CN104310666B - 一种修复地下水中重金属铬的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种修复地下水中重金属铬的方法，属于污水处理领域。首先将含铬废水通入到由铜(7)锌(8)材料合成的微电解区(2)进行微电解；接着把含铬废水通过过水通道Ⅰ(13)通入到浓缩区(3)，一部分废水被隔水挡板(10)阻隔,另一部分在半透膜(9)的作用下，使原废水失去水分，而使内部铬得到浓缩；经浓缩后通过过水通道II(14)进入到沉淀区(4),向内加入硫化物，经搅拌器(11)搅拌；然后通过过水通道III(15)进入离子交换区(5)，利用树脂(12)对水中铬酸根等离子的交换吸附作用，使水得到净化，最后通过出水口(6)出水。该装置原废水的浓度均在114mg/L左右,经装置处理后的含铬废水浓度均在0.15mg/L，去除率达到99.87％，经证实利用该装置能很好的净化地下水。

Description

一种修复地下水中重金属铬的方法
技术领域
本发明涉及一种修复地下水中重金属铬的方法,属于污水处理领域。
背景技术
地下水是自然界水循环的重要组成部分，与人类活动和生存息息相关。随着生的发展，地下水重金属污染的问题日益严重，已经成为当前人类所面临的最紧迫的环境污染问题之一。从毒性和对生物体的危害方面来看，重金属铬有如下特点：在天然水体中只要有微量浓度即可产生毒性效应。微生物一般不能降解它们，因此其影响很难在短时间内消除。通常情况下，突然给一旦被其污染，随着时间的推移，重金属铬会逐渐转移到地下水中，随着地下水的流动逐渐扩散，从而导致地下水严重污染。由于地下水与其重金属污染物质的物理化学作用过程十分复杂，其污染进程往往十分隐蔽和缓慢，既不容易及早发现,又难以在较短时间内治理奏效，因此地下环境的污染治理比地表环境更为复杂和困难，从而对修复技术也要求较高。
通常情况下对铬等重金属水体的的修复油离子交换法、絮凝沉淀法、膜法、吸附法等，但这些方法需要长期的维护和花费大量的泵提，增加了处理费用，从而限制了这些技术在地下水污染修复中的应用。
发明内容
本发明针对传统的修复方法周期长、见效慢且修复效率低等问题提供了一种修复周期短、见效快且修复率高的修复地下水中重金属铬的方法。
为了达成上述目的，采用的技术方案如下：
(1)通过对地下水的地质进行勘探,确定污染地下水源的上游和下游；
(2)再通过对地下水水质监测,确定地下水水中重金属铬点源；
(3)对照地下水水中重金属铬点源分布图,找到重污染区域,并在地下水源上游重污染区打一口井,井深度直达上游地下水源接触面；
(4)在距上游水井100～500m下游区打下同样一口井,井深度直达下游地下水源接触面；
(5)用水泵从上游水井中抽出地下水到地面重金属铬修复装置中,其装置处理过程为：用水泵从上游水井中抽出的地下水通过入水口(1)通入到由铜(7)锌(8) 材料合成的一区微电解区(2)进行微电解；接着把电解后的含铬废水通过过水通道Ⅰ(13)通入到二区浓缩区(3)，进入二区浓缩区(3)内的含铬废水一部分被隔水挡板(10)阻隔,另一部分的含铬废水在半透膜(9)的作用下，使原废水失去水分，而使内部铬得到浓缩；经过浓缩后的含铬废水通过过水通道II(14)进入到三区沉淀区(4),向其中加入硫化物，伴随着搅拌器(11)进行搅拌，使部分铬沉淀下来；含铬废水得到充分搅拌后，然后通过过水通道III(15)进入四区离子交换区(5)，利用阳离子交换树脂(12)对水中铬酸根和其它离子的交换吸附作用，使水得到净化，净化后的水通过出水 口(6)出水。
所述的重金属铬修复装置分为四区,一区为微电解区(2)、二区为浓缩区(3)、三区为沉淀区(4)、四区为离子交换区(5)。
所述的一区微电解区(2)是由铜、锌合金材料构成,该区内部是金属铜(7),金属铜外镀层锌(8),在铜锌合金外有一空隙,为过水通道Ⅰ(13)。
所述的二区浓缩区(3)内有一半透膜(9)和一排隔水挡板(10),在渗透的作用下，半透膜(9)可使水分子自由通过,所述隔水挡板后板比前板高1～2cm，在隔水挡板和半透膜的末端交汇处有一空隙为过水通道II(14)。
所述的三区沉淀区(4)为一锥形,内部设有一搅拌器(11),锥底为沉淀物，含铬废水通过过水通道III进入离子交换区。
所述的四区离子交换区(5)内填充阳离子交换树脂(12)，离子交换后通过出水口(6)出水。
