一种用于地下水中有机污染物修复装置和方法

一种用于地下水中有机污染物修复装置和方法
【专利摘要】一种地下水中有机污染物修复装置，包括：抽水系统、布水系统、还原性介质填充区、环形水力负荷缓冲区、吸附-高级氧化介质填充区、快速渗流区和在线监测系统。通过抽水系统抽水经布水系统均匀分布布水，并在填充还原性介质区与吸附-高级氧化介质区域分步实现还原反应与氧化反应以达到去除地下水中有机污染物的目的，且修复后的地下水并可快速渗流进入地下含水层；可实现氧化还原反应分段进行，高效的去除地下水有机物，并可有效的解决修复后的地下水去向问题。本发明涉及上述修复装置对地下水中有机污染物进行修复的方法。
【专利说明】—种用于地下水中有机污染物修复装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于地下水污染修复技术范畴，具体涉及一种地下水中有机污染物修复装置。
[0002]本发明涉及一种利用上述修复装置对地下水中有机污染物进行修复的方法。
【背景技术】
[0003]地下水有机污染物修复技术已成为当前国际上地下水污染防治的热点问题。
[0004]目前国内外研究较多的技术有抽出处理、原位曝气、渗透性反应墙、原位化学氧化、原位生物修复等。同时出现了具有一定效果的地下水有机污染修复实际工程，包括抽出处理、原位曝气、PRB等修复案例，但这些修复技术在实际工程应用均具有自身的优缺点，如地下水抽出异位修复技术用于地下水有机污染物修复主要将地下水抽出后，采用污水处理技术处理受污染的地下水，其具有修复周期短、易于野外实际操作等优点，但其修复后有机污染物会存在“滞尾”现象。
[0005]另外，受污染的地下水经异位修复达标后去向选择问题，一般采用注水井人工回灌补充地下水，但将会改变原有的地下水环境引起水质变化，同时也会增加修复成本。
[0006]相比较异位抽出修复技术而言，原位修复技术具有不改变地下水环境的基础上，进行修复地下水有机污染。但其面临着修复周期长、运行难以及维护成本高等问题，并在实际工程应用中受到污染含水层的污染物种类、土壤和含水层的介质结构的复杂性以及地球化学等各种环境因素影响，难以达到其技术设计的最初目标。因此，针对各技术的特点，结合我国场地实际情况，如何研发高效的、快速的并降低修复成本的地下水有机污染修复技术是地下水有机污染物修复技术的难点。

【发明内容】

[0007]本发明的目的在于提供一种地下水中有机污染物修复装置。
[0008]本发明的又一目的在于提供一种利用上述修复装置对地下水中有机污染物进行修复的方法。
[0009]为实现上述目的，本发明提供的地下水中有机污染物修复装置，包括:
[0010]抽水系统包括:
[0011]抽水井，抽水井内设有筛管，所述筛管的底端置于目标污染含水层的水位面以下；潜水泵安装在筛管间，且位于目标污染含水层水位面以下；潜水泵连接一抽水管。
[0012]布水系统包括:
[0013]抽水管的管口周围设有多个分水孔，多个分水孔分别与辐射状的导水管一一对应，导水管的另一端与环形布水槽相连，环形布水槽的侧面和底部开设有出水孔，环形布水槽的出水孔还原性介质填充区域内；
[0014]还原性介质填充区填充有可通过还原反应将难降解的有机污染物还原为易于降解的材料；[0015]环形水力负荷缓冲区填充有细砂；
[0016]吸附-高级氧化介质填充区填充具有高级氧化性的材料和具有吸附作用的材料；
[0017]快速渗流区填充有细砂；
[0018]在线监测探头安装在筛管内且位于目标污染含水层水位以下，以监测修复后下渗的水质。
