专利名称：一种新型地下水污染吹脱氧化组合塔的制作方法
一种新型地下水污染吹脱氧化组合塔
技术领域：
本发明涉及地下水技术领域，具体地说，是一种新型地下水污染吹脱氧化组合塔。背景技术：
我国地下水污染状况非常严重，其中有机物污染是最常见且最难治理的一类，已逐渐成为科学界的研究热点。四氯乙烯(PCE)、三氯乙烯(TCE)、氯仿等氯代烃类有机物，在世界各地地下水中被频繁检出。目前修复这类污染环境的技术主要有抽出处理、渗透性反应墙和生物修复等。抽出处理法是治理地下水有机污染的常规方法，是目前应用最普遍的去污措施。在美国的上百个污染场址区，对地下水采取抽出处理的约占75%。其中空气吹脱法是一种比较便宜的地下水异位抽出净化技术，据报道，空气吹脱的处理费用是$1. 14 7. 50/m3，这使得空气吹脱技术在美国被迅速应用于地下水的净化。吹脱法就是让压缩空气与废水充分接触，使废水中溶解气体和易挥发的溶质穿过气液界面，向气相扩散，从而达到脱除污染物的方法。吹脱法的主要设备——吹脱塔。吹脱塔又分为填料塔与筛板塔两种。填料塔结构简单，空气阻力小，但是传质效率不够高，设备比较庞大，填料容易堵塞。筛板塔构造简单，制造方便，传质效率高，塔体比填料塔小，且不易堵塞，比较适合用来处理地下水。有机物污染地下水中不仅含溶解性的易挥发有机物亦含难挥发有机物，地下水污染类型相当复杂，对于难挥发有机物的处理很有必要。臭氧氧化是非常有效的方法之一。臭氧具有强氧化性，对水体有消毒、除臭、脱色等作用。地下水中除氯代有机物外，还含有各种有色矿物质。臭氧对水体中的显色有机物具有氧化分解的作用，微量的臭氧就能达到良好的效果。显色有机物一般是具有不饱和键的多环有机物，用臭氧进行处理时能够使不饱和化学键断裂，从而使水澄清。任何受污染场地地下水污染类型都不是单一的，水中含溶解性的易挥发有机物和难挥发有机物，单一工艺往往难以满足复合型污染的地下水，或单一处理工艺使用往往难以达到满意的处理效果，此二工艺有效耦合可以达到此目的，满足不同污染场地类型及污染程度地下水的处理需求。我国正处于地下水复合型污染治理与修复的起步阶段，亟需这样的复合有机物污染地下水的修复技术。
发明内容本发明的目的在于技术创新，节省投资成本，提供一种新型地下水污染吹脱氧化组合塔；其能作为工程应用规模的经济、可行的异位修复组合型设备，其中包括吹脱塔去除挥发性有机物，臭氧化段去除难挥发的发色物；主要修复目标为地下水中的挥发性与难挥发有机污染物，包括高浓度和低浓度的有机污染物。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种新型地下水污染吹脱氧化组合塔，为吹脱装置和氧化装置，吹脱装置和氧化装置通过法兰结构连接而成；
所述的吹脱装置包括圆筒体，多层塔板，进料口，进气口，出气口，测压口，泄压阀， 液压压差计，各个塔节通过法兰连接成一圆筒体；所述的连接法兰为有机玻璃；所述的吹脱装置为四块圆形筛板的吹脱段，包括各进出料口部分和塔板部分；筒体顶部设有进液口和尾气排放口 ；进液口设有输水管及进液挡板；尾气排放口处设有除沫器；筒体底部设有进气口 ；进气口用法兰连接管道；吹脱装置的筒体内有四块筛板，每块板上分别设置筛孔，受液盘，入口安全区，溢流堰，降液管；塔顶，各塔节用法兰连接；所述的吹脱装置采用圆柱体结构，直径350mm，高1150mm，用有机玻璃制成，分成四个塔节和一个塔顶，各设置取样口 ；吹脱塔顶部设圆形出气管接口，圆形出气管接口内径125mm ；圆形出气管接口与出气管用法兰连接；吹脱塔上端设有圆形进样口接口，圆形进样口接口内径50mm，圆形进样口接口与进水管道用法兰连接；吹脱塔底部设圆形进气管接口，圆形进气管接口内径IOOmm ；圆形进气管接口与进气管用法兰连接；所述的吹脱装置采用圆形筛板，筛板直径330mm，厚度8mm，用有机玻璃制成；筛板受液盘宽度为70mm，受液盘下凹20mm，入口安定区宽度为15mm ；板上的筛孔呈正三角形，筛孔直径3mm ；未设出口安定区；溢流堰高30mm ；所述的氧化装置用有机玻璃制成；所述的氧化装置为带曝气头的鼓泡型氧化段，包括内置填料，曝气头，各进出料口部分和挡板部分；筒体顶部设有进气口 ；进气口设有进气管；吹脱装置的液体进入氧化装置处设有带孔进液隔板；筒体中间装玻璃珠填料；玻璃珠填料下部装曝气头；筒体底部设有出水口 ；出水口用法兰连接出水管道；所述的氧化装置采用圆柱体结构，直径350mm，高1000mm，用有机玻璃制成，塔底设置取样口 ；带孔进液隔板上端垂直设有10个出水孔，出水孔内径IOmm ；玻璃珠填料高 50mm，填充直径215mm;氧化装置的塔底部设圆形出水管接口，圆形出水管接口内径50mm; 圆形出水管接口与出水管道用法兰连接；所述的氧化装置的塔内装大圆形曝气头或者4个小型曝气头组合。与现有技术相比，本发明的积极效果是(1)本发明借鉴化工分离中常用的吸收塔技术，根据地下水污染具体情况构建了异位修复有机物污染地下水的筛板式吹脱塔，并且结合较为成熟的臭氧化技术，去除难挥发有机物和发色物，以保证处理效果和出水水质；(2)本发明的装置设计新颖，多功能，使地下水中挥发性有机物吹脱和难挥发有色物反应在一个装置中完成，吹脱段采用逆流形式，传质推动力大；(3)本发明的装置操作灵活，可根据处理对象类型、浓度来变更塔板数，在处理不同污染场地时可拆卸搬运，实用方便；(4)本发明的体系设计相对简单，实施起来较为方便，对有机物污染的地下水具有高效、经济、无二次污染的特点；(5)本发明修复地下水范围宽，可去除的污染物种类非常广泛，如石油烃，多环芳烃，氯代烃等常见地下水污染物；(6)本发明并不只局限于对地下水的治理，也可以应用于城市污水和生活污水的治理。
图1新型地下水污染吹脱氧化组合塔装置平面示意图；图加图2b分别为吹脱段筛板和板孔具体结构图；图3控水隔板结构图；附图中的标号分别为1、吹脱段，2、反应段，3、进液管接口，4、进气管接口，5、尾气出口，6、出水管接口，7、臭氧进气口，8、筛板，9、曝气头，10、玻璃珠填充层，11、控水隔板， 12、筒体法兰。
具体实施方式以下提供本发明地下水污染吹脱氧化组合塔的具体实施方式
。实施例1请参见附图l，2a，2b和3，一种新型地下水污染吹脱氧化组合塔，包含溶解的挥发性有机物吹脱段和难挥发有机物反应段；按照氧化装置2，吹脱装置1从下至上的顺序安装装置，吹脱装置1和氧化装置2通过法兰结构连连成一个整体塔结构；所述的吹脱装置1包括吹脱段圆筒体1，多层塔板8，进料口 3，进气口 4，出气口 5， 各个塔节通过法兰连接成一圆筒体；所述的吹脱装置为四块圆形筛板8的吹脱段，包括各进出料口部分和塔板部分； 筒体顶部设有进液口 