本實(shí)用新型涉及污染土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種揮發(fā)性有機(jī)污染土壤的修復(fù)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，場(chǎng)地污染在我國(guó)越來越嚴(yán)重，成為無法忽視的環(huán)境問題。石油、化工、農(nóng)藥、礦山、印刷、建材、噴涂等各行各業(yè)在生產(chǎn)的同時(shí)都會(huì)產(chǎn)生大量的污染物。各行業(yè)場(chǎng)址內(nèi)堆置和排放的污染物造成了嚴(yán)重的場(chǎng)地污染。廢棄污染場(chǎng)地中的各種污染物若不經(jīng)處置或處理不當(dāng)，必將對(duì)周邊的生態(tài)環(huán)境和人類健康造成不利影響。

有機(jī)污染物是在污染場(chǎng)地分布最廣泛的污染物之一。有機(jī)污染物可以吸附在土壤顆粒物上，并持續(xù)地向土壤和地下水中釋放。為了降低被有機(jī)污染物污染的土壤對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境所造成的影響，需要比較徹底的去除吸附在土壤顆粒物的有機(jī)污染物。

目前，常采用的處理?yè)]發(fā)性有機(jī)污染物、半揮發(fā)性有機(jī)污染物、農(nóng)藥、高沸點(diǎn)氯代化合物等有機(jī)污染土壤的方法是熱處理技術(shù)，其原理為通過直接或間接熱交換，將污染介質(zhì)及其所含的有機(jī)污染物加熱到足夠的溫度（150~540℃），使有機(jī)污染物從污染介質(zhì)中揮發(fā)或分離的過程。但是，熱處理技術(shù)處理速度慢，對(duì)于黏粒含量高的土壤處理比較困難，并且加熱能耗高，使得修復(fù)成本居高不下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本實(shí)用新型實(shí)施例要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中的采用熱處理技術(shù)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)污染土壤進(jìn)行修復(fù)時(shí)效率低、對(duì)不同土壤的適用性差。

為此，本實(shí)用新型實(shí)施例的一種揮發(fā)性有機(jī)污染土壤的修復(fù)系統(tǒng)，包括：蒸汽子系統(tǒng)、臭氧子系統(tǒng)和抽氣子系統(tǒng)；

蒸汽子系統(tǒng)包括蒸汽注入井、蒸汽管路和蒸汽產(chǎn)生裝置；蒸汽產(chǎn)生裝置通過蒸汽管路與蒸汽注入井連接，蒸汽注入井設(shè)置于污染土壤區(qū)域內(nèi)且沿地表垂直向下延伸至地下水潛水層下方；

抽氣子系統(tǒng)包括抽氣井、抽氣管路和氣液處理裝置；抽氣井通過抽氣管路與氣液處理裝置連接，抽氣井設(shè)置位于靠近蒸汽注入井且沿地表垂直向下延伸至地下潛水層上方；

臭氧子系統(tǒng)包括臭氧注入井、臭氧管路和臭氧發(fā)生裝置；臭氧發(fā)生裝置通過臭氧管路與臭氧注入井連接，臭氧注入井沿污染土壤區(qū)域外邊界設(shè)置且包圍蒸汽注入井和抽氣井，臭氧注入井延伸至地下水潛水層下方。

優(yōu)選地，所述臭氧注入井的井孔沿污染土壤區(qū)域外邊界螺旋向下延伸。

優(yōu)選地，所述臭氧注入井的井壁上設(shè)置有毛細(xì)注入孔。

優(yōu)選地，所述蒸汽產(chǎn)生裝置包括至少兩組加熱線圈、高頻電源和加熱管；加熱管的輸出端與蒸汽管路的輸入端連接，至少兩組加熱線圈交替纏繞在加熱管上，加熱線圈的兩端分別與高頻電源連接，用于在30秒內(nèi)迅速產(chǎn)生100℃以上的蒸汽。

優(yōu)選地，所述氣液處理裝置包括氣液分離器、真空泵、污染氣體過濾器和污染水過濾器；氣液分離器的輸入端與抽氣管路的輸出端連接，氣液分離器的第一輸出端經(jīng)真空泵后與污染氣體過濾器的輸入端連接，氣液分離器的第二輸出端與污染水過濾器的輸入端連接。

