统，用于对污染场地进行修复，其特征在于，所述抽提系统包括：

打入所述污染场地的土体中的修复井，所述修复井的井口处密封连接有一井盖；

与所述修复井连通并设于所述污染场地的地面上的动力机构，通过所述动力机构可自所述修复井内抽提出含有污染物的地下水；

与所述动力机构连接的分离单元，通过所述分离单元对含有污染物的地下水进行分离以得到水和污染物；以及

与所述分离单元连接并接收经所述分离单元分离得到的污染物和水的燃烧换热单元，通过所述燃烧换热单元燃烧经所述分离单元分离得到的污染物，并利用燃烧所产生的热量对经所述分离单元分离得到的水进行加热，所述燃烧换热单元还与所述修复井连通以将经加热的水送入所述修复井内。

2.如权利要求1所述的热强化多相抽提系统，其特征在于，所述修复井包括打入所述污染场地的土体中的井管和插入所述井管内并与所述井管的内壁相贴设的筛管，所述井管和所述筛管的管口与所述井盖密封连接，且所述井管上开设有复数个透水孔。

3.如权利要求1或2所述的热强化多相抽提系统，其特征在于，还包括穿过所述井盖并伸入所述修复井内的抽提管和注入管；

所述抽提管位于所述井盖外侧的端部与所述动力机构连接；

所述注入管位于所述井盖外侧的端部与所述燃烧换热单元连接。

4.如权利要求3所述的热强化多相抽提系统，其特征在于，所述注入管上安装有温度检测探头和含氧量检测探头。

5.如权利要求1所述的热强化多相抽提系统，其特征在于，所述分离单元包括与所述动力机构连接的滤袋除尘器、与所述滤袋除尘器连接的气液分离器以及与所述气液分离器连接的油水分离器；

所述气液分离器接收经所述滤袋除尘器过滤的含有污染物的地下水，并对接收的经过滤的含有污染物的地下水进行气液分离，所述气液分离器具有出口气相端和出口液相端，所述出口气相端与所述燃烧换热单元连接，所述出口液相端与所述油水分离器连接；

所述油水分离器接收所述出口液相端处流出的分离液体，并对所述分离液体进行油水分离，所述油水分离器与所述燃烧换热单元连接。

6.如权利要求5所述的热强化多相抽提系统，其特征在于，所述油水分离器具有轻质液相端和重质液相端；

所述轻质液相端与一储油罐连接，通过所述储油罐存储经所述油水分离器分离出的污染物；

所述储油罐与所述燃烧换热单元连接；

所述重质液相端与一储水罐连接，通过所述储水罐存储经所述油水分离器分离出的水；

所述储水罐与所述燃烧换热单元连接。

7.如权利要求1所述的热强化多相抽提系统，其特征在于，所述燃烧换热单元包括均与所述分离单元连接的燃烧器和换热器；

所述燃烧器接收经所述分离单元分离得到的污染物并燃烧接收的污染物；

所述换热器还与所述燃烧器连接，所述换热器接收经所述分离单元分离得到的水，并利用所述燃烧器燃烧污染物产生的热量对经所述分离单元分离得到的水进行加热，所述换热器与所述修复井连通。

8.如权利要求7所述的热强化多相抽提系统，其特征在于，所述换热器还与一高温水储罐连通，通过所述高温水储罐存储经加热的水，且所述高温水储罐通过一泵体与所述修复井连通。

9.如权利要求7所述的热强化多相抽提系统，其特征在于，还包括与所述燃烧器连接的进气风机和空气过滤器。

10.如权利要求1所述的热强化多相抽提系统，其特征在于，所述修复井内装设有供检测地下水位的液位检测设备。

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