CN109607718A - 一种人工回灌过程中微生物堵塞治理的化学方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人工回灌过程中微生物堵塞治理的化学方法，涉及微生物堵塞治理技术领域。该人工回灌过程中微生物堵塞治理的化学方法，利用二氧化氯治理回灌过程中微生物堵塞，对延长回灌设施的使用寿命，减少设备维护成本，提高回灌效率等方面有积极的作用，杀菌剂二氧化氯溶液能迅速氧化和破坏细菌蛋白质衣壳中的酪氨酸，抑制细菌的特异性吸附，二氧化氯溶液与细菌及其他微生物蛋白质中的部分氨基酸发生氧化还原反应，进而控制微生物蛋白质的合成，最后导致细菌死亡，在满足饮用水标准条件下可多次和长期使用，不会破坏含水层及回灌井系统，不会对地下水水质造成不利影响，投加剂量少，成本低，解堵效果好，见效快。

Description

一种人工回灌过程中微生物堵塞治理的化学方法
技术领域
本发明涉及微生物堵塞治理技术领域，具体为一种人工回灌过程中微生物堵塞治理的化学方法。
背景技术
地下水人工回灌虽有诸多优点，但该方法在城市水资源调配方面仍未得到充分的认可，很重要的原因之一是回灌过程中产生的含水层堵塞问题。大量工程实践表明，由于回灌水和目的含水层水质不相配，回灌水中含有大量的藻类和细菌等微生物，这些微生物在适宜的营养条件下迅速繁殖，微生物本身和代谢产物容易占据含水介质的孔隙通道和孔喉，导致其渗透性降低，导致回灌系统的堵塞，这严重影响着回灌效率以及设备的维护成本和使用寿命。
目前在人工回灌中对堵塞的治理多体现在物理堵塞治理方面，对物理堵塞的治理主要通过反冲洗将悬浮物从堵塞介质中冲出，但这种方法在治理微生物堵塞方面效果并不理想，微生物堵塞一旦形成，介质的渗透性往往更难以恢复，加快含水介质堵塞的速度，降低回灌系统的运行效率。
发明内容
本发明的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种人工回灌过程中微生物堵塞治理的化学方法，它具有延长回灌设施的使用寿命、减少设备维护成本和提高回灌效率的优点，解决了回灌设施微生物堵塞、设备维护成本高和回灌率低的问题。
本发明为解决上述技术问题，提供如下技术方案：一种人工回灌过程中微生物堵塞治理的化学方法，包括以下步骤：
S1，将二氧化氯溶液加入到注水的反应釜内部进行配置，其配置浓度为0.5mg/L；
S2，向回灌系统中加入适量配置好浓度为0.5mg/L的杀菌剂二氧化氯溶液，让杀菌剂二氧化氯溶液与堵塞介质静置浸泡；
S3，待回灌介质空隙完全是0.5mg/L的二氧化氯溶液后，进水流速为4.2ml/min，通过水位监测传感器监测各层水头压力，进而得到各层渗透系数随时间的变化。
S4，回灌系统中充满杀菌剂的时候，停止供水并静置12h，待充分反应完成之后，往回灌系统中通入流速为5m/d的超纯水；
S5，对治理后的含水层进行抽样检测，通过检测出水口溶液氯盐的浓度小于0.5mg/L，二氧化氯的浓度不超过0.8mg/L，且不会引入其他杂质，对含水层水质不会造成不利影响；
S6，在人工回灌过程中堵塞治理的效果主要体现在采取解堵措施后含水层渗透能力能否恢复，主要通过监测采取解堵措施后的渗透系数恢复情况及出水口生物量来评估堵塞治理的效果；
S7，当需要处理的人工回灌场地多孔介质渗透系数降到初始的0.01％时，0.5mg/L的二氧化氯溶液需至少投加4次，渗透系数恢复到初始渗透系数的74％以上；
S8，在回灌系统正常运行期间，为了控制及预防运行过程中生物堵塞的发生，可以间隔一段时间适当添加二氧化氯杀菌剂，防止微生物堵塞发生。
进一步的，所述二氧化氯溶液的化学式为ClO2，所述二氧化氯的浓度区间为0.1-0.8mg/L，堵塞程度较轻的可选浓度低值，堵塞程度较重的可选浓度高值。
通过采用上述技术方案，能够根据微生物的堵塞程度来相应配置二氧化氯的浓度，堵塞越严重浓度越高。
进一步的，所述饮用水中亚氯酸盐和氯酸盐分别不超过0.7mg/L，出厂水中二氧化氯浓度极限值为0.8mg/L。
