一種用于地下水中有機污染物修復(fù)裝置和方法
【專利摘要】一種地下水中有機污染物修復(fù)裝置，包括：抽水系統(tǒng)、布水系統(tǒng)、還原性介質(zhì)填充區(qū)、環(huán)形水力負(fù)荷緩沖區(qū)、吸附-高級氧化介質(zhì)填充區(qū)、快速滲流區(qū)和在線監(jiān)測系統(tǒng)。通過抽水系統(tǒng)抽水經(jīng)布水系統(tǒng)均勻分布布水，并在填充還原性介質(zhì)區(qū)與吸附-高級氧化介質(zhì)區(qū)域分步實現(xiàn)還原反應(yīng)與氧化反應(yīng)以達(dá)到去除地下水中有機污染物的目的，且修復(fù)后的地下水并可快速滲流進(jìn)入地下含水層；可實現(xiàn)氧化還原反應(yīng)分段進(jìn)行，高效的去除地下水有機物，并可有效的解決修復(fù)后的地下水去向問題。本發(fā)明涉及上述修復(fù)裝置對地下水中有機污染物進(jìn)行修復(fù)的方法。
【專利說明】—種用于地下水中有機污染物修復(fù)裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地下水污染修復(fù)技術(shù)范疇，具體涉及一種地下水中有機污染物修復(fù)裝置。
[0002]本發(fā)明涉及一種利用上述修復(fù)裝置對地下水中有機污染物進(jìn)行修復(fù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]地下水有機污染物修復(fù)技術(shù)已成為當(dāng)前國際上地下水污染防治的熱點問題。
[0004]目前國內(nèi)外研究較多的技術(shù)有抽出處理、原位曝氣、滲透性反應(yīng)墻、原位化學(xué)氧化、原位生物修復(fù)等。同時出現(xiàn)了具有一定效果的地下水有機污染修復(fù)實際工程，包括抽出處理、原位曝氣、PRB等修復(fù)案例，但這些修復(fù)技術(shù)在實際工程應(yīng)用均具有自身的優(yōu)缺點，如地下水抽出異位修復(fù)技術(shù)用于地下水有機污染物修復(fù)主要將地下水抽出后，采用污水處理技術(shù)處理受污染的地下水，其具有修復(fù)周期短、易于野外實際操作等優(yōu)點，但其修復(fù)后有機污染物會存在“滯尾”現(xiàn)象。
[0005]另外，受污染的地下水經(jīng)異位修復(fù)達(dá)標(biāo)后去向選擇問題，一般采用注水井人工回灌補充地下水，但將會改變原有的地下水環(huán)境引起水質(zhì)變化，同時也會增加修復(fù)成本。
[0006]相比較異位抽出修復(fù)技術(shù)而言，原位修復(fù)技術(shù)具有不改變地下水環(huán)境的基礎(chǔ)上，進(jìn)行修復(fù)地下水有機污染。但其面臨著修復(fù)周期長、運行難以及維護(hù)成本高等問題，并在實際工程應(yīng)用中受到污染含水層的污染物種類、土壤和含水層的介質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及地球化學(xué)等各種環(huán)境因素影響，難以達(dá)到其技術(shù)設(shè)計的最初目標(biāo)。因此，針對各技術(shù)的特點，結(jié)合我國場地實際情況，如何研發(fā)高效的、快速的并降低修復(fù)成本的地下水有機污染修復(fù)技術(shù)是地下水有機污染物修復(fù)技術(shù)的難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種地下水中有機污染物修復(fù)裝置。
[0008]本發(fā)明的又一目的在于提供一種利用上述修復(fù)裝置對地下水中有機污染物進(jìn)行修復(fù)的方法。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的地下水中有機污染物修復(fù)裝置，包括:
