專利名稱：周期性加藥油氣液三相抽提裝置及其修復石油污染土壤的方法
周期性加藥油氣液三相抽提裝置及其修復石油污染土壤的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于石油污染環(huán)境原位修復技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種周期性加藥油氣液三相抽提裝置及其修復石油污染土壤的方法。
背景技術(shù)：
過去幾十年，受歷史時期經(jīng)濟技術(shù)條件及人們認識水平等多種因素的制約，石油企業(yè)在為國家做出重大貢獻的同時，也帶來了一系列的環(huán)境問題油氣開采過程中的廢水、廢氣、落地原油、廢氣鉆井液等污染物排入環(huán)境會對水體、大氣、土壤和生態(tài)環(huán)境造成影響。隨著石油資源的廣泛應(yīng)用，環(huán)境中的石油污染越來越嚴重。在石油生產(chǎn)、貯運、煉制加工及使用過程中，也會有石油烴類的溢出和排放，造成油田和石化工廠周圍水體和土壤嚴重的石油污染。當今世界上石油的總產(chǎn)量每年約有22億t，其中17. 5億t是由陸地油田生產(chǎn)的。全世界每年有800萬t進入環(huán)境，我國每年有近60萬t進入環(huán)境，污染土壤、地下水、河流和海洋，每年新增污染土壤lxl05t。
20世紀80年代以來,土壤的石油污染問題成為世界各國普遍關(guān)注的環(huán)境問題。應(yīng)運而生的修復方法主要包括物理法、化學法和生物方法。一般來說，早期治理石油污染土壤的方法主要是傳統(tǒng)的物理(蒸汽法、抽氣法、有機溶劑法、水力沖洗法)和化學方法(氧化法、熱處理法)，這些方法所需時間短、見效快，但存在二次污染、處理費用高等弊端，不利于廣泛的應(yīng)用。生物修復是隨著人們對土壤生態(tài)系統(tǒng)自身的動態(tài)凈化能力研究的深入，產(chǎn)生的應(yīng)用人工生物干預土壤生態(tài)系統(tǒng)凈化污染能力的新技術(shù)，特別是添加生物表面活性劑或者生物表面活性劑產(chǎn)生菌能夠大幅縮短修復時間、提高修復效率，并且能夠保持良好的環(huán)境友好性。它以其獨有的污染物降解徹底、不造成二次污染、操作較簡單及整體費用低、適用不同類型(原位/異位)的修復處理方式和能同時恢復生態(tài)系統(tǒng)美化環(huán)境等優(yōu)點，而成為最新、發(fā)展最快的治理技術(shù)。到目前為止，通過生物修復技術(shù)改良受石油污染得土壤，被認為是最有生命力，最具代表性的技術(shù)，它作為一種環(huán)境友好技術(shù)己成為了國際科研的熱
分析認為，所謂污染土壤的生物修復是指利用植物和微生物及其它生物，將存在于土壤中的污染物移除或降解轉(zhuǎn)化成為無害物質(zhì)，使土壤中污染物濃度降低到可接受水平。發(fā)達國家對生物修復技術(shù)非常重視，先后投入了大量資金用于土壤污染的恢復研究和應(yīng)用，大量研究機構(gòu)和商業(yè)公司從事該項技術(shù)的研究工作。德國1995年用于凈化土壤的投資約60億美元，美國90年代用于土壤修復的投資額超過百億美元，它們的研究證明，利用生物分解有毒有害物質(zhì)的生物修復技術(shù)是治理大面積污染區(qū)域的一種有價值的方法。
