摘要
一種用于地下水處理的可滲透反應(yīng)墻裝置，包括：沿地下水流向依次設(shè)置的進(jìn)水箱、可滲透反應(yīng)箱及出水箱，且進(jìn)水箱、可滲透反應(yīng)箱及出水箱之間設(shè)置有網(wǎng)狀格柵;進(jìn)水箱相對可滲透反應(yīng)箱另一側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水口，頂部設(shè)取樣口;可滲透反應(yīng)箱內(nèi)設(shè)反應(yīng)介質(zhì)層，所述反應(yīng)介質(zhì)層包括沿地下水流向依次層疊設(shè)置的第一石灰石層、第一活性炭層、鐵屑層、覆有納米陶瓷過濾膜的多孔陶瓷過濾板、第二活性炭層及第二石灰石層;所述出水箱頂部設(shè)取樣口。本發(fā)明裝置使用的介質(zhì)材料具有制備簡單、原料來源豐富，成本低廉，使用壽命長的特點(diǎn)，對地下水中BOD、COD、重金屬、硝酸鹽均具有良好的去除效果，提高可滲透反應(yīng)墻對污染地下水的修復(fù)能力。
權(quán)利要求書
1.一種用于地下水處理的可滲透反應(yīng)墻裝置，其特征在于，包括：
沿地下水流向依次設(shè)置的進(jìn)水箱、可滲透反應(yīng)箱及出水箱，且進(jìn)水箱、可滲透反應(yīng)箱及出水箱之間設(shè)置有網(wǎng)狀格柵;
進(jìn)水箱相對可滲透反應(yīng)箱另一側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水口，頂部設(shè)取樣口;
可滲透反應(yīng)箱內(nèi)設(shè)反應(yīng)介質(zhì)層，所述反應(yīng)介質(zhì)層包括沿地下水流向依次層疊設(shè)置的第一石灰石層、第一活性炭層、鐵屑層、覆有納米陶瓷過濾膜的多孔陶瓷過濾板、第二活性炭層及第二石灰石層;
所述出水箱頂部設(shè)取樣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地下水處理的可滲透反應(yīng)墻裝置，其特征在于，還包括一流量計(jì)，設(shè)置于進(jìn)水箱進(jìn)水管道上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地下水處理的可滲透反應(yīng)墻裝置，其特征在于，還包括取樣插頭，分別插設(shè)于所述進(jìn)水箱取樣口及出水箱取樣口，所述取樣插頭包括濾管、一端插設(shè)于濾管內(nèi)的取樣針頭以及連接于所述取樣針頭另一端的控制開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地下水處理的可滲透反應(yīng)墻裝置，其特征在于，所述進(jìn)水箱的尺寸為200cm×95cm×200cm，所述可滲透反應(yīng)箱的尺寸為320cm×95cm×150cm，所述出水箱的尺寸為80cm×95cm×150cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地下水處理的可滲透反應(yīng)墻裝置，其特征在于，所述可滲透反應(yīng)箱內(nèi)反應(yīng)介質(zhì)層中鐵屑、活性炭、納米陶瓷過濾板和石灰石的體積比為2:1:1:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的用于地下水處理的可滲透反應(yīng)墻裝置，其特征在于，所述可滲透反應(yīng)箱內(nèi)反應(yīng)介質(zhì)層厚度為100~130cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的用于地下水處理的可滲透反應(yīng)墻裝置，其特征在于，所述可滲透反應(yīng)箱內(nèi)反應(yīng)介質(zhì)層的孔隙率為0.36~0.40。
說明書
一種用于地下水處理的可滲透反應(yīng)墻裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于地下水污染控制修復(fù)及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于地下水處理的可滲透反應(yīng)墻裝置。
背景技術(shù)
目前，世界范圍內(nèi)的地下水污染問題日益嚴(yán)重，很多國家都已經(jīng)投入大量的人力物力對污染的地下水進(jìn)行修復(fù)。
