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生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量，正面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力，正成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的核心力量。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果，及時(shí)發(fā)布環(huán)境技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)項(xiàng)，全面介紹行業(yè)內(nèi)的實(shí)用技術(shù)裝備和示范工程，引導(dǎo)行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。
生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)
2023-J-41
申報(bào)單位
中國(guó)石油集團(tuán)安全環(huán)保技術(shù)研究院有限公司
北京中油愛(ài)索節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司
推薦單位
生態(tài)環(huán)境部土壤與農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境監(jiān)管技術(shù)中心
一、技術(shù)簡(jiǎn)介
適用范圍
針對(duì)石油石化企業(yè)油品泄漏造成的地下水與土壤石油污染現(xiàn)狀，建立一套符合我國(guó)國(guó)情的高效低成本的土壤和地下水原位污染修復(fù)技術(shù)鏈，對(duì)以總石油烴、芳香烴類(lèi)、多環(huán)芳烴類(lèi)、苯酚類(lèi)、氯代烴類(lèi)為主的石油污染物有顯著的修復(fù)效果。該技術(shù)以?xún)上?多相真空抽吸技術(shù)為核心，與化學(xué)氧化、原位直推注入、微生物修復(fù)等多種技術(shù)相結(jié)合，配合自動(dòng)收油式浮油泵，實(shí)現(xiàn)了不同石油石化場(chǎng)站類(lèi)型的全方位修復(fù)。
技術(shù)原理
本技術(shù)以?xún)上?多相真空抽吸技術(shù)為核心，與化學(xué)氧化、原位直推注入、微生物修復(fù)等多種技術(shù)相結(jié)合，配合自動(dòng)收油式浮油泵，形成了模塊化、撬裝化裝置。主要工藝是在污染區(qū)合理布設(shè)抽吸井、監(jiān)測(cè)井、壓氣井和加藥井，利用特制的抽吸系統(tǒng)，將地下水、土壤顆粒表面和孔隙內(nèi)存在的自由態(tài)、吸附態(tài)、溶解態(tài)或氣態(tài)等石油烴污染物抽出，利用氣破與氣提協(xié)同技術(shù)對(duì)土壤顆?？紫秲?nèi)氣態(tài)烴類(lèi)和地下水溶解態(tài)烴類(lèi)進(jìn)行處理，并利用原位化學(xué)熱洗技術(shù)、化學(xué)氧化技術(shù)和微生物修復(fù)技術(shù)，通過(guò)注入化學(xué)或生物藥劑對(duì)吸附在土壤顆粒表面的烴類(lèi)進(jìn)一步處理，使整個(gè)污染區(qū)恢復(fù)到初始狀態(tài)。
裝置主要包括抽提模塊、氣液分離模塊、尾氣處理模塊、配注藥模塊和自控模塊。各模塊可以獨(dú)立使用，也可以通過(guò)聯(lián)動(dòng)組合獲得更佳處理效果。其中，對(duì)于核心的抽吸模塊來(lái)說(shuō)，在抽吸井附近形成真空梯度，在負(fù)壓作用下，抽吸井附近形成一定速度的氣相流動(dòng)、水相流動(dòng)和NAPLs相流動(dòng)；位于潛水面上下污染物會(huì)逐漸向抽吸井的位置遷移，并進(jìn)入井中的吸取管；真空度越高，水力梯度也就越大，氣相與液相的回收率也就越高；隨著各相污染物被繼續(xù)回收，地下水位降低，擴(kuò)大了非飽和帶區(qū)域，促使飽和帶中的污染物逐漸向非飽和帶靠近，進(jìn)而被抽吸到地面。
工藝路線(xiàn)
