專利名稱：一種回注式雙井氣破輔助地下石油污染修復(fù)系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油污染輔助修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種回注式雙井氣破輔助地下石油污染原位生物修復(fù)系統(tǒng)及其輔助修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
隨著我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和交通運輸業(yè)的迅猛發(fā)展，石油燃料及石油類產(chǎn)品的消耗量日趨增大。然而在目前狀態(tài)下，石油開采、傳輸、煉化，以及加油站等單位普遍存在滲漏、揮發(fā)等問題。對地下水和土壤造成嚴重污染。土壤和地下水中的有機污染常常具有種類多、含量低、危害大、難治理等特點。石油產(chǎn)品除了含脂肪烴和芳烴以外，還含有相當多的苯酚類及有機氯等。研究表明，許多有機污染物具有致癌、致畸、致突變的“三致作用”，對人體健康有嚴重影響。而且，大多數(shù)有機污染物在土壤和地下水環(huán)境中很難通過自然降解過程去除，將長期存在并發(fā)生累積。目前國內(nèi)外處理地下石油污染的方法很多，但針對目標有所不同。有主要針對蒸氣相的氣相抽提技術(shù)、針對氣液兩相的雙相真空抽提技術(shù)、原位/異位生物修復(fù)技術(shù)等。其中氣相抽吸技術(shù)主要用于對易揮發(fā)性短鏈石油烴的去除，其通過地下井區(qū)產(chǎn)生的負壓致使烴類揮發(fā)，然后通過抽吸將烴類從地下水和土壤中分離出來，該法對于易揮發(fā)性烴類具有較好的適用性；雙相真空抽吸技術(shù)，作為一種較新的地下污染治理技術(shù)，其對地下自由相， 溶解相以及揮發(fā)相的去除具有普遍的適用性。以上兩種真空抽吸技術(shù)雖然針對氣相或雙相具有較好的去除效果，但且由于其工作強度高，能耗較大，因此長期治理費用也較高。此外該技術(shù)對于長鏈烴類、以及土壤吸附烴類的去除效果具有很大局限性，尤其是在其生產(chǎn)的后期油、氣含量大量減少，土壤對于油氣存在相當大的吸附量，使得油氣相難以完全應(yīng)用抽吸技術(shù)進行脫附。此時生物原位修復(fù)技術(shù)便顯示出了其不可替代的作用。石油污染物生物修復(fù)技術(shù)，是利用微生物及其他生物材料，將存在于土壤的石油污染物降解成二氧化碳和水或轉(zhuǎn)化為一些無害物質(zhì)的工程技術(shù)。早在上個世紀80年代，對石油污染物的生物修復(fù)技術(shù)就開始研究，并逐漸在實際中應(yīng)用。而普通生物修復(fù)技術(shù)對于污染強度大，尤其是有大量自由污染相存在條件下則具有很大的應(yīng)用局限性。由于普通生物處理技術(shù)處理耗時較長， 因此工程上主要用于后期處理手段。但是受制于地下土壤性質(zhì)影響，營養(yǎng)物質(zhì)在致密土壤區(qū)域的傳輸速率較低，對原位微生物修復(fù)技術(shù)效率的發(fā)揮有較大抑制作用，其修復(fù)效率大打折扣。因此，一種低成本的生物原位修復(fù)的新技術(shù)亟待開發(fā)?；刈⑹诫p井氣破輔助地下石油污染原位生物修復(fù)系統(tǒng)，作為一種高效的原位生物修復(fù)技術(shù)，首先通過周期性氣破方式，使用高壓空氣對所在井周圍地下土壤進行震裂，以獲得較大的土壤孔隙度，從而有效擴大微生物作用半徑。因此可以在有限數(shù)量的注入井條件下，達到微生物及其營養(yǎng)物的高效傳輸和高效降解。尤其對于地質(zhì)條件比較致密的地下土壤區(qū)域，具有非常明顯的效果。通過增加供氧量而極大地提高了石油污染物在飽和帶和非飽和帶的可降解性。此外通過回注滲出菌液能夠有效利用微生物，并通過回注恢復(fù)微生物活性。滲出相中含有大量烴類以及初級降解產(chǎn)物，通過回注可以有效降解這些烴類，同時避免了額外處理設(shè)備的投入。