本发明涉及一种地下水修复装置及方法，属于地下水污染修复。
背景技术：
1、地下水作为水资源系统的组成部分，对水循环和供水具有重要影响。地下水中重金属和有机氯代烃污染严重，威胁人体健康及生态安全，阻碍经济可持续绿色发展。地下水氯代烃修复方法分为原位修复和异位修复，如可渗透反应墙技术和抽出处理技术。可渗透反应墙技术是在地下含水层安装填充透水反应介质的连续墙体以拦截地下水污染羽，墙体垂直于地下水流动方向，当污染羽在天然水力梯度作用下通过墙体时，污染物在墙内发生沉淀、吸附、氧化还原、生物降解等作用被转化成环境可接受的物质，从而降低地下水污染物浓度，实现污染物的去除。
2、可渗透反应墙(prb)技术是地下水修复的新兴技术，包括连续墙式prb和隔水漏斗-导水门式。连续墙式prb适用于处理地下水污染羽较小的情况，墙体能涵盖整个污染物的宽度和深度；隔水漏斗-导水门式反应墙长度较小，适用于处理大面积污染的地下水，工艺更灵活，具有环境扰动小、处理效果稳定、运行维护成本低等优势和广阔应用前景。
3、可渗透反应墙介质材料的选择是地下水修复效果的关键，介质有零价铁、沸石、粘土、活性炭和增强微生物活性的碳源等。其中，零价铁通过还原性降低重金属的价态或降解有机物，从而降低污染物的迁移性或毒性；沸石、粘土、活性炭等通过吸附和沉淀作用去除污染物；碳源、营养物质或微生物载体等通过增强微生物反应活性，降解有机污染物。
4、现有可渗透反应墙一般通过大面积开挖反应墙沟槽，在沟槽中填充透水的整体式活性材料墙体以拦截污染物羽，污染物在材料墙体中发生沉淀、吸附、氧化还原、生物降解等作用得以去除或转化，达到实现地下水净化的目的。随着运行时间推移，墙体内填充的反应材料逐渐被反应产物堵塞，反应容量达到饱和，去除率降低、导致系统瘫痪，并且由于反应材料填充体积较大，材料更换困难。活性材料的选择根据需要去除的污染物确定，存在处理污染物单一等问题。另外，氯代烃是一类复杂的有机污染物，单一的氧化或还原不能彻底去除污染物，会残留有毒副产物。截至目前，现有的可渗透反应墙技术还不能有效解决这些问题。
技术实现思路
1、针对以上问题，本技术提供一种地下水修复装置及方法，基于还原-氧化-微生物强化降解的多级协同作用，通过三级可渗透反应墙持续原位修复地下水氯代烃有机污染物，能够彻底去除污染物，并且可以同时处理多种有机和无机污染物，具有修复高效、反应材料易于更换、施工简单、维护方便等优点。本技术所采用的技术方案如下：
2、一种地下水修复装置，包括从污染羽下游向下游间隔设置的多级漏斗-门式可渗透反应墙，任一级漏斗-门式可渗透反应墙包括：
3、可渗透反应墙，垂直于地下水流动方向设置，包括交替间隔连接的反应井和防渗墙，反应井中放置有串接的多个反应单元；
4、一级漏斗-门式可渗透反应墙中的反应单元内填充有混合材料，所述混合材料由零价铁、活性炭和粘土混合而成；
5、二级漏斗-门式可渗透反应墙中的反应单元内填充有缓释材料，所述缓释材料由过硫酸盐和柠檬酸盐缓释材料组成；
6、三级漏斗-门式可渗透反应墙中的反应单元内填充有功能材料，所述功能材料由活性炭、粘土、微生物菌剂、碳源、氮源、磷源、金属离子、微生物必需的营养元素组成，微生物必需的营养元素包括水、生长因子和微量元素如锌、钼、镍等；
7、隔水墙，连接在可渗透反应墙的两端。
8、可选的，相邻反应井间距为1～3m，反应井深度大于地下水污染深度0.5m，反应井包括竖直设置、上下两端具有管盖的管道，以及围在管道外围的石英砂-碎石组成的反渗透层，管道的管壁开设有多个进出水孔，石英砂粒径1～3mm，碎石粒径1～3cm，反渗透层装填至管道的进出水孔区域以上0.5m，在反渗透层的上部还填充有高度大于0.5m的粘土。
9、可选的，所述管道的直径为0.5～1.5m，材质为hdpe或pvc，防渗墙与隔水墙深度一致，防渗墙穿过反渗透层与管道的外壁搭接，从而将反应井分隔为上游侧的进水区，和下游侧的出水区。
10、可选的，隔水墙和防渗墙采用单轴或双轴搅拌桩止水帷幕，纵向深度穿透第一层潜水含水层，并至少达到相对隔水层以下0.5m；所述隔水墙向可渗透反应墙的上游外侧倾斜，与可渗透反应墙的夹角为110～160°，任一端的隔水墙长度超出污染羽1～2m。
11、可选的，所述混合材料中，零价铁、活性炭和粘土的质量比为1:0.5～2:0.5～2；
12、所述缓释材料中，过硫酸盐和柠檬酸盐缓释材料的质量比为1:1，缓释填料释放包裹在内核的过硫酸盐的ph范围在6.0～7.8之间；
13、所述功能材料中，活性炭和粘土质量比为1:1，每千克固体物质中含有碳源0～120g/kg、氮源0～12g/kg、磷源0～6g/kg，0.15～2.0g mgso4·7h2o、0.15～2.0g kh2po4、0.06～1.2g cacl2；微生物必需营养元素0.8～5.5ml/kg，和微生物菌剂。
