一种地下水有机污染抽出处理装置及工艺的制作方法

本发明属于地下水污染修复技术领域，具体涉及一种地下水有机污染抽出处理装置及工艺。

背景技术：

据中国地质环境监测院公布的资料显示，我国地下水的污染正由点到面、由浅到深、由城市向农村发展，地下水污染情况不断加重。国家在进行地下水调查评估时，对矿山开采区、危废处置场、垃圾填埋场、加油站、石油开采加工、有色金属加工、化工企业等重点污染源进行了特别关注，发现这些行业对地下水的污染十分普遍。

地下水污染场地中，抽出处理技术是应用最广泛、成熟程度最高的异位修复技术，可用于处理重度污染地下水区域中多种污染物类型，常用于处理有机污染和重金属污染。

对于地下水有机污染，使用最多的方法是采用抽出处理技术，在污染场地布设一定数量的抽水井，通过水泵和水井将污染地下水抽取上来，然后在地面设置集水池、吹脱塔、废水活性炭吸附塔进行处理后进入缓冲池，处理后的地下水排入地表径流回灌到地下或用于当地供水，吹脱出来的有机挥发性气体经活性炭吸附后排空。但该方法设备占地面积大，投资成本高，效率低。有待开发小型化，投资小，处理效率高的抽出处理装置及工艺。

技术实现要素：

基于本领域客观存在的需求，本发明提供一种地下水有机污染抽出处理装置及工艺，具有抽出处理装置小型化，处理效率高，投资省的特点。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种地下水有机污染抽出处理装置，其特征在于，包括多单元原位井群、气体分离和收集单元；

多单元原位井群包括至少1个抽水井和多个注入井；

所述多个注入井围绕抽水井周围分布；气体分离和收集单元包括升膜薄膜解吸器；

所述升膜薄膜解吸器包括储水管、解吸管、水气分离箱；水气分离箱底部与解吸管相接通，顶部设有出气口；解吸管内部轴向设有若干列管；升膜薄膜解吸器内部呈真空状态；

气体分离和收集单元的升膜薄膜解吸器的储水管底部与多单元原位井群的抽水井井口密闭衔接。

所述升膜薄膜解吸器还包括下管板、上管板，分水盘、溢流水封管，所述上管板、下管板分别径向固定于解吸管上下两端，其板面均分布有若干通孔；各列管底部开口与下管板的各通孔相适配，顶部开口与上管板的各通孔相适配；所述列管穿过上管板、下管板上的通孔并固定；

优选地，所述固定方式为焊接；

优选地，列管顶部略高于上管板上表面；

优选地，列管顶部高出上管板上表面50-150mm，优选100毫米；

优选地，所述列管长度、管径、数量满足下列公式：

πdshvx≥kq/3600

其中，q为抽取水量，单位为m³/h；d为列管内径，单位为m；h为列管长度，单位为m；x为列管数量；v为水膜上升速度，单位为m/s，s为列管内水膜厚度，单位为m；k为常数，取值范围为1.25-1.5；

优选地，水气分离箱两侧底部为出水口，且两侧壁局部设为透明结构；优选地，所述透明结构为玻璃；

优选地，分水盘为圆盘结构，圆周上表面周缘轴向凸起形成挡边，挡边顶部成锯齿状，

优选地，所述分水盘设置在储水管内对应解吸管的下管板的正下方的位置；

优选地，分水盘通过储水管内壁径向伸出的支杆固定；所述支杆为4根，均匀分布在内壁上；

优选地，溢流水封管顶部开口低于下管板25-75mm，优选50mm，底部伸入升膜薄膜解吸器的储水管底部并伸入地下抽水井内水位之下0.2-0.8m，优选0.5m；

优选地，水气挡板为平板或伞形结构，设置在升膜薄膜解吸器的水气分离箱的顶部出气口的正下方；

优选地，水气挡板通过水气分离箱顶部开口四周内壁的轴向向下伸出的4根支杆固定。

抽水井内设有抽水部件；抽水部件的出水口伸入所述升膜薄膜解吸器的储水管内；

优选地，所述升膜薄膜解吸器的水气分离箱的出水口通过出水管与各注入井的井口相连通；

优选地，所述出水管上设有监测取样口。

同一个多单元原位井群内，抽水井与注入井之间、多个注水井两两之间的直线距离为布井间距；

所述布井间距＜抽水井最大影响半径

所述抽水井最大影响半径满足下式：

式中：r为抽水井最大影响半径，k为渗透系数，q为最大抽水量，h为含水层厚度，rw为抽水井半径，sw为水位降深。

所述的一种地下水有机污染抽出处理装置还包括：气体处理和排放单元；

所述气体处理和排放单元包括旋风分离器、活性炭吸附设备和水环真空泵；

气体分离和收集单元的升膜薄膜解吸器的水气分离箱的顶部出气口通过气体管路与气体处理和排放单元的旋风分离器的气体入口相连通；

优选地，所述旋风分离器的出水口经出水管与多单元原位井群的各注入井的井口相连通；旋风分离器出气口通过气体管路连接到活性炭吸附设备；水环真空泵设置在活性炭吸附设备的下游。

