抽提驱动原位氧化修复系统

本发明涉及污染土壤修复领域，具体涉及一种抽提驱动原位氧化修复系统。

背景技术：

近年来，抗生素通过不同的途径进入到各种土壤中，在不同的基质中检测到不同程度的抗生素，土壤中残留的抗生素也引起人们的重点关注。抗生素主要用于畜牧及医疗中，土壤中残留的抗生素主要来源主要是以上原因。

抗生素进入到土壤后，会让土壤的结构发生改变，破坏土壤中存在的微生物种群，降低农产品的生产效率和农作物的安全性能。抗生素在土壤中的半衰期较长，其中一部分通过生物或非生物的方式进行降解，另一部分则会通过迁移转移到水环境中。

目前抗生素由于其在土壤固相上高吸附和不易脱附的特点，难以用常见的热脱附、洗脱法和直接抽提法等去有效修复。本专利提出的抽提驱动原位氧化抽提修复系统是在常见原位修复法的基础上嵌入抽提驱动系统，它通过抽提驱动加快氧化药剂在土壤中的流动，促进化学药剂与污染物的充分接触，尤其有利于低渗透性地层中的污染土壤的修复。具备修复周期短，效果显著的优点。

原位氧化抽提修复技术如上海格林曼环境技术有限公司的项目,参见张晶,张峰,马烈.多相抽提和原位化学氧化联合修复技术应用—某有机复合污染场地地下水修复工程案例[j].环境保护科学,2016,42(3):154-158.在某电子机械厂搬迁后原址，该场地受到了多种类型的有机物复合污染，包括石油烃、苯系物和多环芳烃。同样采用的多相抽提+原位化学氧化联合应用技术，不同点在于，该工艺先进行抽提，待土壤中有机污染物浓度降低至不变时再使用原位化学氧化，在原有的抽提井中注射氧化药剂。该技术存在问题在于：

难以从土壤中抽提出不易脱附的污染物；抽提井的污染物若没有及时处理，长时间存在于抽提井中，易重新吸附于土壤中；抽提出的气体和液体含有污染物浓度也较高，增加了处理成本。

技术实现要素：

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种抽提驱动原位氧化修复系统，利用抽提井和注入井中的压力，药剂由注入井注入，在压力的驱动下，增强药剂通在土壤水相中流动和扩散，原位高效降解土壤中的抗生素污染物。并由抽提井将反应后的废液抽出，该系统能有效去除土壤中难洗脱的抗生素污染物。能够实现实时监测与评估修复效果，有效降低二次污染风险的同时，节约修复成本、缩短工期。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种抽提驱动原位氧化修复系统，通过抽提井和注入井联用排布方式，在抽提井中保证设定负压，在注入井中保证设定正压；药剂由注入井注入，在压力的驱动下，促使药剂与污染土壤充分接触，使药剂在土壤水相中进行流动和扩散，原位降解土壤中的抗生素污染物；并由抽提井将反应后的废液抽出，去除土壤中难洗脱的抗生素污染物。

优选地，本发明抽提驱动原位氧化修复系统包括动力源系统、溶配药系统、注入井系统、抽提监测系统；

所述动力源系统包括泵机、压力表和传感器；通过泵机将试剂筒中的实际输送到所述溶配药系统的药剂配制筒中进行药剂混合配制，通过压力表和传感器控制输送压力和流量；

所述溶配药系统包括药剂配制桶、药剂输出管、连接注入井和药剂输出管道的药剂输入管、安装在药剂输出管上的总阀门和安装在药剂输入管的阀门；

所述注入井系统包括布置在抗生素污染场地的注入井和布置在注入井中连接药剂输入管的注入管；

所述抽提监测系统包括布置在注入井周围的抽提井、布置在抽提井中的抽提管、抽提泵、安置在抽提旁边的压力计、连接抽提管和废液桶的废液输出管和废液桶。

优选地，所述药剂配制桶包括氧化剂桶和活化剂桶，将氧化剂桶和活化剂桶连接至药剂配制桶进料口，并充分搅拌活化后在出料口由药剂输出管输出。

优选地，所述抽提井的影响半径控制不大于5m，抽提井布置间距不大于10m，同时布井深度不大于12m；至少每2口抽提井中间设置一口注入井，注入井和抽提井的外径相同，外径不大于1000mm，井壁厚度不低于50mm，井深度不大于12m。进一步优选地，所述抽提井的影响半径控制不大于3.75m，抽提井布置间距不大于7.5m。进一步优选地，至少每4口抽提井中间设置一口注入井。

