CN104743667A - 一种农业灌溉机井原位修复地下水污染的装置和利用上述装置进行地下水修复的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种农业灌溉机井原位修复地下水污染的装置和利用上述装置进行地下水修复的方法，该装置包括农业灌溉机井(5)、吊装设备(1)、挂绳(8)、气泵(2)、C型修复模块、C形托盘(13)，挂绳(8)的上端部连接在吊装设备(1)下方，挂绳(8)的下端部设置为向农业灌溉机井(5)内延伸并与C形托盘卡接，C型修复模块支撑于C形托盘(13)上，气泵通过气泵导管与C型修复模块连接。其中C型修复模块主要包括以下3种内容：C形吸附材料模块、C形曝气模块和C形微生物载体模块。使用吊装设备、挂绳及支撑设备将修复材料浸入机井水中通过长时间的静态修复并在地下水流的作用下对其周边受污染地下水进行修复，达到净化地下水的目的。

Description

一种农业灌溉机井原位修复地下水污染的装置和利用上述装置进行地下水修复的方法

技术领域

本发明涉及修复地下水污染的装置和利用上述装置进行地下水修复的方法，尤其针对以农业井灌为主污染区域的地下水的原位修复。

背景技术

近些年来国家经济快速发展，伴随而来的是环境污染事件大规模发生，尤其是矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中排出的含重金属、超标有机污染物的废水的泄露、偷排，使得地下水遭受导致，严重威胁了人们的健康。这些重金属主要包括汞、铅、镉、铬、砷、锌、铜、钴、镍、锡、钒等，有机污染物主要为来自化工企业的排放，苯、四氯化碳、三氯乙烯、化肥的超标等。

我国单位耕地面积化肥及农药用量分别为世界平均水平的2.8倍和3倍,大量化肥和农药通过土壤渗透等方式污染地下水，农业面源污染导致地下水中农药、重金属、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮超标的，特别是粮食主产区和地下水污染较重的平华北平原和长江三角洲，现阶段通过工程技术、生态补偿等综合措施，在农业水源补给区内科学合理使用化肥和农药，控制工业废水乱排放是当前的主要措施，还未出现专门针对农业井灌为主污染区域的地下水修复的研究。

赤泥中含铁氧化物和铝氧化物，用这些氧化物的表面活性位点可与重金属结合，从而吸附去除重金属，但是现有技术中一般是使用赤泥修复被重金属污染的土壤，还没有具体应用到农业井灌区的地下水污染修复的先例。

目前对于被有机物和重金属污染的地下水污染已有技术尝试，如CN104193076A,CN104129877A，CN10415069A公开了利用高级氧化处理系统内曝气降解地下水中有机物，再经含有赤泥分子筛和活性炭的吸附层吸附地下水中绝大部分有机物或重金属的工艺，但是上述工艺还需使用光催化剂、紫外灯构成高级氧化处理系统，增加了成本和系统的维护难度，需要开挖提升井而不是利用原有的灌溉机井，在提升井周边需另建高级氧化处理系统，增加了基建成本，而且高级氧化处理系统是填料固定床的模式，当填料层失效后不易恢复，难以实际应用。

因此找到一种在尽量减少投入的情况下长期有效修复农业井灌区的地下水污染的方法格外重要。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中的不足之处，提供了一种利用农用灌溉机井作为载体进行地下水原位修复的装置。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现的：

一种农业灌溉机井原位修复地下水污染的装置，进一步地，包括农业灌溉机井(5)、吊装设备(1)、挂绳(8)、气泵(2)、C型修复模块、C形托盘(13)，挂绳(8)的上端部连接在吊装设备(1)下方，挂绳(8)的下端部设置为向农业灌溉机井(5)内延伸并与C形托盘卡接，C型修复模块支撑于C形托盘(13)上，气泵通过气泵导管与C型修复模块连接。

进一步地，农业灌溉机井(5)中挂绳(8)为中心对称安装，挂绳下端部连接U形支撑杆(17)，U形支撑杆(17)与C形托盘(13)上中心对称设置的U形缺口相卡接。

进一步地，所述C型修复模块与C形托盘均设置多个，交替设置并固定于挂绳下端。

进一步地，所述C型修复模块包括C形吸附材料模块、C形曝气模块和C形微生物载体模块。

进一步地，C形吸附材料模块、C形曝气模块和C形微生物载体模块从上到下依次设置。

进一步地，所述C形吸附材料模块(11)为赤泥构成。其中赤泥优选经过水洗、干燥、机械球磨活化处理，还优选经过烧结处理，其对重金属离子Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Cr⁶⁺、Cd²⁺的吸附能力比直接使用赤泥更强并对原水质不造成进一步污染。由于多孔微纳米曝气盘设置在C形吸附材料模块的下方，其产生的大量微纳米气泡冲刷着赤泥表面，提高了赤泥与重金属发生络合反应、氧化-还原反应的速率，加速了重金属的吸附固定。

