用於地下水揮發性有機物汙染的修復裝置和修複方法與流程

2023-07-21 06:53:51 1

本發明涉及地下水汙染修復領域，具體地涉及一種用於地下水中揮發性有機汙染物的被動式修復裝置。

本發明還涉及利用上述修復裝置進行地下水中揮發性有機汙染物的修複方法。

背景技術：

空氣曝氣法(AS)是一種去除地下水中揮發性和半揮發性有機化合物的經濟有效的原位修復技術。該技術通過鑽井的方式將加壓空氣注入到地下修復區域與汙染物接觸，使得揮發性有機汙染物從水相進入氣相併上升到非飽和區域，進而結合氣相抽提技術對其進行處理，達到修複目的。

通常空氣曝氣法需要與氣相抽提技術聯合使用，並且需要額外設置特定蒸汽處理單元對抽提出的氣體進行進一步處理，從而增加修復工藝的複雜程度、提高修復成本。因此，本發明提出一種用於地下水揮發性有機物汙染的被動式修復裝置，採用加熱的方式提高曝氣效率的同時，通過在井管上部填充吸附材料的方式，實現對地下水中揮發性有機物的單井被動式修復。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種用於地下水揮發性有機物汙染的被動式修復裝置。

本發明的又一目的是提供一種利用上述修復裝置進行地下水中揮發性有機汙染物的修複方法。

為實現上述目的，本發明提供的用於地下水揮發性有機物汙染的被動式修復裝置，其中：

太陽能板設置於地面，將太陽能轉化為電能作為空氣注入裝置的動力以及加熱電阻絲的電源；

空氣注入裝置設置於地面，與注氣管連接，向地下水中注入空氣；

注氣管位於地下水井中心位置，注氣管末端的管壁開設有篩孔；

電阻絲纏繞於位於地下水位以下的注氣管末端外部，電阻絲一端與太陽能板輸出電源連接，另一端與注氣管連接；

地下水井內部位於地面以下設置有吸附材料裝填隔板，吸附材料裝填隔板上開設有通孔，吸附材料裝填隔板上方裝填有吸附材料。

所述的被動式修復裝置，其中，注氣管末端30～50cm長的管壁上開設有孔徑為2～4mm的篩孔，篩孔的間距為3～5mm。

所述的被動式修復裝置，其中，吸附材料裝填隔板設在地下水井內部位於地面以下0.5～0.8m的位置，吸附材料裝填至地表面。

所述的被動式修復裝置，其中，吸附材料裝填隔板為聚氨酯橡膠圓柱環，厚度為2～4cm，吸附材料裝填隔板的外環半徑為地下水井的井管半徑，吸附材料裝填隔板的內環半徑為注氣管半徑。

所述的被動式修復裝置，其中，吸附材料裝填隔板上開設的通孔直徑為0.4～0.6cm。

所述的被動式修復裝置，其中，空氣注入裝置為鼓風機。

所述的被動式修復裝置，其中，吸附材料裝填隔板上方裝填的吸附材料為活性炭。

本發明提供的利用上述被動式修復裝置用於地下水揮發性有機物汙染的修複方法：

將太陽能轉化為電能作為空氣注入裝置的動力以及加熱電阻絲的電源，一方面使空氣注入裝置注入注氣管的空氣被加熱，進入地下水後有利於揮發性有機物的揮發，另一方面通過加熱注氣管周邊地下水進而促進揮發性有機物從水相進入氣相；

進入氣相的揮發性有機物由下至上通過地下水井上部的吸附材料得到淨化去除，吸附材料吸附飽和時，可隨時更換以保證揮發性有機物的處理效果。

所述的修複方法，其中，空氣注入裝置為鼓風機。

本發明的優點在於：

1)利用清潔能源，環境友好。將太陽能轉化為電能作為空氣注入裝置的動力以及加熱電阻絲的電源，避免了電能的消耗和由此造成的空氣汙染問題。

2)強化曝氣，使地下水中揮發性有機物從液相向氣相的轉移效率提高。在電阻絲的加熱作用下，一方面注氣管中的空氣被加熱，進入地下水後有利於揮發性有機物的揮發，另一方面能夠通過直接加熱注氣管周邊地下水進而促進揮發性有機物相氣相轉移。

