CN110548756A - 一种塑料排水板原位气相抽提修复装置及其修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塑料排水板原位气相抽提修复装置及其修复方法。所述装置包括抽提组件、注气组件和尾气处理组件；所述抽提组件包括抽提‑塑料排水板、第一地面管路和真空泵真空泵通过第二地面管路将抽提‑塑料排水板吸附的污染物抽提出来，并送入尾气处理组件的活性炭柱进行处理；所述注气组件包括空气压缩机、注气‑塑料排水板和第二地面管路，空气压缩机通过第二地面管路向注气‑塑料排水板输送空气。本发明所提出的塑料排水板气相抽提修复装置（PVDs‑SVE）对低渗透性土层的气相抽提具有明显的改善效果，同时具有优越的排水性能、经济实用、适用性强等优点，在挥发性有机污染土壤的修复治理方面具有很好的应用前景。

Description

一种塑料排水板原位气相抽提修复装置及其修复方法

技术领域

本发明属于环境修复技术领域，具体涉及一种塑料排水板原位气相抽提修复装置及其修复方法。

背景技术

随着工业化、城市化和农业集约化快速发展，我国土壤环境形势严峻。尤其是从上世纪末以来，大量高污染企业搬迁或关停，遗留下大量的污染场地。

气相抽提修复技术（Soil Vapor Extraction，SVE）主要是通过抽真空设备产生负压，使土壤中挥发性有机污染物进入土壤气相，并随气流流向抽提井，从而达到与土壤分离的目的。SVE技术具有可操作性强、处理污染物范围宽，同时兼具高效快捷、操作简单、修复时间短、去除速率效果好的特点。1982-2011年间，美国超级基金完成的地下水土原位修复项目中，气相抽提处理技术占21%，2012-2014年财政年度原位污染源修复工程中SVE技术占到总修复项目的7% ，总排名第一位，可见SVE技术具有巨大的潜力和发展前景。然而，常规SVE 技术一般适于均匀性和渗透性较好的非饱和带，其局限性在于对低渗透及非均质环境中污染物去除效果不佳，对于半挥发性有机污染物（如柴油、PCBs 和 PAHs 等）去除效果较差且耗时较长。

发明内容

本发明针对传统气相抽提修复技术需要设置抽提井和注气井，前期准备时间长、费用较高，且多适用于渗透性较好的砂性土层，对于渗透性较差的细砂层或者粉土层的抽提效果差的技术问题，提出了一种塑料排水板原位气相抽提修复装置，通过在SVE装置中利用预制塑料排水板（PVDs）替代传统的抽提井和注气井，可以缩短空气流动路径，最终加快污染物的去除，从而提高在低渗透土壤中的修复效果。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种塑料排水板原位气相抽提修复装置，包括抽提组件、注气组件和尾气处理组件；

所述抽提组件包括抽提-塑料排水板、第一地面管路和真空泵，所述抽提-塑料排水板嵌入至第一地面管路内；

所述注气组件包括空气压缩机、注气-塑料排水板和第二地面管路，所述注气-塑料排水板贯通至第二地面管路内，空气压缩机与第二地面管路连接，通过第二地面管路向注气-塑料排水板输送空气；

所述尾气处理组件包括活性炭柱；

真空泵通过第二地面管路将抽提-塑料排水板吸附的污染物抽提出来，并送入尾气处理组件的活性炭柱进行处理。

进一步地，所述装置还包括监测组件，监测组件包括监测井，所述监测井上设有取样孔。

进一步地，所述监测井内部从下至上每隔2m设有一个取样孔。

进一步地，所述尾气处理组件上还连有尾气检测部件。

利用上述装置对污染土壤进行修复的方法，包括以下步骤：

步骤1，根据污染区域分布范围、污染深度和地下水水位，在污染场地地表按照梅花形布置，利用履带性塑料排水板打设设备分别布设抽提-塑料排水板和注气-塑料排水板；

步骤2，在修复区域四周开挖密封沟，并在地面铺设一层隔水隔气的密封膜，密封膜在场地周围埋入密封沟内；

步骤3，在污染场地地表铺设空气压缩机和第二地面管路，并将第二地面管路与注气-塑料排水板连接，采用固定板将连接处固定，为了减少注气过程中空气损失，在注气-塑料排水板顶部至地面以下1m设置密封套管，通过注气装置将空气注入目标修复地，促进地下污染物运移和解吸，提高修复效果；

步骤4，在污染场地地表铺设第一地面管路和真空泵，并将第一地面管路与抽提-塑料排水板连接，通过固定板将连接处固定，为了减少抽提过程中真空损失，在抽提-塑料排水板顶部至地面以下1m设置密封套管，同时将第一地面管路与尾气处理组件，通过抽提装置将地下污染物通过抽提-PVDs抽出，污染物气体经尾气处理组件处理达标后排至大气；

