一种已开发污染场地的原位修复系统的制作方法

1.本实用新型属于环境修复技术领域，具体涉及一种已开发污染场地的原位修复系统及方法。


背景技术：

2.从2006年开始展开全国土壤污染状况调查之后，我国陆续出台了多项与土壤污染防治相关的政策文件，污染场地再开发利用前须进行调查、风评及治理修复工作。而我国的城市化进程在上世纪九十年代即已开始迅猛发展，大量的土地被开发利用，在已开发的土地中，相当一部分可能是污染场地，即可能有相当一部分污染场地未经治理就直接进行了住宅开发利用。在已开发污染场地上，地下土壤中挥发性有机物会通过蒸汽入侵方式进入空气中，并对人体健康造成危害。
3.对于已被开发利用的污染场地，大部分情况很难停止使用并进行建筑物拆除及居民搬迁工作，常规修复技术很难解决已开发污染场地健康风险问题。此外，我国已提出明确的“碳达峰碳中和”时间点，热脱附修复和水泥窑协同处置等一些常规的修复技术已不符合当前“碳达峰碳中和”宏观政策方向。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是克服现有技术中存在的问题，提供一种已开发污染场地原位环境修复系统，通过该系统，可在不影响地上建筑的前提下彻底解决已开发污染场地危害人体健康的问题，成本低廉且节能高效，符合我国“碳达峰碳中和”宏观政策方向。
5.为此，本实用新型提供了一种已开发污染场地的原位修复系统，包括：用于抽出地下污染区域污染水的降水单元、用于对抽出的水进行处理的抽出水处理单元、用于将处理后污水排回地下的回灌单元、用于抽出地下污染区域挥发性有机气体的抽气单元、用于对抽出的挥发性有机气体进行汽水分离的汽水分离单元和用于对抽出的气体进行处理的抽出气处理单元；其中，所述抽气单元通过管道与所述汽水分离单元的入口相连；所述抽出气处理单元通过管道与所述汽水分离单元的上出口相连；所述抽出水处理单元的入口通过管道分别与所述汽水分离单元的下出口以及所述降水单元相连；所述抽出水处理单元出口通过管道与所述回灌单元入口相连。
6.具体的，上述降水单元包括抽水泵和设于地下的抽水井，所述抽水井中设有抽水管道；所述抽水管道底部深入至污染界面或地下水位以下，顶部与所述抽水泵入口相连；所述抽水泵出口通过管道与所述抽出水处理单元相连。
7.具体的，上述回灌单元包括水泵和注水管道；所述水泵入口与所述抽出水处理单元出口相连，所述水泵出口与所述注水管道入口相连；所述注水管道出口深入至地下。
8.具体的，上述回灌单元还包括水分配器；所述水分配器连接在所述水泵和所述注水管道之间。
9.具体的，上述抽气单元包括真空泵和抽气管；所述抽气管包括抽气总管和抽气分
管；所述真空泵和所述抽气总管设置于地上，所述抽气分管设置于地下；所述抽气分管为曲线布置，且所述抽气分管上开设有多个抽气孔；所述抽气总管包括左抽气总管和右抽气总管，所述抽气分管的两端分别与所述左抽气总管和所述右抽气总管的入口相连通；所述左抽气总管的出口和所述右抽气总管的出口均与所述汽水分离单元的入口相连通；所述真空泵的入口通过所述抽出气处理单元与所述汽水分离单元的上出口相连。
10.具体的，上述抽气分管为多根，每根抽气分管的两端分别与所述左抽气总管和所述右抽气总管的入口相连通；多根所述抽气分管沿垂直于地面方向间隔分层设置，最顶层的抽气分管仅背向地面的管壁上开设有多个抽气孔。
11.具体的，上述左抽气总管出口与所述汽水分离单元入口之间依次连接有第一止回阀和第一气体流量计；所述右抽气总管出口与所述汽水分离单元入口之间依次连接有第二止回阀和第二气体流量计。
12.具体的，上述抽出气处理单元包括生物过滤床；所述生物过滤床的入口与所述汽水分离单元的是出口相连，所述生物过滤床的出口与所述真空泵的入口相连。
13.具体的，上述已开发污染场地的原位修复系统还包括风光互补发点单元；所述风光互补发电单元分别与降水单元、抽出水处理单元、回灌单元、抽气单元、汽水分离单元、抽出气处理单元电连接，为用电设备供电。
