申请日2017.05.16
公开(公告)日2017.09.22
IPC分类号B01D53/85; C02F3/34
摘要
本发明涉及一种处理土壤修复工艺废水和废气的方法，其采用一快速固定相生物反应器系统，该系统包含一个油水分离器和一个模块化固定相生物反应器;该方法包括对于污染土壤修复淋洗废水/废液的处理、对于深层土及地下水的污染修复废水的处理以及对于污染土壤修复废气的处理。本发明处理后的废气可以直接排放到大气，而废水在处理后可以在土壤修复中循环使用，不会对环境产生次生污染。
权利要求书
1.一种处理土壤修复工艺废水和废气的方法，其特征在于：其采用一快速固定相生物反应器系统，该系统包含一个油水分离器和一个模块化固定相生物反应器;该方法包括对于污染土壤修复淋洗废水/废液的处理、对于深层土及地下水的污染修复废水的处理以及对于污染土壤修复废气的处理。
2.如权利要求1所述的处理土壤修复工艺废水和废气的方法，其特征在于：所述固定相生物反应器中的固定相由生物质炭，包括但不限于活性炭、塑料材料、木块、农业生物质废弃物、沸石、碎石等颗粒组成。
3.如权利要求1所述的处理土壤修复工艺废水和废气的方法，其特征在于：所述固定相生物反应器采用好氧或厌氧或两者交替使用的条件下处理废水和废气。
4.如权利要求1所述的处理土壤修复工艺废水和废气的方法，其特征在于：对于污染土壤修复淋洗废水/废液的处理包括如下步骤：首先，控制废水温度在10-40℃间，用酸碱将待处理废水的pH值进行调制至pH6.5-7.5;将废水泵入油水分离器，废水中的油脂在油水分离器中得以分离与回收;除去油脂的废水进入固定相反应器中进行处理以去除其中的有机污染物及重金属;其中，废水在生物处理器中的水力停留时间为1-12小时;处理后的废水经检测符合处理要求后，在土壤修复淋洗中回用或直接排入城市污水管网。
5.如权利要求4所述的处理土壤修复工艺废水和废气的方法，其特征在于：所述废水为由原地土壤修复竖井及异地土壤修复土堆收集的土壤修复废水。
6.如权利要求1所述的处理土壤修复工艺废水和废气的方法，其特征在于：对于深层土及地下水的污染修复废水的处理包括如下步骤：首先，控制废水温度在10-40℃间;用酸碱将待处理废水的pH值进行调制至pH6.5-7.5;将废水泵入油水分离器，废水中的油脂在油水分离器中得以分离与回收;除去油脂的废水进入固定相反应器中进行处理以去除其中的有机污染物及重金属;其中，废水在生物处理器中的水力停留时间为1-12小时;处理后的废水经检测符合处理要求后，在土壤修复淋洗中回用或直接排入城市污水管网。
7.如权利要求1所述的处理土壤修复工艺废水和废气的方法，其特征在于：对于污染土壤修复废气的处理包括如下步骤：首先，将废气用真空泵从污染地块的地下抽吸至地上并输入固定相反应器中;废气的温度应在10-40℃间;废气经过布置在反应器底部的气体分布装置及废气扩散器，以微小气泡进入反应器得以处理;废气得到处理后，直接排放至大气。
8.如权利要求7所述的处理土壤修复工艺废水和废气的方法，其特征在于：所述固定相生物反应器中的固定相在浸没、半浸没或非浸没条件下的处理土壤修复废气。
说明书
一种处理土壤修复工艺废水和废气的方法
【技术领域】
本发明涉及一种废水和废气的处理方法，具体涉及一种处理土壤修复工艺废水和废气的方法，属于环保技术领域。
【背景技术】
化工制造、石油精炼、金属加工、汽车制造、纺织印染、制浆造纸、电镀等工业普遍存在由无机物污染物(包括重金属、酸、碱等无机物)和有机污染物(包括农药、多环芳烃、石油烃等难降解污染物)等造成的土壤污染。农业用地多由于工业废水污染以及大量和不当施用农药和化肥而引起土壤不同程度地被重金属(包括镉、镍、铅、砷等)和农药(包括滴滴涕、六六六等)污染。这些污染物对土壤及地下水等环境和周围工作人员以及污染场地附近居民的健康会造成严重的危害。
目前，在对被污染的深层土尤其是地下水位以下的土壤进行修复时，通常会使用表面活性剂、溶剂及其它添加剂以溶解这些污染物以加速它们从污染区域的移除。然而，这样会产生大量的工艺废水(其中通常含有上述的重金属和有机污染物)以及含有挥发性有机物的工艺废气。所以必须这些工艺废水和废气进行有效的处理，否则，将会对环境产生二次污染。物理吸附和化学氧化/还原反应虽然可以有效地处理这些污染物，但是操作成本高而且还会产生大量需要进行再处理或填埋的固体废物。