優(yōu)選地，還包括微波子系統(tǒng)；

微波子系統(tǒng)包括微波輻射器和微波激勵(lì)裝置；微波輻射器與微波激勵(lì)裝置連接，設(shè)置位于抽氣井的四周且沿地表垂直向下延伸至地下潛水層下方。

本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的揮發(fā)性有機(jī)污染土壤的修復(fù)系統(tǒng)，通過設(shè)置蒸汽子系統(tǒng)和臭氧子系統(tǒng)，加速了有機(jī)污染物在臭氧作用下的氧化還原反應(yīng)，提高了污染土壤的修復(fù)速度，提高了修復(fù)效率，且擴(kuò)大了系統(tǒng)的適用性。通過將蒸汽注入井設(shè)置于污染土壤區(qū)域內(nèi)且沿地表垂直向下延伸至地下水潛水層下方、抽氣井設(shè)置位于靠近蒸汽注入井且沿地表垂直向下延伸至地下潛水層上方、臭氧注入井沿污染土壤區(qū)域外邊界設(shè)置且包圍蒸汽注入井和抽氣井，臭氧注入井延伸至地下水潛水層下方，降低了系統(tǒng)的能耗，提高了系統(tǒng)對(duì)污染土壤的修復(fù)效益，并且在對(duì)污染土壤進(jìn)行修復(fù)的同時(shí)還能對(duì)地下水進(jìn)行修復(fù)。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型具體實(shí)施方式中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1中揮發(fā)性有機(jī)污染土壤的修復(fù)系統(tǒng)的一個(gè)具體示例的原理框圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1中蒸汽注入井、臭氧注入井和抽氣井的排布方式的一個(gè)具體示例的原理框圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2中螺旋結(jié)構(gòu)的臭氧注入井的一個(gè)具體示例的原理框圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例3中蒸汽產(chǎn)生裝置的一個(gè)具體示例的原理框圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例4中氣液處理裝置的一個(gè)具體示例的原理框圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例5中微波子系統(tǒng)的一個(gè)具體示例的原理框圖；

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例6中揮發(fā)性有機(jī)污染土壤的修復(fù)方法的一個(gè)具體示例的流程圖。

附圖標(biāo)記：10-蒸汽子系統(tǒng)，11-蒸汽注入井，12-蒸汽管路，13-蒸汽產(chǎn)生裝置，131-加熱線圈，132-高頻電源，133-加熱管，20-臭氧子系統(tǒng)，21-臭氧注入井，211-毛細(xì)注入孔，22-臭氧管路，23-臭氧發(fā)生裝置，30-抽氣子系統(tǒng)，31-抽氣井，32-抽氣管路，33-氣液處理裝置，331-氣液分離器，332-真空泵，333-污染氣體過濾器，334-污染水過濾器，41-微波輻射器，42-微波激勵(lì)裝置，W-污染土壤區(qū)域，S-地下水位線。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“左”、“右”、“豎直”、“水平”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是無線連接，也可以是有線連接。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

此外，下面所描述的本實(shí)用新型不同實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種揮發(fā)性有機(jī)污染土壤的修復(fù)系統(tǒng)，如圖1所示，包括：蒸汽子系統(tǒng)10、臭氧子系統(tǒng)20和抽氣子系統(tǒng)30。

蒸汽子系統(tǒng)10包括蒸汽注入井11、蒸汽管路12和蒸汽產(chǎn)生裝置13。蒸汽產(chǎn)生裝置13通過蒸汽管路12與蒸汽注入井11連接，蒸汽注入井11設(shè)置于污染土壤區(qū)域W內(nèi)且沿地表垂直向下延伸至地下水潛水層下方，圖1中S代表地下水位線。一般污染土壤區(qū)域W分布于地下水位線S上方，將蒸汽注入井11設(shè)置成垂直向下延伸至地下水位線S下方，可以最大范圍地將待修復(fù)土壤加熱到預(yù)定溫度，同時(shí)也修復(fù)了污染土壤區(qū)域W下方的地下水。