步骤5，在修复区域内和污染场地***打设至少一个监测井，通过监测井实时监测地下水和不同土壤位置的污染物浓度，同时需检测处理后的尾气中污染物浓度是否达标，达标后即可排放至大气。

进一步地，步骤1中抽提-塑料排水板采用梅花形布设方式，两个抽提-塑料排水板之间水平距离为1-2 m，抽提-塑料排水板的布置深度要高于地下水位以上1-2 m。

进一步地，步骤1中注气-塑料排水板采用梅花形布设方式，两个注气-塑料排水板之间水平距离为2-4 m。

进一步地，步骤5中监测井深度在地下水位以下3 m。

本发明采用塑料排水板（Prefabricated vertical drains，PVDs）与传统SVE技术结合的方法进行原位气相抽提修复。塑料排水板通常用于软土地基处理工程领域，一般用于饱和软黏土地层，采用履带式插板机振动插板，深度可达20m以上，一根20m深的塑料排水板仅需1min左右即可打设完成，施工速度远远超过抽提井的施工。本发明所提出的塑料排水板气相抽提修复装置（PVDs-SVE）对低渗透性土层的气相抽提具有明显的改善效果，同时具有优越的排水性能、经济实用、适用性强等优点，在挥发性有机污染土壤的修复治理方面具有很好的应用前景。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、传统SVE方法多适用于渗透性较好的砂性土层，对于渗透性较差的粘性土层或者粉土层的抽提效果差，本发明的塑料排水板原位气相抽提修复装置能够适用于低渗透性土层中，处理范围更广；

2、塑料排水板工程应用技术相对成熟，可直接打入地下取代抽提井和注气井，不需专门设置抽提井和注气井，提高修复效率和降低成本；

3、塑料排水板可以经济地安装在相对较近的间距及不同深度，从而缩短污染物运移路径，提高修复效率；

4、本发明的塑料排水板原位气相抽提修复装置前期准备工期较短，安装成本较传统气相抽提低。

附图说明

图1为实施例1中塑料排水板原位气相抽提修复装置示意图；

图2为实施例1中抽提-塑料排水板和注气-塑料排水板在污染场地表面的平面布置图；

图3为实施例1中塑料排水板与地面管路连接方式的示意图；

图中：1为监测井、2为取样孔、3为密封盖、4为密封沟、5为抽提-塑料排水板、6为注气-塑料排水板、 7为真空表、8为压力表、9为空气压缩机、10为密封膜、11为密封套管、12为第一地面管路、13为流量计、14为真空泵、15为活性炭柱、16为尾气检测部件、17为固定板、18为第二地面管路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本发明装置和方法作进一步的详细说明。

本发明中采用的塑料排水板为市售产品，对其形状、材质没有特殊要求。

实施例1

如图1所示，一种有机物污染场地的塑料排水板原位气相抽提修复装置，主要包括抽提组件、注气组件、监测组件、气液分离组件和尾气处理组件。

（1）抽提组件主要为抽提-塑料排水板 5，第一地面管路12，密封盖3、真空表7和真空泵14组成，其中抽提-塑料排水板的截面尺寸为：长度10cm、宽度为4cm，塑料排水板的纵向长度根据实际污染深度确定。

所述的抽提-塑料排水板与地面管路之间的连接方式如图3所示，即塑料排水板穿至地面管路12内部，通过固定板17将连接处固定，为了减少抽提过程中真空损失，在抽提-塑料排水板顶部至地面以下1m设置密封套管11，将抽提-塑料排水板在近地表区域进行密封。

（2）注气组件由空气压缩机9、压力表8、注气-塑料排水板 6和第二地面管路18组成，其中注气-塑料排水板的截面尺寸为：长度14cm、宽度为6cm，塑料排水板的纵向长度同样根据实际污染深度确定。

所述的注气-塑料排水板与地面管路的连接方式与抽提-塑料排水板相同，塑料排水板具有良好的传输气流的作用，通过空气压缩机将空气注入地下，促进地下气流运移，使得挥发性有机污染物加速解吸，进而再利用抽提组件排出。

（3）监测组件主要是由预先打设的监测井1和其内部布设的取样孔2组成，监测井主要对修复过程中饱和区地下水污染物浓度、非饱和带土壤有机污染物浓度进行监测，以此评估修复过程地下污染物去除效果。

