地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)，該集成系統(tǒng)包括原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)、原位硝氮增強(qiáng)反硝化系統(tǒng)和包氣帶原位溶液監(jiān)測(cè)裝置。其中，原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)包括與包氣帶內(nèi)的垃圾體緊鄰的第一操作井以及布水管，布水管延伸至垃圾體下方，以濕潤(rùn)包氣帶位于垃圾體下方的部分。原位硝氮增強(qiáng)反硝化系統(tǒng)包括抽水井、靜態(tài)混合器以及注水井，抽水井和注水井均設(shè)置于垃圾體周圍的地下水硝酸鹽氮污染區(qū)內(nèi)。地下水和碳源藥劑在靜態(tài)混合器內(nèi)混合均勻后注入注水井。包氣帶原位溶液監(jiān)測(cè)裝置包括泵以及布置在包氣帶內(nèi)的至少一根溶液采集管。本實(shí)用新型的技術(shù)方案具有非常好的地下水污染修復(fù)效果，能夠有效地改善我國(guó)水污染的嚴(yán)峻現(xiàn)狀。
【專利說明】地下水氨氮原位増強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及地下水污染修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及生物處理技術(shù)，更具體涉及一種地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]日常生活中的生活垃圾、工業(yè)廢品等固廢(垃圾體)的堆積會(huì)產(chǎn)生大量氨氮，而目前卻未具有解決該問題的技術(shù)，導(dǎo)致氨氮逐漸滲入土壤中，造成土壤污染，同時(shí)對(duì)其周邊地下水造成一定程度的污染威脅。
[0003]在自然地表水體和地下水體中的污染形式主要以硝酸鹽氮為主，還包括以游離氨和銨離子形式存在的氮，而受污染水體的氨氮叫水合氨，也稱非離子氨，非離子氨是引起水生生物毒害的主要因子，而離子氨相對(duì)基本無毒。氨氮可以在一定條件下轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽，如果長(zhǎng)期飲用，水中的亞硝酸鹽將和蛋白質(zhì)結(jié)合形成亞硝胺，這是一種強(qiáng)致癌物質(zhì)，對(duì)人體健康極為不利。
[0004]因此，研宄人員針對(duì)上述問題提出很多促進(jìn)氨氮硝化的技術(shù)以及促進(jìn)硝氮反硝化的技術(shù)，然而，在這些技術(shù)中對(duì)包氣帶的氨氮硝化效果的監(jiān)測(cè)卻仍然是一個(gè)大難題。特別是為了更精確地監(jiān)測(cè)包氣帶的氨氮硝化效果，需要在包氣帶原位進(jìn)行包氣帶采樣，因?yàn)椴荒芷茐陌鼩鈳ЫY(jié)構(gòu)，在原位進(jìn)行包氣帶溶液采樣和在線監(jiān)測(cè)的難度相當(dāng)大。
[0005]另外，現(xiàn)有技術(shù)中的促進(jìn)氨氮硝化的技術(shù)與促進(jìn)硝氮反硝化的技術(shù)均為相互獨(dú)立存在，在修復(fù)地下水污染時(shí)，單靠促進(jìn)氨氮硝化或者單靠促進(jìn)硝氮反硝化能夠達(dá)到的修復(fù)效果有限。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)，其能夠同時(shí)在原位進(jìn)行增強(qiáng)硝化與增強(qiáng)反硝化，并且能夠在原位進(jìn)行包氣帶溶液采樣和在線監(jiān)測(cè)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)，其包括:
[0008]原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)，該原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)包括與包氣帶內(nèi)的垃圾體緊鄰的第一操作井以及從所述第一操作井的井壁向所述垃圾體方向布置的至少一根布水管，所述布水管延伸至所述垃圾體下方，以濕潤(rùn)所述包氣帶中位于垃圾體下方的部分；
[0009]原位硝氮增強(qiáng)反硝化系統(tǒng)，該原位硝氮增強(qiáng)反硝化系統(tǒng)包括用于抽取地下水的抽水井、靜態(tài)混合器以及向地下水層注水的注水井，所述抽水井和所述注水井均設(shè)置于所述垃圾體周圍的地下水硝酸鹽氮污染區(qū)內(nèi)；所述抽水井內(nèi)設(shè)置抽水裝置，所述抽水裝置的出水口連接所述靜態(tài)混合器的入水口 ；所述靜態(tài)混合器的另一入口與藥劑罐連接，所述藥劑罐內(nèi)容納碳源藥劑；所述抽水井內(nèi)抽出的地下水和所述碳源藥劑在所述靜態(tài)混合器內(nèi)混合均勻；所述靜態(tài)混合器的出水口連接所述注水井的入水口 ；以及，
[0010]包氣帶原位溶液監(jiān)測(cè)裝置，該包氣帶原位溶液監(jiān)測(cè)裝置包括泵以及布置在包氣帶內(nèi)的至少一根溶液采集管，所述溶液采集管包括沿軸向布置的導(dǎo)向部和采集部，該采集部具有中空空腔且所述采集部的壁上設(shè)有通孔，所述泵與所述采集部的中空空腔連通，所述溶液采集管布置于所述包氣帶中位于垃圾體下方的部分。
[0011]優(yōu)選地，所述抽水裝置與所述靜態(tài)混合器之間的連接管道上設(shè)置有第一旁通閥和第一流量計(jì)；所述藥劑罐與所述靜態(tài)混合器之間的連接管道上設(shè)置有計(jì)量泵和第二流量計(jì)；所述靜態(tài)混合器與所述注水井之間的連接管道上設(shè)置有第二旁通閥和第三流量計(jì)。
