[0001]
本高新技术涉及污染土壤修复技术领域，尤其涉及一种污染土壤修复系统。
背景技术：
[0002]
作为一种重要的能源，石油广泛应用于工业生产中。在石油的开采、加工、运输、储存和利用过程中难免出现泄露事故，造成了土壤的石油烃污染。石油类物质的水溶性一般很小，土壤颗粒吸附石油类物质后不易被水浸润，使土壤透水性降低、透水量下降、透气性变差，且改变土壤有机质的组成和结构，引起土壤有机质的碳氮比和碳磷比的变化，并且还会污染地下水。对自然环境造成极大的危害，甚至还会对人们的饮水安全和食品安全造成危害。
[0003]
目前，对于污染土壤的修复通常采用以下两种方式：第一种，原位多相抽提技术：利用抽提装置将土壤中的napl相(非水相液体，nonaqueous phase liquids)石油烃污染物抽提到底面储存罐进行分离和处置，这种方式对土壤中的napl相石油烃污染物抽提效率不高，且只能抽提土壤中游离态的污染物，无法将土壤中吸附态的污染物抽提出来，形成很严重的拖尾现象。第二种，热强化技术：利用导热(电加热、蒸汽加热和热风加热)的方式将污染土壤加热至一定的温度，使土壤中吸附态的污染物分离出来变为napl相或者气相，然后再利用抽提装置进行抽提处置，温度的升高能够提高抽提效率，但是热强化技术耗能高、成本大，且存在着污染源扩散的风险。
[0004]
因此，希望有一种对于土壤中的石油烃污染物的抽提系统能够克服或者减轻现有技术的上述缺陷。
技术实现要素：
[0005]
本高新技术公开一种污染土壤修复系统，以解决现有的污染土壤修复过程中污染物抽提效率低、抽提成本高和容易出现二次污染的问题。
[0006]
为了解决上述问题，本高新技术采用下述技术方案：
[0007]
一种污染土壤修复系统，包括：
[0008]
淋洗设备，包括药剂罐、淋洗注入装置和注入井，所述药剂罐能够储存表面活性剂和双氧水中的至少一者，所述注入井伸入污染土壤中，所述淋洗注入装置能够将所述药剂罐中的药剂输送至所述注入井；
[0009]
抽提设备，包括抽吸装置和抽提井，所述抽提井伸入所述污染土壤中，所述抽吸装置与所述抽提井连接，且所述注入井和所述抽提井之间具有淋洗间距。
[0010]
本高新技术采用的技术方案能够达到以下有益效果：
[0011]
本高新技术公开的污染土壤修复系统中，利用表面活性剂和/或双氧水增溶抽注的方式，有效提高了抽提设备的抽提效率，且成本较低，没有二次污染的风险。具体地，表面活性剂能够降低溶液的表面张力，并且能将污染土壤中吸附态的污染物溶解在水中，便于污染土壤中的污染物抽提，提高抽提效率，解决了多相抽提工艺中吸附态的污染物难去除
的问题；双氧水能与污染土壤中的污染物发生氧化反应生成二氧化碳和水，且生成的二氧化碳能疏通土壤通道，提高抽提设备的抽提效率。
附图说明
[0012]
此处所说明的附图用来提供对本高新技术的进一步理解，构成本高新技术的一部分，本高新技术的示意性实施例及其说明用于解释本高新技术，并不构成对本高新技术的不当限定。在附图中：
[0013]
图1为本高新技术实施例公开的污染土壤修复系统的示意图；
[0014]
图2为图1所示的污染土壤修复系统的工艺流程图；
[0015]
图3为图1所示的污染土壤修复系统的抽提井与抽吸装置的连接位置的示意图。
[0016]
附图标记说明：
[0017]
100-污染土壤，200-药剂罐，210-表面活性剂药剂罐，220-双氧水药剂罐，300-淋洗注入装置，400-注入井，410-输入管段，420-注入管段，500-抽提井，510-输出管段，520-抽吸管段，600-气液分离装置，700-抽吸装置，710-抽液管，711-抽液阀，720-抽气管，721-抽气阀，730-采样阀，800-气体处理装置，900-液体储存装置。
具体实施方式
[0018]
