本发明涉及一种修复设备，具体是一种有机污染的土壤和地下水原位修复设备。
背景技术：
我国经济日益发展所带来的环境问题也日益凸显，土壤和地下水污染问题也逐渐受到关注。有机污染物是常见的一类污染物，以非水相液体、土壤颗粒吸附态和水溶解态等形式积聚于地下环境中，可以通过扩散迁移作用造成大范围污染。同时受限于复杂的地下环境，治理难度较大。常见的修复技术可以分为异位修复和原位修复。异位修复是指挖掘、抽出等及其后处理，使污染土壤及地下水离开原位置，再采用物理化学或生物等方法进行处理。但异位修复涉及到开挖和转运，容易造成二次污染。2000年后，相对经济环保的原位修复技术更多地运用于美国超级基金场地的修复中。原位修复技术主要包括原位化学氧化、渗透性反应墙、原位曝气和监测自然衰减等。
原位化学氧化是指向土壤及地下水中投加氧化剂，通过化学氧化作用，将有机污染物降解成无毒无害的小分子，从而实现修复目标。常用的氧化剂有高锰酸盐、过硫酸盐、过氧化氢和臭氧等。其中能产生自由基(oh·、so4-·)、具有更高氧化还原电位和处理效率的氧化体系被称为高级氧化。目前工程中的应用多为单氧化体系，但也有大量研究表明，多种氧化剂联合适用时，能有效提高有机污染物的去除效率。
过氧化氢和臭氧是水处理过程中常用的两种氧化剂，活化条件易达成，能产生具有强氧化能力的oh·。但过氧化氢和臭氧容易分解，有效反应持续时间相对较短。过硫酸钠作为一种新兴的氧化剂，水溶性和稳定性较高，在活化条件下，能产生so4-·，具有较高的氧化还原电位。热活化是过硫酸钠常用的活化方式之一，而双氧水和臭氧在氧化有机物的同时能释放大量的热，可进一步活化过硫酸钠。多体系高级氧化能提高药剂的利用效率，增强适用范围，提升氧化效果。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种有机污染的土壤和地下水原位修复设备，本发明中修复设备所产生的自由基包括oh·、so4-·，能氧化的有机物种类更多，反应持续时间更长。所采用的氧化剂不会产生二次污染。过氧化氢和臭氧反应的同时，能活化过硫酸钠，避免额外增加活化条件，提高经济性。系统中的高压空气能促进药剂的传输，有效提高影响半径，避免注射井的阻塞。此外，本发明还设有监测井系统，能实时监测地下水水质和污染物浓度，为药剂添加量的变化提供依据。本发明能实现药剂传输的自动化控制、水质和污染物数据的实时反馈，同时修复土壤和地下水中的有机污染。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种有机污染的土壤和地下水原位修复设备,修复设备包括中控系统、空气压缩系统、臭氧发生系统、气体分配系统、溶配药剂系统、注射井系统和监测井系统。
所述中控系统包括控制面板和配电箱，空气压缩系统包括空压机、空气过滤器、空气储罐、增压泵、第一电磁阀和第一压力传感器，空压机、空气过滤器、空气储罐和增压泵之间依次通过管件连接，连接的管件上均设有第一电磁阀和第一压力传感器。
所述臭氧发生系统包括变压吸附装置、氧气储罐、臭氧发生器、第二电磁阀、第二压力传感器，变压吸附装置、氧气储罐和臭氧发生器之间依次通过管件连接，连接的管件上均设有第二电磁阀和第二压力传感器。
所述气体分配系统包括若干个自控阀。
所述溶配药剂系统包括过氧化氢储罐、过硫酸钠储罐、蠕动泵、第一液体分配系统、第二液体分配系统、第二流量传感器和第四压力传感器，过氧化氢储罐上连接有第二聚四氟乙烯软管，过硫酸钠储罐上连接有第三聚四氟乙烯软管，第二聚四氟乙烯软管和第三聚四氟乙烯软管上均设有蠕动泵。
