一種有機污染土壤的異位生物堆氣相抽提/生物通風修復裝置和方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境有機污染物修復技術(shù)領域，具體涉及的是一種有機污染土壤的異位生物堆氣相抽提/生物通風修復裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤作為人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，隨著城市化速度加快和現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，城市規(guī)劃置換出來的冶煉、有機化工工業(yè)搬迀場地越來越多，由于生產(chǎn)活動中“跑冒滴漏”現(xiàn)象造成的有機污染物進入土壤，不僅破壞了土壤本身的生態(tài)系統(tǒng)，甚至對地下水資源也構(gòu)成威脅；另外石油開采、冶煉、使用和運輸過程的污染和泄漏及含油廢水的排放等對土壤的污染也已成為當前國際土壤生態(tài)環(huán)境保護與治理的焦點問題，日益引起國內(nèi)外環(huán)境領域的廣泛關(guān)注與重視。
[0003]揮發(fā)性有機污染物進入土壤后使土壤的理化性質(zhì)發(fā)生變化，改變土壤質(zhì)量，影響土壤微生物的活性，低農(nóng)作物和植物造成危害，對人體健康造成嚴重威脅。針對這種揮發(fā)性有機污染物的治理，往往采用物理抽提或者化學氧化等方法去除，但這樣的處理由于有化學反應發(fā)生，容易造成二次污染，物理抽提往往會出現(xiàn)“拖尾”現(xiàn)象，導致污染物不能有效地被去除。我們提出土壤氣相抽提(物理處理方法)和生物通風(生物修復方法)耦合聯(lián)用的裝置和方法對揮發(fā)性有機物進行處理，具有應用范圍廣、操作靈活且費用低、不造成二次污染等優(yōu)點，在揮發(fā)性有機污染土壤的修復治理方面具有很好的應用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對揮發(fā)性有機污染土壤快速修復的現(xiàn)實需求，提出了一種有機污染土壤的異位生物堆氣相抽提/生物通風修復裝置和方法，利用物理處理和生物修復方法進行聯(lián)用，針對石油烴類污染土壤中的揮發(fā)性有機污染物和可生物降解有機污染物，進行異位生物堆修復應用，實現(xiàn)土壤質(zhì)量改善和凈化后安全再利用。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種有機污染土壤的異位生物堆氣相抽提/生物通風修復裝置，具體的方案為:裝置包括生物堆、通氣模塊、污染物監(jiān)測模塊、尾氣處理模塊、滴灌模塊、滲濾液收集模塊和供電控制系統(tǒng)。通氣模塊與污染物監(jiān)測模塊連接，分布于生物堆體土壤中；尾氣處理模塊與通氣模塊連接，滴灌模塊分布于生物堆體頂部，滲濾液收集模塊分布于生物堆體周圍，供電控制系統(tǒng)與通氣模塊連接。
[0006]其中，所述生物堆為將揮發(fā)性有機物及可生物降解有機物復合污染土壤挖離污染區(qū)域后放置成一定形狀的堆體，堆體土方量約200m3，生物堆高度不超過2m，堆體底部為水泥板層，設有1mm厚HDPE防滲膜，上鋪有30cm粘土層，防止氣體短路。
[0007]其中，所述通氣模塊包括高壓漩渦氣栗、氣液分離器、抽氣井兼做通氣井。高壓漩禍氣栗一端與供電控制系統(tǒng)連接，一端與氣液分離器連接，氣液分離器另一端與抽氣井/通風井連接。
[0008]其中，所述污染物監(jiān)測模塊包含土壤氣體取樣器和壓力、土壤氣體和C02/02采樣孔、監(jiān)測井等。尾氣處理模塊主要為活性炭吸附罐，進氣口位于活性碳吸附罐。滴灌模塊主要為供藥罐和滴灌軟管，用于調(diào)節(jié)土壤水分、添加營養(yǎng)物質(zhì)和微生物。滲濾液收集模塊配合滴灌模塊使用，用于異位生物堆體土壤中滲濾液的收集。
[0009]其中，通氣模塊還包括氣體流量計、節(jié)流閥、單向閥。所述氣體流量計、節(jié)流閥位于高壓渦旋氣栗與氣液分離器之間。單向閥位于高壓渦旋氣栗與尾氣處理模塊之間。
[0010]其中，高壓渦旋氣栗為吹吸雙功能。
[0011]其中，所述抽氣井兼做通氣井為隙縫式水平篩管，外部包覆不銹鋼濾網(wǎng)。
[0012]其中，抽氣井兼做通氣井外部包括還濾料層，濾料主要為石英砂、礫石，位于不銹鋼濾網(wǎng)包覆的隙縫式水平篩管外。
[0013]其中，抽氣井兼做通氣井井口設壓力表和氣體采樣孔，通過流量計與通氣模塊連接，另一端用管帽封口。
