CN116216912A - 一种地下水有机污染物净化系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种地下水有机污染物净化系统及方法,该系统包括循环井体、电催化臭氧装置和抽水装置,该有机污染物净化方法包括提供安装有电催化臭氧装置的循环井体至地下污染水羽钻孔,其中,循环井体具有彼此分隔的第一筛段和第二筛段;利用抽水装置将地下污染水经由循环井体的第二筛段收集至处于第一筛段的电催化臭氧装置;启动电催化臭氧装置和臭氧发生器,以执行针对有机污染污染水的循环降解,其中,经循环降解的地下污染水排出电催化臭氧装置再经第二筛段循环导入电催化臭氧装置直至满足水质要求。本发明结合电催化臭氧技术和循环井技术,能够有效提高有机污染地下水的原位修复效果。
Description
技术领域
本发明涉及地下水污染原位修复技术领域,尤其涉及一种地下水有机污染物净化系统及方法。
背景技术
地下水循环井技术是一种原位修复技术,通过主体井管的特殊设计配合曝气/抽注水驱动作用带动含水层中地下水流动,使得地下水在循环井的周围含水层一定空间范围内形成垂向三维水流循环,在有机物污染地下水修复中有着较广泛的应用。
CN208166743公开了一种用于有机污染地下水原位修复的循环井装置,包括曝气系统、吹脱系统、抽提系统、加药系统、水井系统;所述曝气系统包括高压气泵、射流器、曝气头;所述射流器有两个进气端,一个进气端与所述高压气泵的出气端连通,另一个进气端通过进气管与外界空气连通,输出端与所述曝气头的进气端连通;所述高压气泵向所述射流器输送高压空气,外界空气经所述射流器吸入后与所述高压空气混合,再经所述射流器输出至所述曝气头。
循环井技术具有原理简单、污染修复成本低、设备操作维护容易、对含水层扰动小等优点,同时,还可以耦合多相抽提、原位曝气、微生物修复和原位化学氧化等多种污染修复技术,在地下水有机污染修复领域具有巨大的发展潜力与广阔的应用前景,但单一的循环井技术难以达到理想的修复效果。
臭氧是一种强氧化性物质,它可直接氧化或通过催化活化生成活性组分(如羟基自由基)降解污染物。然而臭氧在水中的溶解效率低、稳定性差,且很容易发生自分解,同时地下环境介质阻碍臭氧迁移限制了其在地下水污染修复方面的应用。
电催化臭氧技术是结合了电化学原理和臭氧氧化技术而发明的一类高级氧化技术,它利用了臭氧发生器产出臭氧不纯的问题,在电解的作用下将多余的O2电解为H2O2,随后与O3发生过臭氧化反应,生成多种自由基,包括羟基自由基、超氧自由基等非选择性自由基,巧妙的将臭氧氧化技术中臭氧不纯的缺点,外加电解后反而转化成为新技术的特点。这些产生的高活性自由基会立即与有机物发生氧化反应,并逐级降解使其彻底矿化为CO2和H2O。这类氧化技术解决了传统臭氧氧化技术的缺点,同时具有污染物降解效率高、选择性低等特点,非常适合应用于实际场地中多类型复合污染的地下水污染修复。
而鉴于现有单一循环井技术存在的技术缺陷,现有技术鲜有将电催化臭氧技术与循环井技术结合应用的报道。
此外,一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异;另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利,但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容,然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征,相反本发明已经具备现有技术的所有特征,而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
现有技术中用于地下水原位修复的循环井,主要通过井中曝气与强化原位生物降解两种方式实现污染地下水的净化。对于污染物选择性较高,可修复的污染类型较局限,只有通过与其他技术的耦合,才能强化其对于污染地下水的修复能力。
为实现上述目的,本发明提供了一种地下水有机污染物净化方法,包括:
提供安装有电催化臭氧装置的循环井体至地下污染水羽钻孔。