进一步地，所述C形曝气模块(10)为多孔微纳米曝气盘，并与气泵连接。在气泵的作用下多孔微纳米曝气盘能够产生大量微纳米气泡，有效增加水中溶解氧，为好氧微生物的生存和对有机物的分解提供富氧环境，并且多孔微纳米曝气盘设置在C形微生物载体模块上方，如此可使接近曝气盘的C形微生物载体模块表面形成好氧区域，载体中远离该表面的区域依次形成缺氧和厌氧区，有利于硝化和反硝化细菌的共同增殖生长，提高脱氮除磷的效果。

进一步地，所述C形微生物载体模块(12)为生物飘带或多孔陶块或生物膜。

优选地，气泵(2)连接臭氧发生装置。

本发明还提供一种如上所述农业灌溉机井原位修复地下水污染的装置修复地下水的方法，该方法包括如下步骤：

通过固定的吊装设备提升挂绳(8)以使挂绳下端升离农业灌溉机井井口；

在挂绳下端装配C形托盘(13)、U形支撑杆(17)以及C型修复模块，将U形支撑杆(17)开口端固定在挂绳上，U形支撑杆(17)的封闭端卡入C型修复模块，将C型修复模块支撑于C形托盘(13)上；

调节吊装设备将挂绳(8)下降以使挂绳下端浸没于井中指定位置后锁定挂绳8进修复状态，与此同时，使农业灌溉机井中原有的机井出水管4及电缆、潜水电泵挂绳通过C形托盘及C型修复模块的开口置于其中心位置使相互之间不被对方影响；

以及，在C型修复模块达到其生命周期后，通过吊装设备缓慢使挂绳上升，当C型修复模块出离井口后将其一一取出，并检查挂绳(8)、U形支撑杆(17)、C形托盘(13)，对有损坏的部分做更换，然后装配新的C型修复模块进行下一轮的修复。

在对原有机井设施做轻微改动的前提下通过连通曝气装置，使C形修复材料在吊装设备、挂绳、支撑设备的作用下缓慢下降到指定位置进行静态修复，同时也受地下水水流的作用对其周边受到污染的地下水进行修复，当修复材料达到其生命周期后更换新的C形修复材料进行下一轮修复过程，由此达到治理受污染地下水的目的。

本发明具有以下有益效果：

1.有效利用农业灌溉原有机井，不需要重新开挖提升井以及处理池，也不用地下预埋渗透反应墙，减少对耕地的占用以及基建投资。

2.不需要光催化剂、紫外灯等构成高级氧化处理系统，降低成本和系统的维护难度，微孔曝气及微生物载体的特定构造对高分子有机化合物降解效果明显。

3.使用多种可更换的C型修复模块的组合对受污染地下水进行有目的的修复，组合式可更换的C型修复模块，便于根据地下水中重金属和有机物的具体情况，污染水层的高低，选择合适的C型修复模块数量以及放置高度，提高处理效果，同时，当C型修复模块中的修复材料失效时，可以根据不同修复材料的使用情况重新更换配置，即方便了操作，又避免了每次都对整个C型修复模块进行更换，节省了维护成本，提高了效率。

4.另外，作为制铝业副产物的赤泥吸附材料的使用也使赤泥污染得以控制。其与微纳米曝气协同作用，提高了吸附效果。

5.本发明与其他修复技术、材料相比不但治理了污染还大幅度降低了修复成本。

附图说明

图1为本发明所提供的装置结构图。

[附图标记说明]

1、吊装设备；

2、气泵；

3、气泵导管；

4、机井出水管；

5、农业灌溉机井；

6、地面；

7、井壁管；

8、挂绳；

9、穿孔滤水管；

10、C形吸附材料模块；

11、C型曝气模块；

12、C形微生物载体模块；

13、C型托盘；

14、潜水电泵；

15、沉淀管；

16、地下水水流方向；

17、U形支撑杆。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1：

作为本发明的一种实施方式，参阅图1，一种农业灌溉机井原位修复地下水污染的装置，包括在原有农业灌溉机井5、潜水电泵14、机井出水管4等基础上附加吊装设备1、气泵2、挂绳8、C形托盘13、U形支撑杆17以及C型修复模块。挂绳8的上端部连接在吊装设备1下方，挂绳8的下端部设置为向农业灌溉机井5内延伸并与C形托盘卡接，C型修复模块支撑于C形托盘13上，气泵通过气泵导管与C型修复模块连接。

农业灌溉机井5中挂绳8为中心对称安装，挂绳下端部连接U形支撑杆17，U形支撑杆17与C形托盘13上中心对称设置的U形缺口相卡接，对应于每一个C形托盘设置了2个U形支撑杆和2个U形缺口，C型修复模块和C形托盘均设置3个，交替设置并固定于挂绳下端，本领域的技术人员可以根据地下水中重金属和有机物的具体情况，污染水层的高低，选择合适数量的C型修复模块和C形托盘。

C型修复模块包括C形吸附材料模块、C形曝气模块和C形微生物载体模块，从上到下依次设置。C形吸附材料模块为赤泥，C形曝气模块为多孔微纳米曝气盘，并与气泵连接。C形微生物载体模块为生物飘带。