在土壤修復中，水溶性是影響污染物去除的重要因素，很多污染物都是疏水性很強的物質(zhì)，一般的水洗修復速度慢，而且效率低，近年來人們通過加入各種添加劑來增強修復效果，這些添加劑能夠促進土壤顆粒上污染物的分散和增溶，從而達到縮短時間提高污染物去除率的效果。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種周期性加藥油氣液三相抽提裝置。
本發(fā)明的目的還在于提供基于周期性加藥油氣液三相抽提裝置修復受石油污染土壤的方法。
一種周期性加藥油氣液三相抽提裝置，該裝置由周期性加藥系統(tǒng)和油氣液三相抽提系統(tǒng)組成，周期性加藥系統(tǒng)中空氣壓縮機I和周期性加藥裝置2分別與控制系統(tǒng)3相連， 空氣壓縮機I與氣裂管4相連，周期性加藥裝置2與加藥管5相連，氣裂管4和加藥管5分別與氣裂/加藥井6相連；油氣液三相抽提系統(tǒng)中抽吸泵7分別與氣液分離裝置8和抽吸管18相連，氣液分離裝置8分別與液環(huán)泵9和輸送泵12相連，液環(huán)泵9、氣體處理裝置10、 氣體回收裝置11依次相連，輸送泵12與水油分離裝置13相連，水油分離裝置13分別與油相回收裝置14和水相處理裝置15相連，水相處理裝置15與水相回灌裝置16相連，抽吸管 18與抽吸井17相連。
基于上述的周期性加藥油氣液三相抽提裝置修復石油污染土壤的方法，包括如下步驟
I)用空氣壓縮機I在壓力為O. 2-0. 7MPa下對氣裂/加藥井6周圍進行氣動震裂 3h ；
2)開啟周期性加藥裝置2將營養(yǎng)元素和表面活性劑注入氣裂/加藥井6內(nèi)，加藥 9h，，然后停止氣裂和加藥12h，此次操作為一周期；
3)加藥同時，開啟抽吸泵7通過抽吸井17中的抽吸管18將石油污染物抽取到地表面，進入氣液分離裝置8 ;分離出的氣相通入氣體處理裝置10，處理后通過氣體回收裝置 11或排放；分離出的液相通入水油分離裝置13分離為油相和水相，油相通入油相回收裝置 14處理，水相通入水相處理裝置15處理后進入水相回灌裝置16 ；
4)在開啟油氣液三相抽提系統(tǒng)的時候，重復步驟I)和2)進行周期性加藥，實時監(jiān)測抽吸井滲出液的pH、C0D、石油烴含量，當pH值為6-9，COD小于100mg/L，石油烴含量小于 10mg/L時停止加藥。
步驟2)所述的營養(yǎng)元素由氮、磷元素和微量元素組成，其中氮、磷添加強度為土壤中的污染物的碳元素含量與氮、磷元素的重量比C:N:P為100: (4-7) : (0.8-1. 3);營養(yǎng)元素中的微量元素為鎂、鐵、鈣、銅、鈷、錳、鋅、硼、鑰和硒，碳元素微量元素的重量比為1: (1(Γ8-1(Γ3)。
步驟2)所述的表面活性劑為常規(guī)表面活性劑，其質(zhì)量為土壤中石油污染物總質(zhì)量的 O. 005-0. 02。
本發(fā)明的有益效果為1)在抽吸過程中周期性加藥，極大地提高了石油污染物以及重金屬在土壤中的可降解性；2)水油混合物的抽吸、分離一體化，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單，可靠性高；3)石油烴類有機污染物去除率在95%以上，一次性修復效果好；4)修復周期較短，修復時間減少10%-25%，不產(chǎn)生二次污染；5)添加NLBS后處理系統(tǒng)的抽吸總體積提高 20%-40%，抽吸率提高50%-65% ;6)在國內(nèi)外有良好的推廣潛力，對加油站、石油產(chǎn)品生產(chǎn)、 化工產(chǎn)品生產(chǎn)等造成的石油污染有較好的處理效果，該發(fā)明具有廣闊的市場前景。