[0012]優(yōu)選地，所述抽水井設(shè)置于地下水流的下游，所述注水井設(shè)置于地下水流的上游，所述垃圾體位于所述注水井與所述抽水井之間。
[0013]優(yōu)選地，所述原位硝氮增強(qiáng)反硝化系統(tǒng)還包括至少一個(gè)監(jiān)測(cè)井，所述監(jiān)測(cè)井設(shè)置于所述注水井的下游。
[0014]優(yōu)選地，所述溶液采集管以所述采集部向下傾斜的方式布置于包氣帶內(nèi)，所述溶液采集管的軸向與水平面之間的夾角為15°至45°。
[0015]優(yōu)選地，所述原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)還包括高位水箱和分水器，所述高位水箱通過所述分水器分別與至少一根所述布水管連通。
[0016]優(yōu)選地，所述原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)還包括第二操作井、第三操作井、空氣壓縮機(jī)和真空泵，所述第二操作井和所述第三操作井分別設(shè)于所述垃圾體相對(duì)兩側(cè)，所述第二操作井向所述第三操作井方向設(shè)有至少一根進(jìn)氣管，所述第三操作井向所述第二操作井方向設(shè)有至少一根抽氣管，所述進(jìn)氣管與所述空氣壓縮機(jī)連通，所述抽氣管與所述真空泵連通。
[0017]優(yōu)選地，所述原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)還包括多根從地面延伸至所述包氣帶中位于垃圾體下方的部分內(nèi)的氣體收集監(jiān)測(cè)管。
[0018]優(yōu)選地，每根所述氣體收集監(jiān)測(cè)管包括多根不同長(zhǎng)度的氣體收集分管，所述氣體收集分管的下端插入不同的深度。
[0019]優(yōu)選地，每根所述氣體收集監(jiān)測(cè)管的上端均一一對(duì)應(yīng)地設(shè)于位于地面的多個(gè)防護(hù)井粧內(nèi)，所述防護(hù)井粧包括能夠打開和封閉的蓋。
[0020]優(yōu)選地，所述布水管的管壁上、所述進(jìn)氣管的管壁上、所述抽氣管的管壁上、所述氣體收集監(jiān)測(cè)管的管壁上以及所述氣體收集分管的中下段的管壁上均設(shè)有多個(gè)直徑為0.3?0.7謹(jǐn)?shù)耐住?br> [0021]優(yōu)選地，所述原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)還包括對(duì)包氣帶的氧化還原電位進(jìn)行監(jiān)測(cè)的第一測(cè)定儀器以及對(duì)包氣帶的含水率、溫度和電導(dǎo)率進(jìn)行監(jiān)測(cè)的第二測(cè)定儀器。
[0022]本實(shí)用新型為土壤和地下水污染治理提供了一種地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)，通過布水管向包氣帶中位于垃圾體下方的部分供水，而使得垃圾體下方的包氣帶為濕潤(rùn)狀態(tài)，進(jìn)一步提高了微生物的繁殖速度，更有利于對(duì)氨氮的分解。在此同時(shí)采用注水井與抽水井聯(lián)合運(yùn)行的方式控制地下水的運(yùn)移，從抽水井中抽取的地下水與碳源藥劑在靜態(tài)混合器中混合均勻注入注水井，通過注水井投放碳源藥劑，抽水井進(jìn)行抽水加速藥劑在地下水污染區(qū)的擴(kuò)散，所投加的碳源藥劑可激活土著微生物而促進(jìn)反硝化作用，將地下水中的硝態(tài)氮加速轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w除去。另外，采用包氣帶原位溶液監(jiān)測(cè)裝置對(duì)包氣帶溶液進(jìn)行原位監(jiān)測(cè)，能夠在不破壞包氣帶結(jié)構(gòu)的情況下，更精確地監(jiān)測(cè)包氣帶內(nèi)的氨氮硝化效果。本實(shí)用新型的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)占地面積小，設(shè)施安裝簡(jiǎn)單，自動(dòng)化控制程度高，且不需要在地面建立水處理設(shè)施。并且，投加的碳源藥劑容易獲取，價(jià)格低廉，地下水處理效果優(yōu)良，無二次污染和其他副作用。本實(shí)用新型的技術(shù)方案具有極高的推廣應(yīng)用價(jià)值，能夠有效地改善我國(guó)水污染的嚴(yán)峻現(xiàn)狀。
[0023]本實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]附圖是用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中:
[0025]圖1是本實(shí)用新型的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)的平面布置圖；
[0026]圖2是本實(shí)用新型的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)中反硝化部分的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0027]圖3是本實(shí)用新型的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)中硝化部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4是沿圖3中的線A-A所截的剖視圖；