14.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和有益效果：
15.(1)本实用新型提供的原位修复系统可以在不开挖且不影响地上建筑的前提下彻底解决已开发污染场地危害人体健康的问题，成本低廉且节能高效，符合我国“碳达峰碳中和”宏观政策方向。
16.(2)本实用新型抽气单元中的抽气管道为曲线布局，能够根据污染分布情况及地下基础灵活布局，可完全规避地下障碍物；抽气分管中最顶层为半管式布孔，该种布孔方式更符合管下污染土壤需抽气、管上无需抽气的实际情况，可以避免引发地下室混凝土基础产生裂缝情况，也可以降低修复区域内真空度被破坏的风险。
17.(3)本实用新型的原位修复系统设置回灌系统，对处理后的抽出水进行回灌，保持地下水位动态平衡，避免发生因地下水位大幅下降产生建构筑物沉降情况。
18.(4)本实用新型采用了置于屋顶的风光互补发电单元，减少了设备占地面积，充分利用了屋顶的太阳能和风能，既大大降低了本原位修复系统运行成本，也可为“碳达峰、碳中和”的国家战略做出贡献。
19.(5)本实用新型的原位修复系统灵活性强，各单元均可独立或联合运行，能够适应不同污染程度及修复阶段。以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
20.图1是本实用新型的已开发污染场地的原位修复系统的示意图。
21.附图标记说明：1、抽水泵；2、第一止回阀；3、第一气体流量计；4、汽水分离器；5、第二止回阀；6、第二气体流量计；7、生物过滤床；8、真空泵；9、排空管；10、风光互补发电单元；11、污水处理设备；12、水泵；13、水分配器；14、抽气总管；15、注水管道；16、建筑物；17、抽气分管；18、抽水管道。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
24.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
25.参照图1，本发明提供了本发明提供了一种已开发污染场地的原位修复系统，包括：用于抽出地下污染区域污染水的降水单元、用于对抽出的水进行处理的抽出水处理单元、用于将处理后污水排回地下的回灌单元、用于抽出地下污染区域挥发性有机气体的抽气单元、用于对抽出的挥发性有机气体进行汽水分离的汽水分离单元和用于对抽出的气体进行处理的抽出气处理单元；
26.其中，所述抽气单元通过管道与所述汽水分离单元的入口相连，将抽出的挥发性有机气体输送至汽水分离单元进行汽水分离，优选的，所述汽水分离单元为汽水分离器4；
27.所述抽出气处理单元通过管道与所述汽水分离单元的上出口相连，用于处理经分离的气体；
28.所述抽出水处理单元的入口通过管道分别与所述汽水分离单元的下出口以及所述降水单元相连，用于对降水单元抽出的污染水及汽水分离单元分离出的水进行处理；
29.所述抽出水处理单元出口通过管道与所述回灌单元入口相连，以便将处理达标后的水分输送回地下，保持地下水位动态平衡。
30.使用时，启动降水单元，将从地下污染区域抽出的污染水送入抽出水处理单元进行处理，由回灌单元将处理达标后的水排回地下，保持修复区域内地下水位动态平衡；启动抽气单元，抽出地下污染区域的挥发性有机气体并送入汽水分离单元进行分离处理，其中液体部分经汽水分离单元的下出口进入抽出水处理单元处理并经回灌单元排回地下，气体部分则经汽水分离单元的上出口进入抽出气处理单元处理，达标后排放。降水单元和抽气单元的启动顺序可根据实际进行调整。
31.具体的，降水单元包括抽水泵1和设于地下的抽水井，所述抽水井中设有抽水管道18，抽水管道18底部深入至污染界面或地下水位以下10-15cm处，顶部与抽水泵1入口相连，抽水泵1出口通过管道与抽出水处理单元相连。抽水泵1优选为具有自动启停功能的变频式抽水泵，可根据抽水井内水头压力自动启动或关闭，避免发生干抽造成抽水泵1损坏的情况。降水单元还可以包括水位测量及传感装置，实时测量地下水位，并将信息反馈至操控系统，系统可据此对抽水泵1的抽水速率进行控制。
