專利名稱：一種揮發(fā)性有機(jī)物污染地下水的修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種揮發(fā)性有機(jī)物污染地下水的修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使地下水污染日益加重，其中有機(jī)物污染已成為當(dāng)前地下水污染的主要形式，尤其是在一些發(fā)達(dá)的城市地區(qū)。目前國(guó)外較典型的地下水污染修復(fù)技術(shù)主要有以下3種抽出-處理法(P&T)、監(jiān)測(cè)天然衰減技術(shù)和原位修復(fù)技術(shù)。其中抽出-處·理法(P&T)是當(dāng)前應(yīng)用最普遍的一種傳統(tǒng)的異位修復(fù)技術(shù)，自20世紀(jì)80年代開(kāi)展地下水污染修復(fù)至今，地下水污染治理仍以P&T技術(shù)為主。該技術(shù)根據(jù)地下水污染范圍，在污染場(chǎng)地布設(shè)一定數(shù)量的抽水井，通過(guò)水泵和水井將污染了的地下水抽取上來(lái)，然后利用地面凈化設(shè)備進(jìn)行地下水污染治理。P&T技術(shù)治理?yè)]發(fā)性有機(jī)物(VOCs)污染的地下水的方法主要有空氣吹脫、活性炭吸附和生物降解等，但空氣吹脫技術(shù)對(duì)低沸點(diǎn)的揮發(fā)性去除效率較高，對(duì)高沸點(diǎn)的揮發(fā)性有機(jī)物處理效果不理想，而且吹脫出的VOCs對(duì)周圍環(huán)境易造成環(huán)境污染；活性炭吸附法對(duì)地下水中揮發(fā)性有機(jī)物有較好的去除效果，但是活性炭吸附劑再生困難、機(jī)械強(qiáng)度差，吸附劑用量大，修復(fù)成本高。此外，生物法處理地下水中揮發(fā)性有機(jī)物的效果不能得到有效保證，而且處理周期很長(zhǎng)。因此，有必要開(kāi)發(fā)一種經(jīng)濟(jì)、高效的VOCs污染地下水修復(fù)技術(shù)，保證處理后的水質(zhì)能夠達(dá)到回灌要求，并減少二次污染、最大限度地降低修復(fù)成本。國(guó)內(nèi)外大量研究及工程實(shí)例表明，活性炭吸附劑存在再生困難、機(jī)械性能差，采用活性炭吸附法單獨(dú)處理高VOCs污染地下水時(shí)，吸附劑用量大，修復(fù)成本過(guò)高，活性炭吸附劑表面大量羧基、酚羥基、羰基等親水性基團(tuán)的存在導(dǎo)致其在高濕度條件下對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物吸附能力差的缺點(diǎn)。而吸附樹(shù)脂克服了活性炭吸附劑再生困難、機(jī)械性能差等缺點(diǎn)，可有效地去除各種揮發(fā)性有機(jī)物，已逐漸取代活性炭等用于有機(jī)毒物的吸附分離。親水性超高交聯(lián)吸附樹(shù)脂具有吸附容量大，再生性能優(yōu)越等特點(diǎn)，對(duì)高沸點(diǎn)的揮發(fā)性有機(jī)物具有很好的去除效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，能高效去除揮發(fā)性有機(jī)物污染地下水的修復(fù)方法。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是一種揮發(fā)性有機(jī)物污染地下水的修復(fù)方法，采用吹脫-樹(shù)脂吸附組合工藝去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物，包括以下步驟①?gòu)某樗谐槌鰮]發(fā)性有機(jī)物污染的地下水，經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾，除去地下水中一些機(jī)械雜質(zhì)后，通過(guò)提升泵從頂部進(jìn)入吹脫塔內(nèi)，從塔頂噴下，沿填料表面呈薄膜狀向下流動(dòng)，與從底部進(jìn)入吹脫塔的空氣逆向流動(dòng)，控制塔內(nèi)淋水密度為5-20m3/(m2 · h)，氣水比為5-20，使得地下水中揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)入氣相，以去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物；