[0019]所述的地下水中有机污染物修复装置，其中在还原性介质填充区和吸附-高级氧化介质填充区上方铺盖一定厚度的覆土层。
[0020]所述的地下水中有机污染物修复装置，其中装置底部具有一倾斜坡度，以便水流集中到快速渗流区。
[0021]所述的地下水中有机污染物修复装置，其中在还原性介质填充区和吸附-高级氧化介质填充区的底部与侧边均进行防渗处理。
[0022]所述的地下水中有机污染物修复装置，其中还原性介质填充区填充粒径
的沸石和粒径为l_3mm的零价铁的混合物；吸附-高级氧化介质层为粒径的沸石和粒径为6_的过硫酸盐缓释材料的混合物。
[0023]所述的地下水中有机污染物修复装置，其中环形水力负荷缓冲区和快速渗流区填充的细砂的粒径为1.6mm-2.2mm。
[0024]所述的地下水中有机污染物修复装置，其中，水力阻隔挡板起到阻隔水流作用，减少水力死区。
`[0025]所述的地下水中有机污染物修复装置，其中水力缓冲区设置是为了减少水力冲击负荷对填料的影响。
[0026]本发明利用上述的修复装置对地下水中有机污染物进行修复的方法:
[0027]I)设置在目标污染含水层水位面以下的潜水泵抽取受有机污染的地下水，通过抽水管进入布水用的分水孔分配给辐射状的导水管，进入环形布水槽进行布水后直接进入卵石层，均匀渗入外圈的还原性介质填充层，再经水平流动，经水力缓冲区进入内圈的吸附-高级氧化层，其中还原性介质填充层与吸附-高级氧化层中的沸石吸附大量的有机污染物，充分与过硫酸盐缓释材料接触，以去除地下水中有机污染物；
[0028]2 )经过修复后的地下水在自然水力的作用下，逐渐通过小颗粒介质填充层下渗进入浅层含水层，采用在线监测探头监测修复后下渗的水质。
[0029]所述的方法，其中覆土层具有可吸附挥发出的有机物的能力。
[0030]本发明具有的优点:
[0031]( I)本发明可实现快速异位一原地两级多阶段修复地下水有机污染，并可实现修复后地下水自然下渗进入含水层，有效的解决地下水异位处理后的去向问题；
[0032](2)本发明提供的地下水有机污染修复技术方法，其可操作性强，便于管理维护，并可降低修复成本。
【专利附图】

【附图说明】
[0033]图1为本发明提供一种用于地下水中有机污染物修复装置的剖面图。
[0034]图2为图1的俯视图。
[0035]附图中主要组件符号说明:[0036]I还原性介质填充区；2吸附-高级氧化介质填充区；3快速渗流区；4覆土层；5筛管；6潜水泵；7环形布水槽；8抽水管；9分水孔；10快速渗流区侧孔；11在线监测探头；12导水管；13环形缓冲区域；14水力阻隔挡板。
【具体实施方式】
[0037]本发明提供了一种用于地下水有机污染高效、快速、低成本、可操作性的有机污染物修复装置。
[0038]请参阅附图。本发明的修复装置是根据实际场地有机污染的分布特征，设置抽水井的位置，并结合地下水埋深在抽水井内设置筛管5。
[0039]本发明的装置包括抽水系统、布水系统、还原性介质填充区1、环形水力负荷缓冲区13、吸附-高级氧化介质填充区2、快速渗流区3和在线监测系统。
[0040]抽水系统是由潜水泵6连接抽水管8等组成，其中潜水泵6置于筛管5内且位于目标污染含水层水位面以下2~Sm，可实现有机污染物污染地下水的定量定时抽水，抽水管8的直径为40~100mm。该抽水管8的管口周围设有多个分水孔9，多个分水孔9分别与辐射状的导水管12 —一对应，导水管12的另一端与环形布水槽7相连，环形布水槽7的侧面和底部开设有出水孔，环形布水槽的出水孔位于卵石层内。