利用抽水装置将地下污染水收集至电催化臭氧装置。
启动电催化臭氧装置和臭氧发生器,以执行针对地下污染水的循环降解。
将经循环降解的地下污染水排出电催化臭氧装置,并通过抽水装置将其导入电催化臭氧装置以完成至少另一循环降解处理。
进一步地,本发明提供的地下水有机污染物净化方法具体还可以是:
提供安装有电催化臭氧装置的循环井体至地下污染水羽钻孔,其中,循环井体具有彼此分隔的第一筛段和第二筛段。
利用抽水装置将地下污染水经由循环井体的第二筛段收集至处于第一筛段的电催化臭氧装置。
启动电催化臭氧装置和臭氧发生器,以执行针对地下污染水的循环降解,其中,经循环降解的地下污染水排出电催化臭氧装置再经第二筛段循环导入电催化臭氧装置直至满足水质要求。
或者,本发明提供的地下水有机污染物净化方法包括:
提供具有彼此分隔的第一筛段和第二筛段的循环井体至地下污染水羽钻孔。
将电催化臭氧装置部署于循环井体的第一筛段。
利用抽水装置将地下污染水经由循环井体的第二筛段收集至电催化臭氧装置。
启动电催化臭氧装置和连通于该电催化臭氧装置的臭氧发生器,以执行针对地下污染水的循环降解,其中,经循环降解的地下污染水排出电催化臭氧装置再经第二筛循环导入电催化臭氧装置直至满足水质要求。
优选地,本发明涉及的地下水有机污染物净化方法还包括:
选择性地提供电离辐射至容置于电催化臭氧装置的地下污染水。
优选地,本发明涉及的地下水有机污染物净化方法还包括:
选择性地使电催化臭氧装置容置的地下污染水与一种或多种有机/无机催化物相接触。
优选地,本发明涉及的地下水有机污染物净化方法还包括:
检测电催化臭氧装置出水口的预设物质浓度和/或氧化还原电势;
基于预设物质浓度和/或氧化还原电势调整与地下污染水的循环降解相关的至少一项过程参数。
优选地,本发明涉及一种地下水有机污染物净化系统,包括:
循环井体,具有彼此分隔的第一筛段和第二筛段;
电催化臭氧装置,部署于第一筛段;
抽水装置,流体连通于电催化臭氧装置,配置为将地下污染水经第二筛段供给至电催化臭氧装置,以使电催化臭氧装置以电解地下污染水的方式执行对地下污染水的循环降解处理。
优选地,本发明还涉及另一种地下水有机污染物净化系统,包括:
循环井体,具有彼此分隔的第一筛段和第二筛段;
电催化臭氧装置,部署于第一筛段;
臭氧发生器,流体连通于电催化臭氧装置,用于提供至少包含臭氧的氧化剂至电催化臭氧装置;
抽水装置,流体连通于电催化臭氧装置,配置为将地下污染水经第二筛段抽送至电催化臭氧装置,以允许电催化臭氧装置通过电解来自臭氧发生器的氧化剂的方式对地下污染水进行循环降解处理。
优选地,本发明涉及的地下水有机污染物净化系统还可包括:
驱动装置,可操作地附接于电催化臭氧装置,并配置为调整电催化臭氧装置于循环井体的相对位置。
优选地,本发明涉及的电催化臭氧装置具有容器,容器构造有催化主反应区,且催化主反应区以接收臭氧发生器供给的氧化剂的方式作为地下污染水反应区。
优选地,本发明涉及的催化主反应区可以包括进水缓冲区、曝气装置和反应电极,其中,曝气装置以部分嵌入反应电极区的方式机械耦合于反应电极,并经由反应电极下部的进水缓冲区流体连通臭氧发生器。
特别地,在地下水污染修复中,臭氧在含水层中的迁移效率低,且存在众多的非目标反应过程,同时,单独的臭氧氧化过程中间产物的形成和积累导致抑制率明显增加。电催化臭氧技术(Electro-peroxone,EP)是一项新型的电催化臭氧水处理技术。它将电化学技术和臭氧技术耦合起来,将臭氧曝气(O2和O3的混合气体)中被浪费的O2在阴极上电还原为H2O2,进而通过原位产生的H2O2与曝入的O3发生peroxone反应产生强氧化剂·OH(O3+H2O2→·OH),从而实现有机污染物的快速、高效降解。同传统O3工艺相比,该技术克服了O3氧化具有选择性、易生成有毒有害副产物、过程能耗较高等缺点,同时解决了电化学技术过程中污染物氧化常常受到传质的影响,以及电极易钝化的缺点。但是,电催化臭氧技术(Electro-peroxone,EP)在地下水修复中的应用受限于其电极板占据的空间,因此无法很好地应用于地下水修复。为此,本发明利用循环井技术创建的地下水流场和地下空间,将Electro-peroxone高级氧化技术与地下水循环井耦合(EP-GCW)。针对于电催化臭氧技术(Electro-peroxone,EP),本发明采用圆筒式电极,一方面能够将电催化反应器设计成圆柱形,以充分利用循环井的圆柱形空间,同时电极上设置的微纳米孔有利于臭氧的曝气,生成微纳米气泡,与污染物、电子等接触充分;另一方面,圆柱形电极的催化效率明显优于板式电极,且具有均一性,反应体系无催化“死角”。