[0029]圖5是沿圖3中的線B-B所截的剖視圖；
[0030]圖6是本實(shí)用新型的溶液采集管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖7是本實(shí)用新型的氣體收集監(jiān)測(cè)管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖8是一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的包氣帶溶液中氨氮濃度變化的曲線圖；
[0033]圖9是另一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的包氣帶溶液中氨氮濃度變化和硝酸鹽氮濃度變化的曲線圖。
[0034]附圖標(biāo)記說明
[0035]I第一操作井2第二操作井
[0036]3布水管4進(jìn)氣管
[0037]5氣體收集監(jiān)測(cè)管6垃圾體
[0038]7表土覆蓋層8溶液采集管
[0039]9第三操作井10抽氣管
[0040]11氣體收集分管12采集部
[0041]13導(dǎo)向部14安裝孔
[0042]15泥漿管16注水井
[0043]17抽水井18監(jiān)測(cè)井
[0044]19靜態(tài)混合器20藥劑罐
[0045]21抽水裝置22計(jì)量泵
[0046]23第二流量計(jì)24第一旁通閥
[0047]25第一流量計(jì)26第三流量計(jì)
[0048]27第二旁通閥28注水泵
[0049]29真空泵30空氣壓縮機(jī)

【具體實(shí)施方式】
[0050]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。
[0051]需要說明的是，地層從上往下依次為包氣帶和飽和帶(地下水層)。另外，垃圾體所在的以及靠近垃圾體的區(qū)域以氨氮污染為主，該區(qū)域?yàn)榘钡廴緟^(qū)。而在氨氮污染區(qū)的外圍區(qū)域的地下水以硝酸鹽氮污染為主，該外圍區(qū)域?yàn)榈叵滤跛猁}氮污染區(qū)。本實(shí)用新型中所述的“垃圾體6周圍的地下水硝酸鹽氮污染區(qū)”即指垃圾體6所在的氨氮污染區(qū)外圍的地下水硝酸鹽氮污染區(qū)。垃圾體6的上方覆蓋有表土覆蓋層7。碳源藥劑是微生物生長(zhǎng)一類營(yíng)養(yǎng)物，其能夠激活土著微生物而促進(jìn)反硝化作用。
[0052]本實(shí)用新型提供一種地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)，其包括原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)、原位硝氮增強(qiáng)反硝化系統(tǒng)和包氣帶原位溶液監(jiān)測(cè)裝置。其中，如圖3和圖4所示，原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)包括與包氣帶內(nèi)的垃圾體6緊鄰的第一操作井I以及從第一操作井I的井壁向垃圾體6方向布置的至少一根布水管3，布水管3延伸至垃圾體6下方，以濕潤(rùn)包氣帶中位于垃圾體6下方的部分。如圖1和圖2所示，原位硝氮增強(qiáng)反硝化系統(tǒng)包括用于抽取地下水的抽水井17、靜態(tài)混合器19以及向地下水層注水的注水井16，抽水井17和注水井16均設(shè)置于垃圾體6周圍的地下水硝酸鹽氮污染區(qū)內(nèi)。抽水井17內(nèi)設(shè)置抽水裝置21，抽水裝置21的出水口連接靜態(tài)混合器19的入水口 ；靜態(tài)混合器19的另一入口與藥劑罐20連接，藥劑罐20內(nèi)容納碳源藥劑；抽水井17內(nèi)抽出的地下水和碳源藥劑在靜態(tài)混合器19內(nèi)混合均勻；靜態(tài)混合器19的出水口連接注水井16的入水口。如圖5和圖6所示，包氣帶原位溶液監(jiān)測(cè)裝置包括泵以及布置在包氣帶內(nèi)的至少一根溶液采集管8，溶液采集管8包括沿軸向布置的導(dǎo)向部13和采集部12，該采集部12具有中空空腔且采集部12的壁上設(shè)有通孔，泵與采集部12的中空空腔連通，溶液采集管8布置于包氣帶中位于垃圾體6下方的部分。
[0053]本實(shí)用新型的技術(shù)方案通過布水管3向包氣帶中位于垃圾體6下方的部分供水，而使得垃圾體6下方的包氣帶為濕潤(rùn)狀態(tài)，進(jìn)一步提高了微生物的繁殖速度，更有利于對(duì)氨氮的分解。在此同時(shí)采用注水井16與抽水井17聯(lián)合運(yùn)行的方式控制地下水的運(yùn)移，從抽水井17中抽取的地下水與碳源藥劑在靜態(tài)混合器19中混合均勻注入注水井16，通過注水井16投放碳源藥劑，抽水井17進(jìn)行抽水加速藥劑在地下水污染區(qū)的擴(kuò)散，所投加的碳源藥劑可激活土著微生物而促進(jìn)反硝化作用，將地下水中的硝態(tài)氮加速轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w除去。另外，采用包氣帶原位溶液監(jiān)測(cè)裝置對(duì)包氣帶溶液進(jìn)行原位監(jiān)測(cè)，能夠在不破壞包氣帶結(jié)構(gòu)的情況下，更精確地監(jiān)測(cè)包氣帶內(nèi)的氨氮硝化效果。本實(shí)用新型的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)占地面積小，設(shè)施安裝簡(jiǎn)單，自動(dòng)化控制程度高，且不需要在地面建立水處理設(shè)施。并且，投加的碳源藥劑容易獲取，價(jià)格低廉，地下水處理效果優(yōu)良，無二次污染和其他副作用。本實(shí)用新型的技術(shù)方案具有極高的推廣應(yīng)用價(jià)值，能夠有效地改善我國(guó)水污染的嚴(yán)峻現(xiàn)狀。
