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潤和環(huán)保
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)型升級的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力，正成為推動產(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，及時發(fā)布環(huán)境技術(shù)進步獎項，全面介紹行業(yè)內(nèi)的實用技術(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)濟社會全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻力量。
生態(tài)環(huán)境保護實用技術(shù)
2023-J-41
申報單位
中國石油集團安全環(huán)保技術(shù)研究院有限公司
北京中油愛索節(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)簡介
適用范圍
針對石油石化企業(yè)油品泄漏造成的地下水與土壤石油污染現(xiàn)狀，建立一套符合我國國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，對以總石油烴、芳香烴類、多環(huán)芳烴類、苯酚類、氯代烴類為主的石油污染物有顯著的修復(fù)效果。該技術(shù)以兩相/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，配合自動收油式浮油泵，實現(xiàn)了不同石油石化場站類型的全方位修復(fù)。
技術(shù)原理
本技術(shù)以兩相/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)對土壤顆?？紫秲?nèi)氣態(tài)烴類和地下水溶解態(tài)烴類進行處理，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)，通過注入化學(xué)或生物藥劑對吸附在土壤顆粒表面的烴類進一步處理，使整個污染區(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。各模塊可以獨立使用，也可以通過聯(lián)動組合獲得更佳處理效果。其中，對于核心的抽吸模塊來說，在抽吸井附近形成真空梯度，在負壓作用下，抽吸井附近形成一定速度的氣相流動、水相流動和NAPLs相流動；位于潛水面上下污染物會逐漸向抽吸井的位置遷移，并進入井中的吸取管；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，進而被抽吸到地面。
工藝路線
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。一般來說，對于污染場地首先判斷其是否有浮游自由相，若存在，應(yīng)首先運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)，對污染土壤氣和地下水抽吸，并進入氣液分離模塊。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)，可實現(xiàn)高濃度地下水的處理。抽吸的污染土壤氣進入尾氣處理模塊進行處置、回收、排放；污染的地下水則處理達到修復(fù)目標后回注地下或其他去向。對于污染土壤，則根據(jù)污染程度和狀況，經(jīng)過配注藥模塊，選擇化學(xué)氧化修復(fù)或微生物修復(fù)。整個裝置運行過程中，由自控模塊進行控制。
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)處理對象和修復(fù)目標的特點，選擇單獨運行，但不能并聯(lián)同時運行。
應(yīng)用效果
在吉林某企業(yè)經(jīng)過一年的連續(xù)運行，可達到相關(guān)標準和當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門治理要求；在西部某污染場地應(yīng)用時能夠?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(第二類用地篩選值)。由于該裝置中配有水處理系統(tǒng)，能對抽出的污染地下水進行油水分離、自由相回收以及污水處理，處理達到《地下水質(zhì)量標準》GB/T 14848-2017標準要求后的水將進行地下水回注或回用；同時配有尾氣回收與處理系統(tǒng)，對抽吸的廢氣處理，達標(參照《大氣污染物綜合排放標準》(GB 16297-1996))后排放，所以不會產(chǎn)生二次污染。由于設(shè)備相比于傳統(tǒng)設(shè)備進行了優(yōu)化，為實現(xiàn)SVE/DVPE而建設(shè)的抽吸井直徑大幅下降，減少了在修復(fù)過程中因打井等操作對環(huán)境造成的二次破壞。
研發(fā)背景
石油染是指石油在開采、加工、儲藏、運輸、使用等過程中，原油或石油烴類產(chǎn)品由于種種原因進入環(huán)境而造成的污染，是石油工業(yè)高速發(fā)展的負面產(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(特別是苯系物，BTEX)、多環(huán)芳烴類(PAHs)、苯酚類、氯代烴類為主。上述有機污染物對生態(tài)環(huán)境，特別是人類健康影響很大，多具有致癌、致突變、致畸危害；而且在土壤/地下水環(huán)境中難以通過自然降解，有可能長期存在并發(fā)生累積，加劇環(huán)境風(fēng)險。