3)整體修復工藝簡單，不需與其他技術聯用。採用在地下水井內部裝填揮發性有機物吸附材料的方式，使得地下水中揮發性有機物在進入氣相後直接與吸附材料接觸得到淨化去除，無需額外的氣體收集裝置及處理裝置。

4)吸附材料易於更換。由於吸附材料裝填於地表以下0.8m深度範圍內，一旦發現填充材料吸附飽和，可以隨時更換填料以保證揮發性有機物的處理效果。

5)操作靈活，成本低。本發明中涉及的各組成部分均易於拆卸，可在修復工程結束後回收應用於其它的地下水揮發性有機物修復工程，節約經濟成本。

附圖說明

圖1是本發明的地下水揮發性有機物汙染的被動式修復裝置示意圖。

圖2是本發明的吸附材料裝填隔板的俯視圖。

附圖中主要組件符號說明：

1空氣注入裝置，2太陽能板，3注氣管，4電阻絲，5地下水井，6篩孔，7吸附材料裝填隔板，8吸附材料，9通孔。

具體實施方式

本發明提供的用於地下水揮發性有機物汙染的被動式修復裝置，其利用太陽能加熱電阻，促進地下水中揮發性有機物從水相進入氣相，並通過在井管上部裝填吸附材料的方式，實現對地下水中揮發性有機物的單井被動式修復。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

本發明是由太陽能板2、空氣注入裝置1、注氣管3、電阻絲4、地下水井5、吸附材料裝填隔板7組成。

太陽能板2置於地面，將太陽能轉化為電能作為空氣注入裝置的動力以及加熱電阻絲的電源。空氣注入裝置1可以是鼓風機，設置於地面，與注氣管3連接，向地下水中注入空氣。注氣管3位於地下水井5中心位置，管徑為60-100mm。注氣管3末端30～50cm長的管壁均勻開設孔徑為2～4mm的篩孔6，篩孔6間距為3～5mm。電阻絲4為均勻纏繞於位於地下水位以下的注氣管3外部的鎳鉻絲，一端與太陽能板2輸出電源連接，另一端與注氣管3底部連接。在電阻絲4的加熱作用下，一方面注氣管3中的空氣被加熱，進入地下水後有利於揮發性有機物的揮發，另一方面能夠通過直接加熱注氣管3周邊地下水進而促進揮發性有機物相氣相轉移。在地下水井5內部位於地面以下0.5～0.8m的位置放置吸附材料裝填隔板7，吸附材料裝填隔板7的外環半徑為地下水井5的井管半徑，吸附材料裝填隔板7的內環半徑為注氣管3的半徑，厚度為2～4cm的聚氨酯橡膠圓柱環。圓柱環橫截面上均勻開設10～20個直徑為0.4～0.6cm的通孔9，由於聚氨酯橡膠具有強度高、耐老化、氣密性優良的特點，吸附材料裝填隔板7既可以起到固定注氣管3的作用，又能使得從地下水中經曝氣進入氣相的揮發性有機物由下至上通過其上部裝填的吸附材料8而得到淨化去除。吸附材料裝填隔板7上部裝填吸附材料8至地表面，一旦發現填充材料吸附飽和，可以隨時更換填料以保證揮發性有機物的處理效果。吸附材料裝填隔板7的下方(即受汙染地下水層的底部)安置有隔水底板(圖中未示)，注氣管3末端位於該隔水底板上部0.3～0.5m。

本發明在電阻絲加入空氣注入管的作用下，強化曝氣效率，促進揮發性有機物從液相向氣相的轉移，並採用在地下水井內部設置吸附材料的方式對進入氣相的汙染物進行被動式修復。整體修復工藝簡單，無需額外的氣體收集裝置及處理裝置。吸附材料易於更換，一旦發現填充材料吸附飽和，可以隨時更換填料以保證揮發性有機物的處理效果。

實施例

某加油站所處區域地下水中二甲苯汙染濃度為5mg/L，根據場地水文地質調查結果，在其地下水汙染羽下遊布設5眼空氣注入井，空氣注入井間距為1.5m，井深度25m，注氣管管徑為80mm，注氣管末端開孔長度為0.5m，孔徑為3mm，注氣管末端均位於受汙染含水層隔水底板上部0.5m。選擇活性炭作為吸附材料，填充厚度為0.6m。5眼空氣注入井同時由一個太陽能板供電，經過兩個月的運行，汙染羽下遊監測點地下水中二甲苯含量降為0.3mg/L，二甲苯去除率為94％。