摘要

    一種(zhǒng)用于地下水處理的可滲透反應牆裝置，包括：沿地下水流向(xiàng)依次設置的進(jìn)水箱、可滲透反應箱及出水箱，且進(jìn)水箱、可滲透反應箱及出水箱之間設置有網狀格栅;進(jìn)水箱相對(duì)可滲透反應箱另一側壁上設有進(jìn)水口，頂部設取樣(yàng)口;可滲透反應箱内設反應介質層，所述反應介質層包括沿地下水流向(xiàng)依次層疊設置的第一石灰石層、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)濾闆、第二活性炭層及第二石灰石層;所述出水箱頂部設取樣(yàng)口。本發(fā)明裝置使用的介質材料具有制備簡單、原料來源豐富，成(chéng)本低廉，使用壽命長(cháng)的特點，對(duì)地下水中BOD、COD、重金屬、硝酸鹽均具有良好(hǎo)的去除效果，提高可滲透反應牆對(duì)污染地下水的修複能(néng)力。

權利要求書

    1.一種(zhǒng)用于地下水處理的可滲透反應牆裝置，其特征在于，包括：

沿地下水流向(xiàng)依次設置的進(jìn)水箱、可滲透反應箱及出水箱，且進(jìn)水箱、可滲透反應箱及出水箱之間設置有網狀格栅;

    進(jìn)水箱相對(duì)可滲透反應箱另一側壁上設有進(jìn)水口，頂部設取樣(yàng)口;

可滲透反應箱内設反應介質層，所述反應介質層包括沿地下水流向(xiàng)依次層疊設置的第一石灰石層、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)濾闆、第二活性炭層及第二石灰石層;

     所述出水箱頂部設取樣(yàng)口。

    2.根據權利要求1所述的用于地下水處理的可滲透反應牆裝置，其特征在于，還(hái)包括一流量計，設置于進(jìn)水箱進(jìn)水管道(dào)上。

    3.根據權利要求1所述的用于地下水處理的可滲透反應牆裝置，其特征在于，還(hái)包括取樣(yàng)插頭，分别插設于所述進(jìn)水箱取樣(yàng)口及出水箱取樣(yàng)口，所述取樣(yàng)插頭包括濾管、一端插設于濾管内的取樣(yàng)針頭以及連接于所述取樣(yàng)針頭另一端的控制開(kāi)關。

    4.根據權利要求1所述的用于地下水處理的可滲透反應牆裝置，其特征在于，所述進(jìn)水箱的尺寸爲200cm×95cm×200cm，所述可滲透反應箱的尺寸爲320cm×95cm×150cm，所述出水箱的尺寸爲80cm×95cm×150cm。

    5.根據權利要求1所述的用于地下水處理的可滲透反應牆裝置，其特征在于，所述可滲透反應箱内反應介質層中鐵屑、活性炭、納米陶瓷過(guò)濾闆和石灰石的體積比爲2:1:1:1。

    6.根據權利要求1或5所述的用于地下水處理的可滲透反應牆裝置，其特征在于，所述可滲透反應箱内反應介質層厚度爲100~130cm。

    7.根據權利要求1或5所述的用于地下水處理的可滲透反應牆裝置，其特征在于，所述可滲透反應箱内反應介質層的孔隙率爲0.36~0.40。

說明書

一種(zhǒng)用于地下水處理的可滲透反應牆裝置

技術領域

    本發(fā)明屬于地下水污染控制修複及環境保護技術領域，具體地，涉及一種(zhǒng)用于地下水處理的可滲透反應牆裝置。

背景技術

    目前，世界範圍内的地下水污染問題日益嚴重，很多國(guó)家都(dōu)已經(jīng)投入大量的人力物力對(duì)污染的地下水進(jìn)行修複。

    滲透反應牆(Permeable Reactive Barrier，PRB)技術是一種(zhǒng)爲達到一定環境污染治理目标而將(jiāng)特定反應介質安裝在地面(miàn)以下的污染處理系統，它阻斷污染帶、將(jiāng)其中的污染物轉化爲環境可接受的形式，但不破壞地下水流動性。具體地說，PRB 中含有降解各種(zhǒng)污染物的氧化還(hái)原劑、螯合劑、絡合劑、吸附劑、沉澱劑或微生物，當污染物随水流通過(guò)預先設置好(hǎo)的PRB 時，各種(zhǒng)污染物可以被(bèi)還(hái)原、吸附、沉澱或生物降解。