所述第一液体分配系统和第二液体分配系统上分别连接有第五聚四氟乙烯软管和第四聚四氟乙烯软管，第五聚四氟乙烯软管和第四聚四氟乙烯软管上均设有第三流量传感器和第五压力传感器。
所述过氧化氢储罐和过硫酸钠储罐分别储存双氧水和过硫酸钠。
所述注射井系统包括臭氧注射井、过氧化氢注射井、过硫酸钠注射井，第一聚四氟乙烯软管的下方设有第一注射管，第一注射管位于臭氧注射井内，第一注射管的下方连接有气体曝气头。
所述第五聚四氟乙烯软管的下方设有第二注射管，第二注射管位于过氧化氢注射井内，第二注射管的下方连接有第一液体曝气头。
所述第四聚四氟乙烯软管的下方设有第三注射管，第三注射管位于过硫酸钠注射井内，第三注射管的下方连接有第二液体曝气头。
所述气体曝气头和液体曝气头在垂直空间上无重叠，且气体曝气头位于下方。曝气头周边填充石英砂滤料，注射井其它部分填充膨润土。
所述监测井系统包括水质监测仪、污染物快测装置、气囊泵、多功能水质监测探头。
所述气囊泵上设有第六聚四氟乙烯软管。
所述气囊泵的下方设有第七聚四氟乙烯软管，水质监测仪的下方设有第七数据传输线，第七数据传输线的下方连接有多功能水质监测探头，多功能水质监测探头通过第七数据传输线将参数发送到水质监测仪。
所述中控系统包括第一数据传输线、第二数据传输线、第三数据传输线、第四数据传输线、第五数据传输线和第六数据传输线。
所述气压缩系统上连接有第一无缝钢管和第二无缝钢管。
所述臭氧发生系统上连接有第三无缝钢管，空气经过变压吸附装置，产生高纯度氧气，随后进入臭氧发生器，产生高浓度臭氧，高浓度臭氧通过第三无缝钢管传输至气体分配系统。
进一步的，所述修复设备使用过程中臭氧、过氧化氢、过硫酸钠分时分层注射，注射顺序依次为过氧化氢、臭氧、过硫酸钠，臭氧的注射垂直位置最深，过硫酸钠的注射垂直位置最浅。
进一步的，所述自控阀的进口设有第三压力传感器，出口设有第一流量传感器，第三压力传感器和第一流量传感器将检测信息传输至中控系统。
进一步的，所述过氧化氢储罐和过硫酸钠储罐内均设有液面监测器，用于监控储罐内的溶液体积；所述配电箱通过电缆与控制面板电性连接。
进一步的，所述过氧化氢储罐通过第二聚四氟乙烯软管与第一液体分配系统连通，过硫酸钠储罐通过第三聚四氟乙烯软管与第二液体分配系统连通，蠕动泵将储罐内的液体输送到液体分配系统。
进一步的，所述第一液体分配系统和第二液体分配系统分别通过第五聚四氟乙烯软管和第四聚四氟乙烯软管将药剂传输到注射井系统。
进一步的，所述气囊泵通过第六聚四氟乙烯软管与污染物快测装置连通，气囊泵通过第六聚四氟乙烯软管将水样无扰动地采集到污染物快测装置，进行污染物浓度快测，污染物快测装置将数据反馈到中控系统。
进一步的，所述中控系统通过第一数据传输线与气压缩系统电性连接，第一电磁阀和第一压力传感器所检测数据通过第一数据传输线传输至中控系统；所述中控系统通过第二数据传输线与臭氧发生系统电性连接，第二电磁阀和第二压力传感器所检测数据通过第二数据传输线传输至中控系统；所述中控系统通过第三数据传输线与过氧化氢储罐电性连接，通过第四数据传输线与过硫酸钠储罐电性连接，通过第五数据传输线与水质监测仪电性连接，水质监测仪通过第五数据传输线将检测数据传输至中控系统，中控系统通过第六数据传输线与污染物快测装置电性连接。
进一步的，所述气压缩系统通过第一无缝钢管与臭氧发生系统连通，空气加压后通过第一无缝钢管传输至臭氧发生系统；所述气压缩系统通过第二无缝钢管与气体分配系统连通，增压泵将空气加压后通过第二无缝钢管传输至气体分配系统。
