基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻，包括：反應(yīng)井，其設(shè)置在含有鈾污染地下水的土壤中，位于地下水水流路徑上，且頂部與地面齊平，所述反應(yīng)井的頂部具有朝上的第一開口；反應(yīng)介質(zhì)，其設(shè)置在所述反應(yīng)井內(nèi)，所述反應(yīng)介質(zhì)為生物硫鐵復(fù)合材料；其中，所述反應(yīng)井被分割為位于上部的第一容置空間和位于下部的第二容置空間，所述反應(yīng)介質(zhì)位于所述第二容置空間內(nèi)，以供鈾污染地下水滲流入所述反應(yīng)介質(zhì)。本實用新型制備的材料和裝置對水體中鈾的去除率高，無二次污染，再生性能好，滿足當前地下水鈾污染滲透反應(yīng)墻材料的需要。
【專利說明】
基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型屬于環(huán)境與地下水處理領(lǐng)域，特別涉及一種基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻。
【背景技術(shù)】
[0002]過去幾十年，由于鈾礦的開采和濃縮鈾加工工業(yè)的廣泛開展，造成了大量地下水體的鈾污染。盡管放射性核素鈾的活度較低，但其半衰期長、廢物數(shù)量大、分布面廣，對環(huán)境構(gòu)成長久潛在危害。鈾的危害主要表現(xiàn)在其重金屬化學(xué)毒性和放射性輻射兩種形式上。當其進入人體后，主要蓄積于肝臟、腎臟和骨骼中，根據(jù)劑量大小的不同，可引起急性或慢性中毒，并誘發(fā)多種疾病，引起肝臟損傷和誘發(fā)癌癥。
[0003]核素鈾隨著地下水流動而迀移與彌散是核素向周圍環(huán)境中擴散的主要途徑，特別是在山谷型尾礦庫中，地下水水力坡度大，流動速度快，更有利于核素在地下水環(huán)境中的擴散迀移，核素進入地下水流后迀移主要有分子擴散迀移、滲流迀移、滲流彌散迀移。核素在運動的地下水中迀移時，同時存在上述3種迀移方式。只是在不同條件下各種迀移方式所占份額不一。
[0004]在被污染的地下水體中，鈾主要是以溶解態(tài)的六價鈾(U(VI)、鈾酰(UO22")或多種氫氧化雙氧鈾和碳酸鈾酰鹽化合物的形式存在。這種形態(tài)的鈾溶解度非常高，極易隨地下水流動而迀移，如果治理措施不得當，會導(dǎo)致這種形態(tài)的鈾滲入地下環(huán)境，從而使這種形態(tài)的鈾隨地下水不斷迀移、擴散，長期如此，將對地下水和周圍生態(tài)環(huán)境造成嚴重的污染、破壞，從而造成大范圍的地下水污染。因此，研究如何防治鈾滲透液污染地下水對保護和改善水資源環(huán)境具有重要意義。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。
[0006]本實用新型還有一個目的是提供一種基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻，本實用新型采用地下水滲透反應(yīng)墻技術(shù)(PRB)，在鈾尾礦等存在鈾污染的土地下修建滲透反應(yīng)墻，利用反應(yīng)墻中的反應(yīng)介質(zhì)來原位修復(fù)地下水污染。
[0007]為此，本實用新型提供的技術(shù)方案為:
[0008]—種基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻，包括:
[0009]反應(yīng)井，其設(shè)置在含有鈾污染地下水的土壤中，位于地下水水流路徑上，且頂部與地面齊平，所述反應(yīng)井的頂部具有朝上的第一開口 ；
[0010]反應(yīng)介質(zhì)，其設(shè)置在所述反應(yīng)井內(nèi)，所述反應(yīng)介質(zhì)為生物硫鐵復(fù)合材料；
[0011]其中，所述反應(yīng)井被分割為位于上部的第一容置空間和位于下部的第二容置空間，所述反應(yīng)介質(zhì)位于所述第二容置空間內(nèi)，以供鈾污染地下水滲流入所述反應(yīng)介質(zhì)。
[0012]優(yōu)選的是，所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻中，還包括:
[0013]介質(zhì)更換裝置，其包括移動裝置和驅(qū)動所述移動裝置沿所述反應(yīng)井的豎直方向進行往返移動的動力機構(gòu)，所述移動裝置設(shè)置在所述反應(yīng)井內(nèi)，且所述反應(yīng)介質(zhì)被容納于所述移動裝置中，所述動力機構(gòu)設(shè)置于所述反應(yīng)井的井壁上，在所述動力機構(gòu)的驅(qū)動下，所述移動裝置帶動所述反應(yīng)介質(zhì)沿所述反應(yīng)井的豎直方向移動.