裝置主要包括抽提模塊、氣液分離模塊、尾氣處理模塊、配注藥模塊和自控模塊。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于污染場(chǎng)地首先判斷其是否有浮游自由相，若存在，應(yīng)首先運(yùn)用空氣泵或浮油回收泵將其回收。自由相回收后，根據(jù)地塊污染狀況選擇SVE抽吸系統(tǒng)或DPVE抽吸系統(tǒng)，對(duì)污染土壤氣和地下水抽吸，并進(jìn)入氣液分離模塊。氣液分離模塊中采用的微納米氣浮地下水物理凈化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)高濃度地下水的處理。抽吸的污染土壤氣進(jìn)入尾氣處理模塊進(jìn)行處置、回收、排放；污染的地下水則處理達(dá)到修復(fù)目標(biāo)后回注地下或其他去向。對(duì)于污染土壤，則根據(jù)污染程度和狀況，經(jīng)過(guò)配注藥模塊，選擇化學(xué)氧化修復(fù)或微生物修復(fù)。整個(gè)裝置運(yùn)行過(guò)程中，由自控模塊進(jìn)行控制。
根據(jù)不同修復(fù)要求，模塊中的不同系統(tǒng)可以按以下多種模式運(yùn)行：
1)抽提模塊SVE抽吸系統(tǒng)/DPVE抽吸系統(tǒng)+氣液分離模塊+配注藥模塊氧化修復(fù)系統(tǒng)+配注藥模塊微生物修復(fù)系統(tǒng)修復(fù)受污染土壤工藝組合；
2)抽提模塊高效浮游回收泵+氣液分離模塊+配注藥模塊氧化修復(fù)系統(tǒng)+配注藥模塊微生物修復(fù)系統(tǒng)修復(fù)液位在-50m以下的地下水及受污染土壤工藝組合；
3)抽提模塊+氣液分離模塊+配注藥模塊等多種工藝組合；
其中抽提模塊中的DPVE和SVE抽吸系統(tǒng)共用井頭、管道和氣液分離器等裝置，可根據(jù)處理對(duì)象和修復(fù)目標(biāo)的特點(diǎn)，選擇單獨(dú)運(yùn)行，但不能并聯(lián)同時(shí)運(yùn)行。
應(yīng)用效果
在吉林某企業(yè)經(jīng)過(guò)一年的連續(xù)運(yùn)行，可達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)治理要求；在西部某污染場(chǎng)地應(yīng)用時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)自由相快速回收，自由相減少約80%；重污染面積縮減65%以上，約50%以上區(qū)域TPH(C10——C40)≤4500mg/kg(第二類(lèi)用地篩選值)。由于該裝置中配有水處理系統(tǒng)，能對(duì)抽出的污染地下水進(jìn)行油水分離、自由相回收以及污水處理，處理達(dá)到《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 14848-2017標(biāo)準(zhǔn)要求后的水將進(jìn)行地下水回注或回用；同時(shí)配有尾氣回收與處理系統(tǒng)，對(duì)抽吸的廢氣處理，達(dá)標(biāo)(參照《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16297-1996))后排放，所以不會(huì)產(chǎn)生二次污染。由于設(shè)備相比于傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化，為實(shí)現(xiàn)SVE/DVPE而建設(shè)的抽吸井直徑大幅下降，減少了在修復(fù)過(guò)程中因打井等操作對(duì)環(huán)境造成的二次破壞。
研發(fā)背景
石油染是指石油在開(kāi)采、加工、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸、使用等過(guò)程中，原油或石油烴類(lèi)產(chǎn)品由于種種原因進(jìn)入環(huán)境而造成的污染，是石油工業(yè)高速發(fā)展的負(fù)面產(chǎn)物。土壤/地下水環(huán)境的石油污染物主要以總石油烴(TPH)、芳香烴類(lèi)(特別是苯系物，BTEX)、多環(huán)芳烴類(lèi)(PAHs)、苯酚類(lèi)、氯代烴類(lèi)為主。上述有機(jī)污染物對(duì)生態(tài)環(huán)境，特別是人類(lèi)健康影響很大，多具有致癌、致突變、致畸危害；而且在土壤/地下水環(huán)境中難以通過(guò)自然降解，有可能長(zhǎng)期存在并發(fā)生累積，加劇環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