进一步的，所述气体分配系统的自控阀进口通过第二无缝钢管空气储罐连通，通过第三无缝钢管空气储罐和臭氧发生器相连，自控阀出口连接有第一聚四氟乙烯软管，自控阀通过第一聚四氟乙烯软管与注射井系统连通。
本发明的有益效果：
1、本发明修复设备所产生的自由基包括oh·、so4-·，能氧化的有机物种类更多，反应持续时间更长，采用的氧化剂不会产生二次污染；
2、本发明修复设备通过过氧化氢和臭氧反应的同时，能活化过硫酸钠，避免额外增加活化条件，提高经济性；
3、本发明修复设备中的高压空气能促进药剂的传输，有效提高影响半径，避免注射井的阻塞。此外，本发明还设有监测井系统，能实时监测地下水水质和污染物浓度，为药剂添加量的变化提供依据；
4、本发明修复设备实现药剂传输的自动化控制、水质和污染物数据的实时反馈，同时修复土壤和地下水中的有机污染。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明修复设备结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种有机污染的土壤和地下水原位修复设备,修复设备包括中控系统1、空气压缩系统2、臭氧发生系统3、气体分配系统8、溶配药剂系统、注射井系统和监测井系统，如图1所示。
中控系统1包括控制面板和配电箱，配电箱通过电缆与控制面板电性连接，空气压缩系统2包括空压机、空气过滤器、空气储罐、增压泵、第一电磁阀和第一压力传感器，空压机、空气过滤器、空气储罐和增压泵之间依次通过管件连接，连接的管件上均设有第一电磁阀和第一压力传感器。
臭氧发生系统3包括变压吸附装置、氧气储罐、臭氧发生器、第二电磁阀、第二压力传感器，变压吸附装置、氧气储罐和臭氧发生器之间依次通过管件连接，连接的管件上均设有第二电磁阀和第二压力传感器。
气体分配系统8包括若干个自控阀，自控阀的进口设有第三压力传感器，出口设有第一流量传感器，第三压力传感器和第一流量传感器将检测信息传输至中控系统1。
溶配药剂系统包括过氧化氢储罐4、过硫酸钠储罐5、蠕动泵、第一液体分配系统9、第二液体分配系统10、第二流量传感器和第四压力传感器，过氧化氢储罐4上连接有第二聚四氟乙烯软管122，过硫酸钠储罐5上连接有第三聚四氟乙烯软管123，第二聚四氟乙烯软管122和第三聚四氟乙烯软管123上均设有蠕动泵，过氧化氢储罐4通过第二聚四氟乙烯软管122与第一液体分配系统9连通，过硫酸钠储罐5通过第三聚四氟乙烯软管123与第二液体分配系统10连通，蠕动泵将储罐内的液体输送到液体分配系统。
第一液体分配系统9和第二液体分配系统10上分别连接有第五聚四氟乙烯软管125和第四聚四氟乙烯软管124，第五聚四氟乙烯软管125和第四聚四氟乙烯软管124上均设有第三流量传感器和第五压力传感器，第一液体分配系统9和第二液体分配系统10分别通过第五聚四氟乙烯软管125和第四聚四氟乙烯软管124将药剂传输到注射井系统20。
过氧化氢储罐4和过硫酸钠储罐5分别储存双氧水和过硫酸钠，过氧化氢储罐4和过硫酸钠储罐5内均设有液面监测器，用于监控储罐内的溶液体积。
注射井系统20包括臭氧注射井、过氧化氢注射井、过硫酸钠注射井，第一聚四氟乙烯软管121的下方设有第一注射管131，第一注射管131位于臭氧注射井内，第一注射管131的下方连接有气体曝气头141。
第五聚四氟乙烯软管125的下方设有第二注射管132，第二注射管132位于过氧化氢注射井内，第二注射管132的下方连接有第一液体曝气头142。
第四聚四氟乙烯软管124的下方设有第三注射管133，第三注射管133位于过硫酸钠注射井内，第三注射管133的下方连接有第二液体曝气头143。