[0054]其中，如圖2所示，抽水裝置21與靜態(tài)混合器19之間的連接管道上設(shè)置有第一旁通閥24和第一流量計(jì)25，其用于對(duì)進(jìn)入靜態(tài)混合器19內(nèi)的水流量進(jìn)行控制和計(jì)量，抽水裝置21優(yōu)選為潛水泵。藥劑罐20與靜態(tài)混合器19之間的連接管道上設(shè)置有計(jì)量泵22和第二流量計(jì)23，計(jì)量泵22用于將藥劑罐20內(nèi)的碳源藥劑泵送至靜態(tài)混合器19內(nèi)，而第二流量計(jì)23用于對(duì)進(jìn)入靜態(tài)混合器19內(nèi)的碳源藥劑進(jìn)行計(jì)量。靜態(tài)混合器19與注水井16之間的連接管道上設(shè)置有第二旁通閥27和第三流量計(jì)26，其用于對(duì)進(jìn)入注水井16內(nèi)的水流量進(jìn)行控制和計(jì)量。其中，若靜態(tài)混合器19與注水井16之間的距離過遠(yuǎn)，或者靜態(tài)混合器19的出水口低于注水井16的入水口時(shí)，在靜態(tài)混合器19與注水井16之間的連接管道上還可以設(shè)置注水泵28，以輔助將靜態(tài)混合器19內(nèi)的水注入注水井16內(nèi)。
[0055]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，抽水井17設(shè)置于地下水流的下游，注水井16設(shè)置于地下水流的上游，垃圾體6位于注水井16與抽水井17之間。通過將混合有碳源藥劑的水注入上游的注水井16，能夠使碳源藥劑隨著水流擴(kuò)散至更廣的范圍，而更有利于原位增強(qiáng)反硝化作用，從而獲得更好地治理地下水的硝酸鹽氮污染。而將垃圾體6設(shè)置于注水井16與抽水井17之間，能夠使垃圾體6硝化產(chǎn)生硝酸鹽氮迅速地進(jìn)一步反硝化成氣體，防止硝酸鹽氮擴(kuò)散污染。
[0056]進(jìn)一步地，如圖1所示，原位硝氮增強(qiáng)反硝化系統(tǒng)還包括至少一個(gè)監(jiān)測(cè)井18，監(jiān)測(cè)井18設(shè)置于注水井16的下游。利用監(jiān)測(cè)井18對(duì)修復(fù)后的水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)修復(fù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，不斷地調(diào)整碳源藥劑的投放時(shí)間和投放量，使得原位增強(qiáng)反硝化的效果最大化，并且還能夠防止碳源藥劑的過量投放。
[0057]其中，包氣帶原位溶液監(jiān)測(cè)裝置通過泵使多根布置于包氣帶內(nèi)的溶液采集管8的采集部12內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，而能夠在原位進(jìn)行包氣帶溶液采樣和在線監(jiān)測(cè)。通過對(duì)包氣帶溶液進(jìn)行原位監(jiān)測(cè)，能夠在不破壞包氣帶結(jié)構(gòu)的情況下，更精確地監(jiān)測(cè)包氣帶內(nèi)的氨氮硝化效果O
[0058]進(jìn)一步地，采集部12優(yōu)選為陶瓷多孔結(jié)構(gòu)，而導(dǎo)向部13優(yōu)選為實(shí)心結(jié)構(gòu)，溶液采集管8優(yōu)選以采集部12向下傾斜的方式布置于包氣帶內(nèi)，溶液采集管8的軸向與水平面之間的夾角為a，其中夾角a可為15°至45°，從而使包氣帶溶液能夠順著導(dǎo)向部13流至采集部12，并被泵所產(chǎn)生的負(fù)壓抽吸出來。進(jìn)一步地，溶液采集管8的軸向與水平面之間的夾角a優(yōu)選為25°。
[0059]其中，原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)還包括高位水箱和分水器，高位水箱通過分水器分別與至少一根布水管3連通，從而能夠?qū)Π鼩鈳е形挥诶w6下方的部分進(jìn)行均衡供水，而使得包氣帶中位于垃圾體6下方的部分的濕度均衡。
[0060]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，如圖3和圖4所示，原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)還包括第二操作井2、第三操作井9、設(shè)于第二操作井2內(nèi)的空氣壓縮機(jī)30和設(shè)于第三操作井9內(nèi)的真空泵29。第二操作井2和第三操作井9分別設(shè)于垃圾體6相對(duì)兩側(cè)，第二操作井2向第三操作井9方向設(shè)有至少一根進(jìn)氣管4，第三操作井9向第二操作井2方向設(shè)有至少一根抽氣管10，進(jìn)氣管4與空氣壓縮機(jī)30連通，抽氣管10與真空泵29連通。啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)30和真空泵29，使得進(jìn)氣管4和抽氣管10之間形成了一個(gè)空氣流場(chǎng)，使得該空氣流場(chǎng)中的微生物繁殖速度增加，以提高對(duì)垃圾體6所產(chǎn)生的氨氮的分解能力，從而能夠減少垃圾體6產(chǎn)生的氨氮所造成的環(huán)境污染。
