CN213763431U

CN213763431U - 一种污染土壤原位好氧生物修复系统

Info

Publication number: CN213763431U
Application number: CN202022032330.2U
Authority: CN
Inventors: 申屠雷吉; 韩伟; 李梦凡; 范来; 李亚锋; 屈春艳
Original assignee: Center International Group Co Ltd
Current assignee: Sente soil remediation Research Institute (Shenzhen) Co.,Ltd.
Priority date: 2020-09-15
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2021-07-23
Anticipated expiration: 2030-09-15

Abstract

本实用新型公开了一种污染土壤原位好氧生物修复系统，包括设置于污染土壤区域的抽水井、与抽水井出口相连接的水处理单元、及溶液调配注入单元，溶液调配注入单元与水处理单元连接，溶液调配注入单元包括营养液调配罐、溶氧罐和注入装置，经水处理单元过滤后的地下水依次进入营养液调配罐和溶氧罐进行富氧营养液调配，再经注入装置注入待修复污染区域中。本系统可以同时进行非饱和区域和饱和区域的原位土壤生物修复，通过合理调配营养基质、氧气和水分促进土著微生物生长，从而达到修复效果，并且，该修复系统在修复过程中对环境土壤扰动小，不破坏土壤生态结构，系统运行有效，无二次污染风险。

Description

一种污染土壤原位好氧生物修复系统

技术领域

本实用新型涉及污染场地修复技术领域，具体涉及一种污染土壤原位好氧生物修复系统。

背景技术

在自然界中，土著微生物的代谢过程通常非常缓慢。因此，所有的土壤微生物修复方法都旨在提高微生物的活性，以缩短原位生物好氧降解的时间。这就需要以水分、氧气和营养等形式向微生物提供必要的环境兴奋剂，从而提高土壤微生物修复效率。

土壤微生物修复按照修复技术可分为原位生物修复和异位生物修复，原位修复通常指在不扰动土壤环境的情况下，通过向土壤中添加微生物生长所需物质，提高生物活性，从而达到降解污染物的目的。异位生物修复，通常指清挖土壤后建成生物堆的形式进行修复，这种形式虽然有操作简单，生物条件容易控制等优点，但是在清挖土壤或建堆修复过程中可能导致易挥发性有机物的逸散，有造成二次污染的风险。

土壤生物修复按照生物降解类型也可分为好氧生物修复和厌氧生物修复，好氧生物修复通常需要向环境中提供水分、氧气和营养基质(电子受体N、P等)，提高好氧微生物活性。厌氧生物修复，需要在无氧或缺氧环境中进行，因此通常是更适用于饱和区土壤的生物修复。相比较而言，好氧生物修复可以同时适用于非饱和区和饱和区土壤，且修复过程可以在饱和区及非饱和区分别进行，也可以同时进行。

申请公布号CN 109821888 A的专利文献公开了一种包气带污染土壤原位生物修复方法，该生物修复方法通过在污染区域范围内采用地面渗水方式使得包气带污染土壤饱含水，布设修复井，为快速达到修复效果可在修复井中注入好氧生物菌剂后依次曝气，完成包气带污染土壤的修复。上述专利文献需要在修复场地边界进行垂直防渗，来控制整个修复区域的环境条件。同时需要在垂直防渗范围内挖出一个或多个渗坑，往渗坑注入清水或清水稀释后的好氧生物菌剂，来达到修复目的。该方法只适用于非饱和区的土壤修复，且无法避免清水在土壤下渗过程中携带土壤污染物质进入地下水，从而对地下水造成二次污染。并且该修复方法中使用的菌剂需要将土著微生物事先筛选、驯化或添加外源工程菌，然后进行反复测试，使菌种能适应场地土壤环境，会在一定程度影响项目工期进度，同时若使用外源工程菌则会造成外来物种入侵的风险。

因此，有必要开发一种对环境友好，无外来物种入侵风险，且能同时针对土壤饱和区及非饱和区的原位好氧生物修复技术。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种同时针对饱和区及非饱和区的污染土壤原位好氧生物修复系统，可以同时进行非饱和区和饱和区的原位土壤生物修复，通过合理调配营养基质、氧气和水分促进土著微生物生长，从而达到修复效果。并且，该修复系统在修复过程中对环境土壤扰动小，不破坏土壤生态结构，系统运行有效，无二次污染风险。