14、可选的，所述反应单元是由不锈钢实心管焊接而成的圆框，反应单元直径为0.2～0.9m，长度0.5～1m，反应单元内部四周镶嵌透水土工布；相邻反应单元的端部通过弯钩连接，从而将相邻反应单元串接为反应单元组件，反应单元组件的高度达到反应井内地下水水深以上0.5m。
15、可选的，在第三级反应井的反应单元的外周设置有支撑架，用于悬挂生物挂膜填料，生物挂膜填料为软性或半软性填料。
16、可选的，在所述支撑架上还设置有曝气管和样品自动检测分析装置，所述曝气管安装于反应井上游侧和底部，曝气管通过阀门连接空压机，样品自动检测分析装置用于多层位水质样品的自动化采集检测分析。
17、可选的，在二级与三级漏斗-门式可渗透反应墙的可渗透反应墙之间构建有植物种植带，所述植物种植带种植有多年生深根性植物，植物根系周围接种有耐铁性外生菌根，种植土壤采用过氧化镁碱性氧化物进行ph调节，所述多年生深根性植物为桑葚、梧桐、木棉、白蜡、香樟、臭椿、油松中的一种或几种；种植密度为3x3～7x7m2；所述耐铁性外生菌根添加量为0.1％～1％。
18、本技术还提供一种地下水修复方法，修复原理包括：
19、在污染羽下游向下游间隔设置多级漏斗-门式可渗透反应墙，任一级漏斗-门式可渗透反应墙包括可渗透反应墙，以及连接在可渗透反应墙两端的隔水墙，可渗透反应墙垂直于地下水流动方向设置，包括交替间隔连接的反应井和防渗墙，反应井中放置串接的多个反应单元；
20、在一级漏斗-门式可渗透反应墙中的反应单元内填充混合材料，所述混合材料由零价铁、活性炭和粘土混合而成，在二级漏斗-门式可渗透反应墙的反应单元内填充缓释材料，所述缓释材料由过硫酸盐和柠檬酸盐缓释材料组成，在三级漏斗-门式可渗透反应墙的反应单元内填充功能材料，所述功能材料由活性炭、粘土、微生物菌剂、碳源、氮源、磷源、金属离子、微生物必需的营养元素组成，微生物必需的营养元素包括水、生长因子和微量元素如锌、钼、镍等；
21、隔水墙使得污染羽汇流至反应井内，依次经可渗透反应墙对污染羽处理，其中，一级漏斗-门式可渗透反应墙的反应井内的零价铁还原去除部分污染物，并将不宜直接氧化的污染物还原成易被氧化的形态，生成二价铁；
22、上游残余污染物和二价铁进入二级漏斗-门式可渗透反应墙的反应井，二价铁和柠檬酸盐螯合形成柠檬酸铁螯合剂，过硫酸盐被柠檬酸铁螯合剂激活产生强氧化性硫酸根自由基，从而将污染羽中氯代烃降解为无机小分子物质；
23、上游水体进入三级反应井，残余有机物和无机污染物在功能填料的作用下发生吸附和生物降解作用，并通过曝气装置向反应井间歇曝气，微生物菌剂在生物膜填料上进行挂膜，强化降解污染羽中有机物。
24、与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：
25、(1)针对地下水中氯代烃、重金属等污染物修复，公开了多级曝气漏斗-导水门式可渗透反应墙原位修复方法，在一级反应井内部填充零价铁、活性炭和粘土混合填料，活性炭吸附捕获污染物，零价铁将捕获的污染物还原去除，并将不宜直接氧化的污染物还原成易被氧化的形态，残余有机物和二价铁流入二级反应井；二价铁和柠檬酸盐螯合形成柠檬酸铁螯合剂，将缓释材料释放的过硫酸盐激活产生强氧化性硫酸根自由基，硫酸根自由基进一步将残余污染物氧化降解成为无机小分子物质；无机小分子物质与残余污染物进入三级反应井，在功能填料的作用下发生吸附和生物降解等作用。此外，通过曝气装置向反应井间歇曝气，微生物菌剂在生物膜填料上进行挂膜，强化降解并彻底去除地下水中残余有机物及无机污染物，净化地下水。本发明采用稳定、经济、高效、安全的混合-缓释-功能填料对有机物进行多级协同强化处理，将污染物彻底降解去除，可以同时处理各种有机物和重金属，具有修复高效、适用性强、生态环保等优点。
26、(2)将单个反应井和防渗墙交替间隔设置形成反应群井式prb，反应井中放置反应单元组件，相邻反应单元通过端部连接，反应单元体积适中，内部四周镶嵌透水土工布，土工布内部填充介质材料后进行密封，防止介质材料松散流失。反应单元在地面完成填充材料后，由起重设备起吊放入反应井中；当填料使用较长时间后，出水水质下降，由起重设备起吊取出反应井，在地面更换新的填料，安装运维方便，工艺简单，克服了传统prb反应介质更换与运行维护不便的工程难题。
27、(3)在管道外围设置反渗透层封堵含水层泥沙，可以防止反应井堵塞。
28、(4)构建植物种植带种植多年生深根性植物，在第三级漏斗-门式可渗透反应墙中，将曝气管和生物挂膜填料置于反应井内，通过植物和微生物耦合作用，强化氯代烃有机物的生物降解过程，有利于彻底去除地下水中的污染物。