循环井单一水力循环普遍存在对污染物的修复效率较低、修复周期长的问题,本发明利用循环井技术创建地下水流场和地下空间,将Electro-peroxone高级氧化技术与地下水循环井耦合(EP-GCW),同时解决了电化学技术过程中污染物氧化常常受到传质的影响,以及臭氧分布不均、催化效率不高的缺点。本发明有望提高地下水中有机物的降解速率与矿化效果,并降低处理过程中的能源消耗,从而实现污染场地地下水的修复,在场地地下水修复中应用潜力巨大、前景广阔。
本发明提供了一种利用电催化臭氧技术与循环井技术的地下污染水循环处理系统及其方法,借助于循环井技术,污染地下水于循环井周围能够形成三维垂向循环水流带动周边含水层中的污染地下水进入循环井内,基于电催化臭氧技术与循环井技术的特点,在电催化+臭氧的技术协同下,地下污染水能够在电催化臭氧设备找中发生Electro-peroxone反应,产生羟基等自由基与污染物发生高级氧化反应,以实现污染物的降解及有机污染地下水的原位连续高效修复。
附图说明
图1是本发明提供的一种优选实施方式的电催化臭氧装置与循环井体的连接示意图;
图2是本发明提供的一种优选实施方式的电催化臭氧装置的正面结构剖视图;
图3是本发明提供的一种优选实施方式的电催化臭氧装置的侧面结构剖视图;
图4是本发明提供的一种优选实施方式的电催化臭氧装置的多个视角的结构示意图。
附图标记列表
1:循环井体;2:臭氧发生器;3:抽水装置;4:第一筛段;5:分隔层;6:第二筛段;7:筛管进水孔;8:筛管出水孔;9:封隔层;10:驱动装置;11:抽水管;12:进气管;13:注水管;14:电催化臭氧装置;140:容器;141:封头;142:反应区顶板;143:进水缓冲区;144:曝气装置;145:阴极板;146:阳极板;147:固定夹;148:紧固件;149:电极夹;150:电源装置;151:缓冲区容器;152:网孔板;153:过滤介质;154:进气螺纹管;155:曝气头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明提供了一种地下水有机污染物净化装置或一种地下水有机污染物净化装置及其系统,该系统将电催化臭氧技术与循环井技术融合,强化了对地下污染水的修复能力。
具体地,参见图1,本发明提供的地下水有机污染物净化装置/系统可以包括循环井体1、部署于循环井体1内的电催化臭氧装置14、耦合至电催化臭氧装置14的驱动装置10以及用于从循环井体1外抽取污染含水层中的污染水体以允许污染水体循环流经电催化臭氧装置14从而实现水体污染物降解的抽水装置3。
根据一种优选实施方式,在污染水羽范围内钻孔,确保有足够的空间设置循环井体1。进一步地,可通过吊装设备将循环井体1下放至钻孔中的目标位置。特别地,钻孔深度通常应低于最底部污染含水层污染羽下边缘。具体地,循环井体1可包含井筒、阻隔器、筛管及滤料层等组件。具体地,循环井体1底部通常利用封堵材料进行封堵,以防止地下水从井筒底部涌入井体内。其次,在循环井体1内通常还设置有封隔层9(如阻隔器)。封隔层9可用于将各个污染含水层分隔。特别地,阻隔器可以通过注入气体或流体介质来使自身膨胀从而达到阻隔作用。
根据一种优选实施方式,参见图1,循环井体1可部署在第一筛段4和第二筛段6位置。换言之,循环井体1可按照对应至少两个分隔的污染含水层的方式部署于地下污染水羽所处土壤。具体地,第一筛段4和第二筛段6为设置于井筒井壁中的筛管。第一筛段4和第二筛段6可相对封隔层9对称设置。特别地,第一筛段4和第二筛段6的筛管长度可以根据具体场景需要调整。进一步地,两个污染含水层之间通常设有分隔层5。具体而言,分隔层5与封隔层9将第一筛段4和第二筛段6分隔。