本实用新型采用如下技术方案：

一种污染土壤原位好氧生物修复系统，所述系统包括设置于污染土壤区域的抽水井、与所述抽水井出口相连接的水处理单元、及溶液调配注入单元，所述溶液调配注入单元与所述水处理单元连接，所述溶液调配注入单元包括营养液调配罐、溶氧罐和注入装置，经所述水处理单元过滤后的地下水依次进入所述营养液调配罐和溶氧罐进行富氧营养液调配，再经所述注入装置注入待修复污染区域中。

所述营养液调配罐中加入营养基质，按质量比设定C:N:P＝100:10: 1，所述溶氧罐内注入空气，使所述溶氧罐中的C与溶解氧的质量比为 1:3.5～7。

进一步地，所述溶氧罐包括罐体和鼓风机，所述鼓风机的出风口连接一进风管，所述进风管延伸至靠近所述罐体的底部。

进一步地，所述注入装置包括设置于非饱和区污染土壤中的水平渗透管和垂直渗透管，所述水平渗透管和垂直渗透管通过管路与所述溶氧罐的下部连通。

优选地，所述水平渗透管水平设置于污染土壤中，其上间隔设有多个渗透孔，所述渗透孔距离地面为0.5m～1m；所述垂直渗透管的出口垂直延伸至距离地面为1m～10m的深层污染土壤中。

进一步优选地，所述注入装置还包括分布于饱和区污染土壤中的注入井，所述注入井通过管路与所述溶氧罐的下部连通，所述注入井的下部延伸至地下水中。

所述水处理单元包括气液分离罐、气体活性炭罐、油水分离罐、储液罐和液体活性炭罐，所述气体活性炭罐的进气口与所述气液分离罐的气体出口连通，所述油水分离罐的进口与所述气液分离罐的液体出口连通，经所述油水分离罐油水分离后的水依次进入所述储液罐和所述液体活性炭罐，所述营养液调配罐进口与所述液体活性炭罐出口连接。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

A.本实用新型所提供的原位好氧生物修复系统，利用抽出的地下水经水处理单元净化后再用于富氧营养液的配置，富氧营养液通过对该场地土壤理化性质、有机质含量以及土壤微生物量等分析后按照C、N、P指定比例调配，再经溶氧处理，使抽出的地下水达到符合修复区域土著微生物生长条件，通过注入装置注入待修复污染土壤中，实现微生物对土壤的快速修复，且不会对地下水产生二次污染。

B.本实用新型可以同时对非饱和区域和饱和区域的污染土壤的原位生物修复，可处理包括苯系物、碳氢化合物烃、多环芳烃和部分卤代烃等有机污染污染土壤，可高效处理污染物的浓度范围为：碳氢化合物：1000～ 5000mg/kg土，苯系物：1～10mg/kg土。最终修复效果取决于修复区域内微生物活性。通常石油烃降解修复后浓度可低于1000mg/kg。修复周期取决于污染物降解难易程度，一般周期在6-12个月。生物修复深度取决于地质和水文地质条件，包括渗透系数、地下水埋深、涌水量等。富氧营养液渗透，水平渗透系统适合污染深度约1m浅层土壤，垂直渗透系统适合污染渗透1-10m的深层土壤。

C.本实用新型所提供的原位好氧生物修复系统设计合理，针对中低浓度可降解有机污染物处理效果好，修复系统对修复区域土壤环境扰动较小，且利用刺激土壤中的土著微生物活性来降解有机污染物，对环境友好，不会有二次污染风险。同时，该系统根据污染场地的复杂程度，可在此基础上增加其它装置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。