为使本高新技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本高新技术具体实施例及相应的附图对本高新技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本高新技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本高新技术中的实施例，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他实施例，都属于本高新技术保护的范围。
[0019]
以下结合附图，详细说明本高新技术各个实施例公开的技术方案。
[0020]
本高新技术实施例公开了一种污染土壤修复系统，参见图1和图2，该污染土壤修复系统包括淋洗设备和抽提设备。
[0021]
淋洗设备包括药剂罐200、淋洗注入装置300和注入井400，药剂罐200能够储存表面活性剂和双氧水中的至少一者，注入井400伸入污染土壤100中，淋洗注入装置300能够将药剂罐200中的药剂输送至注入井400，通过注入井400向污染土壤中注入表面活性剂和/或双氧水。具体地，表面活性剂能够降低溶液的表面张力，并且能将污染土壤100中吸附态的污染物(例如，石油烃污染物)溶解在水中，便于污染土壤100中的污染物抽提，提高抽提效率，解决了多相抽提工艺中吸附态的污染物难去除的问题；双氧水能与污染土壤100中的污染物发生氧化反应生成二氧化碳和水，且生成的二氧化碳能疏通土壤通道，提高抽提设备的抽提效率。
[0022]
抽提设备包括抽吸装置700和抽提井500，抽提井500伸入污染土壤100中，抽吸装置700与抽提井500连接，通过抽吸装置700和抽吸井500将污染土壤100中的污染物抽出。并且，注入井400和抽提井500之间具有淋洗间距，使得通过注入井400注入的表面活性剂和/或双氧水能够充分淋洗污染土壤100。上述淋洗间距的具体数值可根据土壤的抽提影响半径来确定，即淋洗间距优选为不大于污染土壤100的抽提影响半径。
[0023]
本高新技术公开的污染土壤修复系统中，利用表面活性剂和/或双氧水增溶抽注
的方式，有效提高了抽提设备的抽提效率，且成本较低，没有二次污染的风险，减少污染土壤100中的污染物，尤其适用于去除污染土壤中的napl相(包括dnapl相(密度比水大)相和lnapl相(密度比水小))的石油烃污染物。
[0024]
注入井400和抽提井500的井径可根据污染土壤所处的水文地质条件进行适当的选择，例如，注入井的井径为75毫米，抽提井500的井径为140毫米或者200毫米。
[0025]
参见图2，在本高新技术实施例中，注入井400的深度小于抽提井500的深度，有助于更充分的淋洗污染土壤100。其中，注入井400的深度和抽提井500的深度之差可根据污染土壤100的渗透性来选择，例如，注入井400的深度比抽提井500的深度小1.5米。在该污染土壤修复系统使用过程中，在重力和抽吸装置700的抽吸力的双重作用下，注入井400和抽吸井500之间形成了横向和纵向的循环。
[0026]
可选地，注入井400包括靠近污染土壤100的表面的输入管段410和远离污染土壤100的表面的注入管段420，注入管段420为割缝管。药剂罐200中药剂输送至注入井400中后，经输入管段410流动至注入管段420，再经注入管段420的出口和管壁上的割缝注入到污染土壤100中。其中，注入井400的深度以及注入管段420所占的比例可根据污染土壤100中污染物主要存在的区域的深度和范围来确定。
[0027]
可选地，抽提井500包括靠近污染土壤100的表面的输出管段510和远离污染土壤100的表面的抽吸管段520，抽吸管段520为割缝管。污染土壤100中的污染物流体可通过抽吸管段520的入口和管壁上的割缝进入到抽吸管段520内部，然后流动至输出管段510，并经输出管段510输送至后续的处理设备和/或存储设备。其中，抽提井500的深度以及抽吸管段520所占的比例可根据污染土壤100中污染物主要存在的区域的深度和范围来确定。