[0010]抽水系統(tǒng)包括:
[0011]抽水井，抽水井內(nèi)設(shè)有篩管，所述篩管的底端置于目標(biāo)污染含水層的水位面以下；潛水泵安裝在篩管間，且位于目標(biāo)污染含水層水位面以下；潛水泵連接一抽水管。
[0012]布水系統(tǒng)包括:
[0013]抽水管的管口周圍設(shè)有多個分水孔，多個分水孔分別與輻射狀的導(dǎo)水管一一對應(yīng)，導(dǎo)水管的另一端與環(huán)形布水槽相連，環(huán)形布水槽的側(cè)面和底部開設(shè)有出水孔，環(huán)形布水槽的出水孔還原性介質(zhì)填充區(qū)域內(nèi)；
[0014]還原性介質(zhì)填充區(qū)填充有可通過還原反應(yīng)將難降解的有機污染物還原為易于降解的材料；[0015]環(huán)形水力負(fù)荷緩沖區(qū)填充有細(xì)砂；
[0016]吸附-高級氧化介質(zhì)填充區(qū)填充具有高級氧化性的材料和具有吸附作用的材料；
[0017]快速滲流區(qū)填充有細(xì)砂；
[0018]在線監(jiān)測探頭安裝在篩管內(nèi)且位于目標(biāo)污染含水層水位以下，以監(jiān)測修復(fù)后下滲的水質(zhì)。
[0019]所述的地下水中有機污染物修復(fù)裝置，其中在還原性介質(zhì)填充區(qū)和吸附-高級氧化介質(zhì)填充區(qū)上方鋪蓋一定厚度的覆土層。
[0020]所述的地下水中有機污染物修復(fù)裝置，其中裝置底部具有一傾斜坡度，以便水流集中到快速滲流區(qū)。
[0021]所述的地下水中有機污染物修復(fù)裝置，其中在還原性介質(zhì)填充區(qū)和吸附-高級氧化介質(zhì)填充區(qū)的底部與側(cè)邊均進(jìn)行防滲處理。
[0022]所述的地下水中有機污染物修復(fù)裝置，其中還原性介質(zhì)填充區(qū)填充粒徑
的沸石和粒徑為l_3mm的零價鐵的混合物；吸附-高級氧化介質(zhì)層為粒徑的沸石和粒徑為6_的過硫酸鹽緩釋材料的混合物。
[0023]所述的地下水中有機污染物修復(fù)裝置，其中環(huán)形水力負(fù)荷緩沖區(qū)和快速滲流區(qū)填充的細(xì)砂的粒徑為1.6mm-2.2mm。
[0024]所述的地下水中有機污染物修復(fù)裝置，其中，水力阻隔擋板起到阻隔水流作用，減少水力死區(qū)。
`[0025]所述的地下水中有機污染物修復(fù)裝置，其中水力緩沖區(qū)設(shè)置是為了減少水力沖擊負(fù)荷對填料的影響。
[0026]本發(fā)明利用上述的修復(fù)裝置對地下水中有機污染物進(jìn)行修復(fù)的方法:
[0027]I)設(shè)置在目標(biāo)污染含水層水位面以下的潛水泵抽取受有機污染的地下水，通過抽水管進(jìn)入布水用的分水孔分配給輻射狀的導(dǎo)水管，進(jìn)入環(huán)形布水槽進(jìn)行布水后直接進(jìn)入卵石層，均勻滲入外圈的還原性介質(zhì)填充層，再經(jīng)水平流動，經(jīng)水力緩沖區(qū)進(jìn)入內(nèi)圈的吸附-高級氧化層，其中還原性介質(zhì)填充層與吸附-高級氧化層中的沸石吸附大量的有機污染物，充分與過硫酸鹽緩釋材料接觸，以去除地下水中有機污染物；
[0028]2 )經(jīng)過修復(fù)后的地下水在自然水力的作用下，逐漸通過小顆粒介質(zhì)填充層下滲進(jìn)入淺層含水層，采用在線監(jiān)測探頭監(jiān)測修復(fù)后下滲的水質(zhì)。
[0029]所述的方法，其中覆土層具有可吸附揮發(fā)出的有機物的能力。
[0030]本發(fā)明具有的優(yōu)點:
[0031]( I)本發(fā)明可實現(xiàn)快速異位一原地兩級多階段修復(fù)地下水有機污染，并可實現(xiàn)修復(fù)后地下水自然下滲進(jìn)入含水層，有效的解決地下水異位處理后的去向問題；