气体曝气头和液体曝气头在垂直空间上无重叠，且气体曝气头位于下方。曝气头周边填充石英砂滤料，注射井其它部分填充膨润土。
监测井系统30包括水质监测仪6、污染物快测装置7、气囊泵11、多功能水质监测探头144。
气囊泵11上设有第六聚四氟乙烯软管126，气囊泵11通过第六聚四氟乙烯软管126与污染物快测装置7连通，气囊泵11通过第六聚四氟乙烯软管126将水样无扰动地采集到污染物快测装置7，进行污染物浓度快测，污染物快测装置7将数据反馈到中控系统1。
气囊泵11的下方设有第七聚四氟乙烯软管127，水质监测仪6的下方设有第七数据传输线107，第七数据传输线107的下方连接有多功能水质监测探头144，多功能水质监测探头144通过第七数据传输线107将温度、溶氧、氧化还原电位、ph等水质参数发送到水质监测仪6。
中控系统1包括第一数据传输线101、第二数据传输线102、第三数据传输线103、第四数据传输线104、第五数据传输线105和第六数据传输线106。
中控系统1通过第一数据传输线101与气压缩系统2电性连接，第一电磁阀和第一压力传感器所检测数据通过第一数据传输线101传输至中控系统1。
中控系统1通过第二数据传输线102与臭氧发生系统3电性连接，第二电磁阀和第二压力传感器所检测数据通过第二数据传输线102传输至中控系统1。
中控系统1通过第三数据传输线103与过氧化氢储罐4电性连接，通过第四数据传输线104与过硫酸钠储罐5电性连接，通过第五数据传输线105与水质监测仪6电性连接，水质监测仪6通过第五数据传输线105将检测数据传输至中控系统1，中控系统1通过第六数据传输线106与污染物快测装置7电性连接。
气压缩系统2上连接有第一无缝钢管111和第二无缝钢管112，气压缩系统2通过第一无缝钢管111与臭氧发生系统3连通，空气加压后通过第一无缝钢管111传输至臭氧发生系统3。
气压缩系统2通过第二无缝钢管112与气体分配系统8连通，增压泵将空气加压后通过第二无缝钢管112传输至气体分配系统8。
臭氧发生系统3上连接有第三无缝钢管113，空气经过变压吸附装置，产生高纯度氧气，随后进入臭氧发生器，产生高浓度臭氧，高浓度臭氧通过第三无缝钢管113传输至气体分配系统8。
气体分配系统8的自控阀进口通过第二无缝钢管112空气储罐连通，通过第三无缝钢管113空气储罐和臭氧发生器相连，自控阀出口连接有第一聚四氟乙烯软管121，自控阀通过第一聚四氟乙烯软管121与注射井系统20连通。
使用时，臭氧、过氧化氢、过硫酸钠分时分层注射，注射顺序依次为过氧化氢、臭氧、过硫酸钠，其中臭氧的注射垂直位置最深，过硫酸钠的注射垂直位置最浅，臭氧与过氧化氢反应，生成具有强氧化能力的oh·，并产生一定热量，活化过硫酸钠，生成具有强氧化能力的so4-·，可协同提高难降解有机污染物的降解效率。在药剂注射间期，注入高压空气，增强地下水的流动，促进药剂的传输，同时氧化地下水和土壤中的有机污染物。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
技术特征：
1.一种有机污染的土壤和地下水原位修复设备,其特征在于，修复设备包括中控系统(1)、空气压缩系统(2)、臭氧发生系统(3)、气体分配系统(8)、溶配药剂系统、注射井系统和监测井系统；
所述中控系统(1)包括控制面板和配电箱，空气压缩系统(2)包括空压机、空气过滤器、空气储罐、增压泵、第一电磁阀和第一压力传感器，空压机、空气过滤器、空气储罐和增压泵之间依次通过管件连接，连接的管件上均设有第一电磁阀和第一压力传感器；
