专利名称：一种基于uv氧化光解修复地下水中多氯联苯的装置及方法
技术领域：
本发明属于多氯联苯污染环境修复技术领域，具体涉及一种基于UV氧化光解修复地下水中多氯联苯的装置及方法。
背景技术：
多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)是联苯在不同程度上,被氯原子取代后生成的人工有机化合物之总称。因其具有良好的化学惰性、抗热性、绝缘性等特点，曾经作为一种工业产品大量生产并广泛应用于电力工业、塑料加工业、化工和印刷等领域。所以当研究证明PCBs具有免疫毒性、神经和发育毒性、肝脏毒性及致畸、致突变、致癌性等危险性质而停止生产和使用时，PCBs在工业上的大量使用已经造成其在环境中的广泛分布和积累。PCBs这种最具代表性的持久性有机污染物，在我国约有10年生产历史(1965—1975年)，累计生产近万吨。所以，我国面临着治理PCBs污染的艰巨任务。地下水作为地球上重要的水体，与人类社会有着密切的关系。地下水的贮存有如在地下形成一个巨大的水库，以其稳定的供水条件、良好的水质，而成为农业灌溉、工矿企业以及城市生活用水的重要水源。据不完全统计，我国地下水的开采利用量约占全国总用水量的10%到15%，其中北方各省区由于地表水资源不足，地下水开采利用量很大。地表以下地层复杂，地下水流动极其缓慢，因此，地下水污染具有过程缓慢、不易发现和难以治理的特点。地下水一旦受到污染， 即使彻底消除其污染源，自然修复也要十几年甚至几十年才能使水质复原。存在于环境中的PCBs以不同途径释放、沉降到土壤中，溶解于地下水中。若被污染的地下水不经处理就被工农业利用，甚至作为饮用水源，将会对人们的生命安全造成极大威胁。自从人们认识到多氯联苯的污染状况和对人与环境的危害，许多科学工作者便投入到多氯联苯污染治理的研究中。目前，工业技术和试验方法主要包括热处理、化学处理、光降解和生物处理几方面的技术。热处理技术可以分为高温处理法和低温处理法两大类高温处理法是一个被广泛采用的废物处理方式，但其处理条件要求严苛、成本较高且容易生成二恶英；有研究表明低温处理法针对低浓度的PCBs有着较好的处理效果，但处理高浓度的PCBs则表现不佳。化学处理法就是在一定条件下，用其他试剂与PCBs发生反应，使之脱氯生成联苯化合物或其他无毒、低毒物质。化学处理法操作手段多种多样，所以应用范围很广，但化学处理法存在着工艺复杂、处理效率低的缺点，且一些化学处理方法若控制不当很容易产生二次污染。同热处理和化学处理相比较，光降解和生物处理法是更为绿色和安全的处理手段。光降解多氯联苯的主要原理是脱氯反应，故经过光降解的降解产物需要进一步处理。生物处理法处理费用低，可以彻底清除污染物，不会对环境造成二次污染，但是只能降解低浓度的废物且降解速度慢
发明内容
本发明针对地下水领域多氯联苯污染修复的空白，结合先进的光降解和生物处理技术，克服了其他修复方法成本高、工艺复杂、难控制、有二次污染等缺点，将光降解的短时高效和生物降解的低耗高效结合起来，提供了一种是一种具有绿色环保、节能高效、经济先进的修复手段。一种基于UV氧化光解修复地下水中多氯联苯的装置，其地下水收集装置、光解处理装置、传输泵、生物处理装置、检测装置和回灌装置顺次相连；其中地下水收集装置、光解处理装置设置在抽吸井中，传输泵、生物处理装置、检测装置和回灌装置设置在地表；光解处理装置和生物处理装置分别与其设置在地表的控制装置相连。所述光解处理装置中光源为紫外光光源，光源的数量为多个，排列方式为多层环状均匀排列。所述紫外光光源发出的紫外光的吸收频谱为200 nnT275 nm。一种基于UV氧化光解修复地下水中多氯联苯的方法，其具体步骤如下a.通过实地调查结合模拟优化手段，得到地下水收集装置、传输管道、抽吸井、传输泵位置，地下水收集装置连接传输管道将地下水控制在几个抽吸井抽吸范围内；b.通过地表光解处理装置的控制装置控制紫外光的吸收频谱及光解时长，对污染的地下水进行光解处理；c.将经过光解的地下水泵入地上生物处理装置中，对地下水进行进一步处理；d.通过检测装置对经过处理的地下水进行检测，确定多氯联苯被有效去除；e.将处理过的地下水通过回灌装置回灌地下。所述步骤a中光解处理装置的光源为紫外光光源，光源数为多个，排列方式为多层环状均匀排列。所述步骤b中紫外光的吸收频谱为200 nnT275 nm,光解时长为40 s^5 min。
本发明的有益效果为1.光解修复为主、其他修复手段(生物手段)为辅，极大地提高了多氯联苯修复的应用范围和工作效率。整个修复过程流畅，设备结构紧凑，操作简单，可靠性高。2.光解修复过程在抽吸井中进行，属于原位修复，对生态环境扰动小，有效防止挥发性污染物扩散到其他环境载体中。3.出水水质好，多氯联苯去除率在90%以上，各主要污染指标均达到国家污水综合排放一级标准。4.克服了其他修复方法成本高、工艺复杂、难控制、有二次污染等缺点，且修复周期较短。与国内外同类污染物处理技术相比，处理范围扩大50% 75% ;在达到同等治理效果的前提下，该技术节省投资约25% 45%，节约维护和管理成本40% 50% ;在相同的资源投入情况下，系统筛选最优运行方案，达到最优效果，行运费用是同类技术的60% 75%。
图1为本发明装置结构示意图；图2为本发明抽吸井立体示意图；图中标号1_地下水收集装置；2_光解处理装置；3_传输泵；4_生物处理装置；
5-检测装置；6_回灌装置；7_抽吸井；9_污染区域