根据一种优选实施方式,参见图1,第二筛段6的管壁周向可设有筛管进水孔7。第一筛段4的管壁周向可设有筛管出水孔8。具体而言,待处理的地下污染水可通过第二筛段6的筛管进水孔7进入井筒内,并经井筒内部署的电催化臭氧装置14进行污染物降解处理后通过第一筛段4的筛管出水孔8返送回污染水层中。
根据一种优选实施方式,参见图1,电催化臭氧装置14布设在循环井体1的第一筛段4。特别地,通过抽水装置3可以实现将经由循环井体1的第二筛段6收集的污染水输送至第一筛段4中布设的电催化臭氧装置14,以再次进行污水处理,通过多次循环上述步骤,可以强化对污染地下水的处理效果。
根据一种优选实施方式,参见图1,抽水装置3可以包括抽水泵和抽、注水管。具体地,抽水泵可布设在钻孔口外地面。抽水泵通过抽水管11连接到第二筛段6所在的污染水羽,以用于将第二筛段6范围内的地下污染水抽提至地面。具体地,参见图1,抽水管11可贴合井筒内壁设置。或者抽水管11布设在电催化臭氧装置14外部。进一步地,抽水管11可贯穿封隔层9并延伸至第二筛段6。
根据一种优选实施方式,参见图1,抽水泵通过注水管13连接至电催化臭氧装置14,以用于将从第二筛段6附近抽出的地下污染水泵送至电催化臭氧装置14进行污染物反应降解。进一步地,电催化臭氧装置14可通过进气管12连接至钻孔口外布设的臭氧发生器2。臭氧发生器2通过进气管12向电催化臭氧装置14提供臭氧,使得输送至电催化臭氧装置14的污染水能够在电催化+臭氧的技术协同下,发生Electro-peroxone反应,产生·OH与污染物发生高级氧化从而反应实现对地下水中污染物的降解。
在一种可选实施方式中,提供至电催化臭氧装置14的臭氧或臭氧和氧气的混合物也可以是通过电解水获取,且氢气是电解水过程中的另一产物。
根据一种优选实施方式,由于臭氧等氧化剂气体在水中的溶解度通常会随着系统压力的增加而增大,因此优选将待处理地下有机污染水的压力保持在高于大气压的压力下,以使更多的臭氧能够容易地溶解于地下有机污染水从而达成较高的臭氧浓度。
具体而言,经电催化臭氧装置14氧化处理后的地下污染水通过电催化臭氧装置14的出水口以及第一筛段4的筛管出水孔8返流回第一筛段4所在污染水羽,并在纵向上流向第二筛段6所在的污染水羽,以同污染水混合后经由第二筛段6再次被抽提并输送至电催化臭氧装置14进行处理。
特别地,图4示出了本发明提供的电催化臭氧装置14各视角下的结构示意图,其中,图4a为电催化臭氧装置14的俯视图;图4b为电催化臭氧装置14的仰视图;图4c为电催化臭氧装置14的正视图;图4d为电催化臭氧装置14的侧视图;图4e为电催化臭氧装置14的侧面剖视图;图4f为电催化臭氧装置14的正面剖视图。
根据一种优选实施方式,参见图2和图3,电催化臭氧装置14具有一容器140。具体地,容器140为圆筒式容器。容器140底部采用螺栓连接的封头141。进一步地,容器140内部采用不锈钢板封隔的反应区顶板142。此外,容器140外侧还设置有用于连接驱动装置10的耳式支座。特别地,本发明中,驱动装置10优选为丝杠传动杆升降装置,其可用于电催化臭氧装置14的下放及回收。
根据一种优选实施方式,参见图2和图3,电催化臭氧装置14的主催化反应区可包括进水缓冲区143、曝气装置144以及反应电极。
根据一种优选实施方式,电催化臭氧装置14的进水缓冲区143主要由两部分组成。具体地,参见图2和图3,进水缓冲区143包括缓冲区容器151和该缓冲区容器151顶部的网孔板152。
根据一种优选实施方式,缓冲区容器151侧壁开口,并与电催化臭氧装置14的容器140进水口对接,以允许从第二筛段6抽入的地下污染水经由容器140进水口进入缓冲区容器151。特别地,缓冲区容器151的侧壁开口优选大于电催化臭氧装置14的容器140进水口。
根据一种优选实施方式,缓冲区容器151顶部的网孔板152与缓冲区容器151可拆卸连接。具体而言,缓冲区容器151和网孔板152通过螺纹连接。特别地,缓冲区容器151能够实现将地下污染水进行短时停留,以充分静置地下有机污染水并使其中颗粒杂质沉积。另外,缓冲区容器151顶部的网孔板152可以使污染水均匀遍布于整个容器。