圖1為周期性加藥油氣液三相抽提裝置示意圖中，1-空氣壓縮機、2-周期性加藥裝置、3-控制系統(tǒng)、4-氣裂管、5-加藥管、 6_氣裂/加藥井、7-抽吸泵、8-氣液分離裝置、9-液環(huán)泵、10-氣體處理裝置、11-氣體回收、 12-輸送泵、13-水油分離裝置、14-油相回收裝置、15-水相處理裝置、16-水相回灌裝置、 17-抽吸井、18-抽吸管。
圖2抽提系統(tǒng)在無加藥與周期性加藥后的抽吸總體積對比結(jié)果。
圖3抽提系統(tǒng)在無加藥與周期性加藥后的抽吸率對比結(jié)果。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實例對本發(fā)明做進一步說明
如圖1所示的周期性加藥油氣液三相抽提裝置，該裝置由周期性加藥系統(tǒng)和油氣液三相抽提系統(tǒng)組成，周期性加藥系統(tǒng)中空氣壓縮機I和周期性加藥裝置2分別與控制系統(tǒng)3相連，空氣壓縮機I與氣裂管4相連，周期性加藥裝置2與加藥管5相連，氣裂管4和加藥管5分別與氣裂/加藥井6相連；油氣液三相抽提系統(tǒng)中抽吸泵7分別與氣液分離裝置8和抽吸管18相連，氣液分離裝置8分別與液環(huán)泵9和輸送泵12相連，液環(huán)泵9、氣體處理裝置10、氣體回收裝置11依次相連，輸送泵12與水油分離裝置13相連，水油分離裝置 13分別與油相回收裝置14和水相處理裝置15相連，水相處理裝置15與水相回灌裝置16 相連，抽吸管18與抽吸井17相連。
圖2和圖3分別反映了中試實驗中添加周期性加藥系統(tǒng)前后，抽提系統(tǒng)抽吸總體積和抽吸率的對比,可看出周期性加藥后整個抽提系統(tǒng)的去除率和抽吸效率有明顯提高, 其中抽吸總體積可提高20% - 40%，抽吸率提高50% - 65%。
2010年在遼寧省盤錦市遼河油田建立了一套上述周期性加藥油氣液三相抽提裝置，并利用上述裝置原位修復受石油污染的土壤，步驟如下。
I)用空氣壓縮機I在壓力為O. 2-0. 7MPa下對氣裂/加藥井6周圍進行氣動震裂 3h ；
2)開啟周期性加藥裝置2將營養(yǎng)元素和表面活性劑注入氣裂/加藥井6內(nèi)，加藥 9h，，然后停止氣裂和加藥12h，此次操作為一周期；
3)加藥同時，開啟抽吸泵7通過抽吸井17中的抽吸管18將石油污染物抽取到地表面，進入氣液分離裝置8 ;分離出的氣相通入氣體處理裝置10，處理后通過氣體回收裝置 11或排放；分離出的液相通入水油分離裝置13分離為油相和水相，油相通入油相回收裝置 14處理，水相通入水相處理裝置15處理后進入水相回灌裝置16 ；
4)在開啟油氣液三相抽提系統(tǒng)的時候，重復步驟I)和2)進行周期性加藥，實時監(jiān)測抽吸井滲出液的pH、C0D、石油烴含量，當pH值為6-9，COD小于100mg/L，石油烴含量小于 10mg/L時停止加藥。
步驟2)所述的營養(yǎng)元素由氮、磷元素和微量元素組成，其中氮、磷添加強度為土壤中的污染物的碳元素含量與氮、磷元素的重 量比C:N:P為100: (4-7) : (O. 8-1. 3);營養(yǎng)元素中的微量元素為鎂、鐵、鈣、銅、鈷、錳、鋅、硼、鑰和硒，碳元素微量元素的重量比為1: (1(Γ8-1(Γ3)。
步驟2)所述的表面活性劑為常規(guī)表面活性劑，其質(zhì)量為土壤中石油污染物總質(zhì)量的 O. 005-0. 02。
權(quán)利要求