②在塔頂排出的吹脫氣通過(guò)頂部氣體收集器收集后，通入裝有吸附樹(shù)脂的氣相吸附柱吸附處理，以去除吹脫氣中揮發(fā)性有機(jī)物；③在常溫下，將步驟①中吹脫后的地下水，以10BV/h以下的流量通入裝有吸附樹(shù)脂的液相吸附柱處理，以繼續(xù)去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物；④將步驟③中處理后的地下水回灌于地下水層；⑤將步驟②、步驟③中吸附穿透后的吸附樹(shù)脂用脫附劑再生。所述步驟①中的吹脫塔采用填料吹脫塔，包括頂部氣體收集器及吹脫柱，填料采用拉西環(huán)或聚丙烯鮑爾環(huán)。所述步驟②中的吸附樹(shù)脂為疏水性的苯乙烯類超高交聯(lián)吸附樹(shù)脂，包括國(guó)產(chǎn)的NDA-202V、美國(guó)陶氏公司的DOWEX OPTIPORE V493或V503 ;其中，優(yōu)選的是NDA-202V樹(shù)脂。 所述步驟③中所述的吸附樹(shù)脂是苯乙烯類高交聯(lián)吸附樹(shù)脂，包括國(guó)產(chǎn)的NDA-150、NDA-88、NDA-99、H-103、CHA-1lU JX-101、NK-4006 或者 AB-8 樹(shù)脂，或者為美國(guó) AmberliteXAD-4、XAD-2*XAD-1600 ;其中，優(yōu)先選用親水性的高微孔超高交聯(lián)吸附樹(shù)脂NDA-150和胺基修飾的超高交聯(lián)吸附樹(shù)脂NDA-99 ;可單獨(dú)采用NDA-150或NDA-99作為吸附劑，也可根據(jù)地下水成分，將NDA-150和NDA-99按不同比例填入吸附柱中，采用混柱吸附，填入形式為分段填入或混合填入。所述步驟⑤中的脫附劑采用0. 15-0. 4MPa 110_140°C的水蒸汽。所述步驟⑤吸附樹(shù)脂再生的具體方法為含有機(jī)物的高溫水蒸氣進(jìn)入冷凝器冷凝，冷凝液進(jìn)入旋轉(zhuǎn)分離器進(jìn)行油水分離，油相進(jìn)入儲(chǔ)罐；若油相中揮發(fā)性有機(jī)物成分比較單一，可直接回收利用；若成分較多，可采用精餾進(jìn)一步回收有用的揮發(fā)性有機(jī)物；氣相吸附柱脫附后用冷空氣吹干后進(jìn)行下一次吸附。所述步驟②和步驟③，在具體操作中均可采用雙柱的形式，一柱用于吸附，另一柱經(jīng)脫附后備用。一柱吸附穿透后切換至另一吸附柱，可以保證整個(gè)裝置始終連續(xù)運(yùn)行。采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有積極的效果(I)本發(fā)明采用吹脫-樹(shù)脂吸附組合工藝去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物，是一種地下水異位修復(fù)的新技術(shù)，該方法對(duì)抽出的地下水中各種揮發(fā)性有機(jī)物都具都有很高的去除效果。(2)本發(fā)明中吹脫廢氣采用疏水性超高交聯(lián)吸附樹(shù)脂處理，吸附效果好，吸附性能受濕度影響很小，吸附前無(wú)需設(shè)置氣水分離器，可有效解決場(chǎng)地修復(fù)中吹脫廢氣的環(huán)境污染問(wèn)題。(3)本發(fā)明采用親水性超高交聯(lián)吸附樹(shù)脂對(duì)吹脫后殘留于地下水中的高沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行吸附處理，能夠有效去除高沸點(diǎn)的揮發(fā)性有機(jī)物，強(qiáng)化了地下水修復(fù)的效果。(4)本發(fā)明所用吸附樹(shù)脂均具有吸附容量大，脫附再生容易，循環(huán)使用后減少了吸附劑用量，可回收揮發(fā)性有機(jī)物，降低了修復(fù)成本，工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，有很好的實(shí)用性，具有極為廣闊的應(yīng)用前景。