[0061]進(jìn)一步地，如圖7所示，原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)還包括多根從地面延伸至包氣帶中位于垃圾體6下方的部分內(nèi)的氣體收集監(jiān)測(cè)管5。每根氣體收集監(jiān)測(cè)管5包括多根不同長(zhǎng)度的氣體收集分管11，氣體收集分管11的下端插入不同的深度。并且，每根氣體收集監(jiān)測(cè)管5的上端均一一對(duì)應(yīng)地設(shè)于位于地面的多個(gè)防護(hù)井粧內(nèi)，防護(hù)井粧包括能夠打開和封閉的蓋。檢測(cè)人員在進(jìn)行氣體采樣時(shí)需先打開防護(hù)井粧的蓋，然后將集氣袋套于氣體收集監(jiān)測(cè)管5的上端進(jìn)行氣體采樣。針對(duì)包氣帶中的02、NO2, N2O, CO2的檢測(cè)，通過氣體收集監(jiān)測(cè)管5每周進(jìn)行兩次氣體采集，現(xiàn)場(chǎng)采樣后快速檢測(cè)，檢測(cè)不同點(diǎn)位、深度的包氣帶氣體濃度變化，判斷通風(fēng)效果及硝化反應(yīng)程度。
[0062]另外，布水管3的管壁上、進(jìn)氣管4的管壁上、抽氣管10的管壁上、氣體收集監(jiān)測(cè)管5的管壁上以及氣體收集分管11的中下段的管壁上均優(yōu)選設(shè)有多個(gè)直徑為0.3?0.7mm的通孔(該多個(gè)通孔的直徑均更優(yōu)選為0.5mm)，以便于管道內(nèi)外的流體流通。
[0063]進(jìn)一步地，原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)還優(yōu)選包括對(duì)包氣帶的氧化還原電位進(jìn)行監(jiān)測(cè)的第一測(cè)定儀器以及對(duì)包氣帶的含水率、溫度和電導(dǎo)率進(jìn)行監(jiān)測(cè)的第二測(cè)定儀器。其中，第一測(cè)定儀器優(yōu)選為ORP測(cè)定儀，第二測(cè)定儀器優(yōu)選為水分溫度電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x。并且，作為一種優(yōu)選的本實(shí)施方式，在包氣帶中位于垃圾體6下方的部分按上、中、下三層分別設(shè)置一個(gè)在線監(jiān)測(cè)探頭，這些監(jiān)測(cè)探頭分別與ORP測(cè)定儀、水分溫度電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x連接，每小時(shí)進(jìn)行一次在線監(jiān)測(cè)。
[0064]另外，本實(shí)用新型還提供一種地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成方法，其包括如下步驟:
[0065]F1、在包氣帶內(nèi)緊鄰垃圾體6的位置挖第一操作井1，并從第一操作井I的井壁向包氣帶中位于垃圾體6下方的部分鉆取安裝孔14，將上述的溶液采集管8安裝于安裝孔14內(nèi)，封閉安裝孔14與溶液采集管8之間的間隙；
[0066]F2、在垃圾體6周圍的地下水硝酸鹽氮污染區(qū)內(nèi)分別挖抽水井17和注水井16，在抽水井17內(nèi)設(shè)置抽水裝置21，使抽水裝置21的出水口連接靜態(tài)混合器19的入水口，并將靜態(tài)混合器19與藥劑罐20連接，藥劑罐20內(nèi)容納碳源藥劑，抽水井17內(nèi)抽出的地下水和碳源藥劑在靜態(tài)混合器19內(nèi)混合均勻后注入注水井16 ;
[0067]F3、向包氣帶中位于垃圾體6下方的部分間歇供水；
[0068]F4、通過包氣帶原位溶液監(jiān)測(cè)裝置采集來自于包氣帶內(nèi)的溶液，并對(duì)采集到的溶液進(jìn)行檢測(cè)。
[0069]采用上述的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成方法，向包氣帶中位于垃圾體6下方的部分供水，而使得垃圾體6下方的包氣帶為濕潤(rùn)狀態(tài)，進(jìn)一步提高了微生物的繁殖速度，更有利于對(duì)氨氮的分解。在此同時(shí)采用注水井16與抽水井17聯(lián)合運(yùn)行的方式控制地下水的運(yùn)移，從抽水井17中抽取的地下水與碳源藥劑在靜態(tài)混合器19中混合均勻注入注水井16，通過注水井16投放碳源藥劑，抽水井17進(jìn)行抽水加速藥劑在地下水污染區(qū)的擴(kuò)散，所投加的碳源藥劑可激活土著微生物而促進(jìn)反硝化作用，將地下水中的硝態(tài)氮加速轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w除去。另外，采用包氣帶原位溶液監(jiān)測(cè)裝置對(duì)包氣帶溶液進(jìn)行原位監(jiān)測(cè)，能夠在不破壞包氣帶結(jié)構(gòu)的情況下，更精確地監(jiān)測(cè)包氣帶內(nèi)的氨氮硝化效果。
[0070]其中，在步驟Fl中將溶液采集管8安裝于安裝孔14后，將與泥漿泵連接的泥漿管15插入安裝孔14與溶液采集管8之間的間隙中，開啟泥漿泵向安裝孔14與溶液采集管8之間的間隙內(nèi)注漿而封閉該間隙，封閉完成后抽出泥漿管15。通過封閉安裝孔14與溶液采集管8之間的間隙，而能夠防止包氣帶內(nèi)的空氣被抽入采集部12內(nèi)。