优选地，每100平方米抗生素污染场地面积内，设置不少于1口注入井和2口抽提井。

优选地，所述注入井和抽提井均为水泥材质且井壁上四周均匀打孔，孔的直径不小于100mm。

优选地，所述抽提井内安装至少一根抽提管，抽提管外径尺寸不低于抽提井外径的1/10，抽提管外径不低于100mm，长度不低于11m，抽提管壁厚度不低于8mm，承压不小于1mpa，使抽提管内维持负压，抽提管内真空度不小于-0.01mpa。进一步优选控制抽提管内井内压力控制在不大于-0.02mpa。抽提管的材料优选pvc材质。

优选地，所述注入井内安装至少一根注入管，注入管外径尺寸不低于注入井外径的1/5，注入管外径不低于200mm，长度不大于11.5m，注入管壁厚度不低于12mm，承压不小于1mpa，使注射管内维持一定压力，压力控制在0.03～0.08mpa。进一步优选控制注入井内压力控制在0.05～0.07mpa。注入管的材料优选pvc材质。

优选地，所述井内管道与井内壁之间的空隙填充物由砂石组成，注入井和抽提井外均包覆不锈钢纱网。

优选地，所述抗生素污染土壤场地表面覆水深度不小于15cm。进一步优选所述抗生素污染土壤场地表面覆水深度不小于20cm。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明将土壤原位修复技术与多相抽提技术相结合，将化学药剂注入土壤，在此过程中，施加一定的压力，加速药剂在土壤水相中的流动，提高药剂与土壤污染物的接触，增强氧化降解效果。可有效解决土壤修复中，化学药剂与污染物接触不充分的问题，减少二次污染的产生，缩短修复周期，提高修复效果；

2.本发明在修复过程中，可应用污染土壤修复，增强修复效果，减少有害气体的产生于挥发；

3.本发明在修复低渗透有机污染土壤时，可以在降解污染物的同时，提高土壤渗透性，使其恢复原有水平，从而提高修复效率。

附图说明

图1是本发明抽提驱动原位氧化修复系统的动力源及溶配药系统示意图。

图2是本发明抽提驱动原位氧化修复系统的药剂注入井系统示意图。

图3是本发明抽提驱动原位氧化修复系统的抽提井系统示意图。

图4是本发明抽提驱动原位氧化修复系统的抽提井/注入井联用示意图。

图5是本发明抽提驱动原位氧化修复系统安装的平面示意图。

具体实施方式

以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，参见图1-图5，一种抽提驱动原位氧化修复系统，通过抽提井和注入井联用排布方式，在抽提井中保证设定负压，在注入井中保证设定正压；药剂由注入井注入，在压力的驱动下，促使药剂与污染土壤充分接触，使药剂在土壤水相中进行流动和扩散，原位降解土壤中的抗生素污染物；并由抽提井将反应后的废液抽出，去除土壤中难洗脱的抗生素污染物。

在本实施例中，抽提驱动原位氧化修复系统包括动力源系统、溶配药系统、注入井系统、抽提监测系统；

所述动力源系统包括泵机、压力表和传感器；通过泵机将试剂筒中的实际输送到所述溶配药系统的药剂配制筒中进行药剂混合配制，通过压力表和传感器控制输送压力和流量；

所述溶配药系统包括药剂配制桶、药剂输出管、连接注入井和药剂输出管道的药剂输入管、安装在药剂输出管上的总阀门和安装在药剂输入管的阀门；

所述注入井系统包括布置在抗生素污染场地的注入井和布置在注入井中连接药剂输入管的注入管；

所述抽提监测系统包括布置在注入井周围的抽提井、布置在抽提井中的抽提管、抽提泵、安置在抽提旁边的压力计、连接抽提管和废液桶的废液输出管和废液桶。

如图1所示，本实施例抽提驱动原位氧化修复系统的动力源系统及溶配药系统，其工作流程如下：

(1)配制氧化药剂，按所需氧化药剂浓度将氧化药剂投加至氧化剂桶，将自来水加入到氧化剂桶，并搅拌均匀；

(2)配制活化药剂，按所需活化药剂浓度将活化药剂投加至活化剂桶，将自来水加入到活化剂桶，并搅拌均匀；

(3)打开泵机，关闭总阀门，将氧化药剂和活化药剂全部注入到药剂配制桶，关闭泵机，启动搅拌机将氧化药剂和活化药剂混合均匀；

(4)打开总阀门、泵机，向注入井加注药剂，当一批次的药剂投加完毕后，关闭总阀门、泵机，停止加药，并在药剂配制桶内重复所述步骤(1)、(2)和(3)，以作下一批次药剂备用。