所述升膜薄膜解吸器的储水管外壁设有安装座；

优选地，抽水井的井口设置于地下潜水面之上；注入井井口设置于地面之上。

多个注入井以抽水井为圆心分布在周围；

优选地，每个多单元原位井群的注入井为3个，

优选地，一个多单元原位井群a的3个注入井与相邻的3个多单元原位井群的3个注入井形成以多单元原位井群a的抽水井为中心的正六边形；

优选地，所述升膜薄膜解吸器的储水管底部管沿通过法兰与抽水井井口上沿连接；

优选地，所述抽水井的抽水部件的出水管在与升膜薄膜解吸器的储水管底部的连接处密封圈密封；

优选地，所述抽水部件为深井泵。

一种地下水有机污染抽出处理工艺，其特征在于，采用所述的一种地下水有机污染抽出处理装置对待修复的地下区域进行修复。

所述的一种地下水有机污染抽出处理工艺包括：用气体分离和收集单元将抽出的地下水中的挥发性有机污染物解吸与水分离后排出，分离出的水分回到地下；优选地，通过多单元原位井群的抽水井的抽水部件将地下水抽出并进入升膜薄膜解吸器内进行解吸；

更优选地，解析后的挥发性有机污染物从升膜薄膜解吸器的水气分离箱顶部出气口排出并进入气体处理和排放单元；分离后的水经水气分离箱底部的出水口及出水管进入多单元原位井群的注入井内；

更优选地，气体进入气体处理和排放单元的旋风分离器经进一步分离，进一步分离后的水经旋风分离器出水口及出水管进入多单元原位井群的注入井内；进一步分离后的气体进入气体处理和排放单元的活性炭吸附设备进行吸附。

通过监测取样口定期抽取水样进行监测，直至水样监测结果达到《地下水质量标准》即修复完成。

一种地下水有机污染抽出处理装置及工艺，包括多个单元抽出处理工艺、污染场地布井及间距确定、挥发性有机气体收集处理。

每个单元抽出处理工艺包括抽水井内实管部分设置升膜薄膜解吸器，升膜薄膜解吸器出来的水流入注入井内的水封管，并设置监测取样口，用于监测取样，解吸出来的挥发性有机气体进入旋风分离器。

所述旋风分离器出来的水流入注入井内的水封管，挥发性有机气体进入收集总管。

所述的升膜薄膜解吸器包括储水管、薄膜解吸段、上部水气分离箱密封联接构成抽水井实管。

所述储水管包括储水管下部与深井泵出水管用密封圈密封，上部有分水盘，设置有溢流水封管。

所述薄膜解吸段包括上下管板、外管、与上下管板焊接的多支列管组成，上管板有出水管，列管高出上管板上水位。

所述上部水气分离箱包括上部水气挡板和出气管及两块相对位置的玻璃视镜。

所述污染场地布井及间距确定包括布井方式采用六边形布井，六边形中心为抽水井，六个角为注入井，注入井均在抽水井最大影响半径内。

所述的挥发性有机气体收集处理包括各抽出处理单元的挥发性有机气体经收集总管、活性炭吸附设备吸附后经水环真空泵排空。

一种地下水有机污染抽出处理装置及工艺，包括多个单元抽出处理工艺、污染场地布井及间距确定、挥发性有机气体收集处理。

进一步的，所述单元抽出处理工艺包括抽水井筛管内的地下水经深井泵抽取送入井内实管部位的升膜薄膜解吸器下部储水管，在地面水环真空泵的真空抽取下，储水管内的水经分水盘在升膜薄膜解吸器列管内壁形成上升水膜，在减压状态下，加速地下水中溶解挥发性有机物的解吸，液膜进入上部水气分离箱，水流入注入井群(三井或四井)，挥发性有机气体进入旋风分离器，在旋风分离器内进一步分离的水流入注入井，挥发性有机气体经收集总管进入活性炭吸附设备吸附，达标后经水环真空泵排空。

