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一种1，1-二氯乙烯的分离系统及其分离工艺

阅读：1022发布：2021-01-07

专利汇可以提供一种1，1-二氯乙烯的分离系统及其分离工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种1，1-二氯乙烯的分离系统及其分离工艺，该分离系统底部设有曝气池，顶部设有回流管，曝气池被格栅隔断平均分割成至少一个的液体流动甬道，各甬道平行错位排列，头尾贯通形成S型通道。分离工艺为：将含1，1-二氯乙烯的地下水输入系统，沿着甬道输入到曝气池中；外界新鲜空气由曝气主管道从系统底部输入，分配到曝气支管道中由莲花曝气头喷出，使1，1-二氯乙烯从水体分离、挥发；经处理达标水体通过出水管排出，未达标水体进入回流管，经回流管出口流入曝气池进行二次处理。本发明提供的装置对含有机污染物的地下水净化效率高，方便操作，能够实现自动化生产。，下面是一种1，1-二氯乙烯的分离系统及其分离工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种1，1-二氯乙烯的分离系统，其特征在于，底部设有曝气池（10），顶部设有回流管（6），其中曝气池（10）被竖直设置的格栅（11）隔断平均分割成至少一个的液体流动甬道，各甬道平行错位排列，头尾贯通形成S型通道，曝气池（10）的一端设有进水主管道（1），另一端分别设有出水管（9）和回流管出口（7），回流管（6）一端与回流管出口（7）相连，另一端与进水主管道（1）相连接，曝气管道包括曝气主管道（2）与曝气支管道（3），其中曝气支管道（3）的数量至少一个，每一个甬道内设有一个曝气支管道（3），曝气主管道（2）连通所有曝气支管道（3），莲花曝气头（4）设置于曝气支管道（3）上。
2. 根据权利要求1所述的1，1-二氯乙烯的分离系统，其特征在于，还包括池壁（5）。
3. 根据权利要求2所述的1，1-二氯乙烯的分离系统，其特征在于，池壁（5）上设有可视窗体（8）。
4. 根据权利要求1所述的1，1-二氯乙烯的分离系统，其特征在于，所述曝气池（10）内壁设有水位线（12）。
5. 根据权利要求1所述的1，1-二氯乙烯的分离系统，其特征在于，所述曝气支管道（3）上设置有至少一个的莲花曝气头（4）。
6. 根据权利要求1所述的1，1-二氯乙烯的分离系统，其特征在于，所述莲花曝气头（4）在曝气支管道（3）垂直向上设置。
7. 基于权利要求1所述的1，1-二氯乙烯的分离系统的1，1-二氯乙烯分离工艺，其特征在于，过程如下：
（1）含1，1-二氯乙烯的地下水从进水主管道（1）输入系统，地下水沿着甬道呈S型路线输入到曝气池（10）中；
（2）外界新鲜空气由曝气主管道（2）从系统底部输入，并分配到所有曝气支管道（3）中由莲花曝气头（4）向上喷出，1，1-二氯乙烯从水体分离、挥发；
（3）经处理达标水体通过出水管（9）高位排出，未达标水体低位进入回流管（6），经回流管出口（7）流入曝气池（10）进行二次处理，依次循环，直至水体达标。
3
8. 权利要求7所述的1，1-二氯乙烯分离工艺，其特征在于，回流量为60-140m/min、水位高程60-130cm、曝气时间6-24h、采用连续曝气方式。
3
9. 权利要求7所述的1，1-二氯乙烯分离工艺，其特征在于，回流量为85m/min、水位高程85cm、曝气时间24h、曝气池（10）采用连续曝气方式。

说明书全文

一种1，1-二氯乙烯的分离系统及其分离工艺

技术领域

[0001] 本发明属环保处理技术，涉及含1，1-二氯乙烯地下水的处理领域，特别涉及一种1，1-二氯乙烯的分离系统及其分离工艺。

背景技术

[0002] 1，1-二氯乙烯(C2H2Cl2)是一种人工合成的低沸点有机氯代烃类物质，其为无色液体，有类似氯仿的气味。相对密度(水＝1)1.16，折射率1.4388，分子量112.99，蒸汽压5.33kPa，微溶于水，易溶于乙醚，与大多数有机溶剂可混溶。20℃时1，1-二氯乙烯在水中的溶解度为0.26％(重量)，含有水的1，1-二氯乙烯(1，1-二氯乙烯为89.6％)其二元共沸物的共沸点为78.4℃。

