专利名称：一种用于地下水污染治理的原位修复系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地下水污染治理设备，具体涉及一种以外加碳源(药剂)的形式，在地下水硝酸盐污染区进行地下水原位修复技术。
背景技术：
近年来，随着工农业生产的发展，尤其是有机合成化工、石油化工、农药及杀虫剂的迅速发展，越来越多的污染物进入土壤和水体，目前我国浅层地下水中污染物种类复杂、浓度超标，已超过土壤和地下水系统自然衰减的能力。其中地下水中的有机污染物是影响环境的主要因素。当前对于有机物污染的治理包括物理、化学和生物净化等方法，通常以这几种净化方法结合使用。例如中国专利200810154028. 5中公开一种渗透性反应格栅修复系统，在地下水流垂直方向设置厌氧生物反应墙、释氧反应墙和好氧生物反应墙，用于去除 地下水中的三氯乙烯。瑞典专利No. 6903544-2中描述了通过多个按预定距离且围绕供应井设置的卫星井而向蓄水层间歇地引入含有氧或释放氧物质的水，以这种方式向蓄水层中引入氧处理水，为某些微生物的生长创造了适宜的环境，增强了现存地层内化合物的化学代谢吸收、氧化和沉积，从而应用地层作为反应和过滤介质。瑞典专利No. 8206393-4中公开了应用水槽连续过滤和净化地下水，其中应用了天然形成或人工制造的过滤器。上述方法对于严重污染的地下水净化能力不足，且设施较复杂，修复费用较高。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明提供用于地下水污染治理的原位修复系统，利用注入井投放修复试剂，利用抽水井进行抽水加速药剂在地下水污染区域的扩散，通过投加营养碳源，激活土著微生物促进反硝化作用，将水中的硝态氮转变为气体除去。为实现上述目的，本发明包括如下技术方案一种用于地下水污染治理的原位修复系统，其包括抽水井I、静态混合器2和注水井3 ；该抽水井I内设置潜水泵4，潜水泵4的出水口连接该静态混合器2的入水口 ；静态混合器2的另一入口与药剂罐5连接，药剂罐5内容纳碳源药剂；从抽水井I内抽出的地下水和碳源药剂在静态混合器2混合均匀；静态混合器2的出口连接该注水井3入口。如上所述的原位修复系统，其中，该潜水泵4和静态混合器2间的连接管道上设置旁通阀6和流量计7。如上所述的原位修复系统，其中，该药剂罐5和静态混合器2间的连接管道上设置计量泵8和流量计9。如上所述的原位修复系统，其中，该静态混合器2的出口和注水井3入口间的连接管道上设置旁通阀10和流量计11。如上所述的原位修复系统，其中，该抽水井I可设置于地下水流的下游，注水井3设置于地下水流的上游。如上所述的原位修复系统，其中，该原位修复系统还可包括至少一个监测井12，其设置于所述抽水井I和注水井3之间，或设置于所述注水井3的下游。如上所述的原位修复系统，其中，该抽水井I、注水井3和监测井12均为竖井，该竖井由井口至井底依次为灌浆段101、膨润土浇注段102和砾石段103 ；其中该灌浆段101为混凝土浇注，作为竖井的井口 ；该膨润土浇注段102位于砂土层；该砾石段103位于地下蓄水层；砾石段103以砾石作为井管外填料，砾石直径为2 6mm ;碌石段103的井室内由上至下依次设置滤水管104和沉淀管105,该滤水管104和沉淀管105的管壁外侧靠紧该井室内壁。 如上所述的原位修复系统，其中，该滤水管104是具有透水孔的钢管，该透水孔为方孔，方孔长度为35-45mm,宽度小于I. 8mm ;所述注水井3的滤水管开孔面积比率为8 20% ;所述抽水井I和/或监测井12的滤水管开孔面积比率为20 35%。