进一步的，所述升膜薄膜解吸器由储水管、薄膜解吸段、上部水气分离箱密封联接构成抽水井实管。

进一步的，所述升膜薄膜解吸器储水管下部管板与深井泵出水管之间用密封圈密封，上部安装分水盘，设置有溢流水封管回流至抽水井内，防止水位过高。

进一步的，所述薄膜解吸段由上下管板、外管、与上下管板焊接的多支列管组成，上管板有出水管，列管高出上管板上水位。

进一步的，所述薄膜解吸器上部水气分离箱内上部有水气挡板，上部有出气管。

进一步的，所述薄膜解吸器、旋风分离器注入到注入井内的水管伸入到地下水液面以下形成水封。

进一步的，所述污染场地布井采用六边形方式布井，六边形中心为抽水井，六个角为注水井。

进一步的，所述污染场地布井及间距小于抽水井最大抽水量影响半径。

进一步的，所述挥发性有机气体收集处理包括各抽出处理单元的挥发性有机气体经收集总管、活性炭吸附设备吸附后经水环真空泵排空。

上述的一种地下水有机污染抽出处理装置及工艺，其特征在于，包括以下过程：

在场地污染范围内，按六边形布井方式构建抽水井和注入井，井间距小于抽水井最大影响半径。

将各六边形单元抽水井和注入井群(三井或四井)按工艺配管，将各六边形单元气体收集管与总管、活性炭吸附设备、水环真空泵连接。

启动水环真空泵，从水气分离箱的视镜观察，调试各单元抽出处理设备列管出口的上升水膜形态和出水水面至列管出口高度之下，连续运行各单元抽出处理装置，定期监测水样，直至达到修复目标。

本发明涉及一种地下水有机污染抽出处理装置及工艺，包括多个单元抽出处理工艺、污染场地布井及间距确定、挥发性有机气体收集处理。所述的每个单元抽出处理工艺，包括抽水井内实管部分设置升膜薄膜解吸器，解吸出来的挥发性有机气体经旋风分离器进入活性炭吸附后排空。所述的布井方式及间距包括布井方式采用六边形布井，六边形中心为抽水井，六个角为注入井，布井间距小于抽水井地下水最大影响半径围内。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的特点在于各抽出井单独进行地下水中挥发性有机气体的解吸，解吸后的水注入地下形成地下水循环，稀释经地下水污染的多孔介质。

本发明的特点还在于升膜薄膜解吸器在减压下解吸，挥发性有机物解吸效率高。

本发明的特点还在于解吸后的挥发性有机气体由活性炭吸附后达标排放。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的一组多单元原位井群、气体分离和收集单元的流程示意图；

图2为本发明另一个实施例提供的一组多单元原位井群的平面布置图；

图3为本发明一个实施例提供的升膜薄膜解吸器示意图；其中，a为升膜薄膜解吸器整体结构示意图，b为升膜薄膜解吸器的部件：上管板、下管板的俯视图；

图4为本发明另一个实施例提供的地下水有机污染抽出处理装置的多单元原位井群和气体处理和排放单元的平面布置图。

附图标记列示如下：1—注入井，2—注入井，3—注入井，4—注入井，5—注入井，6—注入井，7—升膜薄膜解吸器，8—液封管，9—旋风分离器，10—抽水井,11—抽水部件(深井泵)，12—活性炭吸附设备，13—水环真空泵，14—监测取样口，7-1—出气管(出气口)，7-2—水气分离箱，7-3—上管板，7-4—出水口，7-5—外壳，7-6—列管，7-7—下管板，7-8—分水盘，7-9—储水管，7-10—法兰，9-1—深井泵出水管，10—抽水井，7-11—密封圈，7-12—溢流水封管，7-13—安装座，7-14—真空表，7-15—水气挡板；7-16—解吸管

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

第1组实施例、本发明的地下水有机污染抽出处理装置

本组实施例提供一种地下水有机污染抽出处理装置。在本组所有的实施例中，所述地下水有机污染抽出处理装置都具备如下共同特征：所述地下水有机污染抽出处理装置包括多单元原位井群、气体分离和收集单元；如图1、2、4所示，多单元原位井群包括至少1个抽水井10和多个注入井1、3、4；所述多个注入井1、3、4围绕抽水井10周围分布；气体分离和收集单元包括升膜薄膜解吸器7；如图3所示，所述升膜薄膜解吸器7包括储水管7-9、解吸管7-16、水气分离箱7-2；水气分离箱7-2底部与解吸管7-16相接通，顶部设有出气口7-1；解吸管7-16内部轴向设有若干列管7-6；升膜薄膜解吸器7内部呈真空状态；气体分离和收集单元的升膜薄膜解吸器7的储水管7-9底部与多单元原位井群的抽水井10井口密闭衔接。