[0071]另外，在步驟F2中，抽水井17內(nèi)的抽水裝置21運(yùn)行40h-60h后，停歇8天到10天，抽水裝置21的運(yùn)行速率為2?4t/h。抽水裝置21運(yùn)行時(shí)，投加碳源藥劑，碳源藥劑的投加速率為10?14L/min。在本實(shí)施方式中，優(yōu)選為，抽水井17內(nèi)的抽水裝置21運(yùn)行48h后，停歇10天，抽水裝置21的運(yùn)行速率為3t/h。抽水裝置21運(yùn)行時(shí)，投加碳源藥劑，碳源藥劑的投加速率為12L/min。
[0072]其中，在步驟F3中，供水頻率為每周一次，每次供水量為100?150L (其中，每次供水量?jī)?yōu)選為100L)，供水速度為40?50L/h(其中，供水速度優(yōu)選為50L/h)。
[0073]進(jìn)一步地，在步驟F4中，對(duì)包氣帶中的三氮和總氮進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，定期進(jìn)行溶液采集，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。具體為，針對(duì)包氣帶中的三氮和總氮的檢測(cè)，每周進(jìn)行兩次溶液采集，現(xiàn)場(chǎng)采樣后快速檢測(cè)來判斷硝化反應(yīng)進(jìn)程。對(duì)包氣帶中的三氮、總有機(jī)碳和總氮進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，定期進(jìn)行溶液采集，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。具體為，針對(duì)包氣帶中的三氮、總有機(jī)碳和總氮的檢測(cè)，每周進(jìn)行一次溶液采集，現(xiàn)場(chǎng)取樣后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，并與現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)照，來確定短程反硝化的效果。
[0074]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成方法還包括如下步驟:
[0075]F5、在包氣帶內(nèi)緊鄰垃圾體6的位置挖第二操作井2和第三操作井9，且使第二操作井2和第三操作井9分別設(shè)于垃圾體6相對(duì)兩側(cè)，從第二操作井2向第三操作井9方向布置至少一根進(jìn)氣管4，從第三操作井9向第二操作井2方向布置至少一根抽氣管10，將進(jìn)氣管4與空氣壓縮機(jī)30連通，將抽氣管10與真空泵29連通；
[0076]F6、利用空氣壓縮機(jī)30和真空泵29向包氣帶中位于垃圾體6下方的部分間歇供氣;
[0077]F7、利用多根從地面延伸至包氣帶中位于垃圾體6下方的部分內(nèi)的氣體收集監(jiān)測(cè)管5原位對(duì)包氣帶氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0078]其中，在步驟F6中，啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)30和真空泵29，使得進(jìn)氣管4和抽氣管10之間形成了一個(gè)空氣流場(chǎng)，使得該空氣流場(chǎng)中的微生物繁殖速度增加，以提高對(duì)垃圾體6所產(chǎn)生的氨氮的分解能力，從而能夠減少垃圾體6產(chǎn)生的氨氮所造成的環(huán)境污染。具體地，在步驟F6中，注氣量為4?5m3/h，空氣壓縮機(jī)30和真空泵29同時(shí)運(yùn)行2?3h然后停止4?5ho作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，在步驟F6中，注氣量?jī)?yōu)選為4m3/h，空氣壓縮機(jī)30和真空泵29同時(shí)運(yùn)行2h然后停止4h。針對(duì)包氣帶中的02、NO2, N2O, CO2的檢測(cè)，通過氣體收集監(jiān)測(cè)管5每周進(jìn)行兩次氣體采集，現(xiàn)場(chǎng)采樣后快速檢測(cè)，檢測(cè)不同點(diǎn)位、深度的包氣帶氣體濃度變化，判斷通風(fēng)效果及硝化反應(yīng)程度。其中需注意的是，在供水時(shí)間與供氣時(shí)間重合時(shí)，優(yōu)選為先供水后供氣。
[0079]另外，在步驟F7中，氣體收集監(jiān)測(cè)管5包括多根不同長(zhǎng)度的氣體收集分管11，氣體收集分管11的下端插入不同的深度，而能夠在原位實(shí)現(xiàn)對(duì)包氣帶氣體的分層監(jiān)測(cè)。
[0080]進(jìn)一步地，地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成方法還包括如下步驟:
[0081]F8、利用第一測(cè)定儀器對(duì)包氣帶的氧化還原電位進(jìn)行監(jiān)測(cè)；
[0082]F9、利用第二測(cè)定儀器對(duì)包氣帶的含水率、溫度和電導(dǎo)率進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0083]通過第一測(cè)定儀器和第二測(cè)定儀器每小時(shí)進(jìn)行一次在線監(jiān)測(cè)，判斷包氣帶內(nèi)的硝化反應(yīng)程度。
[0084]以下通過具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)本實(shí)用新型的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)所產(chǎn)生的效果進(jìn)行說明。