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種回注式雙井氣破輔助地下石油污染原位生物修復(fù)系統(tǒng)。本發(fā)明的目的還在于提供一種回注式雙井氣破輔助地下石油污染原位生物修復(fù)系統(tǒng)修復(fù)方法?！N回注式雙井氣破輔助地下石油污染原位生物修復(fù)系統(tǒng)，由室內(nèi)和室外兩部分構(gòu)成，其特征在于，室內(nèi)部分包括自來水管1、氣動震裂單元2、菌液配制儲存單元4、營養(yǎng)添加單元3、菌液回注管道12、雙相抽吸單元5、控制單元6 ；室外部分包括第一抽吸井7、第二抽吸井8、第三抽吸井9、第一注入/震裂井10、第二注入/震裂井11 ；自來水管1和菌液配制儲存單元4連接營養(yǎng)添加單元3，分別提供營養(yǎng)添加單元3所需水分和菌液；菌液回注管道12與第一抽吸井7、第二抽吸井8、第三抽吸井9相連結(jié)；控制單元6通過與電磁閥和氣動震裂單元2開關(guān)的連接實現(xiàn)對營養(yǎng)添加單元3和氣動震裂單元2的自動控制；雙相抽吸單元5與第一抽吸井7、第二抽吸井8、第三抽吸井9相連接；氣動震裂單元2與第一注入/ 震裂井10、第二注入/震裂井11相連接。所述第一抽吸井7、第二抽吸井8、第三抽吸井9結(jié)構(gòu)相同，由井管13和井篩14兩部分組成井管13位于內(nèi)部，插入水面18以下，距井底15cm;井篩14位于粘土填充層以下， 至井底；井管13和井篩14的外部，從井篩14底部起，自下而上依次填充沙土 15、粘土 16和水泥17 ；所述第一注入/震裂井10、第二注入/震裂井11結(jié)構(gòu)相同，由井篩14和井篩外部填充的沙土 15組成。所述井管13的制作材料為聚氯乙烯，所述井篩14制作的材料為多孔不銹鋼。一種回注式雙井氣破輔助地下石油污染原位生物修復(fù)系統(tǒng)修復(fù)方法，其步驟如下a、針對石油污染場地氣候、地下水位、地質(zhì)條件特點，確定注入/震裂井和抽吸井的位置、距離以及抽吸和震裂設(shè)備的功率和流量大?。籦、在壓力為0. 1-0. 條件下對注入/震裂井周圍進行氣動震裂，以提高注入井周圍孔隙度；C、控制菌液回注管道和營養(yǎng)添加單元，向注入/震裂井內(nèi)注入石油烴降解微生物菌液，注入的石油烴降解微生物菌液占注入井中石油烴污染液體總質(zhì)量的1/100-1/1000， 保持液面高于注入井周水位液面0. 5m距離；d、啟動氣動震裂單元，保持注入/震裂井內(nèi)壓力0. 15-0. 3MPa 2h，同時開啟抽吸井，泵出部分滲出水，曝氣，菌液復(fù)壯并回灌注入井，系統(tǒng)間歇Mh ；e、重復(fù)步驟c、d，運行過程中實時監(jiān)測抽吸井滲出液的pH、COD值、石油烴含量指標，待其指標達不到一級排放標準時更換菌液。所述一級排放標準為pH值6-9、COD值< 100mg/L、石油烴含量< 10mg/L。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的系統(tǒng)和方法強化了微生物在土壤中的遷移和營養(yǎng)物質(zhì)等的傳質(zhì)過程，從而提高生物原位修復(fù)過程的效率；強化微生物修復(fù)的原位性，采用當?shù)匚⑸锞N篩選馴化，具有較強的適應(yīng)性，無生態(tài)負面影響；滲出井回注有助于高效利用烴
4類降解菌液，防止污染擴散，并深度降解石油烴類污染物；污染治理效果穩(wěn)定，非常適合于原位應(yīng)急處理后續(xù)工藝，能夠從根本上對現(xiàn)場烴類污染進行治理；作為雙相真空抽吸后期處理技術(shù)，節(jié)省操作成本；單元式設(shè)備構(gòu)造，易拆卸，具較強的移動性，綜合成本較低。