现有的土壤修复系统通常使用常规生物废水处理工艺;然而，这些工艺是为处理容易被微生物降解的有机物而设计的，而且其处理废水的污染物浓度和有机负荷都比较低。因而，这些工艺通常对废水的成分尤其是难降解有机物及有机负荷的变化非常敏感。所以，这些工艺并不适合用于处理含有重金属和难降解有机污染物的土壤修复废水。而且，由于这些工艺不能对废气进行处理，因此需要额外的设备用于处理废气。
因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的处理土壤修复工艺废水和废气的方法，以克服现有技术中的所述缺陷。
【发明内容】
为解决上述技术问题，本发明的目的在于一种处理土壤修复工艺废水和废气的方法，其才有快速固定相生物反应器系统，处理后的废气可以直接排放到大气而废水在处理后可以在土壤修复中循环使用，不会对环境产生次生污染。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种处理土壤修复工艺废水和废气的方法，其采用一快速固定相生物反应器系统，该系统包含一个油水分离器和一个模块化固定相生物反应器;该方法包括对于污染土壤修复淋洗废水/废液的处理、对于深层土及地下水的污染修复废水的处理以及对于污染土壤修复废气的处理。
本发明的处理土壤修复工艺废水和废气的方法进一步为：所述固定相生物反应器中的固定相由生物质炭，包括但不限于活性炭、塑料材料、木块、农业生物质废弃物、沸石、碎石等颗粒组成。
本发明的处理土壤修复工艺废水和废气的方法进一步为：所述固定相生物反应器采用好氧或厌氧或两者交替使用的条件下处理废水和废气。
本发明的处理土壤修复工艺废水和废气的方法进一步为：对于污染土壤修复淋洗废水/废液的处理包括如下步骤：首先，控制废水温度在10-40℃间，用酸碱将待处理废水的pH值进行调制至pH6.5-7.5;将废水泵入油水分离器，废水中的油脂在油水分离器中得以分离与回收;除去油脂的废水进入固定相反应器中进行处理以去除其中的有机污染物及重金属;其中，废水在生物处理器中的水力停留时间为1-12小时;处理后的废水经检测符合处理要求后，在土壤修复淋洗中回用或直接排入城市污水管网。
本发明的处理土壤修复工艺废水和废气的方法进一步为：所述废水为由原地土壤修复竖井及异地土壤修复土堆收集的土壤修复废水。
本发明的处理土壤修复工艺废水和废气的方法进一步为：对于深层土及地下水的污染修复废水的处理包括如下步骤：首先，控制废水温度在10-40℃间;用酸碱将待处理废水的pH值进行调制至pH6.5-7.5;将废水泵入油水分离器，废水中的油脂在油水分离器中得以分离与回收;除去油脂的废水进入固定相反应器中进行处理以去除其中的有机污染物及重金属;其中，废水在生物处理器中的水力停留时间为1-12小时;处理后的废水经检测符合处理要求后，在土壤修复淋洗中回用或直接排入城市污水管网。
本发明的处理土壤修复工艺废水和废气的方法进一步为：对于污染土壤修复废气的处理包括如下步骤：首先，将废气用真空泵从污染地块的地下抽吸至地上并输入固定相反应器中;废气的温度应在10-40℃间;废气经过布置在反应器底部的气体分布装置及废气扩散器，以微小气泡进入反应器得以处理;废气得到处理后，直接排放至大气。
本发明的处理土壤修复工艺废水和废气的方法还可为：所述固定相生物反应器中的固定相在浸没、半浸没或非浸没条件下的处理土壤修复废气。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的处理土壤修复工艺废水和废气的方法采用模块化的快速固定相生物反应器，固定相的安装、维护和更换简单易行。更换下来的废固定相尤其是生物质炭固定相可以经焚烧处置并回收其灰分中所富集的重金属物质。由于此快速固定相生物反应器中微生物菌落数量庞大、生态系统结构稳定，该反应器又具有体积小、占地省、污染物处理能力大、处理成本低、启动速度快、操作稳定、抗水力和有机负荷冲击能力强、维护容易以及不对环境产生次生污染等优点。再者，除了可以安装在土壤修复的场地上，该生物反应器系统还可以装置于拖车之上。这样方便土壤修复人员在野外项目上的操作，节约设备投资，并有效缩短系统启动时间。
【具体实施方式】
本发明涉及一种处理土壤修复工艺废水和废气的方法，该处理方法中采用一快速固定相生物反应器系统，该系统包含一个油水分离器和一个模块化固定相生物反应器。其中，所述固定相生物反应器中的固定相由生物质炭，包括但不限于活性炭、塑料材料、木块、农业生物质废弃物、沸石、碎石等颗粒组成。
所述固定相生物反应器采用好氧或厌氧或两者交替使用的条件下处理废水和废气。根据废水中有机污染物成分和浓度的不同以及处理后废水的质量要求不同，此工艺可以选择使用不同的好氧或厌氧或两者交替使用的方式，对废水进行处理以大最佳处理效果和效率。