在一些实施例中，如图3所示，所述升膜薄膜解吸器7还包括下管板7-7、上管板7-3，分水盘7-8、溢流水封管7-12，所述上管板7-3、下管板7-7分别径向固定于解吸管7-16上下两端，其板面均分布有若干通孔；各列管7-6底部开口与下管板7-7的各通孔相适配，顶部开口与上管板7-3的各通孔相适配；所述列管7-6穿过上管板7-3、下管板7-7上的通孔并固定；

优选地，所述固定方式为焊接；

优选地，列管7-6顶部略高于上管板7-3上表面；

优选地，列管7-6顶部高出上管板7-3上表面50-150mm，优选100毫米；这样设置的好处是，高出水气分离箱7-2内水面高度，不至于使水气分离箱7-2内的水再沿列管7-6壁回流进入列管7-6内；

优选地，所述列管长度、内径、数量满足下列公式：

πdshvx≥kq/3600

其中，q为抽取水量，单位为m³/h；d为列管内径，单位为m；h为列管长度，单位为m；x为列管数量；v为水膜上升速度，单位为m/s，s为列管内水膜厚度，单位为m；k为常数，取值范围为1.25-1.5。

在本发明具体的实施例中，列管内水膜厚度和水膜上升速度的取值为：s＝0.001m，v＝1.5m/s。

具体地，列管内水膜厚度可通过水膜厚度测量仪测量，水膜上升速度可通过热膜测速仪测量。

在本发明更具体的实施例中，所述列管7-6长度为2～4m，管径为10-100mm，列管数量为3-30根；

优选地，水气分离箱7-2两侧底部为出水口7-4，且两侧壁局部设为透明结构；优选地，所述透明结构为玻璃；这样设置的好处是方便观察解析器7内部情况；

优选地，分水盘7-8为圆盘结构，圆周上表面周缘轴向凸起形成挡边，挡边顶部成锯齿状，锯齿状的作用是使四周分水均匀。

优选地，所述分水盘7-8设置在储水管7-9内对应解吸管7-16的下管板7-7的正下方的位置；

优选地，分水盘7-8通过储水管7-9内壁径向伸出的支杆固定；所述支杆为4根，均匀分布在内壁上；分水盘7-8的作用是分配列管内的布水；

优选地，溢流水封管7-12顶部开口低于下管板25-75mm，优选50mm，底部伸入升膜薄膜解吸器7的储水管7-9底部并伸入地下抽水井内水位之下0.2-0.8m，优选0.5m；溢流水封管7-12的作用是深入抽水井10水位之下以形成水封，确保升膜薄膜解析器7内部的真空状态；

优选地，水气挡板7-15为平板或伞形结构，设置在升膜薄膜解吸器7的水气分离箱7-2的顶部出气口7-1的正下方；

优选地，水气挡板7-15通过水气分离箱7-2顶部开口四周内壁的轴向向下伸出的4根支杆固定。

水气挡板7-15用来挡住从列管7-6上升的水膜，水气挡板7-15与水气分离箱7-2顶部内壁之间的空间为气体通道，水气接触挡板7-15下表面凝结成水滴并往下掉，气体则通过气体通道并继续往上从水气分离箱7-2顶部出口7-1排出。

列管7-6的作用是在真空作用下，抽出的水在列管7-6内壁形成1毫米左右厚度的水膜，同时在真空条件下，使水膜中溶解的挥发性有机物解吸出来。

抽水井10中的抽水部件11工作将待修复的污染的地下水抽出并进入升膜薄膜解吸器7的储水管7-9内，到解吸管7-16下管板位置，多余的水从溢流水封管7-12顶部开口进入并回流入至抽水井10内，列管7-6内壁的水膜是经分水盘7-8分布后真空抽上去的，由于形成了水膜，水中溶解的挥发性有机物容易解吸出来，由于气体溶质解吸进行的必要条件是气相中可吸收组分的分压必须小于液相中吸收质的平衡分压，因此在减压的条件下(本发明优选真空下)更加快了解吸作用。进入列管7-6直径中部无水的部分向上形成气流，沿列管7-6内壁的水膜也向上运动，进入水气分离箱7-2，由于水与气的密度不同，因此气流中的水分与气进一步分离。

