[发明专利]一种针对含水层NAPL污染的热强化多相抽提的系统和方法

说明书

本发明提供了一种针对含水层NAPL污染的热强化多相抽提系统和方法，为保证NAPL污染物的彻底收集，本系统包括热强化系统、垂直抽提管路系统和水平抽提管路系统，采用热强化手段对地下污染特定深度进行分层分区域加热，通过加热快速降低污染物在水相和气相的饱和蒸气压后，在通过双泵系统持续的真空抽取，使得含水层中NAPL污染物能快速被抽提管路捕获；采用分阶段分级启动方式，实现污染物的精准捕捉，其中水平抽提管抽提出的含有气相污染物的尾气通过尾气处理系统进行净化处理，垂直抽提井抽提出的含有溶解态污染物的污水经过污水处理系统进行净化处理修复合格。

技术领域

本发明涉及污染土壤及地下水污染修复处理的技术，尤其涉及一种针对含水层NAPL污染的热强化多相抽提系统和方法。

背景技术

近年来，随着我国城市化进程的加速和“退二进三”产业结构的调整，大中城市的农药、化工等工业企业关停或搬离市区，遗留了大量有机物污染场地。污染场地中的土壤和地下水典型的有机污染物包括苯系物、石油烃类、有机卤化物、多环芳烃类、农药和多氯联苯等。针对不同的污染物，市场上产生了多种土壤和地下水修复技术，包括原位修复技术与异位修复技术两大类。原位修复技术是指在不破坏土壤基本结构的基础上，污染土壤不经搅动或移动，在原位和易残留部位进行的修复技术。该方法无需开挖、移运土方，操作灵活简便，修复成本相对低廉，环境影响小，可最大限度降低污染物浓度，应用广泛、可处理不同种类的有机污染物。

典型的原位修复技术包括:原位气相抽取技术、原位生物修复技术、原位土壤冲洗技术、原位电磁波频率加热技术、原位玻璃化技术等物理、化学、生物等不同类型的修复方法。其中，多相抽提(multi－phase extraction，MPE)技术是一种环境友好型的原位修复技术，该技术是通过真空提取手段，抽取地下污染区域的土壤气体、地下水和浮油层到地面进行相分离及处理，以控制和修复土壤与地下水中的有机污染物，达到场地修复的目的。多相分离指对抽出物进行的气液及液液分离的过程，分离后的气体进入气体处理单元，液体通过其他方法进行处理。油水混合的液相可利用重力沉降原理除去浮油层，分离出含油量低的水。它具有投资低、扰动小、修复效率高、修复范围大、占地面积小以及可处理高浓度的污染土壤等优点，且同时处理污染区域的土壤气体、地下水、非水相液态污染物(non－aqueous liquid phase，NAPL)等。

目前多相抽提技术存在一些问题：1.多相抽提单纯靠真空设备(如液体环式泵、射流泵)和水泵等通过在抽提井中施加气相压力梯度和水力梯度，地下连续相相应压力梯度而流入抽提井中，强化气相污染物回收的同时也去除地下水中的溶解态污染物，目前常规的多相抽提技术受场地土壤和含水层介质的渗透性制约，不宜用于渗透性差或者地下水水位变动较大的场地；2.当针对含水层存在的非水相液体(NAPL)的抽提处理，因NAPL进入土壤后因其溶解度低而累积在地下水面上形成一层自由相物质，其带来的土壤含水层污染是一个普遍严重的污染问题。NAPL进入包气带和含水层后，其运移为重力与毛细压力间的一个平衡过程，如在低渗透率地层上易发生侧向扩散，在高渗透率地层中的重力作用下发生垂向扩散，污染物按照比重分为轻质非水相液体(LNAPL)和重质非水相液体(DNAPL),其中LNAPL主要集中在含水层的饱和地带(又称毛细管带)，形成“毛细障碍栅”的污染界面，DNAPL主要存在包气带和含水层中，对于LNAPL污染则是通过其高真空作用，降低土壤气体压力，使得土壤孔隙中污染物在毛细力作用下释放到土壤气体中，从而被真空设备抽提捕获从而去除，对于DNAPL污染则是通过高真空作用，提高NAPL的相对渗透性，水分子和包气带中的DNAPL相互置换，通过持续的真空抽取作用，使得含水层中该类污染物被真空设备捕获，但是均存在捕获不彻底，污染物残留在土壤中，在修复完成后一段时间又缓慢释放到地下水中，形成“拖尾”和反弹现象。

鉴于目前针对含水层NAPL污染物的多相抽提技术处理方法和系统的种种不足与局限，开发一种修复彻底，无“拖尾”和反弹、经济适用、高效节能、资源化利用度高的技术具有重要的社会意义和环境意义。

发明内容