[0085]以下通過具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)本實(shí)用新型的包氣帶氨氮原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)及方法所產(chǎn)生的效果進(jìn)行說明。
[0086]以其中一個(gè)溶液采集管8的采集數(shù)據(jù)為例，如圖8所示，在經(jīng)過一個(gè)月的原位增強(qiáng)硝化(即人工強(qiáng)化)條件下，包氣帶溶液中氨氮由初始濃度92.3mg/L降低到49.3mg/L，發(fā)生了一定轉(zhuǎn)化，總體上濃度呈下降趨勢(shì)。
[0087]另外，如圖9所示，以另一個(gè)溶液采集管8的采集數(shù)據(jù)為例，在經(jīng)過一個(gè)月的原位增強(qiáng)硝化(即人工強(qiáng)化)條件下，包氣帶溶液中的氨氮濃度隨時(shí)間逐步降低，由初始濃度72.7mg/L降低到52mg/L，同時(shí)硝酸鹽氮濃度逐步升高，由初始濃度10.4mg/L降低到19.4mg/L，總氮濃度基本上不變。
[0088]上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明氨氮在人工強(qiáng)化條件下，部分被氧化成硝酸鹽。另外，亞硝酸鹽物質(zhì)作為反應(yīng)中間產(chǎn)物，狀態(tài)極不穩(wěn)定，因此其濃度相對(duì)較低，基本上低于檢出限。該現(xiàn)象說明本實(shí)用新型的包氣帶氨氮原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)及方法已經(jīng)初見成效，基本上與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方向一致，即在提高土壤濕度和含氧量的條件下，促進(jìn)氨氮快速轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮。
[0089]進(jìn)一步地，對(duì)于初始硝酸鹽氮濃度為66.7mg/L的地下水，本實(shí)用新型的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)運(yùn)行7天，投加碳源藥劑總量為100kg，凈化后硝酸鹽氮濃度降低至20mg/L以下，處理效果達(dá)到75%。相比較而言，僅進(jìn)行地下水原位反硝化處理，凈化后硝酸鹽氮濃度降低至20mg/L以下所需時(shí)間為15天，投加碳源藥劑總量為100kg，處理效果達(dá)到65%。這一結(jié)果說明，本實(shí)用新型的技術(shù)方案具有非常好的地下水污染修復(fù)效果，具有極高的推廣應(yīng)用價(jià)值，能夠有效地改善我國(guó)水污染的嚴(yán)峻現(xiàn)狀。
[0090]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不僅限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在不脫離本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行各種變化和變型，所有等同的技術(shù)方案及簡(jiǎn)單變型也屬于本實(shí)用新型的范疇，其專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
[0091]另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本實(shí)用新型對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。
[0092]此外，本實(shí)用新型的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本實(shí)用新型的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)，其特征在于，所述地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)包括: 原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)，該原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)包括與包氣帶內(nèi)的垃圾體(6)緊鄰的第一操作井(I)以及從所述第一操作井(I)的井壁向所述垃圾體(6)方向布置的至少一根布水管(3)，所述布水管(3)延伸至所述垃圾體(6)下方，以濕潤(rùn)所述包氣帶中位于垃圾體(6)下方的部分； 原位硝氮增強(qiáng)反硝化系統(tǒng)，該原位硝氮增強(qiáng)反硝化系統(tǒng)包括用于抽取地下水的抽水井(17)、靜態(tài)混合器(19)以及向地下水層注水的注水井(16)，所述抽水井(17)和所述注水井(16)均設(shè)置于所述垃圾體(6)周圍的地下水硝酸鹽氮污染區(qū)內(nèi)；所述抽水井(17)內(nèi)設(shè)置抽水裝置(21)，所述抽水裝置(21)的出水口連接所述靜態(tài)混合器(19)的入水口 ；所述靜態(tài)混合器(19)的另一入口與藥劑罐(20)連接，所述藥劑罐(20)內(nèi)容納碳源藥劑；所述抽水井(17)內(nèi)抽出的地下水和所述碳源藥劑在所述靜態(tài)混合器(19)內(nèi)混合均勻；所述靜態(tài)混合器(19)的出水口連接所述注水井(16)的入水口 ；以及， 