[0032](2)本發(fā)明提供的地下水有機污染修復(fù)技術(shù)方法，其可操作性強，便于管理維護(hù)，并可降低修復(fù)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明提供一種用于地下水中有機污染物修復(fù)裝置的剖面圖。
[0034]圖2為圖1的俯視圖。
[0035]附圖中主要組件符號說明:[0036]I還原性介質(zhì)填充區(qū)；2吸附-高級氧化介質(zhì)填充區(qū)；3快速滲流區(qū)；4覆土層；5篩管；6潛水泵；7環(huán)形布水槽；8抽水管；9分水孔；10快速滲流區(qū)側(cè)孔；11在線監(jiān)測探頭；12導(dǎo)水管；13環(huán)形緩沖區(qū)域；14水力阻隔擋板。
【具體實施方式】
[0037]本發(fā)明提供了一種用于地下水有機污染高效、快速、低成本、可操作性的有機污染物修復(fù)裝置。
[0038]請參閱附圖。本發(fā)明的修復(fù)裝置是根據(jù)實際場地有機污染的分布特征，設(shè)置抽水井的位置，并結(jié)合地下水埋深在抽水井內(nèi)設(shè)置篩管5。
[0039]本發(fā)明的裝置包括抽水系統(tǒng)、布水系統(tǒng)、還原性介質(zhì)填充區(qū)1、環(huán)形水力負(fù)荷緩沖區(qū)13、吸附-高級氧化介質(zhì)填充區(qū)2、快速滲流區(qū)3和在線監(jiān)測系統(tǒng)。
[0040]抽水系統(tǒng)是由潛水泵6連接抽水管8等組成，其中潛水泵6置于篩管5內(nèi)且位于目標(biāo)污染含水層水位面以下2~Sm，可實現(xiàn)有機污染物污染地下水的定量定時抽水，抽水管8的直徑為40~100mm。該抽水管8的管口周圍設(shè)有多個分水孔9，多個分水孔9分別與輻射狀的導(dǎo)水管12 —一對應(yīng)，導(dǎo)水管12的另一端與環(huán)形布水槽7相連，環(huán)形布水槽7的側(cè)面和底部開設(shè)有出水孔，環(huán)形布水槽的出水孔位于卵石層內(nèi)。
[0041]還原性介質(zhì)填充區(qū)I是由零價鐵(lmm-3mm)和小粒徑沸石(3mm-7mm)組成,其中零價鐵和沸石的比例沒有嚴(yán)格要求，實施例中是按體積比1:1組成。
[0042]環(huán)形水力負(fù)荷緩沖區(qū)13填充小粒徑顆粒材料是粒徑為0.5mm-1.4mm的細(xì)砂。
[0043]吸附-高級氧化介質(zhì)填充區(qū)2是由粒徑的沸石和粒徑為6mm的過硫酸鹽緩釋材料的混合物組成，其中沸石和過硫酸鹽緩釋材料的比例沒有嚴(yán)格要求，實施例中是按體積比1:1組成。
[0044]還原性介質(zhì)填充區(qū)I與吸附-高級氧化介質(zhì)填充區(qū)2上面覆蓋有覆土層4。
[0045]在線監(jiān)測探頭11是由水位探頭和水質(zhì)探頭組成，安裝在篩管5內(nèi)且位于目標(biāo)污染含水層水位面以下。
[0046]設(shè)置在目標(biāo)污染含水層水位面以下的潛水泵6抽取受有機污染的地下水，通過抽水管8進(jìn)入布水用的分水孔9分配給輻射狀的導(dǎo)水管12，進(jìn)入環(huán)形布水槽7進(jìn)行布水滲入由小粒徑沸石+零價鐵組成的還原性介質(zhì)填充區(qū)1，并經(jīng)水力緩沖區(qū)13后進(jìn)入小粒徑沸石+過硫酸鹽緩釋材料組成的吸附-高級氧化層2，并在水力阻隔擋板14的作用下減少吸附-高級氧化層的水力死區(qū)，另外二者的小粒徑的沸石將會吸附大量的有機污染物，可充分與氧化還原材料接觸，提供充裕的反應(yīng)時間，達(dá)到去除地下水中有機污染物的目的。同時經(jīng)過修復(fù)后的地下水在自然水力的作用下，逐漸通過快速滲流區(qū)3下滲與快速滲透區(qū)側(cè)孔10進(jìn)入淺層含水層，采用在線監(jiān)測系統(tǒng)11監(jiān)測修復(fù)后下滲的水質(zhì)。另外對于揮發(fā)性有機物在反應(yīng)區(qū)上部設(shè)置一層覆土層。