通过采用上述技术方案，不会对水质造成影响，在满足饮用水标准条件下可多次和长期使用，利用二氧化氯治理回灌过程中微生物堵塞，对延长回灌设施的使用寿命，减少设备维护成本，提高回灌效率。
进一步的，所述二氧化氯分子结构特点是氯原子以2个配位键与2个氧原子结合，其外层还存在一未成对电子。
通过采用上述技术方案，具有很强的氧化作用，能迅速氧化、破坏细菌蛋白质衣壳中的酪氨酸，抑制细菌的特异性吸附。
进一步的，所述二氧化氯与细菌及其他微生物蛋白质中的部分氨基酸发生氧化还原反应，使氨基酸分解破坏，进而控制微生物蛋白质的合成，最后导致细菌死亡。
通过采用上述技术方案，可有效地氧化细胞内含巯基的酶，除对一般细菌有杀死作用外，对芽孢、病毒、藻类、真菌等均有较好的杀灭作用。
进一步的，所述二氧化氯溶液随进水渗流进入回灌系统介质中，氧化细胞内含巯基的酶。
通过采用上述技术方案，对细胞壁有较好的吸附性和透过性能，从而更好的对细胞内含巯基的酶进行氧化处理。
与现有技术相比，该人工回灌过程中微生物堵塞治理的化学方法具备如下
有益效果：
1、本发明通过加入杀菌剂二氧化氯溶液，能够利用二氧化氯治理回灌过程中微生物堵塞，对延长回灌设施的使用寿命，减少设备维护成本，提高回灌效率等方面有积极的作用，杀菌剂二氧化氯溶液能迅速氧化和破坏细菌蛋白质衣壳中的酪氨酸，抑制细菌的特异性吸附，二氧化氯溶液与细菌及其他微生物蛋白质中的部分氨基酸发生氧化还原反应，使氨基酸分解破坏，进而控制微生物蛋白质的合成，最后导致细菌死亡。
2、本发明二氧化氯溶液对细胞壁有较好的吸附和透过性能，可有效地氧化细胞内含巯基的酶，除对一般细菌有杀死作用外，对芽孢、病毒、藻类、真菌等均有较好的杀灭作用，通过生活饮用水卫生标准中规定，饮用水中亚氯酸盐和氯酸盐分别不超过0.7mg/L，出厂水中二氧化氯浓度极限值为0.8mg/L，本发明中进水二氧化氯溶液浓度仅0.5mg/L，因此不会对水质造成影响，在满足饮用水标准条件下可多次和长期使用。
3、本发明对环境及投加人员均较为安全，不会破坏含水层及回灌井系统，不会对地下水水质造成不利影响，投加剂量少，成本低，解堵效果好，见效快，对渗透系数降低到0.9m/d的多孔介质，恢复效率可达72％左右(受堵塞程度影响)，渗透系数可恢复50倍以上。
附图说明
图1为本发明实施例2的方法进行二氧化氯杀菌剂添加前后渗透系数恢复图；
图2为本发明实施例2过程中用紫外分光光度计实时监测的出水口微生物量；
图3为本发明实施例2末刻砂柱各层的蛋白量图；
图4为本发明不加杀菌剂与加实施例2末刻的砂柱各层蛋白量对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种人工回灌过程中微生物堵塞治理的化学方法，包括以下步骤：
S1，将二氧化氯溶液加入到注水的反应釜内部进行配置，其配置浓度为0.5mg/L；
S2，向回灌系统中加入适量配置好浓度为0.5mg/L的杀菌剂二氧化氯溶液，让杀菌剂二氧化氯溶液与堵塞介质静置浸泡；
S3，待回灌介质空隙完全是0.5mg/L的二氧化氯溶液后，进水流速为4.2ml/min，通过水位监测传感器监测各层水头压力，进而得到各层渗透系数随时间的变化；
S4，回灌系统中充满杀菌剂的时候，停止供水并静置12h，待充分反应完成之后，往回灌系统中通入流速为5m/d的超纯水；
S5，对治理后的含水层进行抽样检测，通过检测出水口溶液氯盐的浓度小于0.5mg/L，二氧化氯的浓度不超过0.8mg/L，且不会引入其他杂质，对含水层水质不会造成不利影响；
S6，在人工回灌过程中堵塞治理的效果主要体现在采取解堵措施后含水层渗透能力能否恢复，主要通过监测采取解堵措施后的渗透系数恢复情况及出水口生物量来评估堵塞治理的效果；
S7，当需要处理的人工回灌场地多孔介质渗透系数降到初始的0.01％时，0.5mg/L的二氧化氯溶液需至少投加4次，渗透系数恢复到初始渗透系数的74％以上；