隨著石化行業(yè)的迅速發(fā)展，石油開采、加工和銷售等環(huán)節(jié)會發(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，迫切需要及時消除環(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，且是一個世界性難題，缺少成熟的可供推廣使用的技術(shù)，國內(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)的研究和開發(fā)水平亟待加強?；谝陨显?，開發(fā)具有投入少、見效快、應(yīng)用范圍廣的土壤與地下水石油污染修復(fù)技術(shù)，是我國現(xiàn)階段環(huán)境保護工作的迫切需要。
技術(shù)特點
推廣性強。面對需求巨大的污染修復(fù)市場，能以完全成熟的技術(shù)鏈工藝，完全可靠的性能，為企業(yè)提供準確完備的修復(fù)方案和高效優(yōu)質(zhì)的修復(fù)裝置。同時，本技術(shù)以原位修復(fù)為主，在面對修復(fù)面積較大的區(qū)域時，比之異位修復(fù)有更多的成本優(yōu)勢；且經(jīng)工程應(yīng)用表明，社會影響小，安全風(fēng)險可控，市場前景廣闊。
先進性強。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、削弱對環(huán)境二次破壞。
操作性強。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。同時，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，可實現(xiàn)不同石油石化土壤污染類型的全方位修復(fù)。
經(jīng)濟性強。與國內(nèi)同類土壤修復(fù)技相比，在達到相同治理效果的前提下，可節(jié)省投資約30%——50%；維護和管理成本達到同類技術(shù)的40%——75%；在相同的資源投入情況下，篩選最優(yōu)運行方案，可節(jié)省運行費用達20%——35%。
實用性強。解決了一直困擾修復(fù)的抽吸偏流問題，保證了現(xiàn)場抽吸效果；注藥的時候保證每口井的均勻性；原位注入壓力可達到5-15MPa，大大增強了提升效果；同時分層注入能夠針對不同注入層進行原位修復(fù)；浮油回收泵可抽吸地下50米的自由相，同時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
西部某成品油場地污染修復(fù)項目
案例簡介
隨著長輸管道、加油站等各類設(shè)施服役年限增加，油品泄漏污染環(huán)境事件頻發(fā)，石油場地污染嚴重已是一個不爭的事實。因此，在場地污染快速精準調(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)險管控強化技術(shù)等方面開展系列攻關(guān)和研究，研發(fā)一套修復(fù)費用低、修復(fù)效果好、可操作性強的技術(shù)和撬裝裝置并開展示范應(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，對現(xiàn)場自由相和污染地下水進行回收和修復(fù)。為加快自由相回收，每天抽吸四遍以上，保證裝置滿負荷運行。在自由相回收的基礎(chǔ)上，進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。抽吸上來的氣體經(jīng)過氣體凈化回收裝置處理達標后，排放至大氣中。抽吸至地面的污染地下水，經(jīng)過油水分離、化學(xué)氧化等將水處理至修復(fù)目標后回注或回用。另外，根據(jù)土壤污染程度和土質(zhì)分布情況，對局部場地進行原位淋洗。
達到的標準或性能要求
對抽出的污染地下水進行油水分離、自由相回收以及污水處理，處理達到《地下水質(zhì)量標準》GB/T 14848-2017標準要求后的水將進行地下水回注或回用；同時配有尾氣回收與處理系統(tǒng)，對抽吸的廢氣處理，達標(參照《大氣污染物綜合排放標準》(GB 16297-1996))后排放。
業(yè)主單位
西部某成品油場地
投運時間
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，首先使用浮油回收泵對自由相進行回收，根據(jù)地塊污染狀況選擇DPVE抽吸系統(tǒng)，同時對污染土壤氣和地下水抽吸，并進入氣液分離模塊。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)，可實現(xiàn)高濃度地下水的處理。抽吸上的污染土壤氣進入尾氣處理模塊進行處置、回收、排放；污染的地下水則處理達到修復(fù)目標后回注地下或其他去向。對于污染土壤，則根據(jù)污染程度和狀況，經(jīng)過配注藥模塊，通過原位注入等方式，選擇化學(xué)氧化修復(fù)或微生物修復(fù)。整個裝置運行過程中，由自控模塊進行控制。
運行情況
通過工程運行表明，本成果的技術(shù)和裝置運行效率高、穩(wěn)定性好，保證了在最低的系統(tǒng)運行費用的前提下實現(xiàn)最大程度的修復(fù)效率。經(jīng)過持續(xù)高頻次修復(fù)，場地核心污染面積縮小80%以上，自由相厚度減少約85%。80%以上的面積達到修復(fù)指標。
取多處修復(fù)后的土壤進行檢測，主要測定了石油烴(C10——C40)，檢測結(jié)果均小于修復(fù)目標值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，相對能耗較低。修復(fù)過程中如遇到水面浮油等自由相污染物，可以實現(xiàn)自由相的快速回收，從而降低能源浪費。設(shè)置的尾氣處理模塊，通過冷凝可以將石油烴氣體經(jīng)過液化后重新回收；同時活性炭吸附過濾罐能夠吸剩余的揮發(fā)性污染物氣體，達到外排氣體排放標準后外排，活性炭吸附飽和后，可通過置換新活性炭滿足氣體排放要求。
三、技術(shù)申報單位聯(lián)系信息
單位名稱：中國石油集團安全環(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
原標題：環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 | 石油烴污染場地土壤和地下水協(xié)同修復(fù)技術(shù)