包氣帶原位溶液監(jiān)測(cè)裝置，該包氣帶原位溶液監(jiān)測(cè)裝置包括泵以及布置在包氣帶內(nèi)的至少一根溶液采集管(8)，所述溶液采集管(8)包括沿軸向布置的導(dǎo)向部(13)和采集部(12)，該采集部(12)具有中空空腔且所述采集部(12)的壁上設(shè)有通孔，所述泵與所述采集部(12)的中空空腔連通，所述溶液采集管(8)布置于所述包氣帶中位于垃圾體(6)下方的部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)，其特征在于，所述抽水裝置(21)與所述靜態(tài)混合器(19)之間的連接管道上設(shè)置有第一旁通閥(24)和第一流量計(jì)(25);所述藥劑罐(20)與所述靜態(tài)混合器(19)之間的連接管道上設(shè)置有計(jì)量泵(22)和第二流量計(jì)(23);所述靜態(tài)混合器(19)與所述注水井(16)之間的連接管道上設(shè)置有第二旁通閥(27)和第三流量計(jì)(26)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)，其特征在于，所述抽水井(17)設(shè)置于地下水流的下游，所述注水井(16)設(shè)置于地下水流的上游，所述垃圾體(6)位于所述注水井(16)與所述抽水井(17)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)，其特征在于，所述原位硝氮增強(qiáng)反硝化系統(tǒng)還包括至少一個(gè)監(jiān)測(cè)井(18)，所述監(jiān)測(cè)井(18)設(shè)置于所述注水井(16)的下游。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)，其特征在于，所述溶液采集管(8)以所述采集部(12)向下傾斜的方式布置于包氣帶內(nèi)，所述溶液采集管(8)的軸向與水平面之間的夾角為15°至45°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)，其特征在于，所述原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)還包括高位水箱和分水器，所述高位水箱通過所述分水器分別與至少一根所述布水管(3)連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)，其特征在于，所述原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)還包括第二操作井(2)、第三操作井(9)、空氣壓縮機(jī)(30)和真空泵(29)，所述第二操作井(2)和所述第三操作井(9)分別設(shè)置于所述垃圾體(6)相對(duì)兩側(cè)，所述第二操作井(2)向所述第三操作井(9)方向設(shè)有至少一根進(jìn)氣管(4)，所述第三操作井(9)向所述第二操作井(2)方向設(shè)有至少一根抽氣管(10),所述進(jìn)氣管(4)與所述空氣壓縮機(jī)(30)連通，所述抽氣管(10)與所述真空泵(29)連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)，其特征在于，所述原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)還包括多根從地面延伸至所述包氣帶中位于垃圾體(6)下方的部分內(nèi)的氣體收集監(jiān)測(cè)管(5)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)，其特征在于，每根所述氣體收集監(jiān)測(cè)管(5)包括多根不同長(zhǎng)度的氣體收集分管(11),所述氣體收集分管(11)的下端插入不同的深度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)，其特征在于，每根所述氣體收集監(jiān)測(cè)管(5)的上端均一一對(duì)應(yīng)地設(shè)于位于地面的多個(gè)防護(hù)井粧內(nèi)，所述防護(hù)井粧包括能夠打開和封閉的蓋。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)，其特征在于，所述布水管(3)的管壁上、所述進(jìn)氣管(4)的管壁上、所述抽氣管(10)的管壁上、所述氣體收集監(jiān)測(cè)管(5)的管壁上以及所述氣體收集分管(11)的中下段的管壁上均設(shè)有多個(gè)直徑為0.3?0.7111111的通孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地下水氨氮原位增強(qiáng)硝化與反硝化集成系統(tǒng)，其特征在于，所述原位氨氮增強(qiáng)硝化系統(tǒng)還包括對(duì)包氣帶的氧化還原電位進(jìn)行監(jiān)測(cè)的第一測(cè)定儀器以及對(duì)包氣帶的含水率、溫度和電導(dǎo)率進(jìn)行監(jiān)測(cè)的第二測(cè)定儀器。
【文檔編號(hào)】C02F3/34GK204237624SQ201420656839
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】劉培斌, 沈來新, 石維新, 魏文俠, 石建杰, 程言君, 付云升, 宋云, 王惠萍, 劉永兵, 李鳳翀, 李培中, 王海見, 丁峰, 宮曉明 申請(qǐng)人:北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院, 輕工業(yè)環(huán)境保護(hù)研究所