3和尾气排放口 5 ；进液口 3设有输水管及进液挡板；尾气排放口处设有除沫器；筒体底部设有进气口 4 ；进气口 4用法兰连接管道；吹脱段筒体内有四块筛板8， 每块板上分别设置筛孔，受液盘，入口安全区，溢流堰，降液管；塔顶，各塔节用法兰连接；所述的吹脱装置采用圆柱体结构，直径350mm，高1150mm，用有机玻璃制成，分成四个塔节和一个塔顶，各设置取样口 ；吹脱塔顶部设圆形出气管接口，圆形出气管接口内径125mm ；圆形出气管接口与出气管用法兰连接；吹脱塔上端设有圆形进样口接口，圆形进样口接口内径50mm，圆形进样口接口与进水管道用法兰连接；吹脱塔底部设圆形进气管接口，圆形进气管接口内径100mm;圆形进气管接口与进气管用法兰连接；所述的吹脱装置采用圆形筛板，筛板直径330mm，厚度8mm，用有机玻璃制成；筛板受液盘宽度为70mm，受液盘下凹20mm，入口安定区宽度为15mm ；板上的筛孔呈正三角形，筛孔直径3mm ；未设出口安定区；溢流堰高30mm ；所述的氧化装置用有机玻璃制成；所述的氧化装置为带曝气头的鼓泡型氧化段，包括内置填料，曝气头，各进出料口部分和挡板部分；筒体顶部设有进气口 ；进气口设有进气管；吹脱段液体进入氧化段处设有带孔进液隔板；筒体中间装玻璃珠填料；玻璃珠填料下部装曝气头；筒体底部设有出水口 ；出水口用法兰连接出水管道；所述的氧化装置采用圆柱体结构，直径350mm，高1000mm，用有机玻璃制成，塔底设置取样口 ；带孔进液隔板上端垂直设有10个出水孔，出水孔内径IOmm ；玻璃珠填料高 50mm，填充直径215mm ；氧化段塔底部设圆形出水管接口，圆形出水管接口内径50mm ；圆形出水管接口与出水管道用法兰连接；所述的氧化装置塔内装大圆形曝气头或者4个小型曝气头组合。
待装置组装完整后，抽出待处理的有机污染地下水从塔顶进水口通入吹脱塔中， 受污染的地下水由进水口注入吹脱塔中的第一块塔板上，水流在横过筛板的过程中经过空气充分吹脱。通过吹脱段，已经去除挥发性有机物的水进入氧化段进行臭氧氧化，使难挥发有机物和显色有机物被臭氧氧化。吹脱尾气由尾气管道进入后续的处理单元。水处理后达标并通过出水管直接回注到地下。具体过程为(1)装置安装在每一节筒体上固定筛板，降液管和溢流堰，从下至上将筒体逐节用法兰结构连接，用圆形铁支架固定塔体，在各进出样接口上安装相对应的管道；(2)进水实验将受多种氯代烃污染呈酒红色的地下水(三氯乙烯浓度为750mg/ L，四氯乙烯浓度为200mg/L，氯苯酚浓度5. :3mg/L，邻苯二甲酸二辛酯浓度0. 02mg/L及金属离子)用泵提升送入塔顶进液口中，吹脱段底部进气口用鼓风机鼓入干净空气，同时在氧化段缓慢通入臭氧。系统达到稳定后，吹脱塔出水TCE浓度约为0. lmg/L，PCE浓度约为 0. 02mg/L，塔底出水已脱色，整体氯代烃去除效率约为99%，可见该设备对含易挥发与难挥发有色污染物的地下水修复能达到很好的效果。本发明体系设计完善，实施方便，处理含易挥发与难挥发显色有机物污染的地下水具有高效、节能、无二次污染的特点；修复地下水范围宽，可去除的污染物种类多，应用范围广。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种新型地下水污染吹脱氧化组合塔，其特征在于，为吹脱装置和氧化装置，吹脱装置和氧化装置通过法兰结构连接而成。
