一种储油场地原位透析式地下水油类污染去除装置

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种储油场地原位透析式地下水油类污染去除装置。

背景技术

油类储运场地如加油站等的油污染、油泄露事件屡见不鲜。截止2018年底，我国加油站总量已达十万座，汽油、柴油泄露使得周边土壤和地下水面临直接的污染威胁。2010年《加油站渗泄漏污染防控标准》调查的天津市加油站地下水样本中总石油烃检出率为85％，因此急需一种能够预防并有效控制石油烃类污染的装置及技术。

地下水是地下潜流，流向较为固定，流速较缓；储油场地的地下水污染特点鲜明：污染物种类单一，以汽柴油类LNAPL为主；观测性差，如果不及时去除，会存在长期积累的风险，并随着地下水的流动影响下游水质。尿毒症患者血液透析操作是一种运用半透膜的原理，将病人血液引入透析器内进行渗透交换，使血液中有害离子过膜析出而得到净化的方法。地下水污染与尿毒症血液有一定相似之处：均为潜流，均含有异类物质，去除成分较为单一。因此，在去除储油场地的地下水中石油烃类污染物过程中，借鉴血液透析和半透膜等原理具有较大的参考价值。

目前已有的地下水石油烃类去除技术主要是原位修复技术如自然衰减法、渗透性反应墙和异位修复技术，但这些技术都存在一些不足，如自然衰减法过程缓慢；渗透性反应墙技术对油类污染物的处理针对性不强，墙体孔隙容易堵塞，需长期观测和管理；异位修复技术操作繁琐、能耗较大等。如CN202010783283.7公开了一种抽出污染地下水进行油水分离后注入微气泡发生器，使较多的氧气溶解在水中再回注到地下水层，来提高地下水中微生物的生物降解活性的办法，但抽水注水过程复杂、耗能较大，且供氧会改变地下水微生物的种类区系，使地下水微生物指标异常。CN201420478060.X公开了一种原位去除地下水中LNAPL的气浮井系统，节约能耗，对环境适应性强，但没有去除溶解在地下水中的溶解油等，油污染问题仍未彻底解决。CN201220308084.1公开了一种通过超滤膜处理采油产生的含油污水后回注地下水层的分离装置，但装置更注重考虑采油污水的油水分离和地下采油空洞的回补，而缺乏对地下水的设计，也缺乏超滤膜的自动监测和更换装置，处理效果不易稳定达标。

发明内容

本发明针对上述问题提供了一种储油场地原位透析式地下水油类污染去除装置。

为达到上述目的本发明采用了以下技术方案：

一种储油场地原位透析式地下水油类污染去除装置，包括气浮井系统、隔膜泵系统和水质在线自动监测系统；

所述气浮井系统包括气浮井，所述气浮井由上游侧的汇流井壁、下游侧的超滤功能井壁和用于封闭连接汇流井壁与超滤功能井壁两侧的隔离井壁组成，所述汇流井壁由膨润土层和位于膨润土层下方的石英砂层组成，所述膨润土层的高度为从地面到水面上20cm，石英砂层的高度为从膨润土层下表面直至气浮井底部，所述超滤功能井壁包括从地面直至水面的固定板，在所述固定板下端设置有前后两个支撑柱，在两个所述支撑柱的左右两侧均设置有导轨，所述导轨的上部延伸至地面，在同一侧相对设置的两个导轨内共同设置有超滤膜板，所述超滤膜板的上端与连接绳的一端连接，所述连接绳的另一端缠绕在卷扬机上，在所述气浮井内设置有水面油污回收机构，在所述水面油污回收机构中的收集箱内连接有抽油管的一端，所述抽油管的另一端与地面上的抽油泵连接，在所述气浮井的底部设置有承沙斗，在所述气浮井的底部还设置有呈U型盘绕的曝气管，在所述曝气管上每隔10cm安装一个单向曝气阀，所述曝气管的进气端通过封闭的管路与地面上的曝气机连接；

