一种用于清除土壤中烃类污染的系统、方法以及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1、3以及6的前序部分用于清除土壤中烃类、尤其是石油产品污染的系统、方法以及作为装置的修复井。
【背景技术】
[0002]以下主要方法在现有技术中可获得:
[0003]1)地下空气抽提:地下空气抽提是一种去除吸附在土壤的不饱和带中的挥发性烃类的方法。利用土壤气体通道(孔、井等)，地下空气被抽提穿过有污染物的区带并且经由此被抽出。在与低移动性形态(纯污染物形态、溶解态、吸附态以及无气体流经的气孔部分)进行交换后，流入受污染区域中的“干净”空气变得富含污染物。通过抽提负载污染的空气，可以使污染物减少至土壤中可容许的残量。
[0004]负载有污染物的空气然后经由过滤器(活性炭过滤器或生物过滤器)来净化。
[0005]使用气栗通过打入到土壤中的通道或孔来抽提受污染的地下空气。液体成分在气水分离器中沉降分离，并且收集在水容器中以保证空气输送无摩擦并且防止对系统的另外部件造成腐蚀。随后的活性炭过滤器或生物过滤器过滤来自所抽提空气的烃类或co2并且允许抽提空气经过滤后逸入大气中。另外，设备配有消音器以防止不必要的噪声。
[0006]在穿过所述系统的途中，空气经历若干次压力和流量测量。系统还配有便于样品采集和烃类浓度分析的采样口。各通道的阀门可断开系统的某些部件或部分区段。可以使用系统来操作若干通道或孔。
[0007]2)牛物通气:这是一种通过将空气送入或抽出不饱和带，使位于孔中的微牛物受刺激而变得有活性的方法。必要时，注入外加的营养元素。
[0008]此方法在设计上类似于地下空气抽提。不同之处在于生物通气以最小空气供应实现最大的微生物降解性能。
[0009]所有生物可降解烃类都可以使用这种方法来处理。生物通气对中等重量的矿物油产品的去除最有效。
[0010]所述系统的最主要部分与地下空气抽提相同。另外，系统包括那些需要为微生物供应营养元素的组件。营养元素通过通道或孔从容器分配至土壤中。系统还包括压力和流量测量计。单个系统组件或系统的部分区段可以通过各自的阀门来关闭。
[0011]3)空气曝气:这是一种用于减少挥发性烃类的现场清理方法，所述挥发性烃类吸附在土壤颗粒上并且溶于所在地的地下水中。在这种方法中，新鲜空气被引入饱和带中曝气，污染物因此从液相转移至气相。
[0012]此方法经常与地下空气抽提同时使用，提高效率。
[0013]在空气曝气中，周围空气通过压缩机抽吸穿过活性炭过滤器或生物过滤器并且被压缩。这种压缩空气经由通道或孔被注入地下水中。在通路中进行压力和流量等测量。通过各通道阀门的控制，单个系统组件或系统的部分区段可以被绕过。若干通道或孔可使用所述系统进行操作。
[0014]4)牛物曝气:这项技术使用现场存在的微牛物来分解饱和带中的烃类。在此过程中，空气和营养元素被导入饱和带中以促进微生物的生物活性。使用这种方法，在饱和区带或毛细管边缘中溶于地下水或吸附在土壤颗粒上的污染物可以被降解。
[0015]此方法也经常与地下空气抽提同时使用，提高效率。
[0016]生物曝气非常类似于空气曝气。在空气曝气的情况下，污染物仅通过通气来减少，而生物曝气工艺另外通过引入营养素来促进微生物降解。
[0017]生物曝气通常在去除柴油或煤油污染的时使用，因为这些污染物不如轻质矿物油产品(例如汽油)的挥发性高，并且与较重产品(例如润滑油)相比更易于降解。
[0018]这个系统因为有供应营养元素的系统部件，不同于前述的空气曝气系统。在生物曝气的情况下，用栗将这些营养素从容器注入来自压缩机的空气流中，并且以此方式经由通道或孔输送至地下水中。
[0019]在通路中进行压力和流量测量。通过各通道的阀门，单个系统组件和部分系统区段可以被绕过。使用该系统，类似其它方法，若干通道或孔可以同时进行操作。
[0020]独立于这些方法，根据现有技术，待清理的区域设置位于环套或冠部外的安全井以及至少一个环内的工作井，用以下方式进行清理。在此过程中，水被引入位于污染区域外部的安全井中，并且这防止了位于环内部的土壤的受污染圈(自然的包括岩石、构建结构等)扩大和危害环境。引入或沉陷在这个环内部中的工作井将受污染的水从该区域清除，所述受污染的水一方面由地下水组成，并且另一方面由来自安全孔的水组成，并且被输送到清理设施，然后在某些情形下使其返回到安全井中。