本发明的工作原理:将地下水通入到由铜锌材料合成的微电解区进行微电解，利用铜锌两种电子极性不同进行电解，接着把电解后的含铬废水通入到浓缩区，废水经过不同层次的隔水挡板，由于时间的差异，在前一个隔板停留，一部分水进入半透膜，使其原废水失去水分，而使内部铬得到浓缩，然后将浓缩后的含铬废水通入到沉淀区，向其中加入硫化物，并伴随着搅拌器的搅拌，使部分铬沉淀下来，最后进入到离子交换区，利用阳离子交换树脂对水中铬酸根和其它离子的交换吸附作用，使水得到净化。经修复装置处理后,直接通入下游水井中,同时,灌入经净化后的河水,直到下游水井灌满为止。
本发明的应用方法为：(1)通过对地下水的地质进行勘探,确定污染地下水源的上游和下游；
(2)再通过对地下水水质监测,确定地下水水中重金属铬点源；
(3)对照地下水水中重金属铬点源分布图,找到重污染区域,并在地下水源上游重污染区打一口井,井深度直达上游地下水源接触面；
(4)在距上游水井100～500m下游区打下同样一口井,井深度直达下游地下水源接触面；
(5)用水泵从上游水井中抽出地下水到地面重金属铬修复装置中,其装置处理过程为：用水泵从上游水井中抽出的地下水通过入水口(1)通入到由铜(7)锌(8)材料合成的一区微电解区(2)进行微电解；接着把电解后的含铬废水通过过水通道Ⅰ(13)通入到二区浓缩区(3)，进入二区浓缩区(3)内的含铬废水一部分被隔水挡板(10)阻隔,另一部分的含铬废水在半透膜(9)的作用下，使原废水失去水分，而使内部铬得到浓缩；经过浓缩后的含铬废水通过过水通道II(14)进入到三区沉淀区(4),向其中加入硫化物，伴随着搅拌器(11)进行搅拌，使部分铬沉淀下来；含铬废水得到充分搅拌后，然后通过过水通道III(15)进入四区离子交换区(5)，利用阳离子交换树脂(12)对水中铬酸根和其它离子的交换吸附作用，使水得到净化，净化后的水通过出水口(6)出水。
本发明具有的显著优势在于:
(1)在浓缩区内分别设有半透膜和隔水挡板提高了铬的浓缩性。
(2)利用离子交换法处理含铬地下水具有还原效率高、出水水质好和能回收缩铬酸等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中：(1)入水口 (2)微电解区 (3)浓缩区 (4)沉淀区 (5)离子交换区 (6)出水口 (7)铜 (8)锌 (9)半透膜 (10)隔水挡板 (11)搅拌器 (12)阳离子交换树脂 (13)过水通道Ⅰ (14)过水通道Ⅱ (15)过水通道Ⅲ。
具体实施方案
一种修复地下水中重金属铬的方法,方法为:
(1)通过对地下水的地质进行勘探,确定污染地下水源的上游和下游；
(2)再通过对地下水水质监测,确定地下水水中重金属铬点源；
(3)对照地下水水中重金属铬点源分布图,找到重污染区域,并在地下水源上游重 污染区打一口井,井深度直达上游地下水源接触面；
(4)在距上游水井100～500m下游区打下同样一口井,井深度直达下游地下水源接触面；
(5)用水泵从上游水井中抽出地下水到地面重金属铬修复装置中,其装置处理过程为：用水泵从上游水井中抽出的地下水通过入水口(1)通入到由铜(7)锌(8)材料合成的一区微电解区(2)进行微电解；接着把电解后的含铬废水通过过水通道Ⅰ(13)通入到二区浓缩区(3)，进入二区浓缩区(3)内的含铬废水一部分被隔水挡板(10)阻隔,另一部分的含铬废水在半透膜(9)的作用下，使原废水失去水分，而使内部铬得到浓缩；经过浓缩后的含铬废水通过过水通道II(14)进入到三区沉淀区(4),向其中加入硫化物，伴随着搅拌器(11)进行搅拌，使部分铬沉淀下来；含铬废水得到充分搅拌后，然后通过过水通道III(15)进入四区离子交换区(5)，利用阳离子交换树脂(12)对水中铬酸根和其它离子的交换吸附作用，使水得到净化，净化后的水通过出水口(6)出水。
所述的重金属铬修复装置分为四区,一区为微电解区(2)、二区为浓缩区(3)、三区为沉淀区(4)、四区为离子交换区(5)。
所述的一区微电解区(2)是由铜(7)、锌(8)合金材料构成,该区内部是金属铜(7),金属铜外镀层锌(8),在铜锌合金外有一空隙,为过水通道Ⅰ(13)。
所述的二区浓缩区(3)内有一半透膜(9)和一排隔水挡板(10),在渗透的作用下，半透膜(9)可使水分子自由通过,所述隔水挡板后板比前板高1～2cm，在隔水挡板和半透膜的末端交汇处有一空隙为过水通道II(14)。