圖1為回注式雙井氣破輔助地下石油污染原位生物修復(fù)系統(tǒng)示意圖；圖2為注入/震裂井結(jié)構(gòu)圖；圖3為抽吸井結(jié)構(gòu)圖；其中，1-自來水管、2-氣動震裂單元、3-營養(yǎng)添加單元、4-菌液配制儲存單元、 5-雙相抽吸單元、6-控制單元、7-第一抽吸井、8-第二抽吸井、9-第三抽吸井、10-第一注入/震裂井、11-第二注入/震裂井、12-菌液回注管道、13-井管、14-井篩、15-沙土、16-粘土、17-水泥、18-水位液面。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步說明2007年9月在遼河油田盤錦市開始采用回注式雙井氣破輔助地下石油污染原位生物修復(fù)系統(tǒng)作為雙相真空抽吸處理后續(xù)工藝，結(jié)合當?shù)貭顩r進行了設(shè)計。該系統(tǒng)如圖1 所示，由室內(nèi)和室外兩部分構(gòu)成，室內(nèi)部分包括自來水管1、氣動震裂單元2、菌液配制儲存單元4、營養(yǎng)添加單元3、菌液回注管道12、雙相抽吸單元5、控制單元6 ；室外部分包括第一抽吸井7、第二抽吸井8、第三抽吸井9、第一注入/震裂井10、第二注入/震裂井11 ；自來水管1和菌液配制儲存單元4連接營養(yǎng)添加單元3，分別提供營養(yǎng)添加單元3所需水分和菌液；菌液回注管道12與第一抽吸井7、第二抽吸井8、第三抽吸井9相連結(jié)；控制單元6通過與電磁閥和氣動震裂單元開關(guān)的鏈接實現(xiàn)對營養(yǎng)添加單元3和氣動震裂單元2的自動控制；雙相抽吸單元5與第一抽吸井7、第二抽吸井8、第三抽吸井9相連接；氣動震裂單元2 與第一注入/震裂井10、第二注入/震裂井11相連接。第一抽吸井7、第二抽吸井8、第三抽吸井9結(jié)構(gòu)相同，由井管13和井篩14兩部分組成井管13位于內(nèi)部，插入水面18以下，距井底保持一定距離(15cm)；井篩14位于粘土填充層以下，至井底；井管13和井篩14的外部，從井篩14底部起，自下而上依次填充沙土 15、粘土 16和水泥17 ；第一注入/震裂井10、第二注入/震裂井11結(jié)構(gòu)相同，由井篩14和井篩外部填充的沙土 15組成。井管13的制作材料為聚氯乙烯，井篩14制作的材料為多孔不銹鋼。采用本系統(tǒng)對油污染原位生物修復(fù)的步驟如下a、針對石油污染場地氣候、地下水位、地質(zhì)條件特點，確定注入/震裂井和抽吸井的位置、距離以及抽吸和震裂設(shè)備的功率和流量大??；b、在壓力0. 1-0. 6MPa條件下對井周進行氣動震裂，以提高井周孔隙度；C、控制菌液回注管道和營養(yǎng)添加單元，向注入/震裂井內(nèi)注入石油烴降解微生物菌液，注入的石油烴降解微生物菌液占注入井中石油烴污染液體總質(zhì)量的1/100-1/1000， 保持液面高于注入井周水位液面0. 5m距離；d、啟動氣動震裂單元，保持注入井內(nèi)壓力0. 15-0. 3MPa 2h，同時開啟抽吸井，泵出
5部分滲出水，曝氣，菌液復(fù)壯并回灌注入井，系統(tǒng)間歇Mh ；e、重復(fù)步驟c、d，運行過程中實時監(jiān)測抽吸井滲出液的pH、COD值、石油烴含量指標，待其指標達不到一級排放標準時更換菌液。一級排放標準為pH值(6-9)、COD值< 100mg/L、石油烴含量< 10mg/L。
權(quán)利要求
1.一種回注式雙井氣破輔助地下石油污染原位生物修復(fù)系統(tǒng)，由室內(nèi)和室外兩部分構(gòu)成，其特征在于，室內(nèi)部分包括自來水管(1)、氣動震裂單元O)、菌液配制儲存單元、營養(yǎng)添加單元(3)、菌液回注管道(12)、雙相抽吸單元(5)、控制單元(6)；室外部分包括第一抽吸井(7)、第二抽吸井(8)、第三抽吸井(9)、第一注入/震裂井(10)、第二注入/震裂井 (11)；自來水管⑴和菌液配制儲存單元⑷連接營養(yǎng)添加單元(3)，分別提供營養(yǎng)添加單元(3)所需水分和菌液；菌液回注管道(12)與第一抽吸井(7)、第二抽吸井(8)、第三抽吸井(9)相連結(jié)；控制單元(6)通過與電磁閥和氣動震裂單元O)開關(guān)的連接實現(xiàn)對營養(yǎng)添加單元C3)和氣動震裂單元O)的自動控制；雙相抽吸單元( 