专利名称：一种化学淋洗辅助双相真空抽吸装置及其修复土壤的方法
技术领域：
本发明属于污染土壤原位修复技术领域，具体涉及一种化学淋洗辅助双相真空抽吸装置及其修复土壤的方法。
背景技术：
近年来土壤的异位化学修复得到了国内外学者的广泛关注，大量的人力物力投入异位化学修复研究，在某些方面取得了不错的研究成果。目前学者主要围绕化学淋洗剂选择和化学淋洗剂的用量进行研究，同时探索不同条件下淋洗效果的最佳淋洗剂的投放量和投放速率。
在淋洗工艺参数、影响参数等方面，国内做了大量的实验研究，并得出了较好的研究结果。例如籍国东等研究了土壤的异位淋洗中的涉及的相关问题和化学淋洗剂选择问题。他们发现异位化学淋洗修复石油类污染土壤主要的影响因数是土壤的性、污染物的性质、浓度和老化时间、淋洗试剂的性质和浓度、淋洗工艺条件(液固比、淋洗时间(2(T60min)、淋洗温度、搅拌强度)等(文献I :籍国东等异位化学淋洗修复石油类污染土壤.中国科技论文在线，2005)。而在土壤化学淋洗修复设备也有相关研究开发，中国专利201010106509. 6公开一种污染土壤中的PAHs的淋洗去除方法及装置，该装置是基于淋洗柱中的污染土壤上、下铺设，从而避免污染土壤淋洗液上下移动的玻璃棉，而后的淋洗液在淋洗柱内上下移动进而淋洗污染土壤，去除其中的PAHs污染物，该淋洗过程中选取的淋洗剂为生物柴油。同样中国专利201110144101. 2公开了一种污染土壤洗涤修复的循环洗涤系统装置及方法，该专利主要是通过水土比在10:1之间，反复洗涮被污染的土壤，从而达到去除污染物的效果。虽然这些发明和研究解决了异位淋洗设备的空白，但是同样设计大规模的土壤挖掘，修复过程耗费大量的人力物力资源。这是一个亟待解决的问题。而在真空抽吸方面，国内也开始对真空抽吸的研究投入了大量的人力物力，在某些方面取得了不错的成果。例如国内针对土壤中挥发性污染物，研发了气动震裂辅助真空抽吸技术，而在抽吸井方面，分别研发了双相真空抽吸井和三相真空抽吸井技术。例如中国专利200910087053. O公开了一种气破与气提联动真空抽吸地下水原位修复方法。该专利主要是利用气破和气提将吸附在土壤颗粒中的污染物吹出来，然后利用真空抽吸将污染物从突然中抽出，最终达到去除污染物的效果。该方法虽然对土壤中挥发成分有效，但对于突然中顽固污染物或者重金属等，就无法起到行之有效的去除效果。目前我国的修复技术和设备大多处于研发阶段且大多是异位修复技术和设备。虽然国外的已研发出先进的技术和设备，但是技术和设备的引进费用相当高，且不一定设备和技术能本土化。本专利发明化学淋洗辅助双相真空抽吸土壤修复方法和设备可有效解决目前国内市场的修复设备的空白，该设备解决了异位淋洗需要大量挖掘的工作，同时加强了双向真空抽吸的效率。因此，该发明可大大降低土壤的修复成本，推动我国土壤修复产业向良性可持续方向发展。发明内容
本发明的目的在于克服化学淋洗的大量挖掘工作，同时克服了双相真空抽吸效率低的问题，提供一种化学淋洗辅助双相真空抽吸装置及其修复土壤的方法。
—种化学淋洗辅助双相真空抽吸装置，此装置由淋洗液箱I通过连接管道与加压泵3相连，管道上有第一电磁阀门2，在加压泵3出口处有电磁流量计5和第二电磁阀门6， 加压泵3与淋洗管道系统7相连，淋洗管道系统7具有微孔19 ;双相真空抽吸井11上有井盖9，井盖9上设有第二压力计20 ;双相真空井中管道22通过井盖9进入双相真空抽吸井 11中，管道上有小孔21 ;双相真空井中管道22另一端与真空抽吸泵10相连，并在进口处安装第三电磁阀门8，真空抽吸泵10出口处安装第四电磁阀门14和第一压力计13，真空抽吸泵10与气液分离器16相连，气液分离器16通过管道分别与液相处理单元12和气相处理单元18连接，管道上分别有第五电磁阀门15和第六电磁阀门17 ;加压泵3、电磁流量计5、 真空抽吸泵10、液相处理单元12、第一压力计13、气液分离器16、气相处理单元18、第二压力计20和所有电磁阀门分别与智能电气控制系统4连接，并分别受智能电气控制系统4控制。