32.进一步地，抽出水处理单元包括污水处理设备11，污水处理设备11的入口通过管道分别与汽水分离单元的下出口以及降水单元的出口相连，对抽出水及汽水分离单元排出的水进行污水处理，并将处理达标后的水从污水处理设备11的出口输送进回灌单元。
33.回灌单元包括水泵12和注水管道15，水泵12入口与抽出水处理单元出口相连，水泵12出口与注水管道15入口相连，注水管道15出口深入至地下，及时将污水处理设备11处理后的水回灌至地下，保持修复区域内地下水位动态平衡，避免因地下水位大幅下降产生建构筑物沉降情况。为了确保回灌区域注水能保持稳态进行，在水泵12和注水管道15之间设置水分配器13，根据注水管道15内水下渗速率，对回灌水进行动态分配，确保修复区域内回灌工序运行平稳。
34.抽气单元包括真空泵8和抽气管；抽气管包括抽气总管14和抽气分管17；真空泵8和抽气总管14设置于地上，抽气分管17设置于地下；抽气分管17为曲线布置，且抽气分管17上开设有多个抽气孔；抽气总管14包括左抽气总管和右抽气总管，抽气分管17的两端分别与左抽气总管和所述右抽气总管的入口相连通；左抽气总管的出口和右抽气总管的出口均与汽水分离单元的入口相连通；真空泵8的入口通过抽出气处理单元与汽水分离单元的上出口相连。工作时，由真空泵8提供动力，将挥发性有机气体经抽气分管17和抽气总管14抽出至汽水分离单元中进行后续处理。
35.在细化的实施方式中，抽气分管17可采用水平定向钻设备进行地下钻孔施工，施工前，根据前期地勘及建筑物16竣工图等资料，合理确定钻进路线，规避地下障碍物，从建筑物16外下孔并根据污染物分布情况曲线钻至污染区域，不破坏污染区地面上已有建筑物16。
36.具体的，抽气分管17为多根，每根抽气分管17的两端分别与左抽气总管和右抽气总管的入口相连通；多根抽气分管17沿垂直于地面方向间隔分层设置，具体布置需根据待修复区域污染情况确定，一般情况下，最底层抽气分管17埋深为污染区域底部以下0.2m，最顶层抽气分管17埋深为建筑物16地下室基础底部以下0.5m；最顶层的抽气分管17仅背向地面的管壁上开设有多个抽气孔，即轴面下半部分有孔，轴面上半部分无孔。该种布孔方式更符合管下污染土壤需抽气、管上无需抽气的实际情况，可以避免引发建筑物16底部混凝土基础产生裂缝的情况，也可以降低修复区域内真空度被破坏的风险。除最顶层抽气分管17为半管式布孔，其他抽气分管17均为全管式布孔，即抽气分管17外表面四周均设置有抽气孔，土壤中污染物解吸后可通过抽气孔进入抽气分管17中，进而被抽提至后续处理设备中。
37.为了避免抽气管内气体倒流，在左抽气总管出口与汽水分离单元入口之间依次连接有第一止回阀2和第一气体流量计3，在右抽气总管出口与汽水分离单元入口之间依次连接有第二止回阀5和第二气体流量计6。通过气体流量计对抽提气体量进行实时计量，利用止回阀维持抽气管内真空度，确保修复区域处于微负压环境。
38.进一步地，抽出气处理单元包括生物过滤床7；生物过滤床7的入口与汽水分离单元的出口相连，生物过滤床7的出口与真空泵8的入口相连，真空泵8不仅提供动力将挥发性有机气体从地下抽出，还将生物过滤床7处理达标后的气体抽出，经排空管9进行排放。优选的，生物过滤床7内装载有约1.5m厚的生物活性填料层，在填料层内接种丰富的微生物菌群，主要为放线菌、原生动物、细菌、藻类等，借助微生物菌群的作用，将抽出气中的有机成分降解为二氧化碳、水和细胞组成物质，从而达到净化抽出气的目的。
39.一种优化的实施方式中，原位修复系统还包括风光互补发电单元10；所述风光互补发电单元10可置于建筑物16屋顶，分别与降水单元、抽出水处理单元、回灌单元、抽气单元、汽水分离单元、抽出气处理单元电连接，充分利用太阳能和风能，将自然资源转换成电力，为相关用电设备供电，既大大降低了原位修复系统的运行成本，也可为“碳达峰、碳中和”的国家战略做出贡献。
40.以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。