[0028]
进一步地，注入管段420的外侧采用尼龙网包裹，抽吸管段520的外侧采用尼龙网包裹，避免污染土壤100中的土壤颗粒堵塞注入管段420和抽吸管段520上的割缝，影响药剂注入和污染物抽吸。
[0029]
注入井400和抽提井500的数量和布置方式可根据污染土壤的实际污染情况进行适当的选择。可选地，淋洗设备包括多个注入井400，多个注入井400沿抽提井500的周向间隔布置，从而使得污染土壤100能够得到充分淋洗，提高后续的抽提效率。此外，通过实验验证，在抽提井500的数量和注入井400的数量之比为1：4时，能够获取较好的抽提效果。
[0030]
参见图1，在本高新技术实施例中，抽提设备包括气液分离装置600、气体处理装置800和液体储存装置900，气液分离装置600设置于抽吸装置700和抽提井500之间，抽吸装置700将抽提井500中流体抽出至气液分离装置600中进行气液分离，便于针对不同类型的污染物进行针对性处理。具体地，气液分离装置600包括气体出口和液体出口。
[0031]
气体出口与气体处理装置800连接，通过气体处理装置800处理后可将气体直接排放至外部环境或者输送至需要用气的设备。气体处理装置800的类型可根据使用需求进行适当的选择，例如，活性炭吸附装置、rco(蓄热式催化氧化，regeneration catalytic oxidizer)废气治理设备、rto(蓄热式热力焚烧，regenerative thermal oxidezer)废气治理设备等。液体出口与液体储存装置900连接，可将气液分离装置600分离出的液体储存后输送至有资质的危险废弃物处置单位进行后续处理。
[0032]
此外，在需要的情况下，该污染土壤修复系统还可以包括油水分离设备、液体处理设备等，油水分离设备可将气液分离装置600分离出的液体进一步分离，液体处理设备可直
接将气液分离装置600分离出的液体进行后续处理，或者将油水分离设备分离出的油或者水进行后续处理。
[0033]
在本高新技术实施例中，抽吸装置700设置于气体出口和气体处理装置800之间，气液分离装置600分离出的气体通过抽吸装置700输送至气体处理装置800，无需额外设置抽气装置，使得污染土壤修复系统的结构更加紧凑。
[0034]
可选地，药剂罐200包括表面活性剂药剂罐210和双氧水药剂罐220，其中，表面活性剂药剂罐210和/或双氧水药剂罐220中设置有搅拌装置。搅拌装置能够将表面活性剂药剂罐210中的表面活性剂溶液和双氧水药剂罐220中的双氧水搅拌均匀，提高药剂的利用率。其中，搅拌装置的具体类型了根据实际需要进行适当的选择，例如，搅拌装置包括搅拌桨、驱动电机和变频器，通过变频器可灵活调整搅拌桨的搅拌速度，从而使得药剂罐200中的药剂搅拌充分。此外，药剂罐200还包括注药泵，便于向药剂罐200中注入所需的药剂和水。
[0035]
抽吸装置700的具体类型可根据实际需要进行适当的选择。参见图1和图3，在本高新技术实施例中，抽吸装置700包括真空泵、真空罐，抽提设备包括抽吸管，抽吸管连接抽吸装置700和抽提井500，抽吸管包括抽液管710和抽气管720。
[0036]
真空泵能够调整真空罐内的压强，以使抽吸装置700的抽提压力能够在液相抽提压力和气相抽提压力之间调整，仅需一个真空泵即可进行液相抽提和气相抽提，简化抽吸装置700的结构，降低抽吸装置700的使用成本。上述真空罐的设计压力可根据实际使用需求进行适当的选择，例如，真空罐的设计压力在0mpa至-0.01mpa。真空泵的具体类型可根据实际需要进行适当的选择，例如，水环式真空泵。
[0037]
抽提设备还包括采样阀730，在抽吸装置700抽吸污染物的过程中，可通过采样阀730提取流体样本，检验流体样本中的污染物含量，从而判断是否完成对污染土壤100的修复。
[0038]