[0014]優(yōu)選的是，所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻，還包括:
[0015]扶梯，其設(shè)置于所述第一容置空間內(nèi)。
[0016]優(yōu)選的是，所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻中，所述移動裝置包括底托和鐵鏈，所述底托設(shè)置于所述反應(yīng)介質(zhì)的底部，所述鐵鏈的一端固定在所述底托上，所述鐵鏈的另一端與所述動力機構(gòu)連接，所述鐵鏈和所述底托形成一容納空間，所述反應(yīng)介質(zhì)位于所述容納空間內(nèi)。
[0017]優(yōu)選的是，所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻中，所述鐵鏈設(shè)置有三條，其中一條鐵鏈的一端固定在所述底托的中心處，剩余兩條鐵鏈沿所述底托的縱向軸線對稱固定于所述底托的外圈上。
[0018]優(yōu)選的是，所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻中，所述鐵鏈與所述動力機構(gòu)之間還設(shè)置有定滑輪。
[0019]優(yōu)選的是，所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻，還包括:
[0020]井蓋，其設(shè)置在所述反應(yīng)井的上方，封閉所述第一開口，所述井蓋包括第一井蓋和第二井蓋，所述第一井蓋上開設(shè)有第二開口，所述第二井蓋設(shè)置于所述第一井蓋上，以封閉或打開所述第二開口。
[0021 ]本實用新型至少包括以下有益效果:
[0022]本實用新型的裝置是以滲透反應(yīng)墻為理論基礎(chǔ)設(shè)計的反應(yīng)井，滲透反應(yīng)墻的深度由地下水徑流深度決定，井的直徑由鈾污染現(xiàn)狀決定。本實用新型的裝置設(shè)計了上部第一容置空間結(jié)構(gòu)，能增大截留的地下水量，同時也為更換反應(yīng)介質(zhì)提供了方便，降低成本。本裝置的自動化程度高，用三根鐵鏈固定在底托上并將其上拉，提高了更換裝置的可靠性，提高了鈾去除的工作效率。當鈾尾礦中的鈾進入地下水流后，隨地下水迀移，被污染的地下水體流向低處的滲透反應(yīng)墻，進入本裝置的反應(yīng)介質(zhì)材料，經(jīng)過一系列的生物化學(xué)反應(yīng)，從而去除水體中的鈾。本實用新型制備的材料和裝置對水體中鈾的去除率高，無二次污染，再生性能好，滿足當前地下水鈾污染滲透反應(yīng)墻材料的需要。
[0023]本實用新型的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本實用新型的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型其中一個實施例中基于生物硫鐵鈾污染處理的滲透反應(yīng)墻的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是本實用新型其中一個實施例中基于生物硫鐵的鈾污染處理的滲透反應(yīng)墻的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3為本實用新型其中一個實施例中基于生物硫鐵的鈾污染處理的滲透反應(yīng)墻運行示意圖。
[0027]圖4為本實用新型其中一個實施例中基于生物硫鐵的鈾污染處理的滲透反應(yīng)墻側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。
[0029]應(yīng)當理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。
[0030]如圖1?圖4所示，本實用新型還提供一種基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻，包括:
[0031]反應(yīng)井，其設(shè)置在含有鈾污染地下水的土壤中，位于地下水水流路徑上，且頂部與地面齊平，所述反應(yīng)井的頂部具有朝上的第一開口 ；
[0032]反應(yīng)介質(zhì)6，其設(shè)置在所述反應(yīng)井內(nèi)，所述反應(yīng)介質(zhì)6為生物硫鐵復(fù)合材料。本實用新型用新型材料，利用細菌細胞膜上電子傳遞鏈系統(tǒng)將高價態(tài)的鈾轉(zhuǎn)化成低價態(tài)的鈾，并進行吸附固定，以此來修復(fù)鈾的地下水污染。
[0033]其中，所述反應(yīng)井被分割為位于上部的第一容置空間4和位于下部的第二容置空間，所述反應(yīng)介質(zhì)6位于所述第二容置空間內(nèi)，以供鈾污染地下水滲流入所述反應(yīng)介質(zhì)6。第一容置空間4的存在能阻斷地下水的正常水平流動，使地下水滲流方向向下進入反應(yīng)介質(zhì)6，使地下水得到凈化;在建造時只需在打完井后，在井壁上做一些簡單的加固處理，即可形成第一容置空間4，從而為整套裝置極大的節(jié)約了成本，經(jīng)濟實惠。第一容置空間4為更換反應(yīng)介質(zhì)6提供方便，節(jié)約時間，節(jié)約人力和物力。當更換反應(yīng)介質(zhì)6變得方便后，能周期性的更換，使反應(yīng)介質(zhì)6的修復(fù)效率能穩(wěn)定在較高的水平。