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式(實(shí)施例1)見(jiàn)圖1，本實(shí)施例采用吹脫-樹(shù)脂吸附組合工藝去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物，包括以下步驟①?gòu)某樗谐槌鰮]發(fā)性有機(jī)物污染的地下水，經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾，除去地下水中一些機(jī)械雜質(zhì)后，通過(guò)提升泵從頂部進(jìn)入吹脫塔內(nèi)，從塔頂噴下，沿填料表面呈薄膜狀向下流動(dòng)，與從底部進(jìn)入吹脫塔的空氣逆向流動(dòng)，控制塔內(nèi)淋水密度為5-20m3/(m2 · h)，氣水比為5-20，使得地下水中揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)入氣相，以去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物。吹脫塔采用填料吹脫塔，包括頂部氣體收集器及吹脫柱，填料采用拉西環(huán)或聚丙烯鮑爾環(huán)。②在塔頂排出的吹脫氣通過(guò)頂部氣體收集器收集后，通入裝有吸附樹(shù)脂的氣相吸 附柱吸附處理，以去除吹脫氣中揮發(fā)性有機(jī)物。吸附樹(shù)脂為疏水性的苯乙烯類超高交聯(lián)吸附樹(shù)脂，包括國(guó)產(chǎn)的NDA-202V、美國(guó)陶氏公司的DOWEX 0PTIP0RE V493或V503。③在常溫下，將步驟①中吹脫后的地下水，以10BV/h以下的流量通入裝有吸附樹(shù)脂的液相吸附柱處理，以繼續(xù)去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物。吸附樹(shù)脂是苯乙烯類高交聯(lián)吸附樹(shù)脂，包括國(guó)產(chǎn)的 NDA-150、NDA-88、NDA-99、H-103、CHA-111、JX-101、NK-4006 或者 AB-8樹(shù)脂，或者為美國(guó) Amberlite XAD-4、XAD-2 或 XAD-1600。④將步驟③中處理后的地下水回灌于地下水層。⑤將步驟②、步驟③中吸附穿透后的吸附樹(shù)脂用脫附劑再生。脫附劑采用O. 15-0. 4MPa 110_140°C的水蒸汽。吸附樹(shù)脂再生的具體方法為含有機(jī)物的高溫水蒸氣進(jìn)入冷凝器冷凝，冷凝液進(jìn)入旋轉(zhuǎn)分離器進(jìn)行油水分離，油相進(jìn)入儲(chǔ)罐；氣相吸附柱脫附后用冷空氣吹干后進(jìn)行下一次吸附。所述步驟②和步驟③，在具體操作中均可采用雙柱的形式，一柱用于吸附，另一柱經(jīng)脫附后備用。一柱吸附穿透后切換至另一吸附柱，可以保證整個(gè)裝置始終連續(xù)運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)一步驟1，配制5L初始濃度為200mg/L的三氯乙烯溶液模擬受污染的地下水，在常溫下，通過(guò)流量計(jì)控制以O(shè). lL/min的流量進(jìn)水到自制的小型吹脫塔中，在塔底部通入O. 5L/min的空氣進(jìn)行吹脫50min，吹脫后的溶液中三氯乙烯的濃度約為60mg/L，吹脫過(guò)程中淋水密度為5m3/(m2 · h)，氣水比為5。吹脫過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣在常溫下通入裝有IOmL NDA-202V樹(shù)脂的玻璃吸附柱(Φ1. 5cmX 10cm)中。柱后出氣口廢氣中三氯乙烯濃度控制在2mg/m3以下。步驟2，將吹脫后的溶液在常溫下以10BV/h的流量通入裝有20mL NDA-150樹(shù)脂的玻璃吸附柱(03cmX10cm)中，吸附出水濃度降至O. 2mg/L。步驟3，吸附后的樹(shù)脂用約O. 15MPa、110°C的水蒸汽進(jìn)行脫附再生，脫附液經(jīng)冷凝后進(jìn)入分離器進(jìn)行油水分離，油相為三氯乙烯，回收效率約為95%。實(shí)驗(yàn)二 步驟同實(shí)驗(yàn)一，將步驟I中吹脫空氣流速改為lL/min，氣水比變?yōu)?0，吹脫后的溶液中三氯乙烯的濃度約為50mg/L，吹脫效率較實(shí)實(shí)驗(yàn)一有所提高；將步驟2中流量改為8BV/h，吸附出水濃度降至O. 15mg/L。其他步驟及效果同實(shí)驗(yàn)一。實(shí)驗(yàn)三步驟同實(shí)驗(yàn)一，將吹脫空氣流速改為1. 