在抽吸装置700抽提污染土壤100中的污染物时，现场工作人员可通过任意适当的方式判断抽提井500中所抽提出的流体的性状，例如，在抽吸管上设置可视管段。当抽吸管中的流体为液体或者主要为液体时，使得抽吸装置700的抽提压力为液相抽提压力，当抽吸管中的流体为气体或者主要为气体时，使得抽吸装置700的抽提压力为气相抽提压力。进一步地，在抽提压力为液相抽提压力时，抽液管710导通，抽气管720断开；在抽提压力为气相抽提压力时，抽气管720导通，抽液管710断开。其中，抽液管710上设置有抽液阀711，抽气管720上设置有抽气阀721，通过调整抽液阀711和抽气阀721的状态来调整抽液管710和抽气管720的状态。根据运行工况的不同需要，可以通过切换抽液阀711和抽气阀721来改变抽吸管路，从而达到降低抽吸装置700的磨损和节能降耗的目的。
[0039]
在抽吸装置700的抽吸过程中，先进行液相抽吸再进行气相抽吸，判断是否完成对污染土壤100的修复时，通过气体样本进行判断。因此，采样阀730优选设置于抽气管720上，便于从抽气管720中获取气体样本，通过检验气体样本中的污染物含量来判断是否完成对污染土壤100的修复。
[0040]
在本高新技术实施例中，污染土壤修复系统包括控制装置，以实现污染修复系统的自动控制。可选地，控制装置能够控制抽提设备的抽提流量。可选地，控制装置能够控制抽吸装置700的抽提压力。可选地，控制装置能够控制淋洗设备的淋洗流量。可选地，淋洗设
备具有淋洗表面活性剂的第一状态和淋洗双氧水的第二状态，控制装置能够控制淋洗设备在第一状态和第二状态之间切换。需要说明的是，在需要的情况下控制装置还可以控制污染土壤修复装置的其他需要控制的装置、设备。控制装置的类型可根据实际需要进行适当的选择，例如，单片机或plc等。
[0041]
本高新技术还公开了一种修复污染土壤的方法，该方法包括以下步骤：
[0042]
第一步，向污染土壤100淋洗表面活性剂和双氧水中的至少一者；表面活性剂能够降低溶液的表面张力，并且能将污染土壤100中吸附态的石油烃污染物溶解在水中。而双氧水能与污染土壤100中的污染物发生氧化反应生成二氧化碳和水，且生成的二氧化碳能疏通土壤通道，提高污染物流体的抽提效率。此外，利用表面活性剂和/或双氧水增溶抽注的方式，且成本较低，没有二次污染的风险。
[0043]
第二步，将污染土壤100中的流体抽出。该流体包括气体和液体，流体中携带污染土壤100中的污染物(例如，重金属污染物、石油烃污染物等)，使得污染土壤100中的污染物被抽吸装置抽出，从而去除污染土壤100中的污染物。通过向污染土壤100中淋洗表面活性剂和/或双氧水，使得污染土壤100中的污染物抽提效率显著提高，解决了多相抽提工艺中抽提效率低、吸附态的污染物难去除的问题。
[0044]
在第一步中，可选择向污染土壤100中单独淋洗表面活性剂或者双氧水，也可以选择二者同时使用。可选地，向污染土壤100中淋洗表面活性剂和双氧水，以进一步提高抽提污染土壤100中的污染物抽提效率。
[0045]
进一步地，第一步包括：
[0046]
第一子步骤，向污染土壤100淋洗表面活性剂，表面活性剂能够使污染土壤100中的石油烃污染物溶解于水中；
[0047]
第二子步骤，向污染土壤100淋洗双氧水，双氧水能够与污染土壤100中的石油烃污染物发生化学反应并生成二氧化碳和水。
[0048]
向污染土壤100交替淋洗表面活性剂和双氧水能够进一步提高污染物去除效率。
[0049]
表面活性剂的类型和浓度可根据实际所需去除的污染物类型进行适当的选择。可选地，表面活性剂为阴离子表面活性剂，表面活性剂配制为浓度为0.5％至2.5％的表面活性剂溶液，向污染土壤100中淋洗表面活性剂溶液。使得表面活性剂与污染物充分接触，并使得溶解后的污染物溶于水中，有助于提高抽提装置的抽提效率。
[0050]