滲透反應(yīng)墻(Permeable Reactive Barrier，PRB)技術(shù)是一種為達(dá)到一定環(huán)境污染治理目標(biāo)而將特定反應(yīng)介質(zhì)安裝在地面以下的污染處理系統(tǒng)，它阻斷污染帶、將其中的污染物轉(zhuǎn)化為環(huán)境可接受的形式，但不破壞地下水流動(dòng)性。具體地說，PRB 中含有降解各種污染物的氧化還原劑、螯合劑、絡(luò)合劑、吸附劑、沉淀劑或微生物，當(dāng)污染物隨水流通過預(yù)先設(shè)置好的PRB 時(shí)，各種污染物可以被還原、吸附、沉淀或生物降解。
大量研究證實(shí)，PRB可以除去地下水中共存的重金屬(如Cr6+)和有機(jī)物(如苯、乙苯、二甲苯和多氯聯(lián)苯)，PRB對地下水中的污染物去除種類和和效果主要與滲透介質(zhì)材料有關(guān)。
目前，可用于PRB滲透介質(zhì)的材料主要有羥基磷酸鹽、黏土礦物、過氧化鎂、過氧化鈣、零價(jià)鐵、Fe( )礦物及雙金屬等，實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)所處理的地下水的污染物種類選擇不同的介質(zhì)材料。
PRB 技術(shù)在修復(fù)地下水的多種污染中得到了研究和實(shí)際應(yīng)用，但目前該技術(shù)仍然面臨一些缺陷和問題，影響著該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用的推廣。
在PRB墻體材料安裝在地下之前，需要在室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，即根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際的地下水中污染物種類和含量，利用模擬裝置，確定反應(yīng)材料的種類、配比和墻體厚度。現(xiàn)有工業(yè)園區(qū)內(nèi)水質(zhì)相當(dāng)復(fù)雜，一般含有高濃度有機(jī)物、重金屬、懸浮物、氨氮等，而現(xiàn)有的可滲透反應(yīng)墻墻體材料配方單一，可處理的污染物類型少，要大大增加墻體厚度才能保證對復(fù)雜污水的處理效率，應(yīng)用建設(shè)成本較高。雖然現(xiàn)在出現(xiàn)了一些復(fù)合配方的可滲透反應(yīng)墻墻體材料，但是往往只能針對少數(shù)污染物(如氨氮或有機(jī)物)進(jìn)行有效處理，對于成分復(fù)雜的水體依然難以達(dá)到較高的綜合處理效果。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于地下水處理的可滲透反應(yīng)墻裝置，克服現(xiàn)有技術(shù)綜合處理效率低的缺陷，提供一種成本低、綜合處理效率高、單位體積可處理污水量大的可滲透反應(yīng)墻裝置。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種用于地下水處理的可滲透反應(yīng)墻裝置，包括：沿地下水流向依次設(shè)置的進(jìn)水箱、可滲透反應(yīng)箱及出水箱，且進(jìn)水箱、可滲透反應(yīng)箱及出水箱之間設(shè)置有網(wǎng)狀格柵;進(jìn)水箱相對可滲透反應(yīng)箱另一側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水口，頂部設(shè)取樣口;可滲透反應(yīng)箱內(nèi)設(shè)反應(yīng)介質(zhì)層，所述反應(yīng)介質(zhì)層包括沿地下水流向依次層疊設(shè)置的第一石灰石層、第一活性炭層、鐵屑層、覆有納米陶瓷過濾膜的多孔陶瓷過濾板、第二活性炭層及第二石灰石層;所述出水箱頂部設(shè)取樣口。
進(jìn)一步，還包括一流量計(jì)，設(shè)置于進(jìn)水箱進(jìn)水管道上。
另，還包括取樣插頭，分別插設(shè)于所述進(jìn)水箱取樣口及出水箱取樣口，所述取樣插頭包括濾管、一端插設(shè)于濾管內(nèi)的取樣針頭以及連接于所述取樣針頭另一端的控制開關(guān)。
另有，所述進(jìn)水箱的尺寸為200cm×95cm×200cm，所述可滲透反應(yīng)箱的尺寸為320cm×95cm×150cm，所述出水箱的尺寸為80cm×95cm×150cm。