隨著石化行業(yè)的迅速發(fā)展，石油開(kāi)采、加工和銷(xiāo)售等環(huán)節(jié)會(huì)發(fā)生廢棄物、油品及物料滲/泄漏等土壤/地下水的石油污染風(fēng)險(xiǎn)，迫切需要及時(shí)消除環(huán)境污染隱患，保障區(qū)域生態(tài)安全。污染土壤和地下水的恢復(fù)治理往往需要巨額的投資，且是一個(gè)世界性難題，缺少成熟的可供推廣使用的技術(shù)，國(guó)內(nèi)涉足的污染治理技術(shù)均處于起步的階段，相關(guān)技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)水平亟待加強(qiáng)?；谝陨显?，開(kāi)發(fā)具有投入少、見(jiàn)效快、應(yīng)用范圍廣的土壤與地下水石油污染修復(fù)技術(shù)，是我國(guó)現(xiàn)階段環(huán)境保護(hù)工作的迫切需要。
技術(shù)特點(diǎn)
推廣性強(qiáng)。面對(duì)需求巨大的污染修復(fù)市場(chǎng)，能以完全成熟的技術(shù)鏈工藝，完全可靠的性能，為企業(yè)提供準(zhǔn)確完備的修復(fù)方案和高效優(yōu)質(zhì)的修復(fù)裝置。同時(shí)，本技術(shù)以原位修復(fù)為主，在面對(duì)修復(fù)面積較大的區(qū)域時(shí)，比之異位修復(fù)有更多的成本優(yōu)勢(shì)；且經(jīng)工程應(yīng)用表明，社會(huì)影響小，安全風(fēng)險(xiǎn)可控，市場(chǎng)前景廣闊。
先進(jìn)性強(qiáng)。整套裝置的抽吸真空度、深度、油品回收率和修復(fù)面積均領(lǐng)先于主要供應(yīng)商技術(shù)水平。技術(shù)的提升也能夠降低施工成本、削弱對(duì)環(huán)境二次破壞。
操作性強(qiáng)。本技術(shù)鏈工藝和裝置可有效處理各種以自由態(tài)、吸附態(tài)、溶解態(tài)或氣態(tài)等形式存在于地下水、土壤顆粒表面和孔隙內(nèi)的石油烴類(lèi)。同時(shí)，由于集成了土壤氣相和液相抽提、化學(xué)氧化降解、原位注入、微生物修復(fù)等多重修復(fù)技術(shù)的工藝鏈，突破了單一修復(fù)技術(shù)選擇性差、修復(fù)效率低的技術(shù)瓶頸，可實(shí)現(xiàn)不同石油石化土壤污染類(lèi)型的全方位修復(fù)。
經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。與國(guó)內(nèi)同類(lèi)土壤修復(fù)技相比，在達(dá)到相同治理效果的前提下，可節(jié)省投資約30%——50%；維護(hù)和管理成本達(dá)到同類(lèi)技術(shù)的40%——75%；在相同的資源投入情況下，篩選最優(yōu)運(yùn)行方案，可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用達(dá)20%——35%。
實(shí)用性強(qiáng)。解決了一直困擾修復(fù)的抽吸偏流問(wèn)題，保證了現(xiàn)場(chǎng)抽吸效果；注藥的時(shí)候保證每口井的均勻性；原位注入壓力可達(dá)到5-15MPa，大大增強(qiáng)了提升效果；同時(shí)分層注入能夠針對(duì)不同注入層進(jìn)行原位修復(fù)；浮油回收泵可抽吸地下50米的自由相，同時(shí)能夠保證自由相遺留少、地下水抽吸少。
二、典型應(yīng)用案例
案例名稱(chēng)
西部某成品油場(chǎng)地污染修復(fù)項(xiàng)目
案例簡(jiǎn)介
隨著長(zhǎng)輸管道、加油站等各類(lèi)設(shè)施服役年限增加，油品泄漏污染環(huán)境事件頻發(fā)，石油場(chǎng)地污染嚴(yán)重已是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。因此，在場(chǎng)地污染快速精準(zhǔn)調(diào)查、雙相真空抽吸技術(shù)和裝置研發(fā)、化學(xué)原位淋洗等污染風(fēng)險(xiǎn)管控強(qiáng)化技術(shù)等方面開(kāi)展系列攻關(guān)和研究，研發(fā)一套修復(fù)費(fèi)用低、修復(fù)效果好、可操作性強(qiáng)的技術(shù)和撬裝裝置并開(kāi)展示范應(yīng)用尤為重要。
