CN103613199B - 一种氨氮污染地下水的修复装置 - Google Patents

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Abstract

一种氨氮污染地下水的修复装置，包括：一抽水管，安装在抽水井内；抽水管的上部呈圆形辐射状地连接多个设有微孔的导水管；导水管置于一级填料层中；一级填料层下方设置有二级填料层，一级填料层和二级填料层均以抽水井为中心；二级填料层的侧面和底部设有渗水孔形成渗流装置；覆土层内垂直布设有多个导气管，多个导气管的底端插入一级填料层内；覆土层内垂直布设有多个水质监测井，多个水质监测井的底端插入二级填料层内。本发明涉及的修复装置可利用介质材料的吸附作用、植物的吸收利用作用、微生物的硝化作用与反硝化作用，完成地下水中氨氮污染物的高效绿色去除，设施简单，可实现地下水氨氮污染的多级准原位修复。

Description

一种氨氮污染地下水的修复装置
技术领域
本发明属于地下水污染修复技术领域，具体涉及一种用于地下水氨氮污染修复装置。
背景技术
当前，地下水中氨氮含量水平不断升高，超标率增加，污染形势日益严峻。地下水中氨氮污染的修复技术可分为异位与原位修复技术。氨氮异位修复技术是将氨氮污染地下水抽出后采用水处理技术进行水质净化与污染物除去，再将处理后达到相关标准要求的水回灌到地下目标含水层，从而达到地下水氨氮污染组分的有效去除；原位修复技术是指不移动受污染水体，通过直接加营养物、供氧或使受污染地下水与降解菌充分接触，加快污染物去除的修复技术。两者相比之下，异位修复技术具有修复周期短、效果好、技术方法成熟、地面修复装置易于维护等特点；原位修复技术具有运行成本低、对地层结构扰动小等优点。如何根据场地污染物特征、水文地质条件及污染物氨氮自身的物理化学特性，获取一种具有可操作性强、处理效果好、运行成本低的修复装置是本发明要解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氨氮污染地下水的修复装置。
为实现上述目的，本发明提供的氨氮污染地下水修复装置，包括：
一抽水管，安装在抽水井内；
所述抽水管的上部呈圆形辐射状地连接多个设有微孔的导水管，形成布水系统；
所述导水管置于一级填料层中；
所述一级填料层下方设置有二级填料层，一级填料层和二级填料层均以抽水井为中心；
二级填料层的侧面与底部设有渗水孔形成渗流装置；
覆土层内垂直布设有多个导气管，多个导气管的底端插入一级填料层内，以提高一级填料层中氧气含量水平；
覆土层内垂直布设有多个水质监测井，多个水质监测井的底端插入二级填料层内，以监测渗流地下水中氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐的浓度变化情况；
抽水管抽出的水由导水管的微孔以渗流的方式分别注入一级填料层，并流经二级填料层，修复后流回至目标含水层。
所述的修复装置，其中，抽水井位于水位以下，其底端设有筛管，抽水管的底端设有过滤网并安放在抽水井筛管处。
所述的修复装置，其中，一级填料层填充的物料是粒径2～4mm的沸石，或沸石与粉煤灰按质量比60～80:40～20混合的物料；
二级填料层填充的物料是粘土:粉煤灰:硅藻土按质量比25～45:30～45:15～25混合造粒、烧胀而成的生物陶粒，其粒径1～3mm。
所述的修复装置，其中，覆土层种有植物。
所述的修复装置，其中，抽水井内设置有水位监测装置，以监测井内地下水水位变化情况。
所述的修复装置，其中，水质监测井为多级监测井，可同时监测一级填料层和二级填料层的地下水。
本发明提供的修复装置具有以下优势：
1、本发明的氨氮污染地下水的修复装置可利用介质材料的吸附作用、植物的吸收利用作用、微生物的硝化作用与反硝化作用，实现地下水中氨氮污染物的高效去除；
2、本发明的氨氮污染地下水的修复装置内涉及的一级与二级填料填充层的填料种类多样、易于获取、价格低廉；
3、本发明的氨氮污染地下水的修复装置设施简单、易于施工、运行成本低、修复效果好；
4、本发明的氨氮污染地下水的修复装置处理后的地下水可及时渗流至地下水环境，克服异位修复对地下水环境扰动大的缺点。
附图说明
图1是本发明修复装置的剖面示意图。
图2是本发明修复装置的俯视图。
附图中主要组件符号说明：
1导水管；2水质监测井；3抽水管；4抽水井；5覆土层；6一级填料层；7抽水泵；8二级填料层；9测渗孔；10过滤网；11水位监测装置；12筛管；13导气管。
具体实施方式
请参阅附图。
本发明的修复装置包括：抽水系统、布水管网、覆土层、填料层以及水位监测装置。
抽水系统包括抽水井4、抽水泵7、抽水管3、过滤网10。抽水井4的深度是位于目标含水层，抽水井的管直径为60～160mm，过滤网10位于含水层水位以下1.5～7.5m，长度为3～9m。
抽水系统有两种设置方式：
一、抽水泵7设置于抽水井口，抽水管3取水点处包有过滤网10，设置于抽水井4的筛管中间位置；
二、抽水泵7放置于抽水井下，抽水泵7位于目标含水层水位面以下2～8m。
两种方式抽水管直径均为40～100mm，可实现氨氮污染地下水的定时定量抽水。
本发明的一个实施例是以第一种为例。
布水系统包括有6～12根导水管1，导水管1直径为30～60mm，长度为2～10m，导水管上布满孔径为0.5～2.5mm微孔。导水管1以抽水井口为中心，呈圆形辐射状均匀分布，导水管1置于覆土层5和一级填料层6之间，形成布水系统。布水系统用于分散抽出的污染地下水，使地下水以渗流的方式注入填料层。
填料层是由一级填料层6和二级填料层8两层构成。一级填料层6布设的圆形范围直径为4～20m，填充的材料为粒径2～4mm的沸石，厚度为0.5～1.5m，可实现氨氮污染物的高效吸附与转化。二级填料层8为生物陶粒，布设的圆形范围直径为2～4m，所用陶粒粒径为1～4mm，厚度为1.5～6m，可实现硝酸盐去除。
覆土层5为一层厚度为10～30cm土壤，覆土层5上种有植物。在覆土层5内垂直均匀布设导气管13，导气管13的高度为15～35cm，导气管13的底端插入一级填料层6内，以提高一级填料层6中氧气含量水平。
监测系统包括水位监测装置11和水质监测井2。水位监测装置11位于抽水井内，实时监测井内地下水的水位变化情况。
水质监测井2是多个垂直布设在覆土层内的多级监测井，水质监测井底端插入二级填料层内，可同时取样监测一级、二级填料层水质变化，用于监测渗流地下水中氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐的浓度变化情况。
本发明的修复装置的工作过程是：
抽水泵抽出的氨氮污染地下水以一定流量进入布水管网，透过导水管上的微孔渗流至一级填料层。在地下水向下渗流的过程中，氨氮被吸附至填料表面，一部分被植物根系吸收利用，另一部分在微生物硝化作用下转化为硝酸盐。氨氮转化为硝酸盐后会从填料吸附表层脱离，其占用的吸附位点重新释放，吸附填料得到再生。脱离后的硝酸盐渗流至二级填料层，在微生物的反硝化作用下转化为游离态氮，实现硝酸盐的有效去除。处理后的地下水可通过二级填料层的渗流装置流回至目标含水层。同时，含水层具有一定流速，前一批污染水抽出后，上游的污染地下水及时补充，可实现地下水中氨氮污染物的持续去除。本发明的氨氮污染地下水的修复装置采用间歇式抽水方式，保证处理设施稳定运行。
实施例1
某垃圾填埋场所处区域抽出地下水中氨氮污染浓度为6mg/L，根据场地水文地质调查结果，设计抽水井深度21m，井管直径为108mm，筛管长度5m，布于水位面以下3m处，抽水泵设置于井口；布水系统有12根导水管，长度为4m，其上微孔孔径1mm；一级填料层填充有粒径2～4mm沸石与粉煤灰按质量比75:25混合物料，厚度0.5m，覆盖范围直径为8.5m；二级填料层厚度为3m，覆盖范围直径为3m，填充填料为粘土:粉煤灰:硅藻土按质量比40:40:20混合造粒、烧胀而成的生物陶粒，粒径1～3mm。整个装置运行时为间歇式抽水。覆土层厚度为0.3m，其上种植黑麦草。运行50天内，平均日处理水量为80m3，覆土层种植的黑麦草长势良好，监测点地下水中氨氮含量降为0.12mg/L，硝态氮为1.6mg/L，氨氮去除率为97%。
实施例2
某南方畜禽养殖场所处区域抽出地下水中氨氮污染浓度为12mg/L，根据场地水文地质调查结果，设计抽水井深度5m，井管直径为76mm，筛管长度4m，布于水位面以下2m处，抽水泵设置于井口；布水系统有8根导水管，长度为3m，其上微孔孔径1mm；一级填料层为粒径为2～4mm沸石填充，厚度0.4m，直径为6.5m；二级填料层厚度为2m，直径为2m，填充物料由底泥:粉煤灰:生物污泥按质量比40:40:20混合造粒、烧胀而成的生物陶粒，粒径1～3mm。抽水方式采用间歇式。覆土层厚度为0.25m，其上种植水稻。运行45天内，平均日处理水量为30m3，覆土层种植的水稻长势良好。监测点地下水中氨氮含量降为0.17mg/L，硝态氮为1.2mg/L，氨氮去除率为96%。