[0034]在本實用新型的其中一個實施例中，當在檢查時發(fā)現(xiàn)反應(yīng)介質(zhì)6的處理能力和處理效果不理想時，便需要更換反應(yīng)介質(zhì)6，此時，作為優(yōu)選，該基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻還包括:
[0035]介質(zhì)更換裝置8，其包括移動裝置和驅(qū)動所述移動裝置沿所述反應(yīng)井的豎直方向進行往返移動的動力機構(gòu)，所述移動裝置設(shè)置在所述反應(yīng)井內(nèi)，且所述反應(yīng)介質(zhì)6被容納于所述移動裝置中，所述動力機構(gòu)設(shè)置于所述反應(yīng)井的井壁上，在所述動力機構(gòu)的驅(qū)動下，所述移動裝置帶動所述反應(yīng)介質(zhì)6沿所述反應(yīng)井的豎直方向移動。
[0036]在本實用新型的其中一個實施例中，作為優(yōu)選，還包括:扶梯3，其設(shè)置于所述第一容置空間4內(nèi)。
[0037]在本實用新型的其中一個實施例中，作為優(yōu)選，所述移動裝置包括底托7和鐵鏈5，所述底托7設(shè)置于所述反應(yīng)介質(zhì)6的底部，所述鐵鏈5的一端固定在所述底托7上，所述鐵鏈5的另一端與所述動力機構(gòu)連接，所述鐵鏈5和所述底托7形成一容納空間，所述反應(yīng)介質(zhì)6位于所述容納空間內(nèi)。該動力機構(gòu)可采用電機，通過電動機拉動鐵鏈5，將底托7及托在底托7上的反應(yīng)介質(zhì)6提起，當上提到適當高度后，停止電動機運行，實現(xiàn)反應(yīng)介質(zhì)6的更換。本實用新型的介質(zhì)更換裝置8，結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，節(jié)約成本，且操作方式簡便，安全可靠，維護簡單，更換介質(zhì)無需太大工程量。為介質(zhì)的更換節(jié)約了時間，提高了效率。
[0038]在本實用新型的其中一個實施例中，作為優(yōu)選，所述鐵鏈5設(shè)置有三條，其中一條鐵鏈5的一端固定在所述底托7的中心處，剩余兩條鐵鏈5沿所述底托7的縱向軸線對稱固定于所述底托7的外圈上。
[0039]在本實用新型的其中一個實施例中，作為優(yōu)選，所述鐵鏈5與所述動力機構(gòu)之間還設(shè)置有定滑輪10。
[0040]在本實用新型的其中一個實施例中，作為優(yōu)選，還包括:
[0041]井蓋，其設(shè)置在所述反應(yīng)井的上方，封閉所述第一開口，所述井蓋包括第一井蓋2和第二井蓋I，所述第一井蓋2上開設(shè)有第二開口，所述第二井蓋I設(shè)置于所述第一井蓋2上，以封閉或打開所述第二開口。第一井蓋2即是用鋼筋混凝土封住被挖去的土地表面并在一側(cè)留出一個圓形孔洞，在這個圓形孔洞上蓋上第二井蓋1，第二井蓋I可活動，為檢修反應(yīng)墻和更換反應(yīng)介質(zhì)6提供了方便。該部分位于土地或者道路表面，但不會影響地面上人、車及動物的正?；顒?。
[0042]在本實用新型的其中一個實施例中，一種基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻裝置，主要由井蓋I，第一容置空間4，反應(yīng)介質(zhì)6和介質(zhì)更換裝置8這四部分構(gòu)成。鐵鏈5—端通過定滑輪固定在電動機9上，底托7放置在反應(yīng)介質(zhì)6的下部，托住介質(zhì)的底部，三條鐵鏈5另一端固定底托7上。
[0043]在了解到受鈾污染的地下水的水位和污染情況后，修建本裝置。
[0044]正常工作工況:
[0045]在正常工況下，第二井蓋I關(guān)閉，反應(yīng)墻處于封閉狀態(tài)。
[0046]地下水在滲流過程中，遇到滲透反應(yīng)墻后，一部分水位較高的地下水沿第一容置空間井壁下滲到反應(yīng)介質(zhì)區(qū)域并進入反應(yīng)介質(zhì)6中，在其中與反應(yīng)介質(zhì)發(fā)生生化反應(yīng)得到凈化后，流出反應(yīng)墻;另一部分水位較低低至與下部的反應(yīng)介質(zhì)6同高度的地下水滲流直接通過反應(yīng)介質(zhì)6，在得到凈化后流出反應(yīng)墻。
[0047]檢查修理工況:
[0048]對滲透反應(yīng)墻定期進行檢查時，可打開第二井蓋I，通過設(shè)置在第二井蓋一側(cè)的扶梯3下行到反應(yīng)墻中進行檢查修理。
[0049]反應(yīng)介質(zhì)6更換工況:
[0050]當在檢查時發(fā)現(xiàn)反應(yīng)介質(zhì)6的處理能力和處理效果不理想時，需要更換反應(yīng)介質(zhì)