[0003] 包气带是连接地表土壤和含水层的重要通道，对控制地下水污染起到一定的“屏障”作用。挥发性有机污染物具有较高的蒸气压、水溶性和较低的有机分配系数、粘度、界面张力，它们一旦进入到土壤，则可导致包气带污染，在一定条件下污染含水层，给人类生存环境和人类健康带来严重威胁。1，1-二氯乙烯主要用作工业生产四氯乙烯、氯乙烯及其他制剂的合成中间体，也用作脂类、橡胶、油漆、磷、碘等的溶剂。1，1-二氯乙烯还被广泛地用作杀虫熏蒸剂，灭杀农作物和土壤中的虫害。它们在水中的污染主要来源于工业化学试剂工厂的排放。和四氯乙烯、三氯乙烯一样，它们也是地下水中常见的挥发性有机污染物，1979年被美国环保局(USEPA)列入了“地下水中优先控制的污染物”名单，也是我国规定的68种水中优先控制污染物。我国河南主要城市水源地有机污染调查已表明，地下水中有
1，1-二氯乙烯检出，2006-2007年连续两年对河南某污染场地的地下水有机污染物监测发现，1，1-二氯乙烯的浓度已超过USEPA规定的饮用水的最大允许浓度。

[0004] 日本厚生劳动省在2013年3月发布了《印刷工厂所发生的胆管癌是否与工厂作业有关》报告书。该报告书指出，长期暴露于高浓度1，1-二氯乙烯印刷工厂会导致胆管癌的发生。国外研究表明：1，1-二氯乙烯属于典型的肝脏毒物，高浓度时，首先是影响中枢神经系统，随后会对机体肝肾、心肌、呼吸系统、神经系统、造血系统等重要脏器造成损害，它在环境中具有持久性、长期残留性和生物蓄积性。

[0005] 上海金山区某镇级集中式供水单位，日供水量2.4万t，涉及10个村(区域)，供水人口约2.5万人。2012年8月25日该集中式供水单位取水口水域水质泛黄，其下游发现部分死鱼漂浮。经环保局、公安部门及水务局联合排查认为可能为1，1-二氯乙烯污染，8月25日水源水水质监测1，1-二氯乙烯含量200μg/L，超过国家饮用水标准，威胁着供水地区群众的身体健康。

[0006] 1，1-二氯乙烯是土壤和地下水中常见的有机污染物，容易随雨水或灌溉水通过淋溶作用进入土壤和地下水中，引起土壤和地下水体的污染。目前有关地下水中1，1-二氯乙烯污染治理的传统方法有以下几种：

[0007] 1.活性炭吸附法

[0008] 用活性炭吸附水源中的1，1-二氯乙烯，无需添加任何化学试剂，技术要求不高，低浓度吸附效果好，一些难以降解的物质可直接吸附在活性炭上。通过考察了活性炭投加量、吸附时间、震荡涌浪板行程等因素对去除效果的影响。

[0009] 此法工艺成熟，操作简单效果可靠，但吸附效率不稳定，1，1-二氯乙烯处于低浓度时效果好，高浓度时处理不稳定，有效吸附寿命短，载体需要进行二次解吸才能进行循环运用，且通过溶剂解吸后的溶液，又形成含1，1-二氯乙烯的混合体，如何再将其分离，需要进一步研究。

[0010] 2.曝气技术修复法

[0011] 曝气技术修复将压缩空气注入地下水饱和带，气体向上运动过程中引起挥发性污染物自土体和地下水进入气相，使得含有污染物的空气升至非饱和带，再通过气相抽提系统处理从而达到去除污染物的目的。这种处理地下水饱和带挥发性有机污染物的原位修复技术，由于可原位施工的优势使其得到广泛应用，多应用于分子量较小、易从液相变为气相的污染物。

[0012] 但是曝气技术修复法容易受到气流形态变化、气泡数量、气泡尺寸、气流通道密度等因素影响，同时因处理工艺不同而降低处理能力。曝气技术修复法在实施中，若污染区存在局部低渗透性土层，空气与污染物难以充分接触，地下水饱和带若出现结构性裂隙或断裂带，注入的空气则易形成优先流，导致曝气短路，极大地影响处理范围和处理效果，污染区很难得到有效修复。同时曝气技术修复法也受到场地土体类型、场地均质性、地下水位及流动、污染物的水溶性与挥发性的直接影响，使得修复效率下降、成本上升。