具体实施例方式本发明提供了一种基于UV氧化光解修复地下水中多氯联苯的装置及方法，下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步说明。一种基于UV氧化光解修复地下水中多氯联苯的装置，其地下水收集装置1、光解处理装置2、传输泵3、生物处理装置4、检测装置5和回灌装置6顺次相连；其中地下水收集装置1、光解处理装置2设置在抽吸井7中，传输泵3、生物处理装置4、检测装置5和回灌装置6设置在地表；光解处理装置2和生物处理装置4分别与其设置在地表的控制装置相连。所述光解处理装置2中光源为紫外光光源，光源的数量为多个，排列方式为多层环状均匀排列。所述紫外光光源发出的紫外光的吸收频谱为200 nnT275 nm。一种基于UV氧化光解修复地下水中多氯联苯的方法，其具体步骤如下a.通过实地调查结合模拟优化手段，得到地下水收集装置、传输管道、抽吸井、传输泵位置，地下水收集装置连接传输管道将地下水控制在几个抽吸井抽吸范围内；b.通过地表光解处理装置的控制装置控制紫外光的吸收频谱及光解时长，对污染的地下水进行光解处理；
c.将经过光解的地下水泵入地上生物处理装置中，对地下水进行进一步处理；d.通过检测装置对经过处理的地下水进行检测，确定多氯联苯被有效去除；e.将处理过的地下水通过回灌装置回灌地下。所述步骤a中光解处理装置的光源为紫外光光源，光源数为多个，排列方式为多层环状均匀排列。所述步骤b中紫外光的吸收频谱为200 nnT275 nm，光解时长为40 s 5 min。本发明装置运行流程如图1所示，首先通过地下水收集装置I将地下水控制在处理范围内，并通过设置在抽吸井7中的光解处理装置2及其地表控制装置进行光解处理；然后通过传输泵3将地下水抽提到生物处理装置4中进行进一步处理；最后通过检测装置5对系统的出水进行检测，处理达标后的地下水通过回灌装置6回灌地下。该方法光解修复为主、其他修复手段(生物手段)为辅，修复设备结构紧凑，流程明了，操作简单，可靠性高。不但极大的提高了多氯联苯修复范围，也有着较高的工作效率和污染物去除率。出水水质好，多氯联苯去除率在90%以上，各主要污染指标均达到国家污水综合排放一级标准。修复过程绿色环保、节能减排，对生态扰动小、无二次污染。与国内外同类污染物处理技术相比，处理范围扩大50% 75% ;在达到同等治理效果的前提下，该技术节省投资约25% 45%，节约维护和管理成本40% 50% ;在相同的资源投入情况下，系统筛选最优运行方案，达到最优效果，行运费用是同类技术的60% 75%。
权利要求
1.一种基于UV氧化光解修复地下水中多氯联苯的装置，其特征在于地下水收集装置(I)、光解处理装置(2 )、传输泵(3 )、生物处理装置(4 )、检测装置(5 )和回灌装置(6 )顺次相连；其中地下水收集装置(I)、光解处理装置(2 )设置在抽吸井(7 )中，传输泵(3 )、生物处理装置(4 )、检测装置(5 )和回灌装置(6 )设置在地表；光解处理装置(2 )和生物处理装置(4 )分别与其设置在地表的控制装置相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述光解处理装置(2)中光源为紫外光光源，光源的数量为多个，排列方式为多层环状均匀排列。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述紫外光光源发出的紫外光的吸收频谱为 200 nm 275 nm。
4.一种基于UV氧化光解修复地下水中多氯联苯的方法，其特征在于，具体步骤如下a.通过实地调查结合模拟优化手段，得到地下水收集装置、传输管道、抽吸井、传输泵位置，地下水收集装置连接传输管道将地下水控制在几个抽吸井抽吸范围内；b.通过地表光解处理装置的控制装置控制紫外光的吸收频谱及光解时长，对污染的地下水进行光解处理；c.将经过光解的地下水泵入地上生物处理装置中，对地下水进行进一步处理；d.通过检测装置对经过处理的地下水进行检测，确定多氯联苯被有效去除；e.将处理过的地下水通过回灌装置回灌地下。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述步骤a中光解处理装置的光源为紫外光光源，光源数为多个，排列方式为多层环状均匀排列。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述步骤b中紫外光的吸收频谱为200nm 275 nm,光解时长为40 s 5 min。
全文摘要
本发明属于多氯联苯污染环境修复技术领域，具体涉及一种基于UV氧化光解修复地下水中多氯联苯的装置及方法。本发明地下水收集装置、光解处理装置、传输泵、生物处理装置、检测装置和回灌装置顺次相连；其中地下水收集装置、光解处理装置设置在抽吸井中，传输泵、生物处理装置、检测装置和回灌装置设置在地表；光解处理装置和生物处理装置分别与其设置在地表的控制装置相连。本发明以光解修复为主、其他修复手段(生物手段)为辅，修复设备结构紧凑，流程明了，操作简单，可靠性高。不但极大的提高了多氯联苯修复范围，也有着较高的工作效率和污染物去除率。出水水质好，多氯联苯去除率在90%以上，各主要污染指标均达到国家污水综合排放一级标准。
文档编号C02F101/36GK103058456SQ20121058573
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者何理, 樊星, 卢宏玮 申请人:华北电力大学