[0041]还原性介质填充区I是由零价铁(lmm-3mm)和小粒径沸石(3mm-7mm)组成,其中零价铁和沸石的比例没有严格要求，实施例中是按体积比1:1组成。
[0042]环形水力负荷缓冲区13填充小粒径颗粒材料是粒径为0.5mm-1.4mm的细砂。
[0043]吸附-高级氧化介质填充区2是由粒径的沸石和粒径为6mm的过硫酸盐缓释材料的混合物组成，其中沸石和过硫酸盐缓释材料的比例没有严格要求，实施例中是按体积比1:1组成。
[0044]还原性介质填充区I与吸附-高级氧化介质填充区2上面覆盖有覆土层4。
[0045]在线监测探头11是由水位探头和水质探头组成，安装在筛管5内且位于目标污染含水层水位面以下。
[0046]设置在目标污染含水层水位面以下的潜水泵6抽取受有机污染的地下水，通过抽水管8进入布水用的分水孔9分配给辐射状的导水管12，进入环形布水槽7进行布水渗入由小粒径沸石+零价铁组成的还原性介质填充区1，并经水力缓冲区13后进入小粒径沸石+过硫酸盐缓释材料组成的吸附-高级氧化层2，并在水力阻隔挡板14的作用下减少吸附-高级氧化层的水力死区，另外二者的小粒径的沸石将会吸附大量的有机污染物，可充分与氧化还原材料接触，提供充裕的反应时间，达到去除地下水中有机污染物的目的。同时经过修复后的地下水在自然水力的作用下，逐渐通过快速渗流区3下渗与快速渗透区侧孔10进入浅层含水层，采用在线监测系统11监测修复后下渗的水质。另外对于挥发性有机物在反应区上部设置一层覆土层。
[0047]本发明所提供的地下水有机污染修复装置实际操作情况如下，现实例说明。
[0048]实施例1
[0049]针对受硝基苯污染的浅层地下水，埋深在3.5m,含水层厚度为3_4.5m,并通过微水试验可知渗透系数是4.5m/d 。
[0050]建设地下水抽水井，其筛管5设置深度为4.5m，其长度为1.5m。开挖外圆半径为3m,深度为1.5m ;在圆坑底部开挖半径为Im的圆，其深度为0.5m。圆坑底部填充30cm的细砂(粒径1.6mm-2.2mm)作为快速渗流区，细砂上部分填充20cm的小粒径沸石(粒径5mm-7mm)和过硫酸盐缓释材料(粒径6mm),在此基础上再填充半径为1.5m,高为1.3m的区域内填充小粒径沸石(粒径5mm-7mm)和过硫酸盐缓释材料(粒径6mm),剩余的环形区域填充还原性介质材料(粒径为lmm-3_的小粒径沸石+粒径为3mm-5_的零价铁)，其高度与吸附高级氧化层一样，在还原性介质填充层与吸附高级氧化层上面均匀覆盖土层，填充完毕后，通过潜水泵抽水进入布水装置，达到均匀布水，受硝基苯污染的水逐步经过小粒径沸石+零价铁-小粒径沸石+过硫酸盐缓释材料-细砂渗入含水层，整个过程中达到硝基苯的去除和修复后的地下水自然下渗目的，其硝基苯的去除率达到75%，处理量120m3/d。
[0051]实施例2
[0052]选择受氯乙烯污染的废弃加油站，其地下水埋深9m左右，含水层厚度近6m，其渗透系数是5.1/d。
[0053]建设地下水抽水井，其筛管设置深度为11m，其长度为3m。开挖半径为4m的圆坑，深度为2m ;在圆坑底部开挖圆的半径为1.5m，深度为4m。在整个坑的侧边均采取防渗，由坑底部填充高度为3.2m的细砂(粒径2.0mm-2.8mm)作为快速渗流区，快速渗流区上部填充80cm的小粒径沸石(粒径7mm-9mm)和过硫酸盐缓释材料(粒径8mm),然后在底部圆坑上面半径为2.5m的圆形区域填充小粒径沸石(粒径5mm-7mm)和过硫酸盐缓释材料(粒径6mm),其高度为1.6m。剩余的环形部分填充填充还原性介质材料(小粒径沸石+零价铁)，其高度与吸附高级氧化层一样，在还原性介质填充区与吸附高级氧化区上面均匀覆土，填充完毕后，通过潜水泵抽出进入布水装置，达到均匀布水，受氯乙烯污染的水经小粒径沸石+零价铁-小粒径沸石+过硫酸盐缓释材料-细砂渗入含水层，整个过程中达到硝基苯的去除和修复后的地下水自然下渗目的，`其氯乙烯的去除率达到80%，日处理量180m3。
