一種LNAPLs有機污染場地的原位修復系統(tǒng)和修復方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境保護技術領域，尤其涉及一種LNAPLs有機污染場地的原位修復系統(tǒng)和修復方法。
【背景技術】
[0002]目前，我國正處在經(jīng)濟快速發(fā)展的重要時期，各類化學和石油開發(fā)、加工等工業(yè)發(fā)展非常迅速，在其產(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸、存貯和使用過程中，難免會造成跑冒滴漏，從而造成土壤和地下水的污染。
[0003]化學制品泄露對地下水和土壤的污染正日益嚴重。這些化學制品中以與水和空氣不可混合的有機液體一非水相液體，即NAPLs(non_aqueous phase liquids)為主。其中，比水輕的稱為LNAPLs(light non-aqueous phase liquids)，例如汽油、柴油、苯類等；比水密度大的稱為DNAPLs(dense non-aqueous phase liquids)，例如氯代有機物--三氯乙稀、
多氯聯(lián)苯(PCB)以及合成的烴混合物(煤焦油和雜芬油)等。
[0004]在世界范圍內(nèi)，LNAPLs的污染很普遍且難以治理；由于LNAPLs和水不混溶，毒性大，不易降解，對地下多孔介質(zhì)造成的污染存在滯后效應，滯留在土壤和地下水中的LNAPLs由于揮發(fā)、溶解或外力作用可進一步迀移，成為土壤和地下水的長期污染源，造成更大范圍污染，對人類的生存和生活造成難以估計的危害，因此，有必要及時采取措施防止其進一步污染。這些場地中潛存的高風險污染土壤將成為人類的“化學定時炸彈”，嚴重威脅人體健康和環(huán)境安全，已成為當前亟需解決的土壤環(huán)境問題。
[0005]國內(nèi)外，針對污染土壤中LNAPLs的修復技術包括物理、化學和生物修復方法，通過原位修復或異位修復的方法對污染土壤進行修復。
[0006]其中，物理修復技術發(fā)展較早，包括換土法、焚燒法和隔離法等，物理處理法對于面積小、污染嚴重的土壤修復效果明顯，但容易造成土壤結構破壞，且用于大面積受污染土壤修復處理成本高，工程量大，對很多污染物的治理具有局限性。
[0007]化學處理方法，具體包括萃取法、固化法和化學氧化法等，即利用固化劑、化學溶劑或化學氧化還原藥劑，對土壤中有機污染物通過固化、吸附、氧化還原、絡合或化學沉淀等作用實現(xiàn)凈化的目的，其中萃取和洗滌技術可以回收利用土壤中油類污染物，化學氧化修復技術對土壤修復治理無二次污染，但是操作比較復雜。
[0008]生物處理方法，是指利用特定的生物(植物、微生物或原生生物等)吸收、轉(zhuǎn)化、清除或降解環(huán)境污染物，實現(xiàn)環(huán)境凈化、生態(tài)效應恢復的生物措施。生物處理方法處理受污染土壤費用低，對環(huán)境影響低，無二次污染，是環(huán)保領域最具價值和最具生命力的修復技術，但是由于生物修復技術作為單獨的修復技術進行研究、應用的時間短，且研究效果的體現(xiàn)時間較長，生物修復專一性強，且生物耐受性有一定范圍，至今所積累的知識和經(jīng)驗仍然較少。
[0009]國外于20世紀70年代末提出的抽出一處理技術，由于受NAPL在水中溶解度低的限制，僅對控制LNAPLs羽狀污染帶有效，處理后期容易出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象，該技術處理周期長，效率低。針對傳統(tǒng)的抽出一處理技術的局限性，研究者提出了土壤原位淋洗修復技術，對污染土壤無需挖掘或移動處理，在污染場地注入淋洗劑至污染區(qū)域，通過與污染物接觸提高污染物在水中的溶解度和流動性，采用抽提井將污染物抽提至地表進行分離、處理，最后將處理達標的水外排或重新灌入地下水中。