按照業(yè)主總體要求，配套技術(shù)服務(wù)人員，配套修復(fù)裝置，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)自由相和污染地下水進(jìn)行回收和修復(fù)。為加快自由相回收，每天抽吸四遍以上，保證裝置滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。在自由相回收的基礎(chǔ)上，進(jìn)行大范圍密封真空抽吸，使土壤中的殘余氣體被抽出，形成區(qū)域局部真空，加快土壤中的液相匯集到井內(nèi)的速度，從而有效降低土壤中的污染物含量。抽吸上來(lái)的氣體經(jīng)過(guò)氣體凈化回收裝置處理達(dá)標(biāo)后，排放至大氣中。抽吸至地面的污染地下水，經(jīng)過(guò)油水分離、化學(xué)氧化等將水處理至修復(fù)目標(biāo)后回注或回用。另外，根據(jù)土壤污染程度和土質(zhì)分布情況，對(duì)局部場(chǎng)地進(jìn)行原位淋洗。
達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或性能要求
對(duì)抽出的污染地下水進(jìn)行油水分離、自由相回收以及污水處理，處理達(dá)到《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 14848-2017標(biāo)準(zhǔn)要求后的水將進(jìn)行地下水回注或回用；同時(shí)配有尾氣回收與處理系統(tǒng)，對(duì)抽吸的廢氣處理，達(dá)標(biāo)(參照《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16297-1996))后排放。
業(yè)主單位
西部某成品油場(chǎng)地
投運(yùn)時(shí)間
2018年
工藝流程
裝置主要包括抽提模塊、氣液分離模塊、尾氣處理模塊、配注藥模塊和自控模塊。應(yīng)用時(shí)，首先使用浮油回收泵對(duì)自由相進(jìn)行回收，根據(jù)地塊污染狀況選擇DPVE抽吸系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)污染土壤氣和地下水抽吸，并進(jìn)入氣液分離模塊。氣液分離模塊中采用的微納米氣浮地下水物理凈化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)高濃度地下水的處理。抽吸上的污染土壤氣進(jìn)入尾氣處理模塊進(jìn)行處置、回收、排放；污染的地下水則處理達(dá)到修復(fù)目標(biāo)后回注地下或其他去向。對(duì)于污染土壤，則根據(jù)污染程度和狀況，經(jīng)過(guò)配注藥模塊，通過(guò)原位注入等方式，選擇化學(xué)氧化修復(fù)或微生物修復(fù)。整個(gè)裝置運(yùn)行過(guò)程中，由自控模塊進(jìn)行控制。
運(yùn)行情況
通過(guò)工程運(yùn)行表明，本成果的技術(shù)和裝置運(yùn)行效率高、穩(wěn)定性好，保證了在最低的系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的前提下實(shí)現(xiàn)最大程度的修復(fù)效率。經(jīng)過(guò)持續(xù)高頻次修復(fù)，場(chǎng)地核心污染面積縮小80%以上，自由相厚度減少約85%。80%以上的面積達(dá)到修復(fù)指標(biāo)。
取多處修復(fù)后的土壤進(jìn)行檢測(cè)，主要測(cè)定了石油烴(C10——C40)，檢測(cè)結(jié)果均小于修復(fù)目標(biāo)值4500mg/kg。
技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的碳減排效果
修復(fù)裝置主要能源消耗為電耗和新鮮水消耗，相對(duì)能耗較低。修復(fù)過(guò)程中如遇到水面浮油等自由相污染物，可以實(shí)現(xiàn)自由相的快速回收，從而降低能源浪費(fèi)。設(shè)置的尾氣處理模塊，通過(guò)冷凝可以將石油烴氣體經(jīng)過(guò)液化后重新回收；同時(shí)活性炭吸附過(guò)濾罐能夠吸剩余的揮發(fā)性污染物氣體，達(dá)到外排氣體排放標(biāo)準(zhǔn)后外排，活性炭吸附飽和后，可通過(guò)置換新活性炭滿(mǎn)足氣體排放要求。
三、技術(shù)申報(bào)單位聯(lián)系信息
單位名稱(chēng)：中國(guó)石油集團(tuán)安全環(huán)保技術(shù)研究院有限公司
單位地址：北京市昌平區(qū)中石油科技園A12地塊A座
聯(lián)系人：劉曉丹
原標(biāo)題：環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 | 石油烴污染場(chǎng)地土壤和地下水協(xié)同修復(fù)技術(shù)