[0014]本發(fā)明另外提供一種有機污染土壤的異位生物堆氣相抽提/生物通風修復方法，具體的工作過程和方法為:將揮發(fā)性有機物及可生物降解有機物復合污染土壤挖離污染區(qū)域后放置成一定形狀的堆體，生物堆堆體底部為水泥板層，設有1mm厚HDPE防滲膜，上鋪有30cm粘土層，防止氣體短路，生物堆建成后覆蓋1mm厚HDPE防滲膜。在生物堆建設過程中在土壤中置入一組水平抽氣井/通氣井，為隙縫式水平篩管，抽氣井數(shù)量依據(jù)生物堆長度和抽氣半徑?jīng)Q定，井屏長度略小于生物堆寬度，井口設壓力表和氣體采樣孔，通過流量計與通氣模塊連接，另一端用管帽封口，井口設有壓力表。生物堆內(nèi)部埋設土壤氣體采樣器，土壤氣體采樣器用硅膠管連接于土壤堆體外部，用于試驗通風系統(tǒng)運行期間土壤氣體的采集，以便隨時監(jiān)測土壤氣體中污染物的變化情況。生物堆頂部設有土壤氣體和C02/02采樣孔、監(jiān)測井。生物堆頂部用PVC軟管呈蛇形回路鋪在土壤表面，管底部設有小孔，包覆紗網(wǎng)和濾料，滴灌軟管接供藥罐，用于滴灌添加營養(yǎng)物質(zhì)或者水份。滲濾液收集系統(tǒng)配合滴灌系統(tǒng)使用，用于堆體土壤中滲濾液的收集，堆體四周有深度低于水泥板層的排水溝，溝內(nèi)布設有PVC排水管，外接滲濾液收集池，四周設有坡度，便于滲濾液流向收集池。
[0015]裝置運行分為土壤氣相抽提和生物通風兩個階段。抽氣時，土壤氣體中的揮發(fā)性有機物從抽氣井出，經(jīng)氣液分離器、高壓漩渦氣栗，入尾氣處理模塊，經(jīng)吸附達標后排入大氣，從而減少土壤氣體中揮發(fā)性有機污染物的含量。當抽氣達到“拖尾”階段時，即抽出的氣體中揮發(fā)性污染物濃度很低且不再下降時，系統(tǒng)從土壤氣相抽提切換至生物通風模式，即高壓漩渦氣栗變更到吹風狀態(tài)，為了更好地促進微生物對氧氣的利用，在生物通風模式時氣體流量低于抽氣流量，氣體經(jīng)高壓渦旋氣栗、流量計、氣液分離器進入通氣井，擴散至生物堆土壤內(nèi)部，促進土壤中土著微生物的生長代謝，從而實現(xiàn)對有機污染物的生物降解，達到降低土壤中可生物降解的有機污染物的目的。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的裝置的優(yōu)點如下:
[0017](1)將土壤氣相抽提和生物通風兩種修復技術(shù)耦合，可實現(xiàn)對土壤中揮發(fā)性有機物和可生物降解有機物的快速有效去除；
[0018](2)設備安裝簡便，系統(tǒng)設計合理，運行成本較低；
[0019](3)適用于土壤中揮發(fā)性有機污染物濃度較高的場地修復，可實現(xiàn)就地異位快速修復和治理；
[0020](4)本發(fā)明具有很好的推廣價值，污染物監(jiān)測模塊可實現(xiàn)自動化控制，便于實時掌握土壤氣體中污染物的變化情況。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖(氣相抽提模式)。
[0022]圖2為本發(fā)明裝置的生物堆和滴灌模塊、滲濾液收集模塊示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明裝置的生物通風模式示意圖。
[0024]附圖標記:1.高壓渦旋氣栗，2.氣液分離器，3.流量計，4.節(jié)流閥，5.壓力表和氣體采樣孔，6.抽氣井(兼做通氣井)，7.生物堆，8.土壤氣體采樣器，9.單向閥，10.活性炭吸附罐，11.供藥罐(營養(yǎng)物質(zhì)、水)，12.滲濾液收集池，13.滲濾液排水溝和PVC管，14.滴灌軟管。1.通氣模塊，I1.污染物監(jiān)測模塊。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖以及具體實施例進一步說明本發(fā)明裝置和方法。
[0026]實施例1
[0027]如圖1所示，本發(fā)明裝置包括生物堆7、通氣模塊1、污染物監(jiān)測模塊I1、尾氣處理模塊、滴灌模塊、滲濾液收集模塊和供電控制系統(tǒng)。通氣模塊I與污染物監(jiān)測模塊II連接，分布于生物堆7 土壤中；尾氣處理模塊與通氣模塊I連接，滴灌模塊分布于生物堆7頂部，滲濾液收集模塊分布于生物堆7周圍，供電控制系統(tǒng)與通氣模塊I連接。通氣模塊I包括高壓漩渦氣栗1、氣液分離器2、抽氣井兼做通氣井6。高壓漩渦氣栗1 一端與供電控制系統(tǒng)連接，一端與氣液分離器2連接，氣液分離器2另一端與抽氣井/通風井6連接。通氣模塊I還包括氣體流量計3、節(jié)流閥4、單向閥9、壓力表和氣體采樣孔5。所述氣體流量計3、節(jié)流閥4位于高壓渦旋氣栗1與氣液分離器2之間。單向閥9位于高壓渦旋氣栗1與尾氣處理模塊(活性炭吸附罐10