一种地下水DNAPLs原位处理方法及处理装置

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体而言，涉及一种地下水DNAPLs原位处理方法及处理装置。

背景技术

石油和石油化工产品，经常以非水相液体(NAPL)的形式污染土壤、含水层和地下水。密度大于水的浓稠非水相液体(DNAPLs)相常沉积于隔水底板上，由于分布较为分散，且埋深较深，未完全处理的DNAPLs相容易造成反复污染。DNAPLs相通常难以采用多相抽提方式处理，且对于埋深较深的DNAPLs相，无法采用完全抽出-异位处理的方式处理，即便采用潜水泵-抽水泵联用的方式，也会存在抽出不完全的问题。

目前，DNAPLs相的处理主要采用循环井技术，通过原位添加药剂的方式进行修复，也有部分采用电化学的方式。无论通过化学药剂或电化学的方式，无疑会带来更高的操作成本，同时可能对修复场地生态造成破坏，从经济效益上看不够理想。因此，地下水DNAPLs相修复需要操作成本更加低廉的工艺及设备。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下水DNAPLs原位处理方法及处理装置，旨在降低操作成本的同时，实现良好的DNAPLs相处理效果。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种地下水DNAPLs原位处理方法，包括：将吸收管路伸入至抽提井的井底，向吸收管路中通入吸收剂，然后在吸收管路内进行曝气；曝气完成之后，抽出吸收剂；分为多个循环进行曝气吸收，每个循环均包括：向吸收管路中通入吸收剂，然后在吸收管路内进行曝气；曝气完成之后，进行静置分层，抽出吸收剂；

其中，吸收剂为密度小于水且与水不互溶的有机溶剂。

在可选的实施方式中，静置时间大于1h；优选地，在吸收管路的底端位置进行曝气。

在可选的实施方式中，曝气时间为0.5-3h；优选为1-2h。

在可选的实施方式中，每个循环中吸收剂的加入量是控制高于吸收管路内水面2-10cm。

在可选的实施方式中，抽出吸收剂后，待水位补回至用于抽出吸收剂的管路的进口位置以上再进行下一循环。

在可选的实施方式中，吸收剂为密度小于水且与水不互溶的有机溶剂。

在可选的实施方式中，吸收管路包括吸收外管和用于通入吸收剂的吸收内管，吸收内管位于吸收外管内以形成套管结构，吸收内管的底端高于吸收外管的底端；吸收外管的底部侧壁上设置有多个筛孔。

在可选的实施方式中，吸收内管和吸收外管之间设置有径向隔水板，径向隔水板位于吸收外管最顶部筛孔的上方。

第二方面，本发明提供一种用于实施前述实施方式中任一项地下水DNAPLs原位处理方法的处理装置，包括吸收管路、吸收剂进液管路、出液管路和曝气管路；吸收剂进液管路、出液管路和曝气管路均伸入吸收管路内，且出液管路的底部管口位置低于吸收剂进液管路的底部管口位置。

在可选的实施方式中，曝气管路伸入至吸收管路内的底部。

本发明具有以下有益效果：发明人创造性地利用物理吸收的方法对DNAPLs相进行处理，利用曝气的方法搅动底层DNAPLs相翻涌，与吸收管内的吸收剂接触吸收，分为多个循环进行曝气吸收，曝气完成之后抽出吸收剂即可。本发明实施例中所提供的处理方法能够显著降低处理成本，且能够很好地去除DNAPLs相，具有很好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的地下水DNAPLs原位处理装置的工作原理图。

图标：110-吸收管路；111-吸收外管；112-吸收内管；113-径向隔水板；114-筛孔；120-吸收剂进液管路；130-出液管路；140-曝气管路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明实施例提供一种地下水DNAPLs原位处理装置，如图1所示，处理装置包括吸收管路110、吸收剂进液管路120、出液管路130和曝气管路140。

在使用时，吸收管路110伸入至抽提井的井底，利用吸收剂进液管路120向吸收管路110中通入吸收剂，然后利用曝气管路140在吸收管路110内进行曝气；曝气完成之后，利用出液管路130抽出吸收剂即可。因此，出液管路130的底部管口位置要低于吸收剂的底部液位，以抽出上层水相和吸收剂，这样才能保证吸收剂被完全抽出。

需要说明的是，吸收剂为密度小于水且与水不互溶的有机溶剂，如柴油、甲苯等，在此不做限定。

具体地，吸收剂进液管路120、出液管路130和曝气管路140均伸入吸收管路110内，且出液管路130的底部管口位置低于吸收剂进液管路120的底部管口位置。将吸收管路110伸入至抽提井的井底之后，吸收管路110内存在一定高度的水位，在加入吸收剂之后吸收剂位于水位上方，故吸收剂进液管路120的底部管口位置较高，而为了保证吸收剂完全抽出出液管路130的底部管口位置较低。