根据一种优选实施方式,参见图2和图3,缓冲区容器151内可填装有过滤介质153。具体地,该过滤介质153一种特例是活性炭过滤筛网。特别地,缓冲区容器151内的过滤介质153可用于避免水中杂质对电催化臭氧装置14内部管孔造成堵塞以及对反应极板表面造成污染。此外,过滤介质153还可降低水中细菌、病毒等微生物含量,对地下污染水进行水质预处理,以降低地下水对设备的冲击负荷,并对装置内部组件提供一定保护作用。
根据一种优选实施方式,参见图2和图3,反应电极包括阴极板145和阳极板146。阴极板145和阳极板146同轴心连接以构成Electro-peroxone催化反应的主工作区。具体地,阴极板145为圆筒式的网孔状极板。特别地,阴极板145采用碳-聚四氟乙烯制成。阳极板146采用石墨制成。
根据一种优选实施方式,参见图2和图3,阴极板145和阳极板146之间通过固定夹147固定,并用紧固件148连接。特别地,固定夹147采用石墨材质。紧固件148优选采用塑料螺栓。
根据一种优选实施方式,参见图2和图3,阴极板145和阳极板146的电极夹149连接至电催化臭氧装置14的反应区顶板142。特别地,阴极板145和阳极板146的电极夹149采用石墨制成。进一步地,反应区顶板142上设置有电源装置150。具体而言,电源装置150优选直流电流。阴极板145和阳极板146的电极夹149电性连接至该电源装置150。具体地,阴极板145、阳极板146的电极夹149通过导线连接至电源装置150的阴、阳极。
根据一种优选实施方式,曝气装置144主要由两部分组成。具体地,参见图2和图3,曝气装置144包括进气螺纹管154和曝气头155。进气螺纹管154一端通过进气管12连接于钻孔口外的臭氧发生器2。进气螺纹管154另一端连接曝气头155。具体而言,曝气头155设置于圆筒状的阴极板145内。优选地,曝气头155设置于圆筒状的阴极板145正中心。
进一步地,曝气头155与阴极板145、阳极板146同轴心排布,以为阴极区提供臭氧和氧气的同时起到均匀混合反应溶液的作用,同时限制曝气头155的出气方向为侧表面,使其能够更加有效地为圆筒状的阴极板145供气,防止气泡过早的上浮离开溶液体系。特别地,曝气头155以微纳米气泡为技术指导,其气泡气体传质效率高、存在时间长,可更加有效提高水体中的溶解气体,气泡破裂时也能产生自由基和振动波,使得过臭氧化反应能够更加高效地进行,避免臭氧的逸出,从而促进污染地下水的修复。
根据一种优选实施方式,本发明中,电催化氧化装置14内部还可设置有辐射单元。进一步地,该辐射单元例如可设置于主催化反应区所在的容器内壁。特别地,该辐射单元具体可以是紫外辐射单元或其他可能的电离辐射单元。具体而言,单纯使用臭氧或者单纯利用电催化臭氧来处理地下污染水流可能并不会如预期那般容易地从地下污染水中除去各种有机/无机杂质,而一般认为通过例如紫外辐射照射地下污染水流能够使其中更容易产生羟基自由基、超氧自由基等非选择性自由基,因而通过辐射地下污染水流相比单纯地使用臭氧或电催化臭氧具有更好的污物降解处理效果。
根据一种优选实施方式,除通过电离辐射促进地下污染水流形成更多的非选择性自由基(如羟基自由基)之外,本发明提供的循环井系统或相应水处理方法还包括使溶解于地下污染水中的臭氧与一种或多种有机/无机催化剂相接触。具体而言,相比单纯使用臭氧或者单纯利用电催化臭氧来处理地下污染水流,将臭氧与有机/无机催化剂结合同样将促进羟基自由基、超氧自由基等非选择性自由基的产生,从而可提高针对地下污染水的降解处理效果。特别地,有机/无机催化剂的种类优选可根据待处理地下污染水中的杂质类型来确定。有机/无机催化剂例如包括活性碳、过硫酸盐、甲醇和过氧化氢等。
根据一种优选实施方式,一种或多种有机/无机催化剂可以填充在主催化反应区所在的容器腔室内,并且可在辐射单元可选择启动的条件下,与经曝气头155和反应电极反应形成的臭氧接触。优选地,有机/无机催化剂可以负载于特定基体材料上。具体而言,基体材料可以是陶瓷材料、金属氧化物或碳化物中的一种或多种。特别地,上述基体材料通常可被构造为多孔结构,因此能够提供较大的比表面积,从而可通过少量有机/无机催化剂获得具有高表面积的催化材料。进一步地,负载于多孔基体材料的有机/无机催化材料可以通过铸造工艺而具备形状结构,并且可以有选择地部署在容器中的特定位置以便于与臭氧接触。