本实施例抽提驱动原位氧化修复系统，利用抽提井和注入井中的压力，药剂由注入井注入，在压力的驱动下，增强药剂通在土壤水相中流动和扩散，原位高效降解土壤中的抗生素污染物。并由抽提井将反应后的废液抽出，该系统能有效去除土壤中难洗脱的抗生素污染物。能够实现实时监测与评估修复效果，有效降低二次污染风险的同时，节约修复成本、缩短工期。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，抽提驱动原位氧化修复系统，所述抽提井的影响半径控制5m，抽提井布置间距10m，同时布井深度12m；每4口抽提井中间设置一口注入井，注入井和抽提井的外径相同，外径1000mm，井壁厚度50mm，井深度12m。

在本实施例中，所述注入井和抽提井均为水泥材质且井壁上四周均匀打孔，孔的直径100mm。

在本实施例中，所述抽提井内安装一根抽提管，抽提管外径尺寸为抽提井外径的1/10，抽提管外径100mm，长度为11m，抽提管壁厚度为于8mm，承压1mpa，使抽提管内维持负压，抽提管内真空度为-0.01mpa。

在本实施例中，所述注入井内安装一根注入管，注入管外径尺寸为注入井外径的1/5，注入管外径为200mm，长度为11.5m，注入管壁厚度为12mm，承压1mpa，使注射管内维持一定压力，压力控制在0.03～0.08mpa。

在本实施例中，所述井内管道与井内壁之间的空隙填充物由砂石组成，注入井和抽提井外均包覆不锈钢纱网。

在本实施例中，所述抗生素污染土壤场地表面覆水深度为15cm。

本实施例将土壤原位修复技术与多相抽提技术相结合，将化学药剂注入土壤，在此过程中，施加一定的压力，加速药剂在土壤水相中的流动，提高药剂与土壤污染物的接触，增强氧化降解效果。可有效解决土壤修复中，化学药剂与污染物接触不充分的问题，减少二次污染的产生，缩短修复周期，提高修复效果；本实施例在修复过程中，可应用污染土壤修复，增强修复效果，减少有害气体的产生于挥发；本实施例在修复低渗透有机污染土壤时，能在降解污染物的同时，提高土壤渗透性，使其恢复原有水平，从而提高修复效率。

实施例三：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，如图2所示，本实施例提供了一种抽提驱动原位氧化修复系统的注入井系统，本实施例的工作流程如下：

在实施例一的基础上，打开所有注入井阀门，通过压力表控制药剂注入量；药剂投机完毕后，关闭注入井阀门。本实施例系统通过向注入井中加注化学药剂，使其在抽提井的负压驱动下有效扩散，能原位高效降解土壤中的抗生素污染物。

实施例四：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，如图3所示，本实施例抽提驱动原位氧化修复系统的抽提监测系统，其工作流程如下：

(1)打开泵机，通过抽提管将抽提井内的修复液输送至废液桶储存，该溶液中含有未被消耗的氧化药剂，可继续在废液桶内降解抽提上来的污染物；

(2)通过压力表，控制管内负压，满足工程要求；

(3)采用人工方式采集废液桶内水样，并送至检测，以此指导药剂的投加浓度、投加量和投机周期；

(4)以投加一批次药剂及抽提完全为一周期，在一个修复周期后，对土壤采样，检测土壤所含抗生素浓度，若浓度先降后增，则继续投加药剂修复，若稳定达标，则说明完成修复。在满足修复治理效果的前提下，可有效缩短工期，节约修复成本。

实施例五：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，如图4所示，本实施例抽提驱动原位氧化修复系统的布井比例。

若修复场地面积小于1000m²的，按照7.5m的间距，以注入井和抽提井的数量比为1:2布置井系统。

若修复场地面积在1000-5000m²的，按照7.5m的间距，以注入井和抽提井的数量比为1:3布置井系统。

若修复场地面积大于5000m²的，按照7.5m的间距，以注入井和抽提井的数量比为1:4布置井系统。

综上所述，上述实施例抽提驱动原位氧化修复系统适用于抗生素等污染土壤的原位氧化修复，属于污染土壤修复领域。上述实施例采用特殊的抽提井/注入井排布系统，该系统包括动力源系统、溶配药系统、注入井系统、抽提监测系统。目的在于提供一种抽提驱动原位氧化修复系统，该系统通过向注入井中加注化学药剂，使其在抽提井的负压驱动下有效扩散，能原位高效降解土壤中的抗生素污染物。该系统能降低土壤修复中二次污染的风险，节约修复成本、缩短工期。

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。