进一步的，所述固定相生物反应器采用间歇式或连续式处理、回收并循环使用土壤修复废水。根据土壤修复地块的地质条件和土壤修复具体操作的不同以及废水中有机污染物的成分和浓度的不同，该系统可以被设计并固定安装在土壤修复场地上，还可以安装在移动式平台上，如拖车。这样，可以根据土壤修复任务具体条件的不同，采用不同的设计以达到最便捷和有效的废水处理效果。该系统可以处理由原地土壤修复竖井及异地土壤修复土堆收集的土壤修复废水。
所述固定相生物反应器中的固定相在浸没、半浸没或非浸没条件下的处理土壤修复废气。根据废气中挥发性有机污染物成分和浓度的不同以及处理后废气的质量要求不同，此工艺可以选择使用不同的好氧或厌氧或两者交替使用的方式，对废气进行处理以大最佳处理效果和效率。
本发明的方法包括对于污染土壤修复淋洗废水/废液的处理、对于深层土及地下水的污染修复废水的处理以及对于污染土壤修复废气的处理。
其中，对于污染土壤修复淋洗废水/废液的处理包括如下步骤：首先，控制废水温度在10-40℃间，用酸碱将待处理废水的pH值进行调制至pH6.5-7.5;所述废水为由原地土壤修复竖井及异地土壤修复土堆收集的土壤修复废水。
将废水泵入油水分离器，废水中的油脂在油水分离器中得以分离与回收;除去油脂的废水进入固定相反应器中进行处理以去除其中的有机污染物及重金属;其中，根据有机污染物的成分不同，废水在生物处理器中的水力停留时间为1-12小时;处理后的废水经检测符合处理要求后，在添加或不添加土壤修复药剂后作为土壤修复淋洗液送回竖井或土堆得以循环使用。如此，土壤修复的用水量被降到最低;或直接排入城市污水管网。
对于深层土及地下水的污染修复废水的处理包括如下步骤：首先，控制废水温度在10-40℃间;用酸碱将待处理废水的pH值进行调制至pH6.5-7.5;将废水泵入油水分离器，废水中的油脂在油水分离器中得以分离与回收;除去油脂的废水进入固定相反应器中进行处理以去除其中的有机污染物及重金属;其中，根据有机污染物的成分不同，废水在生物处理器中的水力停留时间为1-12小时;处理后的废水经检测符合处理要求后，在土壤修复淋洗中回用或直接排入城市污水管网。
对于污染土壤修复废气的处理包括如下步骤：首先，将废气用真空泵从污染地块的地下抽吸至地上并输入固定相反应器中;废气的温度应在10-40℃间;如废气温度过高则需用加湿器降温。废气经过布置在反应器底部的气体分布装置及废气扩散器，以微小气泡进入反应器得以处理;废气得到处理后，直接排放至大气。
本发明的处理土壤修复工艺废水和废气的方法的设计原理如下：废水首先经过油水分离器以回收脂肪、油脂及石油烃等难溶于水的有机物。回收的这些油脂类物质可以作为燃料进行再利用。之后，废气和除去油份的废水被送入固定相生物反应器中进行处理。固定相可以由生物质炭但不限于活性炭、塑料材料、木块、农业生物质废弃物、沸石、碎石等颗粒组成。在反应器中，浸没在水中的固定相颗粒为微生物的生长提供了良好的环境：微生物能够快速吸附和附着于固定相从而使其能长期、稳定地驻留于反应器中。进而，针对所要处理废水和废气的成分和浓度，对这些污染物质有特殊降解作用的微生物就会被自然筛选出来。随着这些微生物在反应器中进行大量的繁殖，反应器对废水和废气形成良好的处理能力。附着于固定相而生长的微生物还会进一步形成生物膜;生物膜能有效地抵抗反应器内的水力冲击以进一步提高微生物在反应器内的驻留、对膜内的微生物进行有效的保护并针对废水和废气的污染物成分形成独特的微生物生态系统、特殊的生物酶体系和有效的食物链结构。这些都为微生物在反应器内的快速成长和大量繁殖提供了保障。反应器内大量的微生物和有效的微生物生态体系使得反应器能快速、高效地降解废水和废气中有机污染物质，尤其是难降解的有机物质。当送入反应器的废水和废气中出现毒性物质或其浓度大量增加时，生物膜会有效地阻止或缓冲这些物质接触其中的微生物，从而增加反应器的稳定性和其对毒性物质与有机负荷的抗冲击能力。另外，由于微生物附着于固定相上，相对于常规废水生物反应器，本专利公开的快速固定相生物反应器能够很快地启动并达到稳定操作。由于生物质炭、活性炭等具有巨大的比表面积和孔隙率，除了作为微生物附着成长的固定相，还对重金属有着很强的吸附作用，因而可以过滤土壤修复废水中所含的重金属。处理后的土壤修复工艺废水得以循环使用或泵回地下水。废气在经处理并移除污染物质后直接排入大气。
以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。