[0013] 3.原位化学氧化法

[0014] 原位化学修复技术采用的氧化剂如高锰酸盐、Fenton试剂、过氧化氢和过硫酸盐，将氧化剂注入到地下污染区，土壤和含水层本身含有大量的天然铁矿物，在铁矿物催化的作用下氧化反应能有效修复土壤和地下水的有机污染物。研究表明原位化学修复技术容易使修复区土壤产生矿化，使修复区土壤板结、透水性差，改变了修复区土壤结构。

[0015] 4.生物修复法

[0016] 利用生物注射和有机粘土吸附生物活性菌，通过生物的代谢作用，减少地下环境中有毒有害化合物的工程技术方法，原位生物修复法能够处理大范围的污染物，并且能完全分解污染物。

[0017] 目前原位生物修复法对于处理地下水有机物污染源是一项新兴的技术，生物修复的关键因素是合适的电子受体，而氧是最好的电了受体，由于在地下环境中缺乏氧这一电子受体，同时微生物营养物质的供给不足，也使得微生物的生物降解不能持久。

[0018] 5.渗透反应墙修复法

[0019] 利用填充有活性反应介质材料的被动反应区，当受污染的地下水通过时，其中的污染物质与反应介质发生物理、化学和生物等作用而被降解、吸附、沉淀或去除，从而使污水得以净化。

[0020] 但是渗透性反应墙存在易被堵塞，地下水的氧化还原电位等天然环境条件易遭破坏，反应墙工程措施及运行维护相对复杂等缺点，加上双金属系统、纳米技术成本较高，这些因素阻碍了渗透性反应墙的进一步发展及大力推广。

[0021] 6.原位曝气修复法

[0022] 原位曝气技术是一种新兴的地下水可挥发性有机物的原位修复技术，将空气注入污染区域以下，将挥发有机物从地下水中解析到空气流并引至地面上处理的原位修复技术，同时向深井注入空气能为地下水中的好氧微生物提供足够氧气，促进土著微生物的降解作用。该技术在可接受的成本范围内，能够处理较多的受污染地下水，系统容易安装和转移，容易与其它技术组合使用。

[0023] 但是由于地质结构复杂，当注入空气遇到完整岩层带、松动破碎带或弯曲变形带时，携带有挥发性有机物的注入空气难以穿透上述地质结构，同时注入空气遇到上述地质结构时，空气阻力大，将使设备能耗大大提高。对既不容易挥发又不易生物降解的污染物处理效果更不佳。

发明内容

[0024] 为了克服以上现有技术的不足，本发明提供一种1，1-二氯乙烯的分离系统及其分离工艺，，具有处理效率高，方便操作，能够实现自动化生产的优点，能大规模处理深层含有机污染物的地下水。

[0025] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

[0026] 一种1，1-二氯乙烯的分离系统，底部设有曝气池，顶部设有回流管，其中曝气池被竖直设置的格栅隔断平均分割成至少一个的液体流动甬道，各甬道平行错位排列，头尾贯通形成S型通道，曝气池的一端设有进水主管道，另一端分别设有出水管和回流管出口，回流管一端与回流管出口相连，另一端与进水主管道相连接，曝气管道包括曝气主管道与曝气支管道，其中曝气支管道的数量至少一个，每一个甬道内设有一个曝气支管道，曝气主管道连通所有曝气支管道，莲花曝气头设置于曝气支管道上。

