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(duì)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(guò)濾膜的多孔陶瓷過(guò)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(jiǎn)單、原料來(lái)源豐富，成本低廉，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，對(duì)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(duì)污染地下水的修復(fù)能力。
權(quán)利要求書(shū)
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(duì)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(guò)濾膜的多孔陶瓷過(guò)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(kāi)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(guò)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(shuō)明書(shū)
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(wèn)題日益嚴(yán)重，很多國(guó)家都已經(jīng)投入大量的人力物力對(duì)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(shuō)，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(guò)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(duì)地下水中的污染物去除種類(lèi)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(guò)氧化鎂、過(guò)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(lèi)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(wèn)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(lèi)和含量，利用模擬裝置，確定反應(yīng)材料的種類(lèi)、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(lèi)型少，要大大增加墻體厚度才能保證對(duì)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(duì)少數(shù)污染物(如氨氮或有機(jī)物)進(jìn)行有效處理，對(duì)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(wèn)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(duì)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(guò)濾膜的多孔陶瓷過(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)濾膜的多孔陶瓷過(guò)濾板的制備方法參見(jiàn)中國(guó)專(zhuān)利CN101092307A。
在本發(fā)明的可滲透反應(yīng)箱中：
鐵屑通過(guò)自身的吸附作用來(lái)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(zhǎng)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(zhǎng)，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(wú)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(guò)濾膜的多孔陶瓷過(guò)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(duì)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(guò)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(guò)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(cè)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(zhǎng)所必需的微量元素，因此當(dāng)?shù)叵滤?jīng)過(guò)鐵屑的處理以后，能促進(jìn)系統(tǒng)中微生物的生長(zhǎng)，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(guò)濾板，其獨(dú)特的吸附材料和系統(tǒng)構(gòu)造對(duì)硝酸鹽類(lèi)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)、出水中的鐵離子濃度進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)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(jiǎn)單、原料來(lái)源豐富，成本低廉，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，使用這種材料的可滲透反應(yīng)墻對(duì)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(duì)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(wèn)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。
江蘇新仁源環(huán)保工程有限公司