在一些实施方式中，曝气管路140伸入至吸收管路110内的底部，以在吸收管路110的底部区域进行曝气，用于鼓气搅动底层DNAPLs相翻涌与吸收剂接触。

在一些实施例，吸收管路110包括吸收外管111和用于通入吸收剂的吸收内管112，吸收内管112位于吸收外管111内以形成套管结构，吸收内管112的底端高于吸收外管111的底端；吸收外管111的底部侧壁上设置有多个筛孔114。将吸收管路110设计为套管结构，能够循环多次进行曝气，以提升吸收效果。

具体地，曝气和吸收剂的加入均是在吸收内管112中进行，吸收外管111和吸收内管112之间存在一定的水量，井内的水可以通过吸收外管111底部侧壁上的筛孔114进入管内，进而在抽出吸收剂之后对吸收内管112中的水位进行补充。

在一些实施例，吸收内管112和吸收外管111之间设置有径向隔水板113，径向隔水板113位于吸收外管111最顶部筛孔的上方。当吸收内管112存在破损时，径向隔水板113的设置能够防止吸收剂泄露污染水体。因此，径向隔水板113设置的位置与筛孔114最顶部的位置略高即可。

需要补充的是，处理装置在使用时采用间歇操作的方式，吸收管路110、吸收剂进液管路120、出液管路130和曝气管路140上均设置调节开关的阀门，出液管路130可以与泵连接以提供动力。待水层稳定后，首先加入一定量吸收剂溶剂，随后关闭吸收剂进液管路120，打开曝气管路140通入空气开始曝气。

在一些实施例中，吸收内管112的顶部高度高于吸收外管111的顶部高度。

本发明实施例还提供一种地下水DNAPLs原位处理方法，其利用上述地下水DNAPLs原位处理装置进行处理，包括：将吸收管路110伸入至抽提井的井底，向吸收管路110中通入吸收剂，然后在吸收管路110内进行曝气；曝气完成之后，抽出吸收剂。利用物理吸收的方法对DNAPLs相进行处理，利用曝气的方法搅动底层DNAPLs相翻涌，与吸收管内的吸收剂接触吸收，曝气完成之后抽出吸收剂即可。

在一些实施例中，为达到更好的吸收效果，分为多个循环进行曝气吸收，每个循环均包括：向吸收管路110中通入吸收剂，然后在吸收管路110内进行曝气；曝气完成之后，进行静置分层，抽出吸收剂。通过多个循环的重复进行能够显著提升DNAPLs相的吸收效果，循环次数不限，以达到要求的去除率为准。具体地，静置分层的时间大于1h为宜，以使水和吸收剂充分分层。

进一步地，在两个循环之间需要等待吸收内管112的液位达到出液管路130的进口位置以上，一般抽出吸收剂之后需要等待0.5h以上。

为了使底部的DNAPLs相充分地翻涌，在吸收管路110即吸收内管112的底端位置进行曝气为宜。

进一步地，曝气时间为0.5-3h；优选为1-2h，通过控制每个循环中的吸收时间，能够进一步提升吸收的效果。曝气时间可以为0.5h、1.0h、1.5h、2.0h、2.5h、3.0h等，也可以为以上相邻时间值之间的任意值。曝气流量为0.5-1.5L/min，如0.5L/min、1.0L/min、1.5L/min等。

进一步地，每个循环中吸收剂的加入量是控制高于吸收管路110内水面2-10cm，如2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、2cm、10cm等，通过进一步控制吸收剂的用量，能够进一步提升吸收的效果。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种地下水DNAPLs原位处理方法，其利用图1的装置进行处理，具体包括如下步骤：

(1)模型构建：在1.6m×0.8m×1.2m的砂箱内，底部铺设约0.2m黏土层(其顶部相当于图1中隔水层)，中层铺设砂土约0.9m，上层铺设表层土约0.1m，总水位加至砂箱高度1.0m处。在预选点位注入1,2-二氯乙烷，注射深度1.0m，注入后在预选点位开井，测定1.0m处水体1,2-二氯乙烷浓度412ug/L，放置3天后，测定1.0m处水体1,2-二氯乙烷浓度399ug/L。

(2)原位处理：将图1中的套管处理装置置入井内，总埋深1.0m；加入吸收剂(甲苯)高度约5cm，关闭吸收剂进口，从空气进口曝气，曝气流量1.0L/min，曝气时间2h，随后关闭气体管路，从液体出口抽出液体，静置1.0h后，重新加入吸收剂，以此循环。循环20次后，不再加入吸收剂，静置3天，取样检测。

