[发明专利]协同去除土壤和地下水有机污染物的原位修复系统和方法

说明书

本发明公开了一种协同去除土壤和地下水有机污染物的原位修复系统和方法；将化学氧化剂混合储备罐中的化学氧化剂均匀注入土壤和地下水中，蒸汽发生器产生高温蒸汽，并注入土壤和地下水中，启动真空泵向真空抽提井中抽气，使井内形成负压，促使土壤中的挥发性和半挥发性有机物从土壤中脱附，进而通过气液分离罐和活性炭吸附罐处理排放；高温蒸汽热量可活化化学氧化剂，进一步加快降解去除地下水中的有机污染物，未被完全降解的地下水流经铁炭吸附渗透墙被进一步吸附截留和降解，最终达到协同修复土壤和地下水的目的，避免土壤和地下水的二次污染。

技术领域

本发明涉及环境污染控制技术和材料技术领域，具体涉及一种协同去除土壤和地下水有机污染物的原位修复系统和方法。

背景技术

工农业的快速发展、环境污染物的泄漏乱排等问题导致土壤和地下水污染日趋突出，这些环境污染问题严重制约着国家经济和社会的可持续发展，影响到人们的身体健康。在这些污染因子中尤其以石油、化工原料和农药等污染物较为频繁出现。这些污染物中不仅包括疏水性的挥发和半挥发性有机物，还包括具有一定水溶性的有机污染物，这些污染物通过泄漏、渗漏、偷排等形式进入土壤介质进而进入地下水环境，持续危害生态环境安全和人体健康。

常用的土壤修复技术包括：土壤气相抽提(SVE)、土壤淋洗、热脱附、生物降解、化学氧化、多相抽提、植物修复等。据美国统计，目前最常用的修复方法包括SVE技术，占到土壤修复案例的35％以上。SVE方法较容易实施操作、治理费用低、对周围环境危害小等优点。SVE技术去除石油污染物实质上是在人为施加的工程条件下挥发和半挥发性石油污染物在非饱和多孔介质中的运移转化过程。在非饱和带中，通常分布在四个相中，即吸附在土壤固体颗粒表面、溶解于水相中、以挥发态存在于气相中、以及单独的石油相，在这些相之间存在相间传质过程。然而，在SVE应用的实验或实践中，通常存在的情况是开始阶段污染物的去除率较高，但随后较长阶段内污染物的去除率都很低，这主要是石油特性、形态与分布的复杂性及土壤非均质性引起的速率限制性相间传质过程。另外，溶解于水相的有机污染物也难以转化为气相态被转移排出。

热强化的SVE法是利用介质中温度的提高来克服速率限制性的输出过程，加快土壤中挥发和半挥发有机污染物的运移速度，从而提高去除效率。热强化SVE法根据其加热方法不同，可以分为：热空气法、蒸汽注射法、热水注射法、电磁能加热法。虽然热强化的SVE修复方法对石油污染土壤的修复有一定的增强效应，但对于溶解于水相和土壤颗粒吸附相的石油污染物而言，修复效果非常有限，且修复时间长；热强化的SVE技术主要针对土壤中挥发性和半挥发性有机污染物的去除，对地下水污染的去除却效果微弱。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种协同去除土壤和地下水有机污染物的原位修复系统和方法。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种协同去除土壤和地下水有机污染物的原位修复系统，包括蒸汽发生器、化学氧化剂混合储备罐、铁炭吸附渗透墙、非渗透隔热板层、高压注射井、真空抽提井和脱附气体净化处理装置；所述蒸汽发生器、化学氧化剂混合储备罐分别与所述高压注射井相连通；所述真空抽提井与所述脱附气体净化处理装置相连通；所述真空抽提井位于两所述高压注射井之间；所述非渗透隔热板层铺设于污染土壤区域的上方；所述铁炭吸附渗透墙纵向开掘在污染土壤区域地下水层的下游。

进一步地，所述脱附气体净化处理装置包括依次连通的气液分离罐、脱水罐、活性炭吸附罐、真空泵；另一所述真空泵位于所述真空抽提井的井口处，所述气液分离罐通过另一所述真空泵与所述真空抽提井连通。

进一步地，所述高压注射井、真空抽提井均包括呈十字形的垂直井和水平井。

本发明实施例还提供利用上述系统实施的协同去除土壤和地下水有机污染物的原位修复方法，包括以下步骤：

(1)采集土壤污染区域信息，设置高压注射井中蒸汽加热的覆盖范围及真空抽提井的覆盖范围，设定高压注射井和真空抽提井间距和分布形式；