图1为本实用新型所提供的修复系统整体结构示意图；

图中标识如下：

1-抽水井；

2-水处理单元；21-气液分离罐，22-气体活性炭罐，23-油水分离罐，24- 储液罐，25-液体活性炭罐；

3-溶液调配注入单元；

31-营养液调配罐；

32-溶氧罐；

321-罐体，322-鼓风机；

33-注入装置；

331-水平渗透管，332-垂直渗透管，333-注入井；

A-非饱和区域；B-饱和区域；C-污染土壤。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供的一种同时针对饱和区域及非饱和区域的污染土壤原位好氧生物修复系统，主要包括位于污染土壤C中的地下抽水井1、水处理单元2和溶液调配注入单元3组成。水处理单元1用于对抽出的污染土壤C中的水进行净化处理。溶液调配注入单元3包括营养液调配罐31、溶氧罐32和注入装置33，经水处理单元2过滤后的地下水依次进入营养液调配罐31和溶氧罐32进行进行富氧营养液调配，再经注入装置33注入待修复污染区域中。其中注入装置包括位于非饱和区域A的水平渗透管23和/或垂直渗透管24，在水平渗透管23和垂直渗透管24上设有多个渗透孔，其中水平渗透管23适合置于渗透孔距离地面为0.5～1m的位置；垂直渗透管332的出口垂直延伸至距离地面为1～10m的深层污染土壤中，水平渗透管331和垂直渗透管332通过管路与溶氧罐32的下部连通。

当然，本实用新型还可以利用于饱和区域B的污染土壤C，即注入装置33还包括分布于饱和区域B污染土壤C中的注入井333，注入井333通过管路与溶氧罐32的下部连通，注入井333的下部延伸至地下水中。

本实用新型中的溶氧罐32包括罐体321和鼓风机322，鼓风机322的出风口连接一进风管，进风管延伸至靠近罐体321的底部，鼓风机322用于向罐体321中的水进行溶氧处理。在营养液调配罐31中加入营养基质，按质量比设定C:N:P＝100:10:1，溶氧罐32内注入空气，使溶氧罐32 中的C与溶解氧的质量比为1:3.5～7。

其中的水处理单元依次包括气液分离罐21、气体活性炭罐22、油水分离罐23、储液罐24和液体活性炭罐25，气液分离罐21入口端连接抽水井 1，气相出口端连接气体活性炭罐22，液相出口端连接油水分离罐23；气体活性炭罐22处理污染气体后直接排放；油水分离罐23出口端与储液罐 24入口端；储液罐24和液体活性炭罐25连接，最终净化处理后液体定时、定量泵送至溶液调配注入单元3。水处理单元1中，利用潜水泵将地下水抽出，抽水流量和压力的设定通过水文地质信息计算获得。抽出的地下水通过气液分离罐21去除水中易挥发性污染气体。分离后气体进入气体活性炭罐22吸附排放，液体进入油水分离罐23去除水中的油相杂质，分离出的油相杂质定期清理外运处置，分离出的液体进行活性炭吸附净化处理，液体活性碳罐25前可通过储液罐24作为缓冲，可有助于控制液体流量，保证后续工艺环节顺利进行。水处理单元2中所有涉及地下水抽取和液体传送，都使用复合设计要求的水泵。

上述的气液分离罐21、气体活性炭罐22、油水分离罐23、储液罐24 和液体活性炭罐25，上述罐体大小会根据每个污染场地地质情况、污染物类型以及污染浓度等进行针对性设计，均为现有技术。

在溶液调配注入单元3中，将经过水处理单元2的地下水送入营养液调配罐，按比例加入营养基质(NH₄Cl,H₃PO₄)，比例设置为：C:N:P质量比＝100:10:1，通过搅拌器混合均匀，其中的C来源于污染土壤中或水中，根据C来调节N和P的加入量；将调配好的营养液送入溶氧罐32，主要通过鼓风机322给溶液中注入氧气，通常生物降解1kg碳需要约3.5kg 的氧气，本系统注入氧气量设置为：C/O₂质量比＝1:3.5～7；最后将调配好的富氧营养液注入污染土壤C中，非饱和区域A通过水平渗透管331或垂直渗透管332注入，饱和区域B通过注入井333注入。其中浅层土壤(约1 米深度)修复使用水平渗透管331，深层土壤(1～10m深度)修复使用垂直渗透管332。由水平渗透管331、垂直渗透管332和注入井333所形成的渗透注入区域可以设置成5m×5m～10m×10m的模块化区域内，垂直渗透管 332的安装区域需要预先钻孔，然后将垂直渗透管332设置在钻孔中；垂直渗透管332使用压力喷枪，可以将富氧营养液快速渗透到修复区域中。渗透注入区域、注入深度、注入压力和流量都基于场地污染物性质、污染范围、地质和水文地质情况进行设计。其中饱和区域B的注入井333，需要钻井并预埋筛管，钻井深度取决于饱和区域B的污染深度，通过注入富氧营养液刺激地下水中微生物活性，从而达到水中有机污染物的降解效果。

