CN112850891A - 一种用于地下水亚硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于地下水亚硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统，包括可渗透反应墙骨架，所述可渗透反应墙骨架具有反应区，所述反应区内可拆卸地设有若干套管，所述套管的侧壁设有若干贯通孔以与所述反应区连通，所述套管内填充反硝化缓释填料。该可渗透反应墙系统用于亚硝态氮污染的地下水修复，具有处理水量大、效果好、效果稳定、工艺简单、适用性强、投资省、占地面积小及运行费用低的优点。有利于促进我国地下水修复的进程，保护生活饮用水水源。
Description
技术领域
本发明涉及地下水污染修复技术领域，更具体地涉及一种用于地下水亚硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统。
背景技术
随着社会经济和工农业的不断发展，潜水层地下水亚硝酸盐污染已成为全球普遍存在的环境问题。目前对于潜水层地下水的亚亚硝酸盐、亚硝酸盐污染，国际上主要采用异位修复(抽出处理法)和原位修复技术进行污染修复。异位修复技术应用普遍，但存在处理效率低、处理成本高的问题。相比传统的异位处理法，原位修复技术中的可渗透反应墙技术省去抽出过程，无需外加动力，具有处理效果好、污染物可处理种类多、处理时效长、运行费用低等优点。但是实际运用中还存在着一些问题：一方面，传统可渗透反应墙无法更换、补充填料，不能根据污染类型进行及时的调整，填料消耗速度快及容易使得碳源造成地下水二次污染；另一方面，地下含水层中有机碳源和反硝化菌均较少，反硝化作用比较微弱，需要补充足够的碳源和有利于反硝化菌生长的微量元素、碱度和微生物载体，导致反硝化作用微弱，水处理效果不佳。
因此，有必要提供一种用于地下水亚硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统来解决以上缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于地下水亚硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统，用于亚硝态氮污染的地下水修复，具有处理水量大、效果好、效果稳定、工艺简单、适用性强、投资省、占地面积小及运行费用低的优点。
为了实现上述目的，本发明公开了一种用于地下水亚硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统，包括可渗透反应墙骨架，所述可渗透反应墙骨架具有反应区，所述反应区内可拆卸地设有若干套管，所述套管的侧壁设有若干贯通孔以与所述反应区连通，所述套管内填充反硝化缓释填料。
与现有技术相比，该用于地下水亚硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统，通过将反硝化缓释填料装填于套管内，在补充或更换填料时，可直接将套管从可渗透反应墙骨架取出，外置装填完毕后恢复原位，解决了传统可渗透反应墙无法更换、补充填料的问题，操作方便。同时，可根据污染地下水的污染类型和浓度适应性发生改变，可及时调整反应填料，保持高效的污水净化效果。更重要的是，由于反硝化缓释填料装填于套管内，填料缓释碳源变得持久，且碳源散发基本在套管中填料内部，解决传统填料消耗速度快以及碳源造成地下水二次污染的问题。
较佳的，所述反硝化缓释填料包括零价铁粉、胶凝剂、石灰石、玉米芯，所述玉米芯进行预发酵处理。
较佳的，所述反硝化缓释填料的制备方法，包括：
通过胶凝剂结合零价铁粉、石灰石、玉米芯；
制作过程中加入发泡剂，使该反硝化缓释填料形成膨胀、多孔形态。
较佳的，所述反硝化缓释填料接种有反硝化菌。
较佳的，所述套管错位设置在所述反应区。
较佳的，该系统还包括位于所述反应区进水方向的前取样装置及位于所述反应区出水方向的后取样装置。
附图说明
图1展示的是用于地下水亚硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统的结构示意图。
图2展示的是图1所述可渗透反应墙系统另一角度的结构示意图。
图3展示的是实验结果图。
符号说明：
可渗透反应墙系统100，可渗透反应墙骨架10，反应区11，套管30，反硝化缓释填料50，前取样装置70，后取样装置90。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，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。
请参考图1-图2，该用于地下水亚硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统100，包括可渗透反应墙骨架10，可渗透反应墙骨架10具有反应区11，反应区11内可拆卸地设有若干套管30，套管30的侧壁设有若干贯通孔(图未示)以与反应区11连通，套管30内填充反硝化缓释填料50。地下水流经反应区11时(图1中K表示地下水流向)，通过贯通孔进入套管30与反硝化缓释填料50充分接触反应，以实现净水效果。
较为优选的实施例中，套管30错位设置在反应区11，使得地下水错流进入套管30，依次与反硝化缓释填料50充分接触反应，进一步提高处理效果。
较为优选的实施例中，该系统还包括位于反应区11进水方向的前取样装置70及位于反应区11出水方向的后取样装置90。通过前取样装置70、后取样装置90取样检测分析处理效果，以便及时掌握污水处理动态，进行相应的调整。