Claims (6)

1.一种氨氮污染地下水的修复装置，包括：
一抽水管，安装在抽水井内；
所述抽水管的上部呈圆形辐射状地连接多个设有微孔的导水管，形成布水系统；
所述导水管置于覆土层和一级填料层之间；
所述一级填料层下方设置有二级填料层，一级填料层和二级填料层均以抽水井为中心；
二级填料层的侧面和底部设有渗水孔形成渗流装置；
覆土层内垂直布设有多个导气管，多个导气管的底端插入一级填料层内，以提高一级填料层中氧气含量水平；
覆土层内垂直布设有多个水质监测井，多个水质监测井的底端插入二级填料层内，以监测渗流地下水中氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐的浓度变化情况；
抽水管抽出的水由导水管的微孔以渗流的方式分别注入一级填料层，并流经二级填料层，修复后流回至目标含水层。
2.根据权利要求1所述的修复装置，其中，抽水井底端设有筛管，抽水管的底端设有过滤网并安放在抽水井筛管处。
3.根据权利要求1所述的修复装置，其中，一级填料层填充物是粒径2～4mm的沸石，或沸石与粉煤灰按质量比60～80:40～20混合的物料；
二级填料层填充物是粘土:粉煤灰:硅藻土按质量比25～45:30～45:15～25混合造粒、烧胀而成的生物陶粒，其粒径1～3mm。
4.根据权利要求1所述的修复装置，其中，覆土层种植有植物。
5.根据权利要求1所述的修复装置，其中，抽水井内设置有水位监测装置，以监测井内地下水水位变化情况。
6.根据权利要求1所述的修复装置，其中，水质监测井为多级监测井，可同时监测一级填料层和二级填料层的地下水。
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