抽氣子系統(tǒng)30包括抽氣井31、抽氣管路32和氣液處理裝置33。抽氣井31通過抽氣管路32與氣液處理裝置33連接，抽氣井31設(shè)置位于靠近蒸汽注入井11且沿地表垂直向下延伸至地下潛水層上方。抽氣井31的影響半徑為5~10米，蒸汽注入井11的影響半徑為3~5米，蒸汽注入井11和抽氣井31各自都有自己的影響半徑，所以抽氣井31應(yīng)盡量設(shè)置于靠近蒸汽注入井11的位置，如蒸汽注入井11至抽氣井31的距離為3~5米，以將加熱作用而揮發(fā)出來的有機(jī)污染物氣體抽氣干凈。另外，將抽氣井31設(shè)置成垂直向下延伸至地下水位線S上方，可以避免將土壤中過多的水汽被抽吸上來，降低了氣液處理裝置33的消耗，從而降低了系統(tǒng)的成本。

臭氧子系統(tǒng)20包括臭氧注入井21、臭氧管路22和臭氧發(fā)生裝置23。臭氧發(fā)生裝置23通過臭氧管路22與臭氧注入井21連接，臭氧注入井21沿污染土壤區(qū)域W外邊界設(shè)置且包圍蒸汽注入井11和抽氣井31，臭氧注入井21沿地表垂直向下設(shè)置，臭氧注入井21的影響半徑有30米左右，在整個(gè)污染土壤區(qū)域W內(nèi)的土壤都能充分接觸臭氧，加速有機(jī)污染物的氧化反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)污染土壤的快速修復(fù)。臭氧注入井21延伸至地下水潛水層下方，可以最大范圍地在待修復(fù)土壤中注入臭氧，同時(shí)也修復(fù)了污染土壤區(qū)域W下方的地下水。

如圖2所示，是一種最佳的蒸汽注入井11、臭氧注入井21和抽氣井31的排布方式，蒸汽注入井11與抽氣井31的直徑比為1:2，臭氧注入井21與抽氣井31的直徑比為1:3，保證修復(fù)處理開始后污染土壤區(qū)域處于負(fù)壓狀態(tài)。圖2中長(zhǎng)點(diǎn)虛線的圓形為以蒸汽注入井11為中心、半徑為5米的圓，抽氣井31均勻分布在該圓上，短點(diǎn)虛線的橢圓上均勻分布有臭氧注入井21，每個(gè)抽氣井31至蒸汽注入井11的距離均為5米，每個(gè)臭氧注入井21至距離最近的抽氣井31的距離為10米左右，保證了蒸汽注入井11、臭氧注入井21和抽氣井31均在各自的影響范圍內(nèi)，在使得系統(tǒng)的能耗在最低的情況下，能夠保證污染土壤修復(fù)效益的最大化。

上述揮發(fā)性有機(jī)污染土壤的修復(fù)系統(tǒng)，通過設(shè)置蒸汽子系統(tǒng)和臭氧子系統(tǒng)，加速了有機(jī)污染物在臭氧作用下的氧化還原反應(yīng)，提高了污染土壤的修復(fù)速度，提高了修復(fù)效率，且擴(kuò)大了系統(tǒng)的適用性。通過將蒸汽注入井設(shè)置于污染土壤區(qū)域內(nèi)且沿地表垂直向下延伸至地下水潛水層下方、抽氣井設(shè)置位于靠近蒸汽注入井且沿地表垂直向下延伸至地下潛水層上方、臭氧注入井沿污染土壤區(qū)域外邊界設(shè)置且包圍蒸汽注入井和抽氣井，臭氧注入井延伸至地下水潛水層下方，降低了系統(tǒng)的能耗，提高了系統(tǒng)對(duì)污染土壤的修復(fù)效益，并且在對(duì)污染土壤進(jìn)行修復(fù)的同時(shí)還能對(duì)地下水進(jìn)行修復(fù)。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種揮發(fā)性有機(jī)污染土壤的修復(fù)系統(tǒng)，與實(shí)施例1所不同的是，如圖3所示，臭氧注入井21的井孔沿污染土壤區(qū)域W外邊界螺旋向下延伸，蒸汽注入井11和抽氣井31設(shè)置位于螺旋線包圍區(qū)域內(nèi)部，螺旋向下的結(jié)構(gòu)使得臭氧注入井21與污染土壤接觸地更加均勻、范圍更加廣泛，所以對(duì)污染土壤的氧化還原修復(fù)更加有效，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的修復(fù)效率。

