【技术交流】原位氧化-多相抽提联用集成装置

导读

为支撑绿色“一带一路”建设，促进“一带一路”共建国家的环保技术交流和产业合作，在生态环境部相关指导下，生态环境部对外合作与交流中心设立绿色“一带一路”技术储备库。开通绿色“一带一路”技术储备库技术展示专栏，展示纳入技术储备库的先进实用环保技术。

原位氧化-多相抽提联用集成装置

01

技术持有单位

武汉瑞景环境修复工程有限公司

02

适用范围

该联用集成装置适用于中渗透性污染土壤与地下水的修复与治理，尤其是有机物污染，包括VOCs污染、石油烃TPH污染及部分SVOCs污染。该装置属于集成设备，可应用于小规模中试、工程；也可多台设备联用，应用于大规模工程。

03

主要技术内容

（一）基本原理

原位化学氧化修复技术主要是通过在土壤中添加化学氧化剂，使之与污染物发生氧化反应，最终使污染物降解或转化为低毒、低移动性产物的一项修复技术。原位化学氧化技术不需要将污染土壤全部挖掘出来，而只是在污染区的不同深度钻井，将氧化剂注入土壤中，通过氧化剂与污染物的混合、反应，使污染物降解或导致形态的变化。原位氧化修复技术的一项关键技术是向注射井中加入氧化剂分散手段，对于低渗土壤，可以采取土壤深度混合、液压破裂等方式对氧化剂进行分散预处理。原位化学氧化修复技术最常用的氧化剂是K2MnO4、H2O2和臭氧气体等。

而多相抽提是指同时抽取污染区域的气体和液体（包括土壤气体、地下水和NAPL），把气态、水溶态以及非水溶性液态污染物从地下抽吸到地面上的处理系统中。多相分离是指对抽出物进行的气－液及油－水分离过程。油水分离可利用重力沉降原理除去浮油层，分离出含油量低的水。污染物处理是指经过多相分离后，含有污染物的流体被分为气相、液相和有机相等形态，结合常规的环境工程处理方法进行相应的处理处置。气相中污染物的处理方法目前主要有热氧化法、催化氧化法、吸附法、浓缩法、生物过滤及膜法过滤等。液相污染物处理目前主要采用膜法（反渗透和超滤）、生化法（活性污泥）和物化法等技术，并根据相应的排放标准选择配套的水处理设备。

原位氧化-多相抽提联用集成装置包括多个抽提井、多个注射井、原位氧化系统、多相抽提系统、中央控制系统、多相分离系统以及污染物处理系统，多个抽提井用于安装在待修复土壤中，多个注射井用于安装在待修复土壤中，多个注射井与所述多个抽提井呈交错设置，原位氧化系统通过管路向所述多个注射井注入药剂，多相抽提系统通过管路对所述抽提井多相抽提。根据多个工程应用案例的结果来看，该装置的污染物去除率可达到90%以上。

该装置具备多种运行模式，在污染特征较为简单的场地中可进行单一系统运行，在复杂污染场地中，可运行联合修复模式。联合修复模式主要分为“模式1-注射抽提同步进行”和“模式2-先抽提后氧化循环模式”，两种运行模式的原理见图1和图2。

图1. 模式1-注射抽提同步进行

模式1原理及特征：在向土壤中注入药剂的同时进行多相抽提，利用多相抽提来加速药剂在土壤中的扩散，同时利用原位化学氧化注入药剂时产生的压力使土壤始终保持压力平衡的状态。可同步将土壤中不同形态有机污染物进行去除，解决原位化学氧化（ISCO）只针对可氧化物质（吸附态），多相抽提（MPE）只针对易挥发和自由态物质等单一技术的不足。

图2.模式2-先抽提后氧化循环模式

模式2原理及特征：先利用抽提技术去除土壤中的NAPL及高浓度污染物，减少氧化剂的使用；先利用抽提技术去除土壤中的NAPL及高浓度污染物，减少氧化剂的使用；再次利用抽提技术将小分子及挥发态污染物从土壤中抽出，达到彻底去除污染物的目的。

（二）技术优势

（1）投资优势：该装置的投资成本低于目前市场上的其他类似/同类装置，每台可同时处理400-2000立方米污染土壤，其投资成本为150万元/台。

（2）运行费用：该装置处理污染土壤的运行费用在100-1000元/吨。相较于其他类似技术，该装置可提高污染物去除率，缩短工期，修复成本较单一原位氧化或多相抽提技术减少20%-30%。

（3）运行稳定性：该装置采用先进的中央控制系统（PLC），可实现自动化和模块化控制，达到设备稳定高效运行的效果。在工程应用中联用集成装置运行稳定，修复效果达到处置要求。