根据一种优选实施方式,本发明中,除必要的电催化臭氧技术之外,提供电离辐射和使臭氧与一种或多种有机/无机催化剂相接触的方法可以是有选择地单独进行或者将彼此结合同时进行。具体地,两种技术的使用应当与待处理地下污染水的具体来源及其中杂质来源相关。
根据一种优选实施方式,本发明提供的循环井系统还可以包括监测单元和控制单元(图中未示出)。具体地,监测单元可以包括温度传感器、pH传感器、气体浓度传感器等。控制单元可以根据一种或多种监测传感器的实时/在线数据来控制或调节水处理循环过程中的至少另一项参数(如温度、压力及气体浓度等)。具体而言,为了能够准确且高效地对地下污染水进行循环降解处理,可以实时/在线监测出水口处流出水源中某种物质(如一种或多种有机/无机杂质)的浓度或氧化还原电势。优选地,在地下污染水至少经过电催化臭氧处理之后,可以通过实时/离线监测出水口处的物质浓度或氧化还原电势来控制其他过程参数。
根据一种优选实施方式,在电催化臭氧装置14的出水口处预设物质(如某种待处理的污染杂质)的实测浓度(或氧化还原电势)大于设定阈值时,控制单元可以通过增大臭氧发生器2的功率来增加臭氧的供给量,以能够产生更多的非选择性自由基。另一方面,基于电催化臭氧装置14出水口处预设物质的实测浓度(或氧化还原电势)与设定阈值的差异关系,控制单元也可通过调整电源装置150的输出功率以控制主催化反应区内反应电极针对臭氧和氧气混合气体的电解强度,从而控制羟基自由基等非选择等自由基的产量。
特别地,电催化臭氧装置14的出水口处与预设物质相关的氧化还原电势通常与臭氧曝气量直接关联,本发明中,基于对循环降解过程中的地下污染水体氧化还原电势的监测,一方面不仅可以及时有效地控制臭氧发生器的工作状态(如调节功率)以提供充足且适宜体积/含量的臭氧至电催化臭氧装置14,从而稳定地发生Electro-peroxone反应以去除水体污染物;另外,对于长期布设在地下污染水体之中的这些电气设备来说,水体污染物以及额外供给的强氧化物(如臭氧及其他自由基产物)会对这些设备造成一定侵蚀,尤其是流体连通部分的密封结构(如密封圈),因而,基于循环降解过程中水体的氧化还原电势来实时控制臭氧发生器2的输出,能够减少一些具有腐蚀性的产物及杂质的冗余,以精确控制反应物料及其产物的量,尽可能地避免这些冗余物料对设备的腐蚀;更重要的是,不被期望的腐蚀对于反应历程具有明显的影响,因微小的流体(如水体、臭氧等)泄漏会阻碍反应的持续进行,不仅影响水体净化效果,且部分泄漏的物质可能会随水体返流至地下污染水羽之中,显然在地下污染水羽之中发生不被期望的反应不光难以预料及控制,而且这些反应对于已净化的水体所产生的影响也是无法准确估量的。
根据一种优选实施方式,参见图1,本发明提供的电催化氧化装置14可连接有驱动装置10。具体而言,驱动装置10可以是丝杠驱动装置。特别地,驱动装置10是为解决电催化臭氧装置14在循环井主体1的上部透水筛段中进行架设以及装置的使用和回收等情况出现困难而设计的。具体地,驱动装置10可以包括支架底座、传动丝杠、驱动轮、轴承和辅助支架等部件。支架底座可设置在钻孔口外地面。进一步地,驱动装置10的驱动轮连接驱动电动机。驱动轮与传动丝杠连接,并用于在驱动电动机的驱动下,引导传动丝杠升降。传动丝杠连接到电催化氧化装置14。特别地,在驱动电动机作用下,驱动装置10可以用于控制驱动装置10在钻孔内的升降。
进一步地,基于本发明提供的地下水有机污染物净化装置/系统,本发明还提供一种地下水有机污染物净化方法,包括:
提供安装有电催化臭氧装置14的循环井体1至地下污染水羽钻孔。
利用抽水装置3将地下污染水收集至该电催化臭氧装置14。
启动电催化臭氧装置14和臭氧发生器2,以执行针对地下污染水的循环降解。
将经循环降解的地下污染水排出电催化臭氧装置14,并再次通过抽水装置3将其导入电催化臭氧装置14以完成至少下一循环降解处理。
重复上述循环处理过程直至电催化臭氧装置14的出水满足水质要求。