在上述技术方案中，可采用普通填料，如陶粒，但反硝化缓释填料优选为零价铁粉、胶凝剂、石灰石、玉米芯的混合物，且所述玉米芯进行预发酵处理。对于玉米芯的用量优选大于零价铁粉或胶凝剂的用量，以发挥玉米芯的功效。一具体实施例中，零价铁、胶凝剂、玉米芯、石灰石混合物按照质量比1.5:1.5:3:4混合，但不以此为限。在该混合物作为反硝化缓释填料中，玉米芯经过发酵处理后作为碳源，具有碳源释放含量高且作用持久，同时，玉米芯浸出液含有多种微量元素，有利于提供反硝化细菌等微生物的活性和酶促反应的活性；零价铁粉可为粉末及铁屑混合，Fe单质作为活泼金属，在水溶液中电极电位较低，具有较强的还原性，能降低填料环境中氧化还原电位，维持较佳的反硝化反应环境；石灰石作为反硝化缓释填料的骨架成分，保持填料发生反应时处于稳定的状态，同时，能够缓冲水中pH，维持反硝化反应的酸碱度环境，无需额外添加pH调节药剂；胶凝剂用于结合零价铁、玉米芯、石灰石，多孔且孔隙均匀。
在进一步的技术方案中，提高该所述反硝化缓释填料的制备方法，其步骤包括：通过胶凝剂结合零价铁粉、石灰石、玉米芯；制作过程中加入发泡剂，使该反硝化缓释填料形成膨胀、多孔形态。通过发泡剂的加入，较大地提高填料比表面积，从而提高污水处理效果。更为优选地，所述反硝化缓释填料接种有反硝化菌。具体地，对填料安装时，预先湿润接种反硝化等菌种，通过接种有反硝化菌，使得填料挂膜速度快，内部孔间隙贯通性强，便于微生物附着以及进入填料内部生长，提高水处理效率。
下面结合图1-图2阐述下该用于地下水亚硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统100的工作原理：
在地下潜水层做好可渗透反应墙骨架10，于套管30内装填反硝化缓释填料50，套管30错位安装在可渗透反应墙骨架10的反应区11。地下水流经反应区11时，错流进入套管30，依次与套管30内的反硝化缓释填料50充分接触反应。且可通过前取样装置70、后取样装置90取样检测分析处理效果。
为了进一步说明该混合物作为反硝化缓释填料的效果，选取同一受污染的地下水进行研究对象。请参考图3，原水为空白对照，即未进行处理；可渗透反应墙+陶粒指的是套管内装填陶粒，可渗透反应墙+反硝化缓释填料指的是套管内装填零价铁粉、胶凝剂、石灰石、玉米芯的混合物，其余相同。通过图3的实验数据可知：
(1)可渗透反应墙装填反硝化缓释填料后，在4～14h之间反应速度最快，在第14h时，亚亚硝酸盐去除率已经达到89.9％，与不加反硝化缓释填料的去除效率比较提高了48.3％；在第20h，反应基本完成，亚亚硝酸盐去除率高达91.3％；而不加反硝化缓释填料的去除效率只有45.1％；
(2)可渗透反应墙+陶粒的出水亚亚硝酸盐稳定在4.6～4.8mg/L左右；而加入反硝化缓释填料的可渗透反应墙出水亚亚硝酸盐能稳定在0.6～0.8mg/L之间，能稳定达到《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)IV类水标准乃至III类水标准；
(3)可渗透反应墙装填反硝化缓释填料后，在第4～10h之间反硝化效果已经很显著，大大缩短反应停留时间。
由此可见，在可渗透反应墙装置中增加反硝化缓释填料后，亚硝酸污染的地下水有着明显的修复效果。亚亚硝酸盐对于人体是有害的，其形成的亚硝胺具有强烈的致癌作用。反硝化缓释填料的推广和应用，有利于促进我国地下水修复的进程，保护生活饮用水水源。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种用于地下水亚硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统，其特征在于，包括可渗透反应墙骨架，所述可渗透反应墙骨架具有反应区，所述反应区内可拆卸地设有若干套管，所述套管的侧壁设有若干贯通孔以与所述反应区连通，所述套管内填充反硝化缓释填料。
2.如权利要求1所述的用于地下水亚硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统，其特征在于，所述反硝化缓释填料包括零价铁粉、胶凝剂、石灰石、玉米芯，所述玉米芯进行预发酵处理。
3.如权利要求2所述的用于地下水亚硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统，其特征在于，所述反硝化缓释填料的制备方法，包括：
通过胶凝剂结合零价铁粉、石灰石、玉米芯；
制作过程中加入发泡剂，使该反硝化缓释填料形成膨胀、多孔形态。
4.如权利要求3所述的用于地下水亚硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统，其特征在于，所述反硝化缓释填料接种有反硝化菌。
5.如权利要求1所述的用于地下水亚硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统，其特征在于，所述套管错位设置在所述反应区。
6.如权利要求1所述的用于地下水亚硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统，其特征在于，还包括位于所述反应区进水方向的前取样装置及位于所述反应区出水方向的后取样装置。
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