S8，在回灌系统正常运行期间，为了控制及预防运行过程中生物堵塞的发生，可以间隔一段时间适当添加二氧化氯杀菌剂，防止微生物堵塞发生。
进一步的，二氧化氯溶液的化学式为ClO2，二氧化氯的浓度区间为0.1-0.8mg/L，堵塞程度较轻的可选浓度低值，堵塞程度较重的可选浓度高值，能够根据微生物的堵塞程度来相应配置二氧化氯的浓度，堵塞越严重浓度越高。
进一步的，饮用水中亚氯酸盐和氯酸盐分别不超过0.7mg/L，出厂水中二氧化氯浓度极限值为0.8mg/L，不会对水质造成影响，在满足饮用水标准条件下可多次和长期使用，利用二氧化氯治理回灌过程中微生物堵塞，对延长回灌设施的使用寿命，减少设备维护成本，提高回灌效率。
进一步的，二氧化氯分子结构特点是氯原子以2个配位键与2个氧原子结合，其外层还存在一未成对电子，具有很强的氧化作用，能迅速氧化、破坏细菌蛋白质衣壳中的酪氨酸，抑制细菌的特异性吸附。
进一步的，二氧化氯与细菌及其他微生物蛋白质中的部分氨基酸发生氧化还原反应，使氨基酸分解破坏，进而控制微生物蛋白质的合成，最后导致细菌死亡，可有效地氧化细胞内含巯基的酶，除对一般细菌有杀死作用外，对芽孢、病毒、藻类、真菌等均有较好的杀灭作用。
进一步的，二氧化氯溶液随进水渗流进入回灌系统介质中，氧化细胞内含巯基的酶，对细胞壁有较好的吸附性和透过性能，从而更好的对细胞内含巯基的酶进行氧化处理。
实施例一
(1)：介质堵塞(渗透系数降低到初始的0.01％)后由上至下向实验砂柱内以5m/d的速度通入0.1mg/L的二氧化氯溶液。
(2)：持续通入二氧化氯溶液100ml，随后停注静置反应12h。
(3)：12h后开始向实验砂柱内以5m/d的速度通入超纯水。
(4)：根据渗透系数恢复情况向砂柱中间歇性通入0.1mg/L的二氧化氯溶液4次，用超纯水冲洗，多孔介质在5d时渗透系数恢复到初始渗透系数的60％。
实施例二
(1)：介质堵塞(渗透系数降低到初始的0.01％)后由上至下向实验砂柱内以5m/d的速度通入0.5mg/L的二氧化氯溶液。
(2)：持续通入二氧化氯溶液100ml，随后停注静置反应12h。
(3)：12h后开始向实验砂柱内以5m/d的速度通入超纯水。
(4)：根据渗透系数恢复情况向砂柱中间歇性通入0.5mg/L的二氧化氯溶液7次，用超纯水冲洗，多孔介质在5d时渗透系数恢复到初始渗透系数的74％。
实施例三
(1)：介质堵塞(渗透系数降低到初始的0.01％)后由上至下向实验砂柱内以5m/d的速度通入0.8mg/L的二氧化氯溶液。
(2)：持续通入二氧化氯溶液100ml，随后停注静置反应12h。
(3)：12h后开始向实验砂柱内以5m/d的速度通入超纯水。
(4)：根据渗透系数恢复情况向砂柱中间歇性通入0.8mg/L的二氧化氯溶液4次，用超纯水冲洗，多孔介质在5d时渗透系数恢复到初始渗透系数的82％。
现有技术
现有的微生物堵塞治理大多为更换表层介质和添加水解酶等方式，溶液配置的配方是以水体内注入水解酶，配置成浓度为1mg/L。
治理方法包括以下步骤：
(1)：介质堵塞(渗透系数降低到初始的0.01％)后由上至下向实验砂柱内以5m/d的速度通入1mg/L的水解酶。
(2)：持续通入水解酶溶液100ml，随后停注静置反应12h。
(3)：12h后开始向实验砂柱内以5m/d的速度通入超纯水。
(4)：根据渗透系数恢复情况向砂柱中间歇性通入1mg/L的水解酶溶液4次，用超纯水冲洗，多孔介质在5d时渗透系数恢复到初始渗透系数的42％。
注：主要突出一定浓度的二氧化氯对微生物堵塞治理有较好的效果，因此其他条件需一致，二氧化氯浓度为变量，实验采用的多孔介质材料是中砂，孔隙度必须在0.35-0.4，各组实验之间孔隙度、渗透系数需一致(对无关变量进行控制)。
通过表格的对比，本发明得出的堵塞治理溶剂对堵塞的恢复程度较高，使得回灌过程中的微生物得到杀菌处理，使得回灌系统畅通，在现有技术中，更换表层介质耗费大量人力物力，对大型回灌系统来说不是最佳处理手段，尤其对于回灌井来说，更换表层介质的方式并不适合，通过水解酶溶液对微生物的堵塞处理效果不佳，并且蛋白水解酶本身作为蛋白质对回灌后的含水层造成一定的影响。