所述隔膜泵系统包括设置在地面的隔膜泵，所述隔膜泵的气腔通过井道与水中的压力腔连接，所述压力腔由三个封闭板以及超滤功能井壁两两连接形成，所述封闭板的高度与水位的高度相同，在右侧的封闭板上铰接有单向流动门，所述单向流动门位于封闭板的下部，且只能向右侧打开，在所述单向流动门的下方设置有卡板，以防止单向流动门转向左侧；

所述水质在线自动监测系统中的取水单元位于封闭板的右侧，所述水质在线自动监测系统用于定期进行水质检测。

进一步，在所述隔膜泵系统中封闭板的右侧还环绕设置有石英砂壁，用于对处理过的水进一步进行过滤。

再进一步，在所述水面油污回收机构中的收集箱内设置有油位传感器，用于监测收集箱内的油位。

更进一步，在所述气浮井内设置有水位仪，用于监测气浮井内水位，从而控制隔膜泵的启停。

更进一步，所述固定板、隔离井壁、封闭板均为PVC板。

更进一步，所述超滤膜板由矩形框架和安装在矩形框架上的超滤膜组成。

更进一步，在所述单向流动门的边缘设置有硅胶层，以增强单向流动门的密封性。

与现有技术相比本发明具有以下优点：

1、本发明借鉴血液透析原理，通过超滤膜把污染地下水净化，实现了对溶解油的深度去除，去除范围广、效率高；

2、本发明可以通过水位仪的感应连锁控制隔膜泵开关，当超滤膜中污染物较多，过膜速度降低使得水位升高到一定值时，水位仪反馈给隔膜泵使其及时开启，保持了装置工作效率和修复效果，节约了人力成本；

3、本发明隔膜泵压力向下时，挤压地下水时，可促进修复后地下水外排与超滤膜的反冲洗，实现超滤膜的自净；

4、本发明不使用生物和化学药剂修复，无二次污染可能，并可应用于不同地域、不同地下水条件；

5、本发明核心部件——超滤膜板组装简单，可自动更换，延长使用寿命；

6、本发明设有水质在线自动监测系统，可反馈处理效果，也可通过监测数据判断装置的运行故障。

附图说明

图1为本发明的侧视图，

图2为本发明超滤功能井壁的结构示意图；

图3为本发明气浮井和压力腔以及石英砂壁的俯视图；

图4为本发明超滤膜板的结构示意图；

图中，汇流井壁—1、超滤功能井壁—2、隔离井壁—3、膨润土层—4、石英砂层—5、固定板—6、支撑柱—7、导轨—8、超滤膜板—9、连接绳—10、卷扬机—11、水面油污回收机构—12、抽油管—13、抽油泵—14、承沙斗—15、曝气管—16、曝气机—17、隔膜泵—18、井道—19、封闭板—20、单向流动门—21、取水单元—22、水位仪—23、单向曝气阀—24、石英砂壁—25、卡板—26。