所述臭氧发生系统(3)包括变压吸附装置、氧气储罐、臭氧发生器、第二电磁阀、第二压力传感器，变压吸附装置、氧气储罐和臭氧发生器之间依次通过管件连接，连接的管件上均设有第二电磁阀和第二压力传感器；
所述气体分配系统(8)包括若干个自控阀；
所述溶配药剂系统包括过氧化氢储罐(4)、过硫酸钠储罐(5)、蠕动泵、第一液体分配系统(9)、第二液体分配系统(10)、第二流量传感器和第四压力传感器，过氧化氢储罐(4)上连接有第二聚四氟乙烯软管(122)，过硫酸钠储罐(5)上连接有第三聚四氟乙烯软管(123)，第二聚四氟乙烯软管(122)和第三聚四氟乙烯软管(123)上均设有蠕动泵；
所述第一液体分配系统(9)和第二液体分配系统(10)上分别连接有第五聚四氟乙烯软管(125)和第四聚四氟乙烯软管(124)，第五聚四氟乙烯软管(125)和第四聚四氟乙烯软管(124)上均设有第三流量传感器和第五压力传感器；
所述过氧化氢储罐(4)和过硫酸钠储罐(5)分别储存双氧水和过硫酸钠；
所述注射井系统(20)包括臭氧注射井、过氧化氢注射井、过硫酸钠注射井，第一聚四氟乙烯软管(121)的下方设有第一注射管(131)，第一注射管(131)位于臭氧注射井内，第一注射管(131)的下方连接有气体曝气头(141)；
所述第五聚四氟乙烯软管(125)的下方设有第二注射管(132)，第二注射管(132)位于过氧化氢注射井内，第二注射管(132)的下方连接有第一液体曝气头(142)；
所述第四聚四氟乙烯软管(124)的下方设有第三注射管(133)，第三注射管(133)位于过硫酸钠注射井内，第三注射管(133)的下方连接有第二液体曝气头(143)；
所述气体曝气头和液体曝气头在垂直空间上无重叠，且气体曝气头位于下方。曝气头周边填充石英砂滤料，注射井其它部分填充膨润土；
所述监测井系统(30)包括水质监测仪(6)、污染物快测装置(7)、气囊泵(11)、多功能水质监测探头(144)；
所述气囊泵(11)上设有第六聚四氟乙烯软管(126)；
所述气囊泵(11)的下方设有第七聚四氟乙烯软管(127)，水质监测仪(6)的下方设有第七数据传输线(107)，第七数据传输线(107)的下方连接有多功能水质监测探头(144)，多功能水质监测探头(144)通过第七数据传输线(107)将参数发送到水质监测仪(6)；
所述中控系统(1)包括第一数据传输线(101)、第二数据传输线(102)、第三数据传输线(103)、第四数据传输线(104)、第五数据传输线(105)和第六数据传输线(106)；
所述气压缩系统(2)上连接有第一无缝钢管(111)和第二无缝钢管(112)；
所述臭氧发生系统(3)上连接有第三无缝钢管(113)，空气经过变压吸附装置，产生高纯度氧气，随后进入臭氧发生器，产生高浓度臭氧，高浓度臭氧通过第三无缝钢管(113)传输至气体分配系统(8)。
2.根据权利要求1所述的一种有机污染的土壤和地下水原位修复设备,其特征在于，所述修复设备使用过程中臭氧、过氧化氢、过硫酸钠分时分层注射，注射顺序依次为过氧化氢、臭氧、过硫酸钠，臭氧的注射垂直位置最深，过硫酸钠的注射垂直位置最浅。
3.根据权利要求1所述的一种有机污染的土壤和地下水原位修复设备,其特征在于，所述自控阀的进口设有第三压力传感器，出口设有第一流量传感器，第三压力传感器和第一流量传感器将检测信息传输至中控系统(1)。