6。首先打開第二井蓋I，啟動電動機9，拉動三條鐵鏈，此時介質(zhì)處于底托7上。三條鐵鏈5通過定滑輪將底托7從滲透反應(yīng)墻底部拉升至適當高度后，關(guān)閉電動機，更換反應(yīng)介質(zhì)6。更換介質(zhì)操作簡單，可靠性高。
[0051]這里說明的模塊數(shù)量和處理規(guī)模是用來簡化本實用新型的說明的。對本實用新型的生物硫鐵、反應(yīng)介質(zhì)和介質(zhì)更換裝置的應(yīng)用、修改和變化對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。
[0052]如上所述，根據(jù)本實用新型，反應(yīng)介質(zhì)基于新型介質(zhì)材料對鈾污染良好的處理效果而設(shè)計的，本裝置能實現(xiàn)對鈾污染的地下水進行原位修復(fù)凈化，本裝置整體結(jié)構(gòu)合理，修建成本較低，檢修方便，處理效果好。
[0053]盡管本實用新型的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本實用新型的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實用新型并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項】
1.一種基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻，其特征在于，包括: 反應(yīng)井，其設(shè)置在含有鈾污染地下水的土壤中，位于地下水水流路徑上，且頂部與地面齊平，所述反應(yīng)井的頂部具有朝上的第一開口 ； 反應(yīng)介質(zhì)，其設(shè)置在所述反應(yīng)井內(nèi)，所述反應(yīng)介質(zhì)為生物硫鐵復(fù)合材料； 其中，所述反應(yīng)井被分割為位于上部的第一容置空間和位于下部的第二容置空間，所述反應(yīng)介質(zhì)位于所述第二容置空間內(nèi)，以供鈾污染地下水滲流入所述反應(yīng)介質(zhì)。2.如權(quán)利要求1所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻，其特征在于，還包括: 介質(zhì)更換裝置，其包括移動裝置和驅(qū)動所述移動裝置沿所述反應(yīng)井的豎直方向進行往返移動的動力機構(gòu)，所述移動裝置設(shè)置在所述反應(yīng)井內(nèi)，且所述反應(yīng)介質(zhì)被容納于所述移動裝置中，所述動力機構(gòu)設(shè)置于所述反應(yīng)井的井壁上，在所述動力機構(gòu)的驅(qū)動下，所述移動裝置帶動所述反應(yīng)介質(zhì)沿所述反應(yīng)井的豎直方向移動。3.如權(quán)利要求1所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻，其特征在于，還包括: 扶梯，其設(shè)置于所述第一容置空間內(nèi)。4.如權(quán)利要求2所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻，其特征在于，所述移動裝置包括底托和鐵鏈，所述底托設(shè)置于所述反應(yīng)介質(zhì)的底部，所述鐵鏈的一端固定在所述底托上，所述鐵鏈的另一端與所述動力機構(gòu)連接，所述鐵鏈和所述底托形成一容納空間，所述反應(yīng)介質(zhì)位于所述容納空間內(nèi)。5.如權(quán)利要求4所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻，其特征在于，所述鐵鏈設(shè)置有三條，其中一條鐵鏈的一端固定在所述底托的中心處，剩余兩條鐵鏈沿所述底托的縱向軸線對稱固定于所述底托的外圈上。6.如權(quán)利要求4所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻，其特征在于，所述鐵鏈與所述動力機構(gòu)之間還設(shè)置有定滑輪。7.如權(quán)利要求1所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻，其特征在于，還包括: 井蓋，其設(shè)置在所述反應(yīng)井的上方，封閉所述第一開口，所述井蓋包括第一井蓋和第二井蓋，所述第一井蓋上開設(shè)有第二開口，所述第二井蓋設(shè)置于所述第一井蓋上，以封閉或打開所述第二開口。
【文檔編號】G21F9/18GK205680452SQ201620459706
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月19日 公開號201620459706.9, CN 201620459706, CN 205680452 U, CN 205680452U, CN-U-205680452, CN201620459706, CN201620459706.9, CN205680452 U, CN205680452U
【發(fā)明人】曾濤濤, 祝鵬烽, 廖偉, 初雨薇, 周玉林, 蔣小梅, 李仕友
【申請人】南華大學(xué)