【权利要求】
1.一种地下水中有机污染物修复装置，包括:抽水系统包括:抽水井，抽水井内设有筛管，所述筛管的底端置于目标污染含水层的水位面以下；潜水泵安装在筛管间，且位于目标污染含水层水位面以下；潜水泵连接一抽水管。布水系统包括:抽水管的管口周围设有多个分水孔，多个分水孔分别与辐射状的导水管一一对应，导水管的另一端与环形布水槽相连，环形布水槽的侧面和底部开设有出水孔，环形布水槽的出水孔还原性介质填充区域内；还原性介质填充区填充有可通过还原反应将难降解的有机污染物还原为易于降解的材料；环形水力负荷缓冲区填充有细砂；吸附-高级氧化介质填充区填充具有高级氧化性的材料和具有吸附作用的材料；快速渗流区填充有细砂；在线监测探头安装在筛管内且位于目标污染含水层水位以下，以监测修复后下渗的水质。
2.根据权利要求1所述的地下水中有机污染物修复装置，其中，在还原性介质填充区和吸附-高级氧化介质填充区上方铺盖一定厚度的覆土层。
3.根据权利要求1所述的地下水中有机污染物修复装置，其中，装置底部具有一倾斜坡度，以便水流集中到快速渗流区。
4.根据权利要求1所述的地下水中有机污染物修复装置，其中，在还原性介质填充区和吸附-高级氧化介质填充区的底部与侧边均进行防渗处理。
5.根据权利要求1所述的地下水中有机污染物修复装置，其中，还原性介质填充区填充粒径3mm-6_的沸石和粒径为1_3_的零价铁的混合物；吸附_高级氧化介质层为粒径5mm-7mm的沸石和粒径为6_的过硫酸盐缓释材料的混合物。
6.根据权利要求1所述的地下水中有机污染物修复装置，其中，环形水力负荷缓冲区和快速渗流区填充的细砂的粒径为1.6mm-2.2mm。
7.根据权利要求1所述的地下水中有机污染物修复装置，其中，力阻隔挡板起到阻隔水流作用，减少水力死区。
8.根据权利要求1所述的地下水中有机污染物修复装置，其中，水力缓冲区设置是为了减少水力冲击负荷对填料的影响。
9.利用权利要求1所述的修复装置对地下水中有机污染物进行修复的方法:1)设置在目标污染含水层水位面以下的潜水泵抽取受有机污染的地下水，通过抽水管进入布水用的分水孔分配给辐射状的导水管，进入环形布水槽进行布水后直接进入卵石层，均匀渗入外圈的还原性介质填充层，再经水平流动，经水力缓冲区进入内圈的吸附-高级氧化层，其中还原性介质填充层与吸附-高级氧化层中的沸石吸附大量的有机污染物，充分与过硫酸盐缓释材料接触，以去除地下水中有机污染物；2)经过修复后的地下水在自然水力的作用下，逐渐通过小颗粒介质填充层下渗进入浅层含水层，采用在线监测探头监测修复后下渗的水质。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，覆土层具有可吸附挥发出的有机物的能力。
【文档编号】C02F1/72GK103601280SQ201310646791
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】席北斗, 姜永海, 安达, 杨昱, 李鸣晓, 张进保, 马志飞 申请人:中国环境科学研究院