[0047]本發(fā)明所提供的地下水有機污染修復(fù)裝置實際操作情況如下，現(xiàn)實例說明。
[0048]實施例1
[0049]針對受硝基苯污染的淺層地下水，埋深在3.5m,含水層厚度為3_4.5m,并通過微水試驗可知滲透系數(shù)是4.5m/d 。
[0050]建設(shè)地下水抽水井，其篩管5設(shè)置深度為4.5m，其長度為1.5m。開挖外圓半徑為3m,深度為1.5m ;在圓坑底部開挖半徑為Im的圓，其深度為0.5m。圓坑底部填充30cm的細(xì)砂(粒徑1.6mm-2.2mm)作為快速滲流區(qū)，細(xì)砂上部分填充20cm的小粒徑沸石(粒徑5mm-7mm)和過硫酸鹽緩釋材料(粒徑6mm),在此基礎(chǔ)上再填充半徑為1.5m,高為1.3m的區(qū)域內(nèi)填充小粒徑沸石(粒徑5mm-7mm)和過硫酸鹽緩釋材料(粒徑6mm),剩余的環(huán)形區(qū)域填充還原性介質(zhì)材料(粒徑為lmm-3_的小粒徑沸石+粒徑為3mm-5_的零價鐵)，其高度與吸附高級氧化層一樣，在還原性介質(zhì)填充層與吸附高級氧化層上面均勻覆蓋土層，填充完畢后，通過潛水泵抽水進(jìn)入布水裝置，達(dá)到均勻布水，受硝基苯污染的水逐步經(jīng)過小粒徑沸石+零價鐵-小粒徑沸石+過硫酸鹽緩釋材料-細(xì)砂滲入含水層，整個過程中達(dá)到硝基苯的去除和修復(fù)后的地下水自然下滲目的，其硝基苯的去除率達(dá)到75%，處理量120m3/d。
[0051]實施例2
[0052]選擇受氯乙烯污染的廢棄加油站，其地下水埋深9m左右，含水層厚度近6m，其滲透系數(shù)是5.1/d。
[0053]建設(shè)地下水抽水井，其篩管設(shè)置深度為11m，其長度為3m。開挖半徑為4m的圓坑，深度為2m ;在圓坑底部開挖圓的半徑為1.5m，深度為4m。在整個坑的側(cè)邊均采取防滲，由坑底部填充高度為3.2m的細(xì)砂(粒徑2.0mm-2.8mm)作為快速滲流區(qū)，快速滲流區(qū)上部填充80cm的小粒徑沸石(粒徑7mm-9mm)和過硫酸鹽緩釋材料(粒徑8mm),然后在底部圓坑上面半徑為2.5m的圓形區(qū)域填充小粒徑沸石(粒徑5mm-7mm)和過硫酸鹽緩釋材料(粒徑6mm),其高度為1.6m。剩余的環(huán)形部分填充填充還原性介質(zhì)材料(小粒徑沸石+零價鐵)，其高度與吸附高級氧化層一樣，在還原性介質(zhì)填充區(qū)與吸附高級氧化區(qū)上面均勻覆土，填充完畢后，通過潛水泵抽出進(jìn)入布水裝置，達(dá)到均勻布水，受氯乙烯污染的水經(jīng)小粒徑沸石+零價鐵-小粒徑沸石+過硫酸鹽緩釋材料-細(xì)砂滲入含水層，整個過程中達(dá)到硝基苯的去除和修復(fù)后的地下水自然下滲目的，`其氯乙烯的去除率達(dá)到80%，日處理量180m3。
【權(quán)利要求】
1.一種地下水中有機污染物修復(fù)裝置，包括: 抽水系統(tǒng)包括: 抽水井，抽水井內(nèi)設(shè)有篩管，所述篩管的底端置于目標(biāo)污染含水層的水位面以下；潛水泵安裝在篩管間，且位于目標(biāo)污染含水層水位面以下；潛水泵連接一抽水管。 