與第一抽吸井(7)、第二抽吸井(8)、第三抽吸井(9)相連接；氣動震裂單元O)與第一注入/震裂井(10)、第二注入 /震裂井(11)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種回注式雙井氣破輔助地下石油污染原位生物修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一抽吸井(7)、第二抽吸井(8)、第三抽吸井(9)結(jié)構(gòu)相同，由井管(13)和井篩(14)兩部分組成井管(1 位于內(nèi)部，插入水面(18)以下，距井底15cm;井篩(14) 位于粘土填充層以下，至井底；井管(1 和井篩(14)的外部，從井篩(14)底部起，自下而上依次填充沙土(15)、粘土(16)和水泥(17)；所述第一注入/震裂井(10)、第二注入/震裂井(11)結(jié)構(gòu)相同，由井篩(14)和井篩外部填充的沙土(1 組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種回注式雙井氣破輔助地下石油污染原位生物修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于，所述井管(13)的制作材料為聚氯乙烯，所述井篩(14)制作的材料為多孔不銹鋼。
4.一種回注式雙井氣破輔助地下石油污染原位生物修復(fù)系統(tǒng)修復(fù)方法，其步驟如下a、針對石油污染場地氣候、地下水位、地質(zhì)條件特點，確定注入/震裂井和抽吸井的位置、距離以及抽吸和震裂設(shè)備的功率和流量大??；b、在壓力為0.1-0. 條件下對注入/震裂井周圍進行氣動震裂，以提高注入井周圍孔隙度；C、控制菌液回注管道和營養(yǎng)添加單元，向注入/震裂井內(nèi)注入石油烴降解微生物菌液，注入的石油烴降解微生物菌液占注入井中石油烴污染液體總質(zhì)量的1/100-1/1000，保持液面高于注入井周水位液面0. 5m距離；d、啟動氣動震裂單元，保持注入/震裂井內(nèi)壓力0.15-0. 3MPa 2h，同時開啟抽吸井，泵出部分滲出水，曝氣，菌液復(fù)壯并回灌注入井，系統(tǒng)間歇Mh ；e、重復(fù)步驟c、d，運行過程中實時監(jiān)測抽吸井滲出液的pH、C0D值、石油烴含量指標，待其指標達不到一級排放標準時更換菌液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種回注式雙井氣破輔助地下石油污染原位生物修復(fù)系統(tǒng)修復(fù)方法，其特征在于，所述一級排放標準為PH值6-9、COD值< 100mg/L、石油烴含量< 10mg/Lo
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于石油污染輔助修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域的一種回注式雙井氣破輔助地下石油污染原位生物修復(fù)系統(tǒng)及其輔助修復(fù)方法。該系統(tǒng)由室內(nèi)和室外兩部分構(gòu)成，室內(nèi)部分主要由氣動震裂單元、菌液配制儲存單元、營養(yǎng)添加單元、菌液回注管道、雙相抽吸單元、控制單元構(gòu)成，室外部分由注入/震裂井和滲出井構(gòu)成。應(yīng)用本發(fā)明的系統(tǒng)通過氣動震裂、注菌、壓力保持、曝氣回注、間歇、循環(huán)的步驟，完成地下石油污染物的原位生物修復(fù)。本發(fā)明的系統(tǒng)具有處理流程短，結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡便，完全實現(xiàn)自動化控制的功能。
文檔編號C12S1/00GK102225429SQ201110104800
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者張曉東, 李恭臣, 譚倩, 陳玉敏, 黃國和 申請人:華北電力大學(xué)