[0021]最近在生物曝气过程中，除具有栗送功能的工作井之外或者替代具有栗送功能的工作井，已有尝试通过引入各种液体来活化安全井内部区域中的土壤中的微生物，这样使得它们将原位分解污染物。
[0022]以这种方式实现的成果是不可预见并且不能再现的，但当成果确实出现时，当事人有强烈愿望以及环境保护方面的需要，创造一种方法或系统使得微生物降解过程可以得到改进或稳定。
【发明内容】
[0023]本发明的目标就是创造一种方法或系统使得微生物降解过程可以得到改进或稳定，它是根据本发明通过如权利要求1的特征部分中所述的装置、如权利要求6的特征部分中所述的修复井以及如权利要求3的特征部分中所述的方法来实现。
[0024]换句话说，在最简单情况下，根据本发明的装置由以下部分组成:设置有彼此相距一定竖直距离的两个侧向开口的修复井，这些开口可以根据需要通过至少一个管道与提供正压和负压的空气栗连接。在这种情况下，可能且需要将修复井竖直地布置在污染区域中，并使得下部开口位于地下水位之下并且上部开口位于地下水位之上。甚至是这种简单形式的修复井，也可能实现其对环境修复的良好效果。
[0025]根据本发明设计的系统包括以下内容:根据本发明设计的修复井被安置至少一个工作孔中，工作孔位于安全孔围绕的环内，并且在设有吸入装置的区域中，设置有传感器用于测量至少以下指标:甲烷、二氧化碳、烃类的含量以及相对湿度。优选可透气且可透水的，尤其优选盘绕的，装有微生物的填料卷被设置与曝气管中，使得其部分位于地下水位之下并且部分地位于地下水位之上。
[0026]根据本发明设计的方法最简单形式由至少以下步骤组成（展现）：
[0027]在第一步中，位于各个孔中的修复井按预订时间相继地连接到负压抽气栗，并且测量所抽取的气体中至少甲烷、二氧化碳、烃类的含量以及相对湿度，并且进行存储；
[0028]在第二步中，位于各个孔中的修复井按预订时间相继经地连接到正压曝气栗，这不必与前一步一致；
[0029]重复这两个步骤并且记录测量值的变化，并且将实测值与甲烷和烃类的预先指定的极限值相比较，直到实测值达到以下两种情况：
[0030]i)接近爆炸极限，若如此，将所提取的空气管路在修复井上方用周围空气净化，重复继续按预定时间重复以上两个步骤；或者
[0031]ii)降至低于预先指定的浓度，之后使以上两个步骤进行的频率按预定方式减缓，在预定安全期之后结束或按外部指令结束。
[0032]在一个实施方案中，最初存在于污染区域中的土壤中的微生被识别出来，并在适当培养基上进行培养和繁殖，之后转移到基质上并且引入到至少一个工作孔中。随后，通过测量其降解产物，尤其是C02和甲烷来测定微生物活性，并且通过供应营养素和维持或调节地下水位促进微生物繁殖，以此促进污染物的微生物降解。这还可以在不使微生物重新被导入的情况下实现，仅仅通过在至少一个工作孔中创造降解污染物微生物增殖的环境来完成。
【附图说明】
[0033]在下文中，本发明将基于附图进一步详细说明。在此示出以下附图：
[0034]图1 :工作孔的布置的纯示意性透视图；
[0035]图2 :工作孔的不意性图不；
[0036]图3 :根据本发明用于微生物的载体；
[0037]图4 :根据本发明的方法的示意性流程图；以及
[0038]图5 :根据所抽提空气中C02含量的设定的清理方法的时程。
【具体实施方式】
[0039]如从图1显而易见的是，在受污染的区域9中，设置有三个工作孔10,其中每一个都与关联于一个中心11的抽提管路3和曝气管路4相连。
[0040]根据本发明，如图2所示，工作孔构建如下，其中附图是工况图，它不展示或代表修复井的最终构型，而是展示其工作部分。在直推式或钻入式孔1中，布置修复井2。另一种形式如图，由抽气管3和曝气管4组成。每个管在其底部区具有侧向开口 5’，5"，以便修复井总体上具有彼此竖直间隔的两个开口。此处，曝气管4的下部开口 5〃的所有部分位于地下水位6之下，并且抽气管3的上部开口 5’的所有部分设置于地下水位6之上。
[0041]为了将这两个开口在操作上彼此分开，在抽气开口 5’与曝气开口 5〃之间的区域中，曝气管4外部的井筒使用如用土封7来密封，这样使得有待抽出或注入的空气不是直接抽出自或注入至另一个管的区域