摘要

    一種用于地下水處理的可滲透反應墻裝置，包括：沿地下水流向依次設置的進(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(wǎng)狀格柵;進(jìn)水箱相對可滲透反應箱另一側壁上設有進(jìn)水口，頂部設取樣口;可滲透反應箱內設反應介質(zhì)層，所述反應介質(zhì)層包括沿地下水流向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)濾板、第二活性炭層及第二石灰石層;所述出水箱頂部設取樣口。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(cháng)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，提高可滲透反應墻對污染地下水的修復能力。

權利要求書(shū)

    1.一種用于地下水處理的可滲透反應墻裝置，其特征在于，包括：

沿地下水流向依次設置的進(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(wǎng)狀格柵;

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

可滲透反應箱內設反應介質(zhì)層，所述反應介質(zhì)層包括沿地下水流向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)濾板、第二活性炭層及第二石灰石層;

     所述出水箱頂部設取樣口。

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

    3.根據權利要求1所述的用于地下水處理的可滲透反應墻裝置，其特征在于，還包括取樣插頭，分別插設于所述進(jìn)水箱取樣口及出水箱取樣口，所述取樣插頭包括濾管、一端插設于濾管內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.根據權利要求1所述的用于地下水處理的可滲透反應墻裝置，其特征在于，所述進(jìn)水箱的尺寸為200cm×95cm×200cm，所述可滲透反應箱的尺寸為320cm×95cm×150cm，所述出水箱的尺寸為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墻裝置，其特征在于，所述可滲透反應箱內反應介質(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.根據權利要求1或5所述的用于地下水處理的可滲透反應墻裝置，其特征在于，所述可滲透反應箱內反應介質(zhì)層厚度為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墻裝置，其特征在于，所述可滲透反應箱內反應介質(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墻裝置

技術(shù)領(lǐng)域

    本發(fā)明屬于地下水污染控制修復及環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于地下水處理的可滲透反應墻裝置。

背景技術(shù)

    目前，世界范圍內的地下水污染問(wèn)題日益嚴重，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。

    滲透反應墻(Permeable Reactive Barrier，PRB)技術(shù)是一種為達到一定環(huán)境污染治理目標而將特定反應介質(zhì)安裝在地面以下的污染處理系統，它阻斷污染帶、將其中的污染物轉化為環(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，當污染物隨水流通過(guò)預先設置好的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(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)際應用中，可以根據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)在修復地下水的多種污染中得到了研究和實(shí)際應用，但目前該技術(shù)仍然面臨一些缺陷和問(wèn)題，影響著(zhù)該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和實(shí)際應用的推廣。

    在PRB墻體材料安裝在地下之前，需要在室內進(jìn)行試驗，即根據當地實(shí)際的地下水中污染物種類(lèi)和含量，利用模擬裝置，確定反應材料的種類(lèi)、配比和墻體厚度�，F有工業(yè)園區內水質(zhì)相當復雜，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復雜污水的處理效率，應用建設成本較高。雖然現在出現了一些復合配方的可滲透反應墻墻體材料，但是往往只能針對少數污染物(如氨氮或有機物)進(jìn)行有效處理，對于成分復雜的水體依然難以達到較高的綜合處理效果。

發(fā)明內容

    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墻裝置，克服現有技術(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墻裝置。

為達到上述目的，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墻裝置，包括：沿地下水流向依次設置的進(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(wǎng)狀格柵;進(jìn)水箱相對可滲透反應箱另一側壁上設有進(jìn)水口，頂部設取樣口;可滲透反應箱內設反應介質(zhì)層，所述反應介質(zhì)層包括沿地下水流向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)濾板、第二活性炭層及第二石灰石層;所述出水箱頂部設取樣口。

進(jìn)一步，還包括一流量計，設置于進(jìn)水箱進(jìn)水管道上。

    另，還包括取樣插頭，分別插設于所述進(jìn)水箱取樣口及出水箱取樣口，所述取樣插頭包括濾管、一端插設于濾管內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，所述可滲透反應箱內反應介質(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，所述可滲透反應箱內反應介質(zhì)層厚度為100~130cm。

    且，所述可滲透反應箱內反應介質(zhì)層的孔隙率為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)濾板的制備方法參見(jiàn)中國專(zhuān)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(lái)去除部分CODCr。當零價(jià)鐵發(fā)生反應時(shí)，除提供電子外，所形成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(shí)，鐵屑及鐵屑內電解產(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(cháng)所必需的微量元素，經(jīng)反應后能促進(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(zhì)中的活性炭具有內表面積大、孔穴多、吸附和離子交換能力強等優(yōu)點(diǎn)，具有顯著(zhù)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系統反應墻內含有一種富有納米陶瓷過(guò)濾膜的多孔陶瓷過(guò)濾板，具有超強的吸附性能，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(shí)，其中的大分子有機氮被介質(zhì)所截留，同時(shí)活性炭對氨氮以及重金屬具有很強的吸附與離子交換功能，能大量吸附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()，當它們與磷酸根反應時(shí)便會(huì )產(chǎn)生磷酸鐵或羥基磷酸鐵的沉淀物，從而達到去除磷的效果。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)分析測定，地下水中含有一定濃度的Mg2+，能和PO43-、NH4+反應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使其迅速被還原。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)鐵屑的處理以后，能促進(jìn)系統中微生物的生長(cháng)，硝酸鹽可以被微生物降解。PRB系統反應墻中含有納米多孔陶瓷過(guò)濾板，其獨特的吸附材料和系統構造對硝酸鹽類(lèi)有較好的去除效果。

    在PRB系統中，鐵屑是一種的主要的反應介質(zhì)，它在電解質(zhì)溶液中會(huì )發(fā)生內電解。在對系統進(jìn)、出水中的鐵離子濃度進(jìn)行跟蹤監測后，發(fā)現進(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論，鐵屑的內電解和凈化材料的吸附作用能在一定程度上去除PRB系統中的污染物，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(cháng)的特點(diǎn)，使用這種材料的可滲透反應墻對地下水中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墻對污染地下水的修復能力，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，可滲透反應箱內的反應介質(zhì)的更新時(shí)間為5-6年。