所述的三区沉淀区(4)为一锥形,内部设有一搅拌器(11),锥底为沉淀物，含铬废水通过过水通道III进入离子交换区。
所述的四区离子交换区(5)内填充阳离子交换树脂(12)，离子交换后通过出水口(6)出水。
实例1
通过了对某地下水的地质勘测，确定了该污染地下水源上游和下游；再通过对地下水水质的监测，确定地下水水中重金属铬点源分布图；对照地下水水中重金属铬点源分布图,找到重污染区域,并在地下水源上游重污染区打一口井,井深度直达上游地下水源接触面；在距上游水井150m下游区打下同样一口井,井深 度直达下游地下水源接触面；从上游水井中抽出的地下水经检测铬的浓度是110mg/L，然后将抽出来的水放置到地面重金属铬修复装置中，经修复装置处理后，再测其浓度是0.12mg/L，去除率是99.89％，符合国家排放标准。
实例2
通过了对某地下水的地质勘测，确定了该污染地下水源上游和下游；再通过对地下水水质的监测，确定地下水水中重金属铬点源分布图；对照地下水水中重金属铬点源分布图,找到重污染区域,并在地下水源上游重污染区打一口井,井深度直达上游地下水源接触面；在距上游水井200m下游区打下同样一口井,井深度直达下游地下水源接触面；从上游水井中抽出的地下水经检测铬的浓度是114mg/L，然后将抽出来的水放置到地面重金属铬修复装置中，经修复装置处理后，再测其浓度是0.15mg/L，去除率是99.87％，符合国家排放标准。
实例3
通过了对某地下水的地质勘测，确定了该污染地下水源上游和下游；再通过对地下的监测，确定地下水水中重金属铬点源分布图；对照地下水水中重金属铬点源分布图,找到重污染区域,并在地下水源上游重污染区打一口井,井深度直达上游地下水源接触面；在距上游水井350m下游区打下同样一口井,井深度直达下游地下水源接触面；从上游水井中抽出的地下水经检测铬的浓度是119mg/L，然后将抽出来的水放置到地面重金属铬修复装置中，经修复装置处理后，再测其浓度是0.17mg/L，去除率是99.86％，符合国家排放标准。

Claims (5)

1.一种修复地下水中重金属铬的方法，其特征在于:
(1)通过对地下水的地质进行勘探,确定污染地下水源的上游和下游；
(2)再通过对地下水水质监测,确定地下水水中重金属铬点源；
(3)对照地下水水中重金属铬点源分布图,找到重污染区域,并在地下水源上游重污染区打一口井,井深度直达上游地下水源接触面；
(4)在距上游水井100～500m下游区打下同样一口井,井深度直达下游地下水源接触面；
(5)用水泵从上游水井中抽出地下水到地面重金属铬修复装置中,其装置处理过程为：用水泵从上游水井中抽出的地下水通过入水口(1)通入到由铜(7)锌(8)材料合成的一区微电解区(2)进行微电解；接着把电解后的含铬废水通过过水通道Ⅰ(13)通入到二区浓缩区(3)，进入二区浓缩区(3)内的含铬废水一部分被隔水挡板(10)阻隔,另一部分的含铬废水在半透膜(9)的作用下，使原废水失去水分，而使内部铬得到浓缩；经过浓缩后的含铬废水通过过水通道II(14)进入到三区沉淀区(4),向其中加入硫化物，伴随着搅拌器(11)进行搅拌，使部分铬沉淀下来；含铬废水得到充分搅拌后，然后通过过水通道III(15)进入四区离子交换区(5)，利用阳离子交换树脂(12)对水中铬酸根和其它离子的交换吸附作用，使水得到净化，净化后的水通过出水口(6)出水。
2.根据权利要求1所述一种修复地下水中重金属铬的方法，其特征在于：所述的一区微电解区(2)是由铜、锌合金材料构成,该区内部是金属铜(7),金属铜外镀层锌(8),在铜锌合金外有一空隙,为过水通道Ⅰ(13)。
3.根据权利要求1所述一种修复地下水中重金属铬的方法，其特征在于：所述的二区浓缩区(3)内有一半透膜(9)和一排隔水挡板(10),在渗透的作用下，半透膜(9)可使水分子自由通过,所述隔水挡板后板比前板高1～2cm，在隔水挡板和半透膜的末端交汇处有一空隙为过水通道II(14)。
4.根据权利要求1所述一种修复地下水中重金属铬的方法，其特征在于：所述的三区沉淀区(4)为一锥形,内部设有一搅拌器(11),锥底为沉淀物，含铬废水通过过水通道III进入离子交换区。
5.根据权利要求1所述一种修复地下水中重金属铬的方法，其特征在于：所述的四区离子交换区(5)内填充R-SO3H树脂离子交换后通过出水口(6)出水。
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