優(yōu)選地，如圖3所示的局部放大區(qū)域A，臭氧注入井21的井壁上設(shè)置有毛細(xì)注入孔211，使臭氧與污染土壤接觸的廣度和深度被更進(jìn)一步地加強(qiáng)，因而更進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的修復(fù)效率。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供一種揮發(fā)性有機(jī)污染土壤的修復(fù)系統(tǒng)，除了具有實(shí)施例1和2的特征以外，如圖4所示，蒸汽產(chǎn)生裝置13包括至少兩組加熱線圈131、高頻電源132和加熱管133。加熱管133的輸出端與蒸汽管路12的輸入端連接，至少兩組加熱線圈131交替纏繞在加熱管133上，加熱線圈131的兩端分別與高頻電源132連接，用于在30秒內(nèi)迅速產(chǎn)生100℃以上的蒸汽。如圖4所示，粗細(xì)不同的兩組加熱線圈131相間交替纏繞在加熱管133上，粗細(xì)直徑比為2:1，加速了對(duì)加熱管133內(nèi)水的加熱，使得水能夠在30秒內(nèi)迅速產(chǎn)生100℃以上的蒸汽，瞬間變?yōu)闊崴敵?，提高了蒸汽產(chǎn)生裝置輸出蒸汽的溫度和效率。

實(shí)施例4

本實(shí)施例提供一種揮發(fā)性有機(jī)污染土壤的修復(fù)系統(tǒng)，除了具有實(shí)施例1-3的特征以外，如圖5所示，氣液處理裝置33包括氣液分離器331、真空泵332、污染氣體過濾器333和污染水過濾器334。氣液分離器331的輸入端與抽氣管路32的輸出端連接，氣液分離器331的第一輸出端經(jīng)真空泵332后與污染氣體過濾器333的輸入端連接，氣液分離器331的第二輸出端與污染水過濾器334的輸入端連接。優(yōu)選地，污染氣體過濾器333和污染水過濾器334中均采用活性炭作為吸附材料。通過設(shè)置氣液分離器331將抽氣管路32中的氣液進(jìn)行分離，使得液體不會(huì)經(jīng)過真空泵332，從而避免真空泵332因長(zhǎng)期接觸液體而損壞，延長(zhǎng)了其使用壽命。經(jīng)污染氣體過濾器333處理后的氣體滿足大氣排放標(biāo)準(zhǔn)，可直接排放到空氣中。經(jīng)污染水過濾器334處理后的水滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，可直接排出或接入加熱管133，作為加熱管133的第二供水源，接入系統(tǒng)中循環(huán)利用，避免資源浪費(fèi)。

實(shí)施例5

本實(shí)施例提供一種揮發(fā)性有機(jī)污染土壤的修復(fù)系統(tǒng)，除了具有實(shí)施例1-4的特征以外，修復(fù)系統(tǒng)還包括微波子系統(tǒng)。微波子系統(tǒng)包括微波輻射器41和微波激勵(lì)裝置42。微波輻射器41與微波激勵(lì)裝置42連接，設(shè)置位于抽氣井31的四周且沿地表垂直向下延伸至地下潛水層下方。如圖6所示，微波輻射器41設(shè)置于抽氣井31的內(nèi)側(cè)四周，同樣，微波輻射器41也可以設(shè)置于抽氣井31的外側(cè)四周。微波作用可以將臭氧和加熱作用中無法去除的有機(jī)污染物進(jìn)一步使其揮發(fā)，從而進(jìn)行抽吸處理。并且由于蒸汽產(chǎn)生裝置13能夠產(chǎn)生100℃以上的蒸汽注入污染土壤區(qū)域，該溫度的蒸汽已經(jīng)能夠滿足加熱作用的需要，所以無需利用微波子系統(tǒng)實(shí)施對(duì)土壤的加熱，從而降低了微波子系統(tǒng)所需的能耗，也無需在待修復(fù)土壤中添加微波吸收劑，無需對(duì)待修復(fù)土壤翻松混合，簡(jiǎn)化了修復(fù)步驟，進(jìn)一步提高了修復(fù)效率，并且也可以避免土壤在強(qiáng)微波的作用下玻璃化。