布水系統(tǒng)包括: 抽水管的管口周圍設(shè)有多個分水孔，多個分水孔分別與輻射狀的導(dǎo)水管一一對應(yīng)，導(dǎo)水管的另一端與環(huán)形布水槽相連，環(huán)形布水槽的側(cè)面和底部開設(shè)有出水孔，環(huán)形布水槽的出水孔還原性介質(zhì)填充區(qū)域內(nèi)； 還原性介質(zhì)填充區(qū)填充有可通過還原反應(yīng)將難降解的有機污染物還原為易于降解的材料； 環(huán)形水力負(fù)荷緩沖區(qū)填充有細(xì)砂； 吸附-高級氧化介質(zhì)填充區(qū)填充具有高級氧化性的材料和具有吸附作用的材料； 快速滲流區(qū)填充有細(xì)砂； 在線監(jiān)測探頭安裝在篩管內(nèi)且位于目標(biāo)污染含水層水位以下，以監(jiān)測修復(fù)后下滲的水質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水中有機污染物修復(fù)裝置，其中，在還原性介質(zhì)填充區(qū)和吸附-高級氧化介質(zhì)填充區(qū)上方鋪蓋一定厚度的覆土層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水中有機污染物修復(fù)裝置，其中，裝置底部具有一傾斜坡度，以便水流集中到快速滲流區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水中有機污染物修復(fù)裝置，其中，在還原性介質(zhì)填充區(qū)和吸附-高級氧化介質(zhì)填充區(qū)的底部與側(cè)邊均進(jìn)行防滲處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水中有機污染物修復(fù)裝置，其中，還原性介質(zhì)填充區(qū)填充粒徑3mm-6_的沸石和粒徑為1_3_的零價鐵的混合物；吸附_高級氧化介質(zhì)層為粒徑5mm-7mm的沸石和粒徑為6_的過硫酸鹽緩釋材料的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水中有機污染物修復(fù)裝置，其中，環(huán)形水力負(fù)荷緩沖區(qū)和快速滲流區(qū)填充的細(xì)砂的粒徑為1.6mm-2.2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水中有機污染物修復(fù)裝置，其中，力阻隔擋板起到阻隔水流作用，減少水力死區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水中有機污染物修復(fù)裝置，其中，水力緩沖區(qū)設(shè)置是為了減少水力沖擊負(fù)荷對填料的影響。
9.利用權(quán)利要求1所述的修復(fù)裝置對地下水中有機污染物進(jìn)行修復(fù)的方法: 1)設(shè)置在目標(biāo)污染含水層水位面以下的潛水泵抽取受有機污染的地下水，通過抽水管進(jìn)入布水用的分水孔分配給輻射狀的導(dǎo)水管，進(jìn)入環(huán)形布水槽進(jìn)行布水后直接進(jìn)入卵石層，均勻滲入外圈的還原性介質(zhì)填充層，再經(jīng)水平流動，經(jīng)水力緩沖區(qū)進(jìn)入內(nèi)圈的吸附-高級氧化層，其中還原性介質(zhì)填充層與吸附-高級氧化層中的沸石吸附大量的有機污染物，充分與過硫酸鹽緩釋材料接觸，以去除地下水中有機污染物； 2)經(jīng)過修復(fù)后的地下水在自然水力的作用下，逐漸通過小顆粒介質(zhì)填充層下滲進(jìn)入淺層含水層，采用在線監(jiān)測探頭監(jiān)測修復(fù)后下滲的水質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，覆土層具有可吸附揮發(fā)出的有機物的能力。
【文檔編號】C02F1/72GK103601280SQ201310646791
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】席北斗, 姜永海, 安達(dá), 楊昱, 李鳴曉, 張進(jìn)保, 馬志飛 申請人:中國環(huán)境科學(xué)研究院