[0027] 进一步地，所述的1，1-二氯乙烯的分离系统，还包括池壁。

[0028] 进一步地，所述的1，1-二氯乙烯的分离系统，池壁上设有可视窗体，有利于对分离出的1，1-二氯乙烯进行有效扩散。

[0029] 进一步地，所述的1，1-二氯乙烯的分离系统，曝气池内壁设有水位线，显示地下水进入曝气池的水位高程，以便达到最佳处理效果。

[0030] 进一步地，所述的1，1-二氯乙烯的分离系统，曝气支管道上设置有至少一个的莲花曝气头。

[0031] 进一步地，所述的1，1-二氯乙烯的分离系统，莲花曝气头在曝气支管道垂直向上设置。

[0032] 分离1，1-二氯乙烯的工艺，步骤如下：

[0033] (1)含1，1-二氯乙烯的地下水从进水主管道输入系统，地下水沿着甬道呈S型路线输入到曝气池中；

[0034] (2)外界新鲜空气曝气主管道从系统底部输入，并分配到所有曝气支管道中由莲花曝气头向上喷出，1，1-二氯乙烯从水体分离、挥发；

[0035] (3)经处理达标水体通过出水管高位排出，未达标水体低位进入回流管，经回流管出口流入曝气池进行二次处理，依次循环，直至水体达标。

[0036] 进一步地，工艺控制条件为回流量为60-140m3/min、水位高程60-130cm、曝气时间6-24h、采用连续曝气方式。

[0037] 进一步地，工艺控制条件为回流量为85m3/min、水位高程85cm、曝气时间24h、曝气池采用连续曝气方式。

[0038] 本发明公开的1，1-二氯乙烯分离系统，其优点在于：

[0039] (1)由于采用了莲花曝气头、液体回流管联合处理方式，其处理效率高，对于高浓度含1，1-二氯乙烯地下水中的挥发性有机物有较高去除效果。

[0040] (2)在液体曝气处理过程中，水槽被池体隔断分割成多个液体流动甬道，含1，1-二氯乙烯地下水以S型路线流动，有利于促进液体分离1，1-二氯乙烯，增加了水体与处理设备的接触时间，同时增加了含1，1-二氯乙烯地下水与氧气的接触面积，提高了处理效率。

[0041] 本发明在前期研究工作深化总结的基础上，以处理地下水源地1，1-二氯乙烯污染区为对象，针对现有处理技术存在的不足，提出一种流入含有莲花曝气头的曝气池过程中，将1，1-二氯乙烯分离的处理系统，该装置相对现有应用处理设备和工艺有着大幅度创新改进，尤其在处理地下含水层中更加突出其优越性，该装置处理效率高，方便操作，能够实现自动化生产，这为大规模处理深层含有机污染物的地下水，提供一种高效发展前景。附图说明

[0042] 图1为本发明实施例1中所述的1，1-二氯乙烯分离系统的整体示意图；

[0043] 图2为本发明实施例1中所述的1，1-二氯乙烯分离系统的俯视图；

[0044] 图3为本发明实施例1中所述的1，1-二氯乙烯分离系统的正立面示意图；

[0045] 以上图1-图3中，1为进水主管道，2为曝气主管道，3为曝气支管道，4为莲花曝气头，5为池壁，6为回流管，7为回流管出口，8为可视窗体，9为出水管，10为曝气池，11为格栅，12为水位线。

[0046] 图4为在不同水位高程下曝气时间对1，1-二氯乙烯去除率的影响图；

具体实施方式

[0047] 下面结合附图对本发明提供的1，1-二氯乙烯分离系统进行进一步说明。

[0048] 实施例1

[0049] 如图1-3所示，本发明提供的1，1-二氯乙烯分离系统，底部设有曝气池10，顶部设有回流管6。曝气池10的一端设有进水主管道1，另一端分别设有出水管9和回流管出口7，回流管6一端与回流管出口7相连，另一端与进水主管道1相连接。

[0050] 曝气池10内，沿着进水主管道到出水口的方向垂直布置多个格栅11，相邻格栅平行、等间距、交错布置；格栅将曝气池分割成多个液体流动甬道，相邻的甬道平行错位排列、头尾贯通形成S型通道。

[0051] 曝气管道包括曝气主管道2与曝气支管道3，其中曝气支管道3的数量至少一个，曝气主管道2连通所有曝气支管道3，每个曝气支管道3上向上设置有至少一个的莲花曝气头4，促进1，1-二氯乙烯蒸发和氧化分解，同时促使水体沿着甬道呈现S型流动。

[0052] 池壁5上设有可视窗体8，有利于对分离出的1，1-二氯乙烯进行有效扩散。

[0053] 曝气池内壁设有水位线12，显示地下水进入曝气池的水位高程，以便达到最佳处理效果分离1，1-二氯乙烯的工艺，步骤如下：

[0054] (1)含1，1-二氯乙烯的地下水从进水主管道1输入系统，地下水沿着甬道呈S型路线输入到曝气池10中；

[0055] (2)外界新鲜空气由曝气主管道2从系统底部输入，并分配到所有曝气支管道3中由莲花曝气头4向上喷出，1，1-二氯乙烯从水体分离、挥发；

[0056] (3)经处理达标水体通过出水管9高位排出，未达标水体低位进入回流管6，经回流管出口7流入曝气池10进行二次处理，依次循环，直至水体达标。

[0057] 以下对本发明中各部件的功能做进一步详细说明，具体见表1。

[0058] 表1 水体处理系统中各参数说明

[0059]

[0060] 利用以上分离系统对水体中1，1-二氯乙烯进行分离。首先将含有1，1-二氯乙烯的水体通过进水主管道1流入曝气池10中，在格栅11的阻断下使得含1，1-二氯乙烯地下水以S型路线流动，并产生大量气泡促使1，1-二氯乙烯蒸发；水体以S型路线流动，增加水体暴露作用时间，使1，1-二氯乙烯从水体中分离。