1.一種周期性加藥油氣液三相抽提裝置，其特征在于，該裝置由周期性加藥系統(tǒng)和油氣液三相抽提系統(tǒng)組成，周期性加藥系統(tǒng)中空氣壓縮機(I)和周期性加藥裝置(2)分別與控制系統(tǒng)(3)相連，空氣壓縮機(I)與氣裂管(4)相連，周期性加藥裝置(2)與加藥管(5)相連，氣裂管(4)和加藥管(5)分別與氣裂/加藥井(6)相連；油氣液三相抽提系統(tǒng)中抽吸泵(7)分別與氣液分離裝置(8)和抽吸管(18)相連，氣液分離裝置(8)分別與液環(huán)泵(9)和輸送泵(12)相連，液環(huán)泵(9)、氣體處理裝置(10)、氣體回收裝置(11)依次相連，輸送泵(12)與水油分離裝置(13)相連，水油分離裝置(13)分別與油相回收裝置(14)和水相處理裝置(15)相連，水相處理裝置(15)與水相回灌裝置(16)相連，抽吸管(18)與抽吸井(17)相連。
2.基于權(quán)利要求I所述的周期性加藥油氣液三相抽提裝置修復石油污染土壤的方法，其特征在于，包括如下步驟 1)用空氣壓縮機(I)在壓力為0.2-0. 7MPa下對氣裂/加藥井(6)周圍進行氣動震裂3h ； 2)開啟周期性加藥裝置(2)將營養(yǎng)元素和表面活性劑注入氣裂/加藥井(6)內(nèi)，加藥9h，，然后停止氣裂和加藥12h，此次操作為一周期； 3)加藥同時，開啟抽吸泵(7)通過抽吸井(17)中的抽吸管(18)將石油污染物抽取到地表面，進入氣液分離裝置(8);分離出的氣相通入氣體處理裝置(10)，處理后通過氣體回收裝置(11)或排放；分離出的液相通入水油分離裝置(13)分離為油相和水相，油相通入油相回收裝置(14)處理，水相通入水相處理裝置(15)處理后進入水相回灌裝置(16); 4)在開啟油氣液三相抽提系統(tǒng)的時候，重復步驟I)和2)進行周期性加藥，實時監(jiān)測抽吸井滲出液的pH、COD、石油烴含量，當pH值為6-9，COD小于100mg/L，石油烴含量小于10mg/L時停止加藥。
3.根據(jù)權(quán)利2所述的修復石油污染土壤的方法，其特征在于，步驟2)所述的營養(yǎng)元素由氮、磷元素和微量元素組成，其中氮、磷添加強度為土壤中的污染物的碳元素含量與氮、磷元素的重量比C:N:P為100: (4-7) : (0. 8-1. 3);營養(yǎng)元素中的微量元素為鎂、鐵、隹丐、銅、鈷、錳、鋅、硼、鑰和硒，碳元素與微量元素的重量比為I :(10_8-10_3)。
4.根據(jù)權(quán)利2所述的修復石油污染土壤的方法，其特征在于，步驟2)所述的表面活性劑為常規(guī)表面活性劑,其質(zhì)量為土壤中石油污染物總質(zhì)量的0. 005-0. 02。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于石油污染環(huán)境原位修復技術(shù)領(lǐng)域的一種周期性加藥油氣液三相抽提裝置及其修復石油污染土壤的方法。該裝置中對周期性加藥系統(tǒng)的操作是先用空氣壓縮機在壓力0.2-0.7MPa條件下對氣裂/加藥井周圍進行氣動震裂3h，提高周圍土壤的孔隙度，然后將營養(yǎng)元素和表面活性劑藥品周期性地向注入井內(nèi)注入，以促進土壤當?shù)匚⑸锏纳L，促進土壤顆粒上污染物的分散和增溶，有利于石油污染物質(zhì)的降解。本發(fā)明的裝置和方法充分有效的利用所加藥品，節(jié)省藥品成本，周期性加藥有利于藥品與石油烴污染物充分作用，提高修復系統(tǒng)的效率，對土壤中石油污染物的抽吸總體積提高達20%-40%，抽吸率提高達50%-65%。
文檔編號B09C1/00GK102974600SQ201210449198
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月10日
發(fā)明者何理, 申婧, 楊琦, 李超 申請人:華北電力大學