2.如权利要求1所述的一种新型地下水污染吹脱氧化组合塔，其特征在于，所述的吹脱装置包括圆筒体，多层塔板，进料口，进气口，出气口，测压口，泄压阀，液压压差计，各个塔节通过法兰连接成一圆筒体。
3.如权利要求1所述的一种新型地下水污染吹脱氧化组合塔，其特征在于，所述的吹脱装置为四块圆形筛板的吹脱段，包括各进出料口部分和塔板部分；筒体顶部设有进液口和尾气排放口 ；进液口设有输水管及进液挡板；尾气排放口处设有除沫器；筒体底部设有进气口 ；进气口用法兰连接管道；吹脱装置的筒体内有四块筛板，每块板上分别设置筛孔， 受液盘，入口安全区，溢流堰，降液管；塔顶，各塔节用法兰连接。
4.如权利要求1所述的一种新型地下水污染吹脱氧化组合塔，其特征在于，所述的吹脱装置采用圆柱体结构，用有机玻璃制成，分成四个塔节和一个塔顶，各设置取样口 ；吹脱塔顶部设圆形出气管接口，圆形出气管接口与出气管用法兰连接；吹脱塔上端设有圆形进样口接口，圆形进样口接口与进水管道用法兰连接；吹脱塔底部设圆形进气管接口 ；圆形进气管接口与进气管用法兰连接。
5.如权利要求1所述的一种新型地下水污染吹脱氧化组合塔，其特征在于，所述的吹脱装置采用圆形筛板，用有机玻璃制成；板上的筛孔呈正三角形。
6.如权利要求1所述的一种新型地下水污染吹脱氧化组合塔，其特征在于，所述的氧化装置为带曝气头的鼓泡型氧化段，包括内置填料，曝气头，各进出料口部分和挡板部分； 筒体顶部设有进气口 ；进气口设有进气管；吹脱装置的液体进入氧化装置处设有带孔进液隔板；筒体中间装玻璃珠填料；玻璃珠填料下部装曝气头；筒体底部设有出水口 ；出水口用法兰连接出水管道。
7.如权利要求1所述的一种新型地下水污染吹脱氧化组合塔，其特征在于，所述的氧化装置采用圆柱体结构，用有机玻璃制成，塔底设置取样口 ；带孔进液隔板上端垂直设有出水孔；氧化装置的塔底部设圆形出水管接口 ；圆形出水管接口与出水管道用法兰连接；
8.如权利要求1所述的一种新型地下水污染吹脱氧化组合塔，其特征在于，所述的氧化装置的塔内装大圆形曝气头或者4个小型曝气头组合。
9.一种新型地下水污染吹脱氧化组合塔在地下水，城市污水和印染污水的治理中应用。
全文摘要
本发明涉及一种新型地下水污染吹脱氧化组合塔，它兼具对地下水中易挥发有机物的吹脱和难挥发有机物的氧化作用；按照反应类型，从上至下大致分为吹脱段和氧化段，吹脱段和氧化段通过法兰结构连接成塔结构。本发明的优点装置设计新颖，将吹脱塔和氧化塔的功能融为一体，节省投资；合并后，吹脱段较高气压有助于氧化段内臭氧充分溶解于水中，逸出臭氧亦能进一步与水接触；处理对象范围广，适合易挥发性和(或)难挥发性有机物污染地下水的处理，具有高效、节能、无二次污染的优势；同时，针对不同污染场地类型和污染程度的地下水可通过灵活调节塔板数和工艺控制开关来满足不同污染场地地下水的修复技术需求，应用前景广阔。
文档编号C02F1/20GK102241444SQ201110108409
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者吕树光, 廖志强, 张卫, 张猛, 张秀苹, 彭俊彪, 李丽, 李忠元, 李晶, 李炳智, 李辉, 林俐冲, 林匡飞, 罗启仕, 贾楠, 郭伟 申请人:华东理工大学