如上所述的原位修复系统，其中，该沉淀管105为管径与滤水管相同且长度大于或等于O. 5米的钢管。本发明的有益效果在于，该系统采用注水井和抽水井联合运行的方式控制地下水的运移。利用潜水泵从抽水井中抽水，抽出的水与碳源药剂在静态混合器中混合均匀，然后经过管道注入到注水井中，通过注入井投放碳源药剂，抽水井进行抽水加速药剂在地下水污染区域的扩散。所投加的营养碳源可激活土著微生物促进反硝化作用，将水中的硝态氮转变为气体除去。利用下游监测井12对修复后的水质进行监测，并对修复效果进行评价，根据评价结果，不断调整投放时间和投放量。该系统占地面积小，设施安装简单，自动化控制程度高，且不需要在地面建立水处理设施。投加的碳源易获取，价格低廉，地下水处理效果优良，无二次污染和其他副作用。实验结果表明，对于初始硝酸盐氮浓度为66. 7mg/L的地下水，系统运行7天，投加碳源总量为100kg，净化后硝酸盐氮浓度降低到20mg/L以下，处理效果达到70%。
图I为实施例I用于地下水污染治理的原位修复系统结构示意图。图2为实施例I的抽水井、注水井或监测井的工艺结构示意图。图3为实施例2的抽水井、注水井和监测井平面布局示意图。
具体实施例方式实施例I图I所示为本发明一种优选实施方式的结构示意图，该系统包括抽水井I、静态混合器2和注水井3。抽水井I内设置潜水泵4，潜水泵4的出水口连接静态混合器2的入水口 ；潜水泵4和静态混合器2间的连接管道上设置旁通阀6和流量计7。静态混合器2的另一入口与药剂罐5连接，药剂罐5和静态混合器2间的连接管道上设置计量泵8和流量计9，药剂罐5内容纳碳源药剂，从抽水井I内抽出的地下水和碳源药剂在静态混合器2混合均匀。静态混合器2的出口连接注水井3入口，静态混合器2的出口和注水井3入口间的连接管道上设置旁通阀10和流量计11。抽水井I设置于地下水流的下游，注水井3设置于地下水流的上游。在抽水井I和注水井3之间，或注水井3下游设置至少一个监测井12。如图2所示，抽水井I、注水井3和监测井12均为竖井，由井口至井底依次为灌浆段101、膨润土浇注段102和砾石段103 ;其中灌浆段101为混凝土浇注，作为井口 ；膨润土浇注段102位于砂土层；砾石段103位于地下蓄水层，砾石段103以砾石作为井管外填料，井室内上部设置滤水管104，下部设置沉淀管105作为滤水管104的防游塞装置。滤水管104是具有透水孔的钢管,钢管直径为50mm,透水孔为方孔，规格为长度40mm,宽度小于90%的管外碌石径(2mm),即小于1.8mm。注水井3的滤水管开孔面积比率为10% ;抽水井I和监测井12的滤水管开孔面积比率均为25%。沉淀管105为管径与滤水管相同且长度为O. 5米的钢管，其作用在于承载井内沉淀物，以避免沉淀物过多而堵塞滤水管。实施例2 利用实施例I中所述的系统，对某垃圾场下游硝酸盐重污染区。如图3所示，沿地下水流向布设注水井、抽水井各I眼，两井间隔为12m，以及监测井4眼，抽水井、注水井及监测井的井深为34 37米。碳源药剂采用玉米芯浸提液。系统运行时，利用潜水泵4从抽水井I中抽水，抽出的水与碳源药剂在静态混合器2中混合均匀，然后经过管道注入到注水井3中，药剂罐5中的药剂通过计量泵8向静态混合器2中添加，流量计7、11控制水流量。通过注入井3向地下蓄水层投放碳源药剂，利用抽水井抽水加速药剂在地下水污染区域的扩散。投加的营养碳源可激活土著微生物促进反硝化作用，将水中的硝态氮转变为气体除去。下游监测井12对修复后的水质进行监测，并对修复效果进行评价，根据评价结果，不断调整碳源投放时间、投放量。受污染地下水初始硝酸盐氮浓度为66. 