具体实施方式

为了进一步阐述本发明的技术方案，下面通过实施例对本发明进行进一步说明。

如图1至图4所示，一种储油场地原位透析式地下水油类污染去除装置，包括气浮井系统、隔膜泵系统和水质在线自动监测系统；

所述气浮井系统包括气浮井，所述气浮井由上游侧的汇流井壁1、下游侧的超滤功能井壁2和用于封闭连接汇流井壁1与超滤功能井壁2两侧的隔离井壁3组成，所述汇流井壁1由膨润土层4和位于膨润土层4下方的石英砂层5组成，所述膨润土层4的高度为从地面到水面上20cm，石英砂层5的高度为从膨润土层4下表面直至气浮井底部，所述超滤功能井壁2包括从地面直至水面的固定板6，在所述固定板6下端设置有前后两个支撑柱7，在两个所述支撑柱7的左右两侧均设置有导轨8，所述导轨8的上部延伸至地面，在同一侧相对设置的两个导轨8内共同设置有超滤膜板9，所述超滤膜板9的上端与连接绳10的一端连接，所述连接绳10的另一端缠绕在卷扬机11上，所述超滤膜板9由矩形框架和安装在矩形框架上的超滤膜组成，在所述气浮井内设置有水面油污回收机构12，在所述水面油污回收机构12中的收集箱内连接有抽油管13的一端，所述抽油管13的另一端与地面上的抽油泵14连接，在所述水面油污回收机构12中的收集箱内设置有油位传感器，用于监测收集箱内的油位，在所述气浮井的底部设置有承沙斗15，在所述气浮井的底部还设置有呈U型盘绕的曝气管16，在所述曝气管16上每隔10cm安装一个单向曝气阀24，所述曝气管16的进气端通过封闭的管路与地面上的曝气机17连接，在所述气浮井内设置有水位仪23，用于监测气浮井内水位，从而控制隔膜泵18的启停；

所述隔膜泵系统包括设置在地面的隔膜泵18，所述隔膜泵18的气腔通过井道19与水中的压力腔连接，所述压力腔由三个封闭板20以及超滤功能井壁2两两连接形成，所述封闭板20的高度与水位的高度相同，在右侧的封闭板20上铰接有单向流动门21，所述单向流动门21位于封闭板20的下部，且只能向右侧打开，在所述单向流动门21的边缘设置有硅胶层，在所述单向流动门21的下方设置有卡板26，以防止单向流动门21转向左侧，在所述隔膜泵系统中封闭板20的右侧还环绕设置有石英砂壁25，所述固定板6、隔离井壁3、封闭板20均为PVC板；

所述水质在线自动监测系统中的取水单元22位于封闭板20的右侧，所述水质在线自动监测系统用于定期进行水质检测。

对污染区域进行地质及水文的调查并做前期监测，收集所需资料，明确地下水污染羽的纵向、横向弥散距离。确定气浮井建设位置、深度等参数，并确保气浮井覆盖污染羽整个区域。

使用方法：1、气浮过程：地下水经过石英砂层5过滤后，进入气浮井中，单向曝气阀24不断产生微气泡将混合在地下水中的油类气浮至地下水表面，随即被水面油污回收机构12将表面浮油、气泡浮渣等杂物收集至收集箱内，待后续抽至地面进行污染物处理；

2、溶解油的去除过程：

2.1气浮后地下水中油类物质大为减少，超滤膜滤层初期洁净，可有效阻挡收集溶解油，水头损失较小，净化水体快速通过超滤膜；

2.2随着超滤膜过滤时间的延长，滤膜因溶解油富集出现堵塞，此时，水位仪23显示水位上升，且上升速度逐渐加快时，表明超滤膜上附着的物质增加，水分过膜速度较慢，地下水位达到一定阈值后隔膜泵18将自动开启，随隔膜泵18膜片往复产生跨膜动力，即隔膜泵18向上运动时，单向流动门21闭合，超滤功能井壁2与单向流动门21之间形成密闭空间，并对超滤膜产生由井内向井外的抽动压力，地下水通过超滤膜，水透析至井外，完成溶解油的去除；当隔膜片向下运动时，单向流动门21在压力作用下向下游开启，地下水通路打开，过石英砂壁25流向下游，同时产生一定的膜反冲洗力量，去除吸附在超滤膜表面的浮油等物质；

2.3当水位仪23显示水位非常高，且没有降低的趋势，表明超滤膜堵塞严重，水头损失高，隔膜泵18反冲洗也无法达到膜清洗效果，过膜水量急剧降低，此时卷扬机11工作，将另一侧的超滤膜板9放下，同时提起另一侧的超滤膜板9，实现不间断的去除效果；

3、处理效果的监测过程：定时定期采集水样，观测指标值的变化情况，若指标恶化，启动隔膜泵18无效，说明超滤膜失效，需更换超滤膜板9；更换后仍然超标，重新检查超滤膜板9安装的密封性，确保密封。

以上显示和描述了本发明的主要特征和优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。