（4）尾气处理组件主要由活性炭柱15和尾气检测部件16组成，其中排至地表的污染气体通过活性炭柱吸附，在通过尾气检测组件检测，达标后即可排放至大气。

（5）另外，在修复区域需设置密封沟4，同时铺设密封膜10，以此来防止真空损失和促进抽气过程中的径向流动。

基于以上原位修复装置，本发明还提供了一种塑料排水板原位气相抽提修复方法，具体实施步骤如下：

（1）根据前期探测结果，确定污染区域面积、深度和地下水水位分布；

（2）根据污染物深度和地下水水位分布打设两种塑料排水板（抽提-塑料排水板和注气-塑料排水板）；所述的抽提-塑料排水板中，为防止抽提过程中对地下水的抽出，抽提-塑料排水板布置深度要高于地下水位以上1~2 m；如图2所示，所述的抽提-塑料排水板采用梅花形布置方式，两个抽提-塑料排水板之间水平距离1~2 m；所述的注气-塑料排水板布置同样采用梅花形布置方式，两个注气-塑料排水板之间水平距离2~4 m；

（3）在修复区域内和污染场地***打设多口监测井用来监测地下水和土壤的污染物浓度，监测井深度在地下水位以下3 m左右，并在每个监测井内部从下至上每隔2m设置一个取样孔；

（4）在修复区域四周挖密封沟，然后在地面铺设一层密封膜，密封膜埋入沟内；

（5）铺设地面管路，安装真空泵、空气压缩机和尾气处理装置等，将各仪器按照图1所示连接；

（6）各管路连接好之后开启真空泵和注气泵，真空泵目的是对污染范围内挥发性有机污染物进行气相抽提，利用真空负压和气流运移将挥发性有机物带出，而注气目的是为了促进非饱和带气流运移，从而加速挥发性有机污染物的解吸和挥发，同时提高低渗透区域的透气性，从而增强难以去除区域挥发性有机污染物的去除；最后污染气体通过活性炭柱吸附处理达标后排入大气；

（8）利用监测井对污染区域地下水和土壤进行采样分析，以此来确定场地污染物去除效果，对抽提过程中的水样和气体样品进行抽出后进行浓度检测，以此来确定塑料排水板原位气相抽提修复过程中污染物浓度变化，同时对尾气进行污染物浓度检测，判断排放尾气是否达标。

Claims (8)

1.一种塑料排水板原位气相抽提修复装置，其特征在于：包括抽提组件、注气组件和尾气处理组件；

所述抽提组件包括抽提-塑料排水板、第一地面管路和真空泵，所述抽提-塑料排水板嵌入至第一地面管路内；

所述注气组件包括空气压缩机、注气-塑料排水板和第二地面管路，所述注气-塑料排水板贯通至第二地面管路内，空气压缩机与第二地面管路连接，通过第二地面管路向注气-塑料排水板输送空气；

所述尾气处理组件包括活性炭柱；

真空泵通过第二地面管路将抽提-塑料排水板吸附的污染物抽提出来，并送入尾气处理组件的活性炭柱进行处理。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括监测组件，监测组件包括监测井，所述监测井上设有取样孔。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述监测井内部从下至上每隔2m设有一个取样孔。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述尾气处理组件上还连有尾气检测部件。

5.利用权利要求1所述的装置对污染土壤进行修复的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，根据污染区域分布范围、污染深度和地下水水位，在污染场地地表按照梅花形布置，利用履带性塑料排水板打设设备分别布设抽提-塑料排水板和注气-塑料排水板；

步骤2，在修复区域四周开挖密封沟，并在地面铺设一层隔水隔气的密封膜，密封膜在场地周围埋入密封沟内；

步骤3，在污染场地地表铺设空气压缩机和第二地面管路，并将第二地面管路与注气-塑料排水板连接，采用固定板将连接处固定，为了减少注气过程中空气损失，在注气-塑料排水板顶部至地面以下1m设置密封套管，通过注气装置将空气注入目标修复地，促进地下污染物运移和解吸，提高修复效果；

步骤4，在污染场地地表铺设第一地面管路和真空泵，并将第一地面管路与抽提-塑料排水板连接，通过固定板将连接处固定，为了减少抽提过程中真空损失，在抽提-塑料排水板顶部至地面以下1m设置密封套管，同时将第一地面管路与尾气处理组件，通过抽提装置将地下污染物通过抽提-PVDs抽出，污染物气体经尾气处理组件处理达标后排至大气；

步骤5，在修复区域内和污染场地***打设至少一个监测井，通过监测井实时监测地下水和不同土壤位置的污染物浓度，同时需检测处理后的尾气中污染物浓度是否达标，达标后即可排放至大气。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤1中抽提-塑料排水板采用梅花形布设方式，两个抽提-塑料排水板之间水平距离为1-2 m，抽提-塑料排水板的布置深度要高于地下水位以上1-2 m。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤1中注气-塑料排水板采用梅花形布设方式，两个注气-塑料排水板之间水平距离为2-4 m。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤5中监测井深度在地下水位以下3 m。