實(shí)施例6

本實(shí)施例提供一種利用實(shí)施例1-5中任一個(gè)的揮發(fā)性有機(jī)污染土壤的修復(fù)系統(tǒng)的揮發(fā)性有機(jī)污染土壤的修復(fù)方法，如圖7所示，包括以下步驟：

S1、設(shè)置蒸汽注入井11、臭氧注入井21和抽氣井31的排布方式：在污染土壤區(qū)域外邊界附近設(shè)置延伸至地下潛水層下方的臭氧注入井21，在臭氧注入井21包圍區(qū)域內(nèi)部設(shè)置延伸至地下潛水層上方的抽氣井31和延伸至地下潛水層下方的蒸汽注入井11，抽氣井31至臭氧注入井21的距離為5~15米，蒸汽注入井11至抽氣井31的距離為3~5米；

S2、蒸汽注入：蒸汽產(chǎn)生裝置13產(chǎn)生的100℃以上的蒸汽通過蒸汽管路12注入蒸汽注入井11對(duì)污染土壤區(qū)域?qū)嵤┘訜嶂?00℃以上；

S3、臭氧注入：完成加熱15~30分鐘后，臭氧發(fā)生裝置23生成臭氧氣體，混合空氣后經(jīng)臭氧管路22注入臭氧注入井21，注入速率為20~160

米³/小時(shí)；

S4、抽氣：完成臭氧注入15~20分鐘后，揮發(fā)性有機(jī)污染物通過抽氣井31經(jīng)抽氣管路32連續(xù)抽到氣液處理裝置33進(jìn)行氣液處理，抽氣速率為臭氧氣體注入速率的2~5倍；

S5、氣液處理：經(jīng)氣液處理裝置33處理后的獲得無污染氣體和無污染水。無污染水可直接排出或接入加熱管133，作為加熱管133的第二供水源，接入系統(tǒng)中循環(huán)利用，避免資源浪費(fèi)。

上述揮發(fā)性有機(jī)污染土壤的修復(fù)方法，通過設(shè)置蒸汽注入井、臭氧注入井和抽氣井的排布方式，使蒸汽注入井、臭氧注入井和抽氣井之間的相互作用達(dá)到最強(qiáng)，降低了系統(tǒng)的能耗，提高了系統(tǒng)對(duì)污染土壤的修復(fù)效益，并且在對(duì)污染土壤進(jìn)行修復(fù)的同時(shí)還能對(duì)地下水進(jìn)行修復(fù)。通過對(duì)污染土壤實(shí)施加熱至100℃以上，再注入臭氧，加速了有機(jī)物的微生物降解，有機(jī)污染物的氧化還原反應(yīng)，也提高了對(duì)有機(jī)污染物的修復(fù)效率，且由于加熱作用的加入，使氧化還原反應(yīng)的適用性擴(kuò)大，從而擴(kuò)大了修復(fù)方法的適用性。

優(yōu)選地，蒸汽注入時(shí)的注入方式為每隔1~1.5小時(shí)注入一次，每次連續(xù)注入10~15分鐘。臭氧注入時(shí)臭氧氣體與空氣的體積比為1:30~1:10，注入方式為每隔2~3小時(shí)注入一次，每次連續(xù)注入10~15分鐘。

優(yōu)選地，上述步驟S4中，在完成臭氧注入15~20分鐘后，揮發(fā)性有機(jī)污染物通過抽氣井31經(jīng)抽氣管路32連續(xù)抽到氣液處理裝置33進(jìn)行氣液處理之前，還包括以下步驟：

啟動(dòng)微波激勵(lì)裝置42使微波輻射器41發(fā)射微波，對(duì)污染土壤區(qū)域中的有機(jī)污染物實(shí)施3~15分鐘的微波輻射，從而微波作用可以將臭氧和加熱作用中無法去除的有機(jī)污染物進(jìn)一步使其揮發(fā)，從而進(jìn)行抽吸處理。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。