在具体的实施例中，抽水井10内设有抽水部件11；抽水部件11的出水口伸入所述升膜薄膜解吸器7的储水管7-9内；

优选地，所述升膜薄膜解吸器7的水气分离箱7-2的出水口7-4通过出水管与各注入井1、3、4的井口相连通；

优选地，注入井1-6井口管路上设有监测取样口14。

在具体的实施例中，同一个多单元原位井群内，抽水井10与注入井1、3、4之间、多个注水井1、3、4两两之间的直线距离为布井间距；

所述布井间距＜抽水井最大影响半径：

所述抽水井最大影响半径r满足下式：

式中：k——渗透系数(m/d)，q——最大抽水量(m³/d)，h——含水层厚度(m)，rw——抽水井半径(m)，sw——水位降深。

在进一步的实施例中，所述的一种地下水有机污染抽出处理装置还包括：气体处理和排放单元；

如图1和图4所示，所述气体处理和排放单元包括旋风分离器9、活性炭吸附设备12和水环真空泵13；

气体分离和收集单元的升膜薄膜解吸器7的水气分离箱7-2的顶部出气口7-1通过气体管路与气体处理和排放单元的旋风分离器9的气体入口相连通；

优选地，所述旋风分离器9的出水口经出水管与多单元原位井群的各注入井1、3、4的井口相连通；旋风分离器9出气口通过气体管路连接到活性炭吸附设备12；水环真空泵13设置在活性炭吸附设备12的下游。

在另一些实施例中，所述升膜薄膜解吸器7的储水管7-9外壁设有安装座7-13；

优选地，抽水井10的井口设置于地下潜水面之上；注入井1、3、4井口设置于地面之上。

在具体的实施例中，多个注入井1、3、4以抽水井10为圆心分布在周围；

优选地，每个多单元原位井群的注入井1、3、4为3个，

优选地，一个多单元原位井群a的3个注入井1、3、4与相邻的3个多单元原位井群的3个注入井2、5、6形成以多单元原位井群a的抽水井10为中心的正六边形；

优选地，所述升膜薄膜解吸器7的储水管7-9底部管沿通过法兰7-10与抽水井10井口上沿连接；

优选地，所述抽水井10的抽水部件11的出水管在与升膜薄膜解吸器7的储水管7-9底部的连接处有密封圈密封；

优选地，所述抽水部件11为深井泵。

第2组实施例、本发明的一种地下水有机污染抽出处理工艺

本组实施例提供一种地下水有机污染抽出处理工艺。在本组所有的实施例中，所述地下水有机污染抽出处理工艺都具备如下共同特征：采用第1组实施例任一项提供的一种地下水有机污染抽出处理装置对待修复的地下区域进行修复。

在进一步的实施例中，所述的一种地下水有机污染抽出处理工艺包括：用气体分离和收集单元将抽出的地下水中的挥发性有机污染物解吸与水分离后排出，分离出的水分回到地下；优选地，通过多单元原位井群的抽水井的抽水部件将地下水抽出并进入升膜薄膜解吸器内进行解吸；

更优选地，解析后的挥发性有机污染物从升膜薄膜解吸器的水气分离箱顶部出气口排出并进入气体处理和排放单元；分离后的水经水气分离箱底部的出水口及出水管进入多单元原位井群的注入井内；

更优选地，气体进入气体处理和排放单元的旋风分离器经进一步分离，进一步分离后的水经旋风分离器出水口及出水管进入多单元原位井群的注入井内；进一步分离后的气体进入气体处理和排放单元的活性炭吸附设备进行吸附。

在另一些实施例中，通过监测取样口定期抽取水样进行监测，直至水样监测结果达到《地下水质量标准》即修复完成。

实验例1

下面结合实例对本发明作进一步的详细说明。

以某地有机物污染地下水抽出处理修复为例，根据前期抽水试验，单井最大抽水量700m³/d，经计算最大影响半径为245米，综合考虑处理效果、工期、成本因素，设定布井间距50米。

按六边形布井方式，井间距为50米，在污染场地范围内构建注入井和抽水井，抽水量按250m³/d设计，设计升膜薄膜解吸器面积为4m²，按工艺要求配管并连接活性炭吸附设备和水环真空泵。

开启水环真空泵，待系统真空度达到-0.08mpa时,启动污染场地各单元抽水井10中的深井泵9,升膜薄膜解吸器出水注入井1、3、4，相邻抽水井解吸后的出水注入井2、4、6。

各工艺单元旋风分离器出来的挥发性有机气体经总管进入活性炭吸附设备吸附，经水环真空泵排入大气，直至全部修复完成，达到修复目标。