[0010]雖然，該技術能顯著提高修復效率，縮短修復周期;但是，目前該技術修復周期仍然較長，還存在動力消耗大、成本高等問題。由于大多數(shù)受LNAPLs污染的區(qū)域位于偏遠地區(qū)，在進行此類區(qū)域污染土壤和地下水修復工作時，由于修復周期長，需要消耗電量較大。因此，有必要探究一種能夠縮短修復周期，降低動力能耗和成本的新技術。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明提供了一種LNAPLs有機污染場地的原位修復系統(tǒng)和修復方法，該系統(tǒng)和方法能量消耗小、成本低，且污染物去除率高，抽提物分離效果好，地下水和淋洗劑的回用效率高。
[0012]本發(fā)明的技術方案如下:
[0013]一種LNAPLs有機污染場地的原位修復系統(tǒng)，包括土壤淋洗修復系統(tǒng)和太陽能供電系統(tǒng)；
[0014]所述土壤淋洗修復系統(tǒng)包括儲藥裝置、注藥裝置、抽提裝置、淋洗劑分離裝置、地下水處理裝置以及淋洗劑回用裝置；
[0015]所述儲藥裝置分別與注藥裝置、地下水處理裝置、淋洗劑回用裝置相連;所述抽提裝置與淋洗劑分離裝置相連;所述淋洗劑分離裝置分別與地下水處理裝置和淋洗劑回用裝置相連；
[0016]所述太陽能供電系統(tǒng)包括太陽能供電池組、蓄電池組、太陽能控制器和逆變器，所述太陽能控制器分別與太陽能供電池組、蓄電池組和逆變器連接，所述逆變器與土壤淋洗修復系統(tǒng)連接;所述逆變器分別與注藥裝置、抽提裝置、淋洗劑分離裝置和淋洗劑回用裝置相連。
[0017]具體地，所述抽提裝置包括若干個抽提井以及伸入抽提井內(nèi)的第一抽提管和第二抽提管；
[0018]所述第一抽提管的下端伸入至抽提井內(nèi)的地下水位以下，下端口處設有潛水栗，第一抽提管的上端與淋洗劑分離裝置連通；
[0019]所述第二抽提管的下端伸入至抽提井內(nèi)地下水位以上，臨近下端口處設有用于監(jiān)測LNAPLs污染物濃度和深度的傳感器，第二抽提管的上端連接有抽提栗和控制第二抽提管伸入抽提井內(nèi)深度的控制器，所述抽提栗與LNAPLs處理裝置連通。
[0020]設置不同抽提深度的抽提管，能夠減少LNAPLs有機物、淋洗劑和地下水的混合物的量，降低分離難度，提高污染物去除效率以及淋洗劑和地下水的回收效率;此外，該方法能夠盡可能地減少地下水的抽出，使抽提出的污染物純度高，分離、處理操作簡單。
[0021]將注藥井設置于污染區(qū)的上游，抽提井設置于污染區(qū)的下游，通過借助地下水水流方向提高污染物的提取效率。對于注藥井和抽提井位置、數(shù)目以及深度的設置，需要根據(jù)具體場地面積、范圍、污染程度、場地土壤理化性質(zhì)等特征進行判定。
[0022]作為優(yōu)選，所述淋洗劑分離裝置由依次相連的第一過濾裝置、第一膜蒸餾裝置和第一冷凝裝置組成;所述第一過濾裝置與抽提裝置相連，第一冷凝裝置分別與淋洗劑回用裝置和地下水處理裝置連通。
[0023]作為優(yōu)選，所述地下水處理裝置由依次連通的絮凝裝置和膜濾裝置組成;所述絮凝裝置與淋洗劑分離裝置連通，所述膜濾裝置與儲藥裝置連通。
[0024]作為優(yōu)選，所述淋洗劑回用裝置由依次相連的第二過濾裝置、第二膜蒸餾裝置和第二冷凝裝置組成;所述第二過濾裝置與淋洗劑分離裝置相連，第二冷凝裝置與地下水處理裝置、儲藥裝置連通。
[0025]作為優(yōu)選，所述土壤淋洗修復系統(tǒng)還包括監(jiān)測裝置，所述監(jiān)測裝置包括若干監(jiān)測井和用于測定污染場地地下水水位、水溫和水質(zhì)變化情況的監(jiān)測儀。
[0026]進一步地，還包括LNAPLs處理裝置，所述LNAPLs處理裝置包括依次連通的LNAPLs預處理裝置、分子蒸餾裝置和LNAPLs存儲裝置;所述LNAPLs預處理裝置分別與抽提裝置、淋洗劑分離裝置和淋洗劑回用裝置連通。