淋洗管道系统7的管道微孔19在管道底部，角度为向下60°。
双相真空井中管道22上的小孔21的直径为5飞mm。
一种利用上述装置进行土壤修复的方法，包括如下步骤
I)进行污染场地的调查，确定污染场地的水文地质条件和污染物物理化学性质；
2)根据污染情况，确定所用的淋洗液中的淋洗剂、及其用量和浓度，设置双相真空抽吸井11 ;井上部即从地表向下O. 25、. 35m和井下部即从井底向上O. 45、. 65m都用混凝土浇灌；将淋洗液储藏在淋洗液箱I中，浇灌，向双相真空抽吸井11中加入双相真空井中管道22 ;淋洗液中的淋洗剂的浓度为土壤中污染物浓度的O. 3^0. 5，淋洗液的量为 O. Γ0. 5m3/(dim2)；
3)将淋洗管道系统7安装在地表,管道上缘与地表持平；打开第一电磁阀门2,淋洗液在加压泵3加压下通过淋洗管道系统7上的微孔19进入土壤，加压泵3上的电磁流量计5用于调节淋洗液的流量，淋洗时间为3 4小时一次，一次持续2(Γ40分钟；
4)停止淋洗后广2小时，开启真空抽吸泵10，淋洗过土壤的淋洗液，在真空抽吸泵 10的作用下进入双相真空抽吸井11，气相直接从双相真空井中管道22上的小孔21被抽吸到地表，液相进入双相真空抽吸井11的底部，沿着管壁被抽吸到地表，两者进入气液分离器16，气相污染物进入气相处理单元18，而液相污染物进入液相处理单元12 ;其中真空抽吸泵10的抽吸压力为_3'9m的水柱，抽吸时间为20 30分钟。
所述淋洗液箱I、加压泵3、真空抽吸泵10、液相处理单元12、气液分离器16、气相处理单元18和智能电气控制系统4都安装在集装箱上，可固定在运货车上或根据场地的位置随处安装。
本发明的有益效果为本发明的装置不受场地限制，适合处理各种污染物，尤其是在处理重金属污染的场地，污染物的去除率可高达75%以上。与传统的异位双相真空抽吸修复方法相比，该修复技术可适用于不同的场地条件和不同的污染情况。本发明的方法与传统的修复技术相比较，具有高效、节能、快速等特点。对有挥发性机物污染的去除率可达 90%以上；工程造价节约传统的45飞5% ;在运行过程中仅需几台电泵用电可节约用电成本，4运行管理费用节约25 35% ;所有的电力设备采取智能控制，可实行无人操作，整套设备安装在集装箱内，可重复多次使用。
图I为处理流程和装置示 意图；图2为淋洗管道布置示意图；图3为双相真空抽吸井结构示意图；图中各标号为淋洗液箱-I、第一电磁阀门_2、加压泵-3、4-智能电气控制系统、电磁流量计_5、第二电磁阀门_6、淋洗管道系统-7、第三电磁阀门_8、井盖-9、真空抽吸泵-10、双相真空抽吸井-11、液相处理单元-12、第一压力计-13、第四电磁阀门-14、第五电磁阀门-15、气液分离器-16、第六电磁阀门-17、气相处理单元-18、管道微孔-19、第二压力计-20、小孔-21、双相真空井中管道-22。
具体实施例方式下面将结合附图和具体实例对本发明做进一步说明。一种化学淋洗辅助双相真空抽吸装置如图1-3所示，此装置由淋洗液箱I通过连接管道与加压泵3相连，管道上有第一电磁阀门2，在加压泵3出口处有电磁流量计5和第二电磁阀门6，加压泵3与淋洗管道系统7相连，淋洗管道系统7具有微孔19 ;双相真空抽吸井11上有井盖9，井盖9上设有第二压力计20 ;双相真空井中管道22通过井盖9进入双相真空抽吸井11中，管道上有小孔21 ;双相真空井中管道22另一端与真空抽吸泵10相连，并在进口处安装第三电磁阀门8，真空抽吸泵10出口处安装第四电磁阀门14和第一压力计13，真空抽吸泵10与气液分离器16相连，气液分离器16通过管道分别与液相处理单元12和气相处理单元18连接，管道上分别有第五电磁阀门15和第六电磁阀门17 ;加压泵