04

技术指标及使用条件

（一）技术指标

（1）抽提井及注射井均采用UPVC材质，井径25mm，影响半径约6.0m。

（2）原位氧化-多相抽提系统应分三轮或三轮以上进行运行，每轮运行周期受土壤渗透性、污染物浓度等现场实际情况影响，具体运行周期视现场实际情况决定。

（3）抽提和注射的压力保持一致，使土壤中大气压始终处于动态平衡状态，平均气体抽提流量为200-1000Nm/h。

（4）土壤中挥发性有机物浓度的去除率定为：针对特定污染物的平均90%以上。

（二）条件要求

该装置适用于中等渗透性的土壤，且土壤污染物以VOCs，石油烃TPH及部分种类SVOCs为主。

（三）典型规模

单台装置可同时处理400-2000立方米的污染土壤，具体修复时间根据土壤污染物特性、污染程度及修复目标确定。

05

关键设备及运行管理

（一）主要设备

该装备主要由中央控制系统（PLC）、抽提系统、注射系统、多相分离系统、污染物处理系统组成。抽提系统和注射系统根据污染场地面积大小、污染分布特征针对性的布置。

（二）运行管理

该装置采用撬装式的模块化设计，可根据污染类型选择不同的控制模式。对于污染物种类单一、污染状况简单的场地可选择单一的原位氧化或多相抽提运行模式；对于多种类复合有机污染可根据场地具体情况选择注射抽提同步进行模式或先抽提后氧化循环模式。施工过程中主要通过对中央控制系统的操作来控制联用集成装置的运行，运行过程具有自动化、模块化及稳定性好等特征。

06

投资效益分析

（一）投资情况

每台设备的投资成本在150万元/台。

（二）运行费用

运行处理费用主要由药剂费用、能源耗费、布井施工费用等部分组成，根据土壤污染状况的不同，每吨污染土壤运行费用为100-1000元。

（三）效益分析

1、经济效益分析

设备投资成本为150万元/台；运行费用为100-1000元/吨污染土壤。年直接经济效益根据企业运营状况而定，按70万元/年的直接经济净效益算，投资回收年限为3年。该装置的应用可提高污染场地的土地价值，该项属于装置的附加经济效益，其效益大小根据场地的具体情况而不同。

2、环境效益分析

该装置主要用于处理有机污染场地的修复治理。土壤有机污染存在较大的人群健康及生态环境风险，特别是土壤中的VOCs类污染物可通过挥发进入大气，对人类的健康生存造成较大的威胁。

该装置可有效修复有机类污染场地，降低土壤中污染有机物含量至安全标准以下，对消除环境风险，保障人居安全，维护生态环境平衡以及保障水资源有序利用具有重要的意义。

07

技术成果鉴定与鉴定意见

（一）中国环保机械行业协会鉴定与鉴定意见

1、组织鉴定单位

中国环保机械行业协会

2、鉴定时间

2018年2月26日

3、鉴定意见

多相抽提设备（Regen-MPE）入选国家“国家鼓励发展的重大环保技术装备（2017）依托单位（第一批）”名录。

08

推广与应用示范情况

（一）推广情况

1.公司已将该装置推广至工业场地土壤污染修复与阻控，油田石油开采和石油化工污染土壤（场地）修复市场，累计推广应用投资500万元。

2. 2018年2月多相抽提设备（Regen-MPE）入选国家“国家鼓励发展的重大环保技术装备（2017）依托单位（第一批）”名录。

3. 2019年1月武汉瑞景入选“韶关市土壤污染综合防治先行区建设第三方从业单位登记名单”。

4.我司已与上海康恒环境股份有限公司、上格环境技术（上海）有限公司等企业单位完成ISCO+MPE联用集成装置交易合作。

（二）应用情况

（1）装备应用项目

（2）用户意见

ISCO+MPE 联用集成装置已被多个施工单位采购并应用于工程项目中，各施工单位在设施运行稳定性、操作简便性、资源能源节约性、排放达标性等方面均给与了高度赞扬，并表示该装备值得推广。

09

专利及获奖情况

(一)专利情况

1）一种集成式原位混合注射装置（REGEN-ISCO），专利号：ZL201721205221.8；

2）用于污染场地修复的单泵虹吸式多项抽提修复装置（REGEN-MPE），专利号：ZL204120621000.9；

3）一种一体式原位式注射设备，专利号：ZL201721222927.5；

4）一种土壤及地下水原位注射修复装置，专利号：ZL201721025425.3；

5）集成式原位混合注射系统，专利号：ZL201721205164.3；

6）一种一体式土壤及地下水修复设备，专利号：ZL20172122298.X；

7）原位注入与原位曝气联用系统，专利号：ZL201721539774.7；

8）一种横向注射、原位曝气以及气相抽提联用的修复系统，专利号：ZL201721539797.8；

9）车载式土壤修复装置，专利号：ZL201721634220.5；

10）一种空气注射及药剂注射联用装置，专利号：ZL201721634217.3；

11）一种横向原位式注射设备，专利号：ZL201721556865.1；

12）原位氧化、气相抽提联用系统及修复土壤的方法，申请号：201811618090.5；

(二)获奖情况

多相抽提设备（Regen-MPETM）入选国家“国家鼓励发展的重大环保技术装备（2017）依托单位（第一批）”名录。

文章来源：环保技术国际智汇平台

免责声明：以上内容转载自生态修复网，所发内容不代表本平台立场。
全国能源信息平台联系电话：010-65367702，邮箱：hz@people-energy.com.cn，地址：北京市朝阳区金台西路2号人民日报社