[0061] 与此同时，将空气由曝气主管道2进入并经过曝气支管道3最后由莲花曝气头4喷出，促使1，1-二氯乙烯蒸发和氧化。从而使1，1-二氯乙烯从水体中分离。

[0062] 实施例2

[0063] 为了检验设计的合理性，使其达到最佳的处理效果，通过以上1，1-二氯乙烯分离系统对1，1-二氯乙烯去除率试验和影响因素进行正交试验，对设计的合理性及最佳运行参数进行验证，试验结果如下：

[0064] 为了检验设计的合理性，使其达到最佳的处理效果，通过曝气池对1，1-二氯乙烯去除率试验和影响因素正交试验，对设计的合理性及最佳运行参数进行验证，试验结果如下：1.曝气池对1，1-二氯乙烯去除率试验结果及分析

[0065] 图4所示为曝气池对1，1-二氯乙烯去除特性曲线，其中纵坐标以1，1-二氯乙烯去除率，来表征1，1-二氯乙烯的去除效果，横坐标为曝气时间。在回流量一定的情况下，随着曝气时间的增长，1，1-二氯乙烯去除率不断增加，这也说明曝气池中的1，1-二氯乙烯随时间不断减少

[0066] 图4为60cm、85cm和130cm三种不同的是水位高程下，1，1-二氯乙烯去除率达到最高的时间，从其折线的趋势来看，当水位高程为85cm时，经过24小时，曝气池对1，1-二氯乙烯的去除效果最佳，去除率最高达到85％。

[0067] 2.正交因素水平试验

[0068] 利用正交试验，对干法厌氧处理设备的实验结果进行分析研究，在干法厌氧处理设备中，曝气时间、水位高程和回流量是主要影响因素，三个因素对设备使用效率有着重要影响，根据这三个因素效应范围，设定它们的试验因素与水平设计见表2所示。

[0069] 表2 正交试验生长因子试验因素与水平

[0070]

[0071] 其中：水位高程是指曝气池水位高度，回流量是指二次处理液返回曝气池的液体流量。

[0072] 产生试验设计方案，共15个试验点；其12个为分析点，3个为中心点，根据方案设计试验，产生结果。

[0073] 3.正交试验结果分析

[0074] 采用正交试验分析法，以曝气时间、水位高程和回流量三因素为条件变量，以1，1-二氯乙烯的去除率为响应值，对分离系统的1，1-二氯乙烯去除的外界条件进行优化。根据正交试验设计方案进行试验后所得结果如表3所示。

[0075] 表3 试验设计与结果分析

[0076]

[0077]

[0078] 5.回归模型的建立与显著性检验

[0079] 通过最小二乘法拟合的二次多项式方程：

[0080]

[0081] 式中：

[0082] QCL-预测响应值；xi和xj-自变量代码值；β0-常数项；βi-线性系数；βij-交互项系数；βii-二次项系数；ε-随机误差。

[0083] 对表3数据进行多元回归拟合后，得到去除率(QCL)与曝气时间(x1)、水位高程(x2)、回流量(x3)的回归方程：

[0084] QCL＝2.149-0.046x1+0.076x2+0.028x3+0.048x1x2-9.075×10-3x1x3+0.098x2x3+5.8×10-4x12-0.19x22-0.089x32 (2)

[0085] 对正交试验的结果进行二次回归方程模型方差分析，见表4所示。

[0086] 表4 二次回归方程方差分析结果

[0087]

[0088]

[0089] **表示极显著，即(p<0.01)为水平极显著；*表示显著，即(p<0.05)为水平显著。

[0090] 模型的二次项的P值小于0.01，表明三者的协同作用对1，1-二氯乙烯去除效果的影响显著；而曝气时间的P值大于0.05，表明其对1，1-二氯乙烯去除影响最为明显。在2 -3
表4中，相关系数R＝0.8780，失拟项＝7.99×10 为显著，拟合信任度高，所进行试验可信度高。

[0091] 以上通过所得回归模型参数对1，1-二氯乙烯去除率进行了优化，得出对1，1-二3
氯乙烯分离系统的设计合理，当参数条件回流量为85m/min、水位85cm、曝气时间为24h、采用连续曝气方式，最为经济有效。在此条件下1，1-二氯乙烯去除设备去除率为99.87％，表明该数学模型对该试验研究有较好的预测性，能够真实反映试验结果。

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