在使用上述农业灌溉机井原位修复地下水污染的装置修复地下水时，

首先，通过固定的吊装设备提升挂绳8以使挂绳下端升离农业灌溉机井井口；

在挂绳下端装配C形托盘13、U形支撑杆17以及C型修复模块，将U形支撑杆17开口端固定在挂绳上，U形支撑杆17的封闭端卡入C型修复模块，将C型修复模块支撑于C形托盘13上；

然后，调节吊装设备将挂绳8下降以使挂绳下端浸没于井中指定位置后锁定挂绳8进修复状态，与此同时，使农业灌溉机井中原有的机井出水管4及电缆、潜水电泵挂绳通过C形托盘及C型修复模块的开口置于其中心位置使相互之间不被对方影响；

以及，在C型修复模块达到其生命周期后，通过吊装设备缓慢使挂绳上升，当C型修复模块出离井口后将其一一取出，并检查挂绳8、U形支撑杆17、C形托盘13，对有损坏的部分做更换，然后装配新的C型修复模块进行下一轮的修复。

实施例2：其他同实施例1，所不同的是，C形吸附材料模块为经过水洗、干燥、机械球磨活化处理的赤泥，C形微生物载体模块为生物膜。

实施例3：其他同实施例1，所不同的是，C形吸附材料模块为经过烧结处理的赤泥，C形微生物载体模块为多孔陶块。

实施例4：其他同实施例1，所不同的是，多孔微纳米曝气盘的气泵与臭氧发生装置连接。作为提高处理有机物效果的选择

实施例5：根据本发明的一个实施例，通过本发明的处理，使地下水中芳香类物质降低了97％以上，六价铬的去除率98％以上，锌的去除率达到99％以上，铅含量降低了93.7。

以上所述是本发明的优选实施方式，但是本发明不限于此，本领域技术人员应当知道，在不脱离本发明的权利要求书所记载的保护范围的情况下可进行任意变更和修改。

Claims (10)

1.一种农业灌溉机井原位修复地下水污染的装置，其特征在于，包括农业灌溉机井(5)、吊装设备(1)、挂绳(8)、气泵(2)、C型修复模块、C形托盘(13)，挂绳(8)的上端部连接在吊装设备(1)下方，挂绳(8)的下端部设置为向农业灌溉机井(5)内延伸并与C形托盘卡接，C型修复模块支撑于C形托盘(13)上，气泵通过气泵导管与C型修复模块连接。

2.如权利要求1所述的农业灌溉机井原位修复地下水污染的装置，其特征在于，农业灌溉机井(5)中挂绳(8)为中心对称安装，挂绳下端部连接U形支撑杆(17)，U形支撑杆(17)与C形托盘(13)上中心对称设置的U形缺口相卡接。

3.如权利要求1或2所述的一种农业灌溉机井原位修复地下水污染的装置，其特征在于，所述C型修复模块与C形托盘均设置多个，交替设置并固定于挂绳下端。

4.如权利要求3所述的一种农业灌溉机井原位修复地下水污染的装置，其特征在于，所述C型修复模块包括C形吸附材料模块、C形曝气模块和C形微生物载体模块。

5.如权利要求4所述的一种农业灌溉机井原位修复地下水污染的装置，其特征在于，C形吸附材料模块、C形曝气模块和C形微生物载体模块从上到下依次设置。

6.如权利要求3或4所述的一种农业灌溉机井原位修复地下水污染的装置，其特征在于，所述C形吸附材料模块(11)为赤泥构成。

7.如权利要求3或4所述的一种农业灌溉机井原位修复地下水污染的装置，其特征在于，所述C形曝气模块(10)为多孔微纳米曝气盘，并与气泵连接。

8.如权利要求3或4所述的一种农业灌溉机井原位修复地下水污染的装置，其特征在于，所述C形微生物载体模块(12)为生物飘带或多孔陶块或生物膜。

9.如权利要求1所述的一种农业灌溉机井原位修复地下水污染的装置，其特征在于，气泵(2)连接臭氧发生装置。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的农业灌溉机井原位修复地下水污染的装置修复地下水的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

通过固定的吊装设备提升挂绳(8)以使挂绳下端升离农业灌溉机井井口；

在挂绳下端装配C形托盘(13)、U形支撑杆(17)以及C型修复模块，将U形支撑杆(17)开口端固定在挂绳上，U形支撑杆(17)的封闭端卡入C型修复模块，将C型修复模块支撑于C形托盘(13)上；

调节吊装设备将挂绳(8)下降以使挂绳下端浸没于井中指定位置后锁定挂绳8进修复状态，与此同时，使农业灌溉机井中原有的机井出水管4及电缆、潜水电泵挂绳通过C形托盘及C型修复模块的开口置于其中心位置使相互之间不被对方影响；

以及，在C型修复模块达到其生命周期后，通过吊装设备缓慢使挂绳上升，当C型修复模块出离井口后将其一一取出，并检查挂绳(8)、U形支撑杆(17)、C形托盘(13)，对有损坏的部分做更换，然后装配新的C型修复模块进行下一轮的修复。