5L/min，氣水比變?yōu)?5，吹脫后的溶液中三氯乙烯的濃度約為47mg/L，吹脫效率較實(shí)驗(yàn)二變化不大，其他步驟及效果同實(shí)驗(yàn)O實(shí)驗(yàn)四步驟同實(shí)驗(yàn)二，將吹脫塔中的進(jìn)水流量改為0. 15L/min，淋水密度變?yōu)?. 5m3/(m2 h)，吹脫后的溶液中三氯乙烯的濃度約為60mg/L，將步驟2中流量改為5BV/h，吸附出水濃度降至0. 14mg/L。其他步驟及效果同實(shí)驗(yàn)二。實(shí)驗(yàn)五步驟同實(shí)驗(yàn)二，將吹脫塔中的進(jìn)水流量改為0. 2L/min，淋水密度變?yōu)镮Om3/(m2 h)，吹脫后的溶液中三氯乙烯的濃度約為65mg/L，其他步驟及效果同實(shí)驗(yàn)二。實(shí)驗(yàn)六步驟同實(shí)驗(yàn)二，將吹脫塔中的進(jìn)水流量改為0. 25 L/min，淋水密度變?yōu)?2. 5m3/(m2 h)，吹脫后的溶液中三氯乙烯的濃度約為67mg/L，其他步驟及效果同實(shí)驗(yàn)二。實(shí)驗(yàn)七步驟同實(shí)驗(yàn)二，將吹脫塔中的進(jìn)水流量改為0. 3L/min，淋水密度變?yōu)?5m3/(m2 h)，吹脫后的溶液中三氯乙烯的濃度約為75mg/L，其他步驟及效果同實(shí)驗(yàn)二。實(shí)驗(yàn)八步驟同實(shí)驗(yàn)六，將步驟2中的吸附樹(shù)脂改為NDA-99或NDA-99與NDA-150混合吸附劑，其他操作條件不變，除每批處理體積和回收效率有變化外，其他結(jié)果基本一致。實(shí)驗(yàn)九步驟同實(shí)驗(yàn)六，將步驟I中溶液改為濃度為50mg/L 600mg/L的三氯甲
烷或二氯乙烷，去除效果與實(shí)驗(yàn)六基本一致。實(shí)驗(yàn)十步驟1，配制初始濃度為200mg/L的三氯乙烯溶液500L，在常溫下，通過(guò)流量計(jì)控制以25L/min的流量進(jìn)水到吹脫塔中，在反應(yīng)器底部通入250L/min的空氣進(jìn)行吹脫50min，吹脫后的溶液中三氯乙烯的濃度約為60mg/L，吹脫過(guò)程中淋水密度為12. 5m3/(m2 h)，氣水比為10。吹脫過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣在常溫下通入裝有IOOOmL NDA-202V樹(shù)脂的玻璃吸附柱(^BcmX50cm)中。柱后出氣口廢氣中三氯乙烯濃度控制在2mg/m3以下。步驟2，將吹脫后的溶液在常溫下以8BV/h的流量通入裝有2000mLNDA_150樹(shù)脂的玻璃吸附柱(則cmX60cm)中，吸附出水濃度降至0. 17mg/L。步驟3，吸附后的樹(shù)脂用約0. 15MPa、110°C的水蒸汽進(jìn)行脫附再生，脫附液經(jīng)冷凝后進(jìn)入分離器進(jìn)行油水分離，油相為三氯乙烯，回收效率約為95 %。。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種揮發(fā)性有機(jī)物污染地下水的修復(fù)方法，其特征在于采用吹脫-樹(shù)脂吸附組合工藝去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物，包括以下步驟 ①?gòu)某樗谐槌鰮]發(fā)性有機(jī)物污染的地下水，經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾，除去地下水中一些機(jī)械雜質(zhì)后，通過(guò)提升泵從頂部進(jìn)入吹脫塔內(nèi)，從塔頂噴下，沿填料表面呈薄膜狀向下流動(dòng)，與從底部進(jìn)入吹脫塔的空氣逆向流動(dòng)，控制塔內(nèi)淋水密度為5-20m3/(m2 · h)，氣水比為5-20，使得地下水中揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)入氣相，以去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物； ②在塔頂排出的吹脫氣通過(guò)頂部氣體收集器收集后，通入裝有吸附樹(shù)脂的氣相吸附柱吸附處理，以去除吹脫氣中揮發(fā)性有機(jī)物； ③在常溫下，將步驟①中吹脫后的地下水，以10BV/h以下的流量通入裝有吸附樹(shù)脂的液相吸附柱處理，以繼續(xù)去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物； ④將步驟③中處理后的地下水回灌于地下水層； ⑤將步驟②、步驟③中吸附穿透后的吸附樹(shù)脂用脫附劑再生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種揮發(fā)性有機(jī)物污染地下水的修復(fù)方法，其特征在于所述步驟①中的吹脫塔采用填料吹脫塔，包括頂部氣體收集器及吹脫柱，填料采用拉西環(huán)或聚丙烯鮑爾環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種揮發(fā)性有機(jī)物污染地下水的修復(fù)方法，其特征在于所述步驟②中的吸附樹(shù)脂為疏水性的苯乙烯類超高交聯(lián)吸附樹(shù)脂，包括國(guó)產(chǎn)的NDA-202V、美國(guó)陶氏公司的 DOWEX 0PTIP0RE V493 或 V503。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種揮發(fā)性有機(jī)物污染地下水的修復(fù)方法，其特征在于所述步驟③中所述的吸附樹(shù)脂是苯乙烯類高交聯(lián)吸附樹(shù)脂，包括國(guó)產(chǎn)的NDA-150、NDA-88、NDA-99、H-103、CHA-1lU JX-10U NK-4006 或者 AB-8 樹(shù)脂，或者為美國(guó) Amberlite XAD-4、XAD-2 或 XAD-1600。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種揮發(fā)性有機(jī)物污染地下水的修復(fù)方法，其特征在于所述步驟⑤中的脫附劑采用O. 15-0. 4MPa 110_140°C的水蒸汽。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種揮發(fā)性有機(jī)物污染地下水的修復(fù)方法，其特征在于所述步驟⑤吸附樹(shù)脂再生的具體方法為含有機(jī)物的高溫水蒸氣進(jìn)入冷凝器冷凝，冷凝液進(jìn)入旋轉(zhuǎn)分離器進(jìn)行油水分離，油相進(jìn)入儲(chǔ)罐；氣相吸附柱脫附后用冷空氣吹干后進(jìn)行下一次吸附。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種揮發(fā)性有機(jī)物污染地下水的修復(fù)方法，其特征在于所述步驟②和步驟③，在具體操作中均可采用雙柱的形式，一柱用于吸附，另一柱經(jīng)脫附后備用，一柱吸附穿透后切換至另一吸附柱。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種揮發(fā)性有機(jī)物污染地下水的修復(fù)方法，采用吹脫-樹(shù)脂吸附組合工藝去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物，包括以下步驟①抽出受污染的地下水，過(guò)濾后從頂部進(jìn)入吹脫塔內(nèi)，使得地下水中揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)入氣相；②在塔頂排出的吹脫氣通過(guò)頂部氣體收集器收集后，通入裝有吸附樹(shù)脂的氣相吸附柱吸附處理；③在常溫下，將步驟①中吹脫后的地下水通入裝有吸附樹(shù)脂的液相吸附柱處理；④將步驟③中處理后的地下水回灌于地下水層；⑤將步驟②、步驟③中吸附穿透后的吸附樹(shù)脂用脫附劑再生。本發(fā)明采用吹脫-樹(shù)脂吸附組合工藝去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物，是一種地下水異位修復(fù)的新技術(shù)，該方法對(duì)抽出的地下水中各種揮發(fā)性有機(jī)物都具都有很高的去除效果。
文檔編號(hào)C02F9/04GK102992508SQ20111027343
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者劉鵬, 張晟, 滕加泉, 戴中華, 蔣鵬, 龍超, 李愛(ài)民 申請(qǐng)人:江蘇常環(huán)環(huán)境科技有限公司