    大量研究證實，PRB可以除去地下水中共存的重金屬(如Cr6+)和有機物(如苯、乙苯、二甲苯和多氯聯苯)，PRB對(duì)地下水中的污染物去除種(zhǒng)類和和效果主要與滲透介質材料有關。

目前，可用于PRB滲透介質的材料主要有羟基磷酸鹽、黏土礦物、過(guò)氧化鎂、過(guò)氧化鈣、零價鐵、Fe( )礦物及雙金屬等，實際應用中，可以根據所處理的地下水的污染物種(zhǒng)類選擇不同的介質材料。

    PRB 技術在修複地下水的多種(zhǒng)污染中得到了研究和實際應用，但目前該技術仍然面(miàn)臨一些缺陷和問題，影響著(zhe)該技術的進(jìn)一步發(fā)展和實際應用的推廣。

    在PRB牆體材料安裝在地下之前，需要在室内進(jìn)行試驗，即根據當地實際的地下水中污染物種(zhǒng)類和含量，利用模拟裝置，确定反應材料的種(zhǒng)類、配比和牆體厚度。現有工業園區内水質相當複雜，一般含有高濃度有機物、重金屬、懸浮物、氨氮等，而現有的可滲透反應牆牆體材料配方單一，可處理的污染物類型少，要大大增加牆體厚度才能(néng)保證對(duì)複雜污水的處理效率，應用建設成(chéng)本較高。雖然現在出現了一些複合配方的可滲透反應牆牆體材料，但是往往隻能(néng)針對(duì)少數污染物(如氨氮或有機物)進(jìn)行有效處理，對(duì)于成(chéng)分複雜的水體依然難以達到較高的綜合處理效果。

發(fā)明内容

    爲解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種(zhǒng)用于地下水處理的可滲透反應牆裝置，克服現有技術綜合處理效率低的缺陷，提供一種(zhǒng)成(chéng)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牆裝置。

爲達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

    一種(zhǒng)用于地下水處理的可滲透反應牆裝置，包括：沿地下水流向(xiàng)依次設置的進(jìn)水箱、可滲透反應箱及出水箱，且進(jìn)水箱、可滲透反應箱及出水箱之間設置有網狀格栅;進(jìn)水箱相對(duì)可滲透反應箱另一側壁上設有進(jìn)水口，頂部設取樣(yàng)口;可滲透反應箱内設反應介質層，所述反應介質層包括沿地下水流向(xiàng)依次層疊設置的第一石灰石層、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)濾闆、第二活性炭層及第二石灰石層;所述出水箱頂部設取樣(yàng)口。

進(jìn)一步，還(hái)包括一流量計，設置于進(jìn)水箱進(jìn)水管道(dào)上。

    另，還(hái)包括取樣(yàng)插頭，分别插設于所述進(jìn)水箱取樣(yàng)口及出水箱取樣(yàng)口，所述取樣(yàng)插頭包括濾管、一端插設于濾管内的取樣(yàng)針頭以及連接于所述取樣(yàng)針頭另一端的控制開(kāi)關。

    另有，所述進(jìn)水箱的尺寸爲200cm×95cm×200cm，所述可滲透反應箱的尺寸爲320cm×95cm×150cm，所述出水箱的尺寸爲80cm×95cm×150cm。