7mg/L，系统运行7天，投加碳源总量为100kg，净化后硝酸盐氮浓度降低到20mg/L以下，处理效果达到70%。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种用于地下水污染治理的原位修复系统，其特征在于其包括抽水井(I)、静态混合器⑵和注水井⑶； 该抽水井(I)内设置潜水泵(4)，潜水泵(4)的出水口连接该静态混合器(2)的入水Π ； 静态混合器(2)的另一入口与药剂罐(5)连接，药剂罐(5)内容纳碳源药剂；从抽水井(I)内抽出的地下水和碳源药剂在静态混合器(2)混合均匀； 静态混合器(2)的出口连接该注水井(3)入口。
2.如权利要求I所述的原位修复系统，其特征在于所述潜水泵(4)和静态混合器(2)间的连接管道上设置旁通阀(6)和流量计(7)。
3.如权利要求I所述的原位修复系统，其特征在于所述药剂罐(5)和静态混合器(2)间的连接管道上设置计量泵(8)和流量计(9)。
4.如权利要求I所述的原位修复系统，其特征在于所述静态混合器(2)的出口和注水井(3)入口间的连接管道上设置旁通阀(10)和流量计(11)。
5.如权利要求I所述的原位修复系统，其特征在于所述抽水井(I)设置于地下水流的下游，注水井(3)设置于地下水流的上游。
6.如权利要求5所述的原位修复系统，其特征在于所述原位修复系统还包括至少一个监测井(12)，其设置于所述抽水井⑴和注水井(3)之间，或设置于所述注水井(3)的下游。
7.如权利要求1-6中任一项所述的原位修复系统，其特征在于所述抽水井(I)、注水井(3)和监测井(12)均为竖井，该竖井由井口至井底依次为灌浆段(101)、膨润土浇注段(102)和砾石段(103)； 其中该灌浆段(101)为混凝土浇注，作为竖井的井口 ； 该膨润土浇注段(102)位于砂土层； 该砾石段(103)位于地下蓄水层；砾石段(103)以砾石作为井管外填料，砾石直径为2 6mm;砾石段(103)的井室内由上至下依次设置滤水管(104)和沉淀管(105)，该滤水管(104)和沉淀管(105)的管壁外侧靠紧该井室内壁。
8.如权利要求7所述的原位修复系统，其特征在于所述滤水管(104)是具有透水孔的钢管，该透水孔为方孔，方孔长度为35-45mm,宽度小于I. 8mm ;所述注水井(3)的滤水管开孔面积比率为8 20% ;所述抽水井(I)和/或监测井(12)的滤水管开孔面积比率为20 35%。
9.如权利要求7所述的原位修复系统，其特征在于所述沉淀管(105)为管径与滤水管相同且长度大于或等于O. 5米的钢管。
全文摘要
一种用于地下水污染治理的原位修复系统，包括抽水井、静态混合器和注水井；抽水井内设置潜水泵，潜水泵的出水口连接该静态混合器的入水口；静态混合器的另一入口与药剂罐连接，药剂罐内容纳碳源药剂；从抽水井内抽出的地下水和碳源药剂在静态混合器混合均匀；静态混合器的出口连接注水井入口。该系统利用注入井投放修复试剂，利用抽水井进行抽水加速药剂在地下水污染区域的扩散，通过投加营养碳源，激活土著微生物促进反硝化作用，将水中的硝态氮转变为气体除去。该系统占地面积小，设施安装简单，自动化控制程度高，且不需要在地面建立水处理设施。投加的碳源易获取，价格低廉，地下水处理效果优良，无二次污染和其他副作用。
文档编号C02F3/34GK102774965SQ20121017974
公开日2012年11月14日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者刘培斌, 夏广卿, 宫晓明, 李培中, 沈来新, 王海见, 魏文侠 申请人:北京市水利规划设计研究院, 轻工业环境保护研究所