根据一种优选实施方式,循环井体1具有彼此分隔的第一筛段4和第二筛段6。用于执行地下污染水循环降解处理的电催化臭氧装置14设置于循环井体1上部的第一筛段4中。
根据一种优选实施方式,利用抽水装置3将地下污染水收集至电催化臭氧装置14之步骤包括将地下污染水经由循环井体1的第二筛段6收集至处于第一筛段4的电催化臭氧装置14。
根据一种优选实施方式,启动电催化臭氧装置14和臭氧发生器2以执行针对地下污染水的循环降解之步骤包括在臭氧发生器2提供的臭氧参与下,污染水与反应电极电催化产生的自由基发生Electro-peroxone反应,使污染物发生高级氧化从而反应实现对地下水中污染物的降解。
根据一种优选实施方式,将经循环降解的地下污染水排出电催化臭氧装置14,并再次通过抽水装置3将其导入电催化臭氧装置14以完成至少下一循环降解处理之步骤包括经循环降解的地下污染水排出电催化臭氧装置14再经循环井体1的第二筛段6循环导入电催化臭氧装置14。
根据一种优选实施方式,本发明所述的地下水有机污染物净化方法还可以包括:
有选择地提供电离辐射至溶解有臭氧的待处理污染水流和/或使溶解有臭氧的待处理污染水流与一种或多种有机/无机催化接触。
根据一种优选实施方式,本发明所述的地下水有机污染物净化方法还可以包括:
待出水水质达到要求,利用驱动装置10将电催化臭氧装置14从循环井体1移出。
冲洗该电催化臭氧装置14,并静置风干。
具体地,参见图1,循环井体1下部筛管收集受污染地下水;地面抽水泵将下部筛管(第二筛段6)中收集到的污染地下水输送至上部筛管(第一筛段4)中的电催化臭氧装置14进水口。另一方面,启动臭氧发生器2以将臭氧和氧气的混合气体输送至电催化臭氧装置14底部的曝气进气口;电催化臭氧装置2稳定运行,在电催化臭氧装置14的催化反应区,地下污染水发生Electro-peroxone反应,生成非选择性的羟基(·OH)等自由基,自由基与污染物之间反应,逐级降解成二氧化碳和水,从而完成降解地下水中有机污染物的任务。特别地,在在电催化臭氧装置14运行过程中,将降解处理后的水通过催化反应区上部出水口,泄放到上部筛管(第一筛段4)内,再通过上部筛管(第一筛段4)圆周上的开孔进入到地下污染水层中。
根据一种优选实施方式,本发明所述的地下水有机污染物净化方法具体如下:
(1)安装循环井下部抽水管,并与电催化臭氧设备进水口连接。
(2)将电催化臭氧设备进气口,进水口分别与臭氧发生器出口端、循环井上部开孔端采用DN25mm的软管连接。
(3)将丝杆传动升降装置安装于循环井上部,并使得电催化臭氧设备外接电路与管路在依附于该丝杆传动升降装置,避免管路与线路在循环井内的晃动干扰电催化臭氧设备的正常运行。
(4)将电催化臭氧设备与丝杆传动升降装置连接,连接方式为丝杆螺旋与电催化臭氧设备耳式支座底板开孔处的螺旋连接;连接完毕后,扣紧升降装置的固定组件,保证其稳定性。
(5)采用电动机传动带驱动丝杆传动升降装置顶部的驱动轮,通过电动机正反转的改变,从而带动丝杆的转动,实现电催化臭氧设备沿着丝杆竖向升降的运动。
(6)打开循环井抽水泵,使循环井下部收集水进入电催化臭氧设备内,同时打开电催化臭氧设备运行开关,及臭氧发生器开关,实现电催化臭氧设备的正式工作,运行方式拟采用连续式进水出水,其中循环井的循环作用就可保证污染水多次进入电催化臭氧反应设备,进行反复地降解,直至出水达到相关要求。
(7)电催化臭氧设备完成工作后,断开所有开关,由丝杠传动升降装置将电催化臭氧设备从循环井内部送出,再使用清水从电催化臭氧设备出水口反向冲洗电催化臭氧设备内部,冲洗完毕后,打开电催化臭氧设备盖子和底部封头,静置电催化臭氧设备,风干内部水分;
(8)电催化臭氧设备使用完毕。
需要注意的是,上述具体实施例是示例性的,本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案,而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白,本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思,诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思,申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。