工作原理：将配置浓度为0.5mg/L的杀菌剂二氧化氯溶液加入到回灌系统，让杀菌剂二氧化氯溶液与堵塞介质静置浸泡，停止供水12h使其充分反应，杀菌剂二氧化氯溶液能迅速氧化和破坏细菌蛋白质衣壳中的酪氨酸，抑制细菌的特异性吸附，二氧化氯溶液与细菌及其他微生物蛋白质中的部分氨基酸发生氧化还原反应，使氨基酸分解破坏，进而控制微生物蛋白质的合成，最后导致细菌死亡，ClO2对细胞壁有较好的吸附和透过性能，可氧化细胞内含巯基的酶，除对一般细菌有杀死作用外，对芽孢、病毒、藻类、真菌等均有较好的杀灭作用，从而将含水层表层的微生物杀死，改善了回灌设施堵塞的问题，进一步检测出水口溶液氯盐的浓度小于0.5mg/L，二氧化氯的浓度不超过0.8mg/L，且不会引入其他杂质，从而对含水层水质不会造成不利影响，当需要处理的人工回灌场地多孔介质渗透系数降到初始的0.01％时，0.5mg/L的二氧化氯溶液需至少投加4次，渗透系数恢复到初始渗透系数的74％以上，改善了回灌过程中因微生物堵塞而引发的回灌率低的问题。
在本发明的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种人工回灌过程中微生物堵塞治理的化学方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，将二氧化氯溶液加入到注水的反应釜内部进行配置，其配置浓度为0.5mg/L；
S2，向回灌系统中加入适量配置好浓度为0.5mg/L的杀菌剂二氧化氯溶液，让杀菌剂二氧化氯溶液与堵塞介质静置浸泡；
S3，待回灌介质空隙完全是0.5mg/L的二氧化氯溶液后，进水流速为4.2ml/min，通过水位监测传感器监测各层水头压力，进而得到各层渗透系数随时间的变化；
S4，回灌系统中充满杀菌剂的时候，停止供水并静置12h，待充分反应完成之后，往回灌系统中通入流速为5m/d的超纯水；
S5，对治理后的含水层进行抽样检测，通过检测出水口溶液氯盐的浓度小于0.5mg/L，二氧化氯的浓度不超过0.8mg/L，且不会引入其他杂质，对含水层水质不会造成不利影响；
S6，在人工回灌过程中堵塞治理的效果主要体现在采取解堵措施后含水层渗透能力能否恢复，主要通过监测采取解堵措施后的渗透系数恢复情况及出水口生物量来评估堵塞治理的效果；
S7，当需要处理的人工回灌场地多孔介质渗透系数降到初始的0.01％时，0.5mg/L的二氧化氯溶液需至少投加4次，渗透系数恢复到初始渗透系数的74％以上；
S8，在回灌系统正常运行期间，为了控制及预防运行过程中生物堵塞的发生，可以间隔一段时间适当添加二氧化氯杀菌剂，防止微生物堵塞发生。
2.根据权利要求1所述的一种人工回灌过程中微生物堵塞治理的化学方法，其特征在于：所述二氧化氯溶液的化学式为ClO2，所述二氧化氯的浓度区间为0.1-0.8mg/L，堵塞程度较轻的可选浓度低值，堵塞程度较重的可选浓度高值。
3.根据权利要求1所述的一种人工回灌过程中微生物堵塞治理的化学方法，其特征在于：所述饮用水中亚氯酸盐和氯酸盐分别不超过0.7mg/L，出厂水中二氧化氯浓度极限值为0.8mg/L。
4.根据权利要求1所述的一种人工回灌过程中微生物堵塞治理的化学方法，其特征在于：所述二氧化氯分子结构特点是氯原子以2个配位键与2个氧原子结合，其外层还存在一未成对电子。
5.根据权利要求1所述的一种人工回灌过程中微生物堵塞治理的化学方法，其特征在于：所述二氧化氯与细菌及其他微生物蛋白质中的部分氨基酸发生氧化还原反应，使氨基酸分解破坏，进而控制微生物蛋白质的合成，最后导致细菌死亡。
6.根据权利要求1所述的一种人工回灌过程中微生物堵塞治理的化学方法，其特征在于：所述二氧化氯溶液随进水渗流进入回灌系统介质中，氧化细胞内含巯基的酶。
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