3、电磁流量计5、真空抽吸泵10、液相处理单元12、第一压力计13、气液分离器16、气相处理单元18、第二压力计20和所有电磁阀门分别与智能电气控制系统4连接，并分别受智能电气控制系统4控制。淋洗液储藏在淋洗液箱I中，打开阀门2，淋洗液在加压泵3加压下加压到淋洗管道系统7中，并通过淋洗管道上的管道微孔19进入到土壤。淋洗管道系统7如图2所示，所有的管材均为PVC管材；管道微孔安装在底部和向下60°位置，防止微孔堵塞。确保淋洗液能均匀的淋洒在土壤中，其它的设备都安装在集装箱上，可固定在运货车上，可根据场地的位置随处安装。开启阀门5和6，开启加压泵3，配好储存在淋洗液箱I中的淋洗液加压到淋洗管道系统7中，最终通过管道上的微孔19将淋洗液均匀的淋洒在土壤表面，淋洗液逐渐下渗，淋洗受污染的土壤，淋洗后的淋洗液在真空抽吸泵10的作用下进入双相真空井11，最终，如图3所示，气相可直接从双相真空井中管道-22上的小孔21被抽吸到地表，而液相进入抽吸井的底部，沿着管壁被抽吸到地表，两者进入气液分离器16，气相污染物进入气相处理单元18，而液相污染物进入液相处理单元12。这样就完成了污染场地的修复工作。利用上述装置进行土壤修复的方法，包括如下步骤CN 102921718 A书明说4/4页
I)进行污染场地的调查，确定污染场地的水文地质条件和污染物物理化学性质；
2)根据污染情况，确定所用的淋洗液中的淋洗剂、及其用量和浓度，设置双相真空抽吸井11 ;井上部即从地表向下O. 25、. 35m和井下部即从井底向上O. 45、. 65m都用混凝土浇灌；将淋洗液储藏在淋洗液箱I中，浇灌，向双相真空抽吸井11中加入双相真空井中管道22 ;淋洗液中的淋洗剂的浓度为土壤中污染物浓度的O. 3^0. 5，淋洗液的量为 O. Γ0. 5m3/(dim2)；
3)将淋洗管道系统7安装在地表,管道上缘与地表持平；打开第一电磁阀门2,淋洗液在加压泵3加压下通过淋洗管道系统7上的微孔19进入土壤，加压泵3上的电磁流量计5用于调节淋洗液的流量，淋洗时间为3 4小时一次，一次持续2(Γ40分钟；
4)停止淋洗后广2小时，开启真空抽吸泵10，淋洗过土壤的淋洗液，在真空抽吸泵 10的作用下进入双相真空抽吸井11，气相直接从双相真空井中管道22上的小孔21被抽吸到地表，液相进入双相真空抽吸井11的底部，沿着管壁被抽吸到地表，两者进入气液分离器16，气相污染物进入气相处理单元18，而液相污染物进入液相处理单元12 ;其中真空抽吸泵10的抽吸压力为_3'9m的水柱，抽吸时间为20 30分钟。
淋洗液箱I、加压泵3、真空抽吸泵10、液相处理单元12、气液分离器16、气相处理单元18和智能电气控制系统4都安装在集装箱上，可固定在运货车上或根据场地的位置随处安装。权利要求
1.一种化学淋洗辅助双相真空抽吸装置，其特征在于，此装置由淋洗液箱(I)通过连接管道与加压泵(3)相连，管道上有第一电磁阀门(2)，在加压泵(3)出口处有电磁流量计(5 )和第二电磁阀门(6 )，加压泵(3 )与淋洗管道系统(7 )相连，淋洗管道系统(7 )具有管道微孔(19);双相真空抽吸井(11)上有井盖(9)，井盖(9)上设有第二压力计(20);双相真空井中管道(22)通过井盖(9)进入双相真空抽吸井(11)中，管道上有小孔(21);双相真空井中管道(22)另一端与真空抽吸泵(10)相连，并在进口处安装第三电磁阀门(8)，真空抽吸泵(10)出口处安装第四电磁阀门(14)和第一压力计(13)，真空抽吸泵(10)与气液分离器(16)相连，气液分离器(16)通过管道分别与液相处理单元(12)和气相处理单元(18)连接，管道上分别有第五电磁阀门(15)和第六电磁阀门(17);加压泵(3)、电磁流量计(5)、真空抽吸泵(10)、液相处理单元(12)、第一压力计(13)、气液分离器(16)、气相处理单元(18)、第二压力计(20)和所有电磁阀门分别与智能电气控制系统(4)连接，并分别受智能电气控制系统(4)控制。
2.根据权利要求I所述的一种化学淋洗辅助双相真空抽吸装置，其特征在于，所述淋洗管道系统(7)的管道微孔(19)在管道底部，角度为向下60°。
3.根据权利要求I所述的一种化学淋洗辅助双相真空抽吸装置，其特征在于，所述双相真空井中管道(22)上的小孔(21)的直径为5飞mm。
4.一种利用权利要求I所述装置进行土壤修复的方法，其特征在于，包括如下步骤 1)进行污染场地的调查，确定污染场地的水文地质条件和污染物物理化学性质； 2)根据污染情况，确定所用的淋洗液中的淋洗剂、及其用量和浓度，设置双相真空抽吸井(11);井上部即从地表向下O. 25、. 35m和井下部即从井底向上O. 45、. 65m都用混凝土浇灌；将淋洗液储藏在淋洗液箱(I)中，浇灌，向双相真空抽吸井(11)中加入双相真空井中管道(22);淋洗液中的淋洗剂的浓度为土壤中污染物浓度的O. 3^0. 5，淋洗液的量为O.Γ0. 5m3/(dim2)； 3)将淋洗管道系统(7)安装在地表，管道上缘与地表持平；打开第一电磁阀门(2)，淋洗液在加压泵(3)加压下通过淋洗管道系统(7)上的微孔(19)进入土壤，加压泵(3)上的电磁流量计(5)用于调节淋洗液的流量，淋洗时间为3 4小时一次，一次持续2(Γ40分钟； 4)停止淋洗后f2小时，开启真空抽吸泵(10)，淋洗过土壤的淋洗液，在真空抽吸泵(10)的作用下进入双相真空抽吸井(11)，气相直接从双相真空井中管道(22)上的小孔(21)被抽吸到地表，液相进入双相真空抽吸井(11)的底部，沿着管壁被抽吸到地表，两者进入气液分离器(16)，气相污染物进入气相处理单元(18)，而液相污染物进入液相处理单元(12);其中真空抽吸泵(10)的抽吸压力为_3'9m的水柱，抽吸时间为2(Γ30分钟。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述淋洗液箱(I)、加压泵(3)、真空抽吸泵(10)、液相处理单元(12)、气液分离器(16)、气相处理单元(18)和智能电气控制系统(4)都安装在集装箱上，可固定在运货车上或根据场地的位置随处安装。
全文摘要
本发明公开了属于污染土壤原位修复技术领域，具体涉及一种化学淋洗辅助双相真空抽吸装置及其修复土壤的方法。此装置主要由淋洗液箱、加压泵、淋洗管道系统、真空抽吸泵、气液分离器、液相处理单元、气相处理单元和智能电气控制系统组成。首先将淋洗管道系统安装在污染场地地表，根据场地的污染情况和水文地质条件选择淋洗剂、及其用量和浓度，待淋洗结束，污染物被洗涮到淋洗液中；然后开启真空抽吸泵，运用真空将淋洗液抽出地表进一步处理。本发明具有快速、经济、高效等特点。对有机物污染和重金属都有较好的去除效果，其去除率可达80%~90%，工程造价节约传统的45~65%，运行管理费用节约25~35%。
文档编号B09C1/08GK102921718SQ20121042562
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者何理, 杨琦, 张一梅 申请人:华北电力大学