双氧水的浓度也可根据使用需求进行适当的选择。但是，双氧水与污染物接触后发生氧化反应生成大量气泡，并且有可能导致土壤性状改变，影响药剂在土壤中的渗透性。可选地，双氧水的浓度为25％至35％，避免双氧水浓度过高影响双氧水在土壤中的渗透性。
[0051]
表面活性剂溶液和双氧水的用量比例可根据实际情况进行适当的选择。可选地，表面活性剂溶液的淋洗量与双氧水的淋洗量之比为小于或等于10且大于或等于3，避免双氧水用量过大，影响药剂的渗透性。
[0052]
从污染土壤100中抽提出的流体包括液相流体和气相流体，其中，气相流体和液相流体所需的抽提压力不同。可选地，第二步包括：液相抽提步和气相抽提步，其中，液相抽提步的抽提压力低于气相抽提步的抽提压力，针对不用的抽提步骤使用相应的抽提压力，从而节约能源，并且能够延长抽提设备的使用寿命。
[0053]
液相抽提步的抽提压力和气压抽提步的抽提压力可根据实际情况进行适当的选
择。可选地，液相抽提步的抽提压力为-0.05mpa至-0.09mpa，气相抽提步的抽提压力为-0.02mpa至-0.04mpa。例如，液相抽提步的抽提压力为-0.07mpa，气相抽提步的抽提压力为-0.035mpa。
[0054]
进一步地，方法还包括第三步，重复第一步和第二步，通过多次的淋洗、抽提将污染土壤100中的污染物尽可能多的抽提出来。其中，重复第一步和第二步的次数可根据实际抽提情况进行适当的选择。
[0055]
可选地，在第一步之前具有预抽提步骤，在预抽提步骤中，将污染土壤100中的流体抽出。将污染土壤100中容易抽提的游离态的污染物先抽提出来，然后再使用表面活性剂和/或双氧水将不易抽提的剩余游离态的污染物和吸附态的污染物溶解到水中，并通过抽提设备抽出。提高表面活性剂和/或双氧水的利用率，进一步提高污染物的抽提效率。其中，该预抽提步骤可包括：液相预抽提步和气相预抽提步。
[0056]
在本高新技术实施例中，抽提污染土壤100中的污染物的优选抽提步骤依次为：液相预抽提步、气相预抽提步、淋洗表面活性剂溶液、淋洗双氧水、液相抽提步和气相抽提步。在需要的情况下，可重复淋洗表面活性剂溶液、淋洗双氧水、液相抽提步和气相抽提步。
[0057]
与传统中的多相抽提技术相比，采用本高新技术公开的修复污染土壤的方法的napl相污染物抽提效率可提高51％以上。例如，对于两份相同的污染土壤，均以60kpa的液相抽提压力、32kpa气相抽提压力进行抽提的情况下，其中，
[0058]
第一份，采用传统中的多相抽提技术抽提污染物，直至抽吸管内的含油污染物比例低于第一预定值，其中，抽提出的油水混合物的体积为24.8升，油的体积为2.3升；
[0059]
第二份，采用本高新技术公开的修复污染土壤的方法，直至抽吸管内的含油污染物比例低于第一预定值，其中，消耗表面活性剂消耗200千克和双氧水(27.5％)2.2吨，抽出的油水混合物的体积为6300升，油的体积为900升。
[0060]
第一预定值的具体数值可根据实际需要进行适当的选择，此处主要是为了对比第一份土壤和第二份土壤在类似条件下的napl相污染物抽提效率。与第一份污染土壤相比，第二份污染土壤的抽出的油水混合物中，napl相污染物抽提效率提高了约54％。
[0061]
本高新技术上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
[0062]
以上所述仅为本高新技术的实施例而已，并不用于限制本高新技术。对于本领域技术人员来说，本高新技术可以有各种更改和变化。凡在本高新技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本高新技术的权利要求范围之内。
技术特征：