再，所述可滲透反應(yīng)箱內(nèi)反應(yīng)介質(zhì)層中鐵屑、活性炭、納米陶瓷過濾板和石灰石的體積比為2:1:1:1。
再有，所述可滲透反應(yīng)箱內(nèi)反應(yīng)介質(zhì)層厚度為100~130cm。
且，所述可滲透反應(yīng)箱內(nèi)反應(yīng)介質(zhì)層的孔隙率為0.36~0.40。
其中，所述可滲透反應(yīng)箱中覆有納米陶瓷過濾膜的多孔陶瓷過濾板的制備方法參見中國專利CN101092307A。
在本發(fā)明的可滲透反應(yīng)箱中：
鐵屑通過自身的吸附作用來去除部分CODCr。當(dāng)零價(jià)鐵發(fā)生反應(yīng)時(shí)，除提供電子外，所形成的氧化鐵水合物具有較強(qiáng)的吸附、絮凝活性，降低出水污染物的濃度。同時(shí)，鐵屑及鐵屑內(nèi)電解產(chǎn)生的Fe2+、[H]的還原作用還提高了地下水的可生化性。另外，鐵是微生物生長所必需的微量元素，經(jīng)反應(yīng)后能促進(jìn)系統(tǒng)中微生物的生長，有利于有機(jī)污染物的生物降解，進(jìn)一步降低出水的CODCr。再者，反應(yīng)介質(zhì)中的活性炭具有內(nèi)表面積大、孔穴多、吸附和離子交換能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有顯著的消毒凈化功能，同時(shí)釋放氧離子，可循環(huán)使用，無二次污染。由于PRB系統(tǒng)反應(yīng)墻內(nèi)含有一種富有納米陶瓷過濾膜的多孔陶瓷過濾板，具有超強(qiáng)的吸附性能，進(jìn)一步吸收了地下水中的污染物。
當(dāng)?shù)叵滤鹘?jīng)PRB系統(tǒng)時(shí)，其中的大分子有機(jī)氮被介質(zhì)所截留，同時(shí)活性炭對氨氮以及重金屬具有很強(qiáng)的吸附與離子交換功能，能大量吸附NH4+。此外，系統(tǒng)中微生物的硝化反硝化作用以及鐵屑的化學(xué)還原作用也是TN被去除的重要原因。
去除TP則是利用化學(xué)吸附以及微生物的作用。鐵屑通過電解作用會(huì)產(chǎn)生Fe()和Fe()，當(dāng)它們與磷酸根反應(yīng)時(shí)便會(huì)產(chǎn)生磷酸鐵或羥基磷酸鐵的沉淀物，從而達(dá)到去除磷的效果。且產(chǎn)生的氧化鐵水合物通過其本身具有的吸附絮凝活性是可以吸附水中的游離狀態(tài)的磷的。另外經(jīng)分析測定，地下水中含有一定濃度的Mg2+，能和PO43-、NH4+反應(yīng)生成磷酸銨鎂沉淀而去除一定量的PO43-、NH4+。
Fe(0)可與硝酸根離子反應(yīng)使其迅速被還原。另外，鐵是微生物生長所必需的微量元素，因此當(dāng)?shù)叵滤?jīng)過鐵屑的處理以后，能促進(jìn)系統(tǒng)中微生物的生長，硝酸鹽可以被微生物降解。PRB系統(tǒng)反應(yīng)墻中含有納米多孔陶瓷過濾板，其獨(dú)特的吸附材料和系統(tǒng)構(gòu)造對硝酸鹽類有較好的去除效果。
在PRB系統(tǒng)中，鐵屑是一種的主要的反應(yīng)介質(zhì)，它在電解質(zhì)溶液中會(huì)發(fā)生內(nèi)電解。在對系統(tǒng)進(jìn)、出水中的鐵離子濃度進(jìn)行跟蹤監(jiān)測后，發(fā)現(xiàn)進(jìn)水鐵離子濃度的平均值為0.39mg/L，出水的為0.64mg/L，出水鐵離子濃度比進(jìn)水高出了64%。由此可以得出初步結(jié)論，鐵屑的內(nèi)電解和凈化材料的吸附作用能在一定程度上去除PRB系統(tǒng)中的污染物，提高水質(zhì)。
本發(fā)明的有益效果在于：
本發(fā)明的介質(zhì)材料具有制備簡單、原料來源豐富，成本低廉，使用壽命長的特點(diǎn)，使用這種材料的可滲透反應(yīng)墻對地下水中BOD、COD、重金屬、硝酸鹽均具有良好的去除效果，大大提高可滲透反應(yīng)墻對污染地下水的修復(fù)能力，該材料不會(huì)產(chǎn)生有毒金屬重新活化和地下水的新生污染問題。本裝置的使用壽命為30-50年，可滲透反應(yīng)箱內(nèi)的反應(yīng)介質(zhì)的更新時(shí)間為5-6年。
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