4.根据权利要求1所述的一种有机污染的土壤和地下水原位修复设备,其特征在于，所述过氧化氢储罐(4)和过硫酸钠储罐(5)内均设有液面监测器，用于监控储罐内的溶液体积；所述配电箱通过电缆与控制面板电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种有机污染的土壤和地下水原位修复设备,其特征在于，所述过氧化氢储罐(4)通过第二聚四氟乙烯软管(122)与第一液体分配系统(9)连通，过硫酸钠储罐(5)通过第三聚四氟乙烯软管(123)与第二液体分配系统(10)连通，蠕动泵将储罐内的液体输送到液体分配系统。
6.根据权利要求1所述的一种有机污染的土壤和地下水原位修复设备,其特征在于，所述第一液体分配系统(9)和第二液体分配系统(10)分别通过第五聚四氟乙烯软管(125)和第四聚四氟乙烯软管(124)将药剂传输到注射井系统(20)。
7.根据权利要求1所述的一种有机污染的土壤和地下水原位修复设备,其特征在于，所述气囊泵(11)通过第六聚四氟乙烯软管(126)与污染物快测装置(7)连通，气囊泵(11)通过第六聚四氟乙烯软管(126)将水样无扰动地采集到污染物快测装置(7)，进行污染物浓度快测，污染物快测装置(7)将数据反馈到中控系统(1)。
8.根据权利要求1所述的一种有机污染的土壤和地下水原位修复设备,其特征在于，所述中控系统(1)通过第一数据传输线(101)与气压缩系统(2)电性连接，第一电磁阀和第一压力传感器所检测数据通过第一数据传输线(101)传输至中控系统(1)；所述中控系统(1)通过第二数据传输线(102)与臭氧发生系统(3)电性连接，第二电磁阀和第二压力传感器所检测数据通过第二数据传输线(102)传输至中控系统(1)；所述中控系统(1)通过第三数据传输线(103)与过氧化氢储罐(4)电性连接，通过第四数据传输线(104)与过硫酸钠储罐(5)电性连接，通过第五数据传输线(105)与水质监测仪(6)电性连接，水质监测仪(6)通过第五数据传输线(105)将检测数据传输至中控系统(1)，中控系统(1)通过第六数据传输线(106)与污染物快测装置(7)电性连接。
9.根据权利要求1所述的一种有机污染的土壤和地下水原位修复设备,其特征在于，所述气压缩系统(2)通过第一无缝钢管(111)与臭氧发生系统(3)连通，空气加压后通过第一无缝钢管(111)传输至臭氧发生系统(3)；所述气压缩系统(2)通过第二无缝钢管(112)与气体分配系统(8)连通，增压泵将空气加压后通过第二无缝钢管(112)传输至气体分配系统(8)。
10.根据权利要求1所述的一种有机污染的土壤和地下水原位修复设备,其特征在于，所述气体分配系统(8)的自控阀进口通过第二无缝钢管(112)空气储罐连通，通过第三无缝钢管(113)空气储罐和臭氧发生器相连，自控阀出口连接有第一聚四氟乙烯软管(121)，自控阀通过第一聚四氟乙烯软管(121)与注射井系统(20)连通。
技术总结
本发明公开一种有机污染的土壤和地下水原位修复设备,修复设备包括中控系统、空气压缩系统、臭氧发生系统、气体分配系统、溶配药剂系统、注射井系统和监测井系统。本发明修复设备所产生的自由基包括OH·、SO4‑·，能氧化的有机物种类更多，反应持续时间更长，采用的氧化剂不会产生二次污染；通过过氧化氢和臭氧反应的同时，能活化过硫酸钠，避免额外增加活化条件，提高经济性；高压空气能促进药剂的传输，有效提高影响半径，避免注射井的阻塞。此外，本发明还设有监测井系统，能实时监测地下水水质和污染物浓度，为药剂添加量的变化提供依据；实现药剂传输的自动化控制、水质和污染物数据的实时反馈，同时修复土壤和地下水中的有机污染。
技术研发人员：宋骏杰;李伟平;赵家建;夏晓武;李宝铸;王沐;王建飞;孟平;夏太保
受保护的技术使用者：安徽国祯环境修复股份有限公司
技术研发日：.11.15
技术公布日：.02.21