本实用新型中营养液的配置，基于修复区域内土壤理化性质分析，通过检测土壤和地下水中污染物浓度，有机质含量，微生物类型和菌群结构；土壤中的生物需氧量可以通过土壤呼吸试验测试，地下水中生物需氧量可使用传统水质分析方法测试获得。

修复系统通过利用地下水抽出处理，再经富氧营养液调配后，通过水平渗透管331、垂直渗透管332和注入井333，重新注入污染土壤C中，可同时实现非饱和区域A和饱和区域B的好氧生物修复。本实用新型通过地土壤理化性质、有机质含量以及土壤微生物量等分析后按照特定指定比例调配营养液，并使用鼓风机322给溶液充氧，使达到符合修复区域土著微生物生长条件，可有效刺激微生物活性，从而加速土壤有机污染物降解；本实用新型直接利用土著微生物进行生物修复，对土壤环境扰动较小，且不产生二次污染；通过合理系统设计，可将微生物生长所需营养基质、氧气和水分快速注入到待修复污染区域中，从而提高生物修复效率。

上述所提及的气液分离罐21、气体活性炭罐22、油水分离罐23等都可以采用现有技术进行组合，不再对其结构原理进行赘述。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims

1.一种污染土壤原位好氧生物修复系统，其特征在于，所述系统包括设置于污染土壤区域的抽水井（1）、与所述抽水井（1）出口相连接的水处理单元（2）、及溶液调配注入单元（3），所述溶液调配注入单元（3）与所述水处理单元（2）连接，所述溶液调配注入单元（3）包括营养液调配罐（31）、溶氧罐（32）和注入装置（33），经所述水处理单元（2）过滤后的地下水依次进入所述营养液调配罐（31）和溶氧罐（32）进行富氧营养液调配，再经所述注入装置（33）注入待修复污染区域中。

2.根据权利要求1所述的污染土壤原位好氧生物修复系统，其特征在于，所述溶氧罐（32）包括罐体（321）和鼓风机（322），所述鼓风机（322）的出风口连接一进风管，所述进风管延伸至靠近所述罐体（321）的底部。

3.根据权利要求1所述的污染土壤原位好氧生物修复系统，其特征在于，所述注入装置（33）包括设置于非饱和区污染土壤中的水平渗透管（331）和垂直渗透管（332），所述水平渗透管（331）和垂直渗透管（332）通过管路与所述溶氧罐（32）的下部连通。

4.根据权利要求3所述的污染土壤原位好氧生物修复系统，其特征在于，所述水平渗透管（331）水平设置于污染土壤中，其上间隔设有多个渗透孔，所述渗透孔距离地面为0.5 m~1m；所述垂直渗透管（332）的出口垂直延伸至距离地面为1m~10m的深层污染土壤中。

5.根据权利要求4所述的污染土壤原位好氧生物修复系统，其特征在于，所述注入装置（33）还包括分布于饱和区污染土壤中的注入井（333），所述注入井（333）通过管路与所述溶氧罐（32）的下部连通，所述注入井（333）的下部延伸至地下水中。

6.根据权利要求1-5任一所述的污染土壤原位好氧生物修复系统，其特征在于，所述水处理单元（2）包括气液分离罐（21）、气体活性炭罐（22）、油水分离罐（23）、储液罐（24）和液体活性炭罐（25），所述气体活性炭罐（22）的进气口与所述气液分离罐（21）的气体出口连通，所述油水分离罐（23）的进口与所述气液分离罐（21）的液体出口连通，经所述油水分离罐（23）油水分离后的水依次进入所述储液罐（24）和所述液体活性炭罐（25），所述营养液调配罐（31）进口与所述液体活性炭罐（25）出口连接。