[0027]本發(fā)明還提供了一種利用所述的原位修復系統(tǒng)進行LNAPLs有機污染場地原位淋洗修復的方法，包括:調(diào)查、布井、抽提、污染物的處理以及地下水和淋洗劑的回用，其中，采用太陽能供電系統(tǒng)為土壤淋洗修復系統(tǒng)進行供電，設定所述太陽能供電池組的額定功率為120?150W，開路電壓為40?50V，短路電流為4?5A。
[0028]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0029](I)本發(fā)明以太陽能供電系統(tǒng)作為能源為整個土壤淋洗修復系統(tǒng)進行供電，將光能轉(zhuǎn)換為電能，降低了電能的消耗和修改成本，同時也降低了修復系統(tǒng)安裝和操作的復雜性。
[0030](2)本發(fā)明采用太陽能供電系統(tǒng)，太陽能作為可再生能源使得該技術具有可持續(xù)性，對于偏遠電力供應不方便地區(qū)，增加了淋洗修復系統(tǒng)的實施可行性;相比于電能和燃料供能方式，不會對環(huán)境產(chǎn)生第二次污染。
[0031](3)本發(fā)明采用雙抽提管設計，使原位修復系統(tǒng)污染物去除率高，抽提物分離效果好。
[0032](4)本發(fā)明采用淋洗劑分離裝置、淋洗劑回用裝置、地下水回用裝置以及LNAPLs預處理裝置提高了地下水和淋洗劑的回用利用效率，降低成本。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明原位修復系統(tǒng)中土壤淋洗修復系統(tǒng)的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和具體實施案例對本發(fā)明提供的LNAPLs有機污染場地的原位修復系統(tǒng)和修復方法做進一步的詳細說明。
[0035]一種LNAPLs有機污染場地的原位修復系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)包括土壤淋洗修復系統(tǒng)和太陽能供電系統(tǒng)。
[0036]土壤淋洗修復系統(tǒng)主要包括儲藥裝置1、注藥裝置2、抽提裝置3、淋洗劑分離裝置
4、地下水處理裝置5、淋洗劑回用裝置6、LNAPLs處理裝置7以及監(jiān)測裝置。
[0037]其中，儲藥裝置I為存放淋洗藥劑的儲藥罐，該儲藥罐的頂部設有投藥口、進水口和出藥口以及回用地下水進口和回用淋洗劑進口，出藥口通過管路與注藥裝置2連通，回用地下水進口與地下水處理裝置5連通，回用淋洗劑進口與淋洗劑回用裝置6連通。淋洗藥劑經(jīng)投藥口加入儲藥罐內(nèi)，并溶解于儲藥罐的水中，經(jīng)儲藥罐內(nèi)的攪拌裝置混合均勻。儲藏罐的底部還設有排空口。
[0038]注藥裝置2由若干個注藥井21、注藥器22以及通過管路為注藥井提供淋洗藥劑的給藥栗23組成;給藥栗23從儲藥罐的出藥口中抽出淋洗藥劑并通過管路和注藥器22注入注藥井21內(nèi)。注藥井21的直徑一般在5?15cm。
[0039]抽提裝置3包括若干個抽提井31以及伸入抽提井內(nèi)的第一抽提管32和第二抽提管33ο
[0040]其中，第一抽提管32的下端伸入至抽提井31內(nèi)的地下水位以下，下端口處設有潛水栗34;第一抽提管32的上端與淋洗劑分離裝置4連通;第一抽提管32通過潛水栗34將位于地下水位以下的LNAPLs有機物、淋洗劑和地下水的混合物抽提至地上，進入淋洗劑分離裝置4中進行分離。
[0041]第二抽提管33的下端伸入至抽提井內(nèi)地下水位以上，臨近下端口處設有用于監(jiān)測LNAPLs污染物濃度的傳感器35;第二抽提管33的上端連接有抽提栗37和控制第二抽提管伸入抽提井內(nèi)深度的控制器36;抽