1.一种污染土壤修复系统，其特征在于，包括：淋洗设备，包括药剂罐(200)、淋洗注入装置(300)和注入井(400)，所述药剂罐(200)能够储存表面活性剂和双氧水中的至少一者，所述注入井(400)伸入污染土壤(100)中，所述淋洗注入装置(300)能够将所述药剂罐(200)中的药剂输送至所述注入井(400)；抽提设备，包括抽吸装置(700)和抽提井(500)，所述抽提井(500)伸入所述污染土壤(100)中，所述抽吸装置(700)与所述抽提井(500)连接，且所述注入井(400)和所述抽提井(500)之间具有淋洗间距。2.根据权利要求1所述的污染土壤修复系统，其特征在于，所述注入井(400)的深度小于所述抽提井(500)的深度。3.根据权利要求1所述的污染土壤修复系统，其特征在于，所述注入井(400)包括靠近所述污染土壤(100)的表面的输入管段(410)和远离所述污染土壤(100)的表面的注入管段(420)，所述注入管段(420)为割缝管；所述抽提井(500)包括靠近所述污染土壤(100)的表面的输出管段(510)和远离所述污染土壤(100)的表面的抽吸管段(520)，所述抽吸管段(520)为割缝管。4.根据权利要求1所述的污染土壤修复系统，其特征在于，所述淋洗设备包括多个所述注入井(400)，多个所述注入井(400)沿所述抽提井(500)的周向间隔布置，其中，所述抽提井(500)的数量和所述注入井(400)的数量之比为1：4。5.根据权利要求1所述的污染土壤修复系统，其特征在于，所述抽提设备包括气液分离装置(600)、气体处理装置(800)和液体储存装置(900)，所述气液分离装置(600)设置于所述抽吸装置(700)和所述抽提井(500)之间，所述气液分离装置(600)包括气体出口和液体出口，其中，所述气体出口与所述气体处理装置(800)连接，所述液体出口与所述液体储存装置(900)连接。6.根据权利要求5所述的污染土壤修复系统，其特征在于，所述抽吸装置(700)设置于所述气体出口和所述气体处理装置(800)之间，所述抽吸装置(700)能够将所述气液分离装置(600)分离出的气体输送至所述气体处理装置(800)。7.根据权利要求1所述的污染土壤修复系统，其特征在于，所述药剂罐(200)包括表面活性剂药剂罐(210)和双氧水药剂罐(220)，其中，所述表面活性剂药剂罐(210)和/或所述双氧水药剂罐(220)中设置有搅拌装置。8.根据权利要求1所述的污染土壤修复系统，其特征在于，所述抽吸装置(700)包括真空泵、真空罐，所述抽提设备还包括抽吸管，所述抽吸管连接所述抽吸装置(700)和所述抽提井(500)，所述抽吸管包括抽液管(710)和抽气管(720)，所述真空泵能够调整所述真空罐内的压强，以使所述抽吸装置(700)的抽提压力能够在液相抽提压力和气相抽提压力之间调整，其中，在所述抽提压力为所述液相抽提压力的情况下，所述抽液管(710)导通，所述抽气管(720)断开；在所述抽提压力为所述气相抽提压力的情况下，所述抽气管(720)导通，所述抽液管(710)断开。9.根据权利要求1-8中任意一项所述的污染土壤修复系统，其特征在于，所述污染土壤修复系统包括控制装置，其中，
所述控制装置能够控制所述抽提设备的抽提流量；和/或所述控制装置能够控制所述抽吸装置(700)的抽提压力；和/或所述控制装置能够控制所述淋洗设备的淋洗流量；和/或所述淋洗设备具有淋洗所述表面活性剂的第一状态和淋洗所述双氧水的第二状态，所述控制装置能够控制所述淋洗设备在所述第一状态和所述第二状态之间切换。
技术总结
本高新技术公开一种污染土壤修复系统，该染土壤修复系统包括：淋洗设备，包括药剂罐、淋洗注入装置和注入井，所述药剂罐能够储存所述表面活性剂和所述双氧水中的至少一者，所述注入井伸入污染土壤中，所述淋洗注入装置能够将所述药剂罐中的溶液药剂输送至所述注入井；抽提设备，包括抽吸装置和抽提井，所述抽提井伸入所述污染土壤中，所述抽吸装置与所述抽提井连接，且所述注入井和所述抽提井之间具有淋洗间距。上述方案能够解决现有的污染土壤修复过程中污染物抽提效率低、抽提成本高和容易出现二次污染的问题。二次污染的问题。二次污染的问题。
技术开发人、权利持有人：任立明 吴斌 李晓腾 吴盟盟