结果显示：测得1,2-二氯乙烷浓度57ug/L，去除率85.7％，同时，未检出吸收剂残留。

实施例2

本实施例提供一种地下水DNAPLs原位处理方法，其利用图1的装置进行处理，具体包括如下步骤：

(1)模型构建：在1.6m×0.8m×1.2m的砂箱内，底部铺设约0.2m黏土层，中层铺设砂土约0.9m，上层铺设表层土约0.1m，总水位加至砂箱高度1.0m处。在预选点位注入1,1,2-三氯乙烷，注射深度1.0m，注入后在预选点位开井，测定1.0m处水体1,1,2-三氯乙烷浓度653ug/L，放置3天后，测定1.0m处水体1,1,2-三氯乙烷浓度610ug/L。

(2)原位处理：将图1中的套管处理装置置入井内，总埋深1.0m；加入吸收剂高度约8cm，关闭吸收剂进口，从空气进口曝气，曝气流量1.0L/min，曝气时间3h，随后关闭气体管路，从液体出口抽出液体，静置1h后，重新加入溶剂，以此循环。循环30次后，不再加入溶剂，静置3天，取样检测。

结果显示：测得1,1,2-三氯乙烷浓度71ug/L，去除率88.4％，同时，未检出吸收剂残留。

实施例3

本实施例提供一种地下水DNAPLs原位处理方法，其利用图1的装置进行处理，具体包括如下步骤：

(1)模型构建：在1.6m×0.8m×1.2m的砂箱内，底部铺设约0.2m黏土层，中层铺设砂土约0.9m，上层铺设表层土约0.1m，总水位加至砂箱高度1.0m处。在预选点位注入1,2-二氯丙烷，注射深度1.0m，注入后在预选点位开井，测定1.0m处水体1,2-二氯丙烷浓度703ug/L，放置3天后，测定1.0m处水体1,2-二氯丙烷浓度686ug/L。

(2)原位处理：将图1中的套管处理装置置入井内，总埋深1.0m；加入吸收剂高度约2cm，关闭吸收剂进口，从空气进口曝气，曝气流量1.0L/min，曝气时间2h，随后关闭气体管路，从液体出口抽出液体，静置0.5h后，重新加入溶剂，以此循环。循环15次后，不再加入溶剂，静置3天，取样检测。

结果显示：测得1,2-二氯丙烷浓度245ug/L，去除率64.3％，同时，未检出吸收剂残留。

实施例4

本实施例提供一种地下水DNAPLs原位处理方法，其利用图1的装置进行处理，具体包括如下步骤：

(1)模型构建：在1.6m×0.8m×1.2m的砂箱内，底部铺设约0.2m黏土层，中层铺设砂土约0.9m，上层铺设表层土约0.1m，总水位加至砂箱高度1.0m处。在预选点位注入1,2-二氯乙烯，注射深度1.0m，注入后在预选点位开井，测定1.0m处水体1,2-二氯乙烯浓度622ug/L，放置3天后，测定1.0m处水体1,2-二氯乙烯浓度598ug/L。

(2)原位处理：将图1中的套管处理装置置入井内，总埋深1.0m；加入吸收剂高度约8cm，关闭吸收剂进口，从空气进口曝气，曝气流量1.0L/min，曝气时间3h，随后关闭气体管路，从液体出口抽出液体，静置0.5h后，重新加入溶剂，以此循环。循环20次后，不再加入溶剂，静置3天，取样检测。

结果显示：测得1,2-二氯乙烯浓度154ug/L，去除率74.2％，同时，未检出吸收剂残留。

实施例5

本实施例提供一种地下水DNAPLs原位处理方法，其利用图1的装置进行处理，具体包括如下步骤：

(1)模型构建：在1.6m×0.8m×1.2m的砂箱内，底部铺设约0.2m黏土层，中层铺设砂土约0.9m，上层铺设表层土约0.1m，总水位加至砂箱高度1.0m处。在预选点位注入氯苯，注射深度1.0m，注入后在预选点位开井，测定1.0m处水体氯苯浓度6213ug/L，放置3天后，测定1.0m处水体氯苯浓度6077ug/L。

(2)原位处理：将图1中的套管处理装置置入井内，总埋深1.0m；加入吸收剂高度约5cm，关闭吸收剂进口，从空气进口曝气，曝气流量1.0L/min，曝气时间2h，随后关闭气体管路，从液体出口抽出液体，静置0.5h后，重新加入溶剂，以此循环。循环20次后，不再加入溶剂，静置3天，取样检测。

结果显示：测得氯苯浓度2054ug/L，去除率66.2％，同时，未检出吸收剂残留。

综上所述，本发明提供一种地下水DNAPLs原位处理方法及处理装置，发明人创造性地利用物理吸收的方法对DNAPLs相进行处理，利用曝气的方法搅动底层DNAPLs相翻涌，与吸收管内的吸收剂接触吸收，曝气完成之后抽出吸收剂即可。能够显著降低处理成本，且能够很好地去除DNAPLs相，具有很好的应用前景。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。