再，所述可滲透反應箱内反應介質層中鐵屑、活性炭、納米陶瓷過(guò)濾闆和石灰石的體積比爲2:1:1:1。

    再有，所述可滲透反應箱内反應介質層厚度爲100~130cm。

    且，所述可滲透反應箱内反應介質層的孔隙率爲0.36~0.40。

    其中，所述可滲透反應箱中覆有納米陶瓷過(guò)濾膜的多孔陶瓷過(guò)濾闆的制備方法參見中國(guó)專利CN101092307A。

在本發(fā)明的可滲透反應箱中：

    鐵屑通過(guò)自身的吸附作用來去除部分CODCr。當零價鐵發(fā)生反應時，除提供電子外，所形成(chéng)的氧化鐵水合物具有較強的吸附、絮凝活性，降低出水污染物的濃度。同時，鐵屑及鐵屑内電解産生的Fe2+、[H]的還(hái)原作用還(hái)提高了地下水的可生化性。另外，鐵是微生物生長(cháng)所必需的微量元素，經(jīng)反應後(hòu)能(néng)促進(jìn)系統中微生物的生長(cháng)，有利于有機污染物的生物降解，進(jìn)一步降低出水的CODCr。再者，反應介質中的活性炭具有内表面(miàn)積大、孔穴多、吸附和離子交換能(néng)力強等優點，具有顯著的消毒淨化功能(néng)，同時釋放氧離子，可循環使用，無二次污染。由于PRB系統反應牆内含有一種(zhǒng)富有納米陶瓷過(guò)濾膜的多孔陶瓷過(guò)濾闆，具有超強的吸附性能(néng)，進(jìn)一步吸收了地下水中的污染物。

    當地下水流經(jīng)PRB系統時，其中的大分子有機氮被(bèi)介質所截留，同時活性炭對(duì)氨氮以及重金屬具有很強的吸附與離子交換功能(néng)，能(néng)大量吸附NH4+。此外，系統中微生物的硝化反硝化作用以及鐵屑的化學(xué)還(hái)原作用也是TN被(bèi)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)電解作用會産生Fe()和Fe()，當它們與磷酸根反應時便會産生磷酸鐵或羟基磷酸鐵的沉澱物，從而達到去除磷的效果。且産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遊離狀态的磷的。另外經(jīng)分析測定，地下水中含有一定濃度的Mg2+，能(néng)和PO43-、NH4+反應生成(chéng)磷酸铵鎂沉澱而去除一定量的PO43-、NH4+。

    Fe(0)可與硝酸根離子反應使其迅速被(bèi)還(hái)原。另外，鐵是微生物生長(cháng)所必需的微量元素，因此當地下水經(jīng)過(guò)鐵屑的處理以後(hòu)，能(néng)促進(jìn)系統中微生物的生長(cháng)，硝酸鹽可以被(bèi)微生物降解。PRB系統反應牆中含有納米多孔陶瓷過(guò)濾闆，其獨特的吸附材料和系統構造對(duì)硝酸鹽類有較好(hǎo)的去除效果。

    在PRB系統中，鐵屑是一種(zhǒng)的主要的反應介質，它在電解質溶液中會發(fā)生内電解。在對(duì)系統進(jìn)、出水中的鐵離子濃度進(jìn)行跟蹤監測後(hòu)，發(fā)現進(jìn)水鐵離子濃度的平均值爲0.39mg/L，出水的爲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論，鐵屑的内電解和淨化材料的吸附作用能(néng)在一定程度上去除PRB系統中的污染物，提高水質。

本發(fā)明的有益效果在于：

    本發(fā)明的介質材料具有制備簡單、原料來源豐富，成(chéng)本低廉，使用壽命長(cháng)的特點，使用這(zhè)種(zhǒng)材料的可滲透反應牆對(duì)地下水中BOD、COD、重金屬、硝酸鹽均具有良好(hǎo)的去除效果，大大提高可滲透反應牆對(duì)污染地下水的修複能(néng)力，該材料不會産生有毒金屬重新活化和地下水的新生污染問題。本裝置的使用壽命爲30-50年，可滲透反應箱内的反應介質的更新時間爲5-6年。