Claims (10)
1.一种地下水有机污染物净化方法,其特征在于,包括:
提供安装有电催化臭氧装置(14)的循环井体(1)至地下污染水羽钻孔;
利用抽水装置(3)将地下污染水收集至所述电催化臭氧装置(14);
启动所述电催化臭氧装置(14)和用于向所述电催化臭氧装置(14)提供臭氧的臭氧发生器(2),以执行针对地下污染水的循环降解;
将经循环降解的地下污染水排出所述电催化臭氧装置(14),并通过所述抽水装置(3)将其导入电催化臭氧装置(14)以完成至少另一循环降解处理。
2.一种地下水有机污染物净化方法,其特征在于,包括:
提供具有彼此分隔的第一筛段(4)和第二筛段(6)的循环井体(1)至地下污染水羽钻孔;
将电催化臭氧装置(14)部署于所述循环井体(1)的第一筛段(4);
利用抽水装置(3)将地下污染水经由所述循环井体(1)的第二筛段(6)收集至所述电催化臭氧装置(14);
启动所述电催化臭氧装置(14)和连通于该电催化臭氧装置(14)的臭氧发生器(2),以执行针对地下污染水的循环降解,其中,经循环降解的地下污染水排出电催化臭氧装置(14)再经所述第二筛段(6)循环导入所述电催化臭氧装置(14)直至满足水质要求。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,还包括:
选择性地提供电离辐射至容置于所述电催化臭氧装置(14)的地下污染水。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,还包括:
选择性地使所述电催化臭氧装置(14)容置的地下污染水与一种或多种有机/无机催化物相接触。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,还包括:
检测所述电催化臭氧装置(14)出水口的预设物质浓度和/或氧化还原电势;
基于所述预设物质浓度和/或氧化还原电势调整与地下污染水的循环降解相关的至少一项过程参数。
6.一种地下水有机污染物净化系统,其特征在于,包括:
循环井体(1),具有彼此分隔的第一筛段(4)和第二筛段(6);
电催化臭氧装置(14),部署于所述第一筛段(4);
抽水装置(3),流体连通于所述电催化臭氧装置(14),配置为将地下污染水经所述第二筛段(6)供给至所述电催化臭氧装置(14),以使所述电催化臭氧装置(14)以电解地下污染水的方式执行对地下污染水的循环降解处理。
7.一种地下水有机污染物净化系统,其特征在于,包括:
循环井体(1),具有彼此分隔的第一筛段(4)和第二筛段(6);
电催化臭氧装置(14),部署于所述第一筛段(4);
臭氧发生器(2),流体连通于所述电催化臭氧装置(14),用于提供至少包含臭氧的氧化剂至所述电催化臭氧装置(14);
抽水装置(3),流体连通于所述电催化臭氧装置(14),配置为将地下污染水经所述第二筛段(6)抽送至所述电催化臭氧装置(14),以允许所述电催化臭氧装置(14)通过电解来自臭氧发生器(2)的氧化剂的方式对地下污染水进行循环降解处理。
8.根据权利要求6或7所述的系统,其特征在于,还包括:
驱动装置(10),可操作地附接于所述电催化臭氧装置(14),并配置为调整所述电催化臭氧装置(14)于所述循环井体(1)的相对位置。
9.根据权利要求6或7所述的系统,其特征在于,所述电催化臭氧装置(14)具有容器(140),所述容器(140)构造有催化主反应区,且所述催化主反应区以接收臭氧发生器(2)供给的氧化剂的方式作为地下污染水反应区。
10.根据权利要求6或7所述的系统,其特征在于,所述催化主反应区包括进水缓冲区(143)、曝气装置(144)和反应电极,其中,
所述曝气装置(144)以部分嵌入反应电极区的方式机械耦合于所述反应电极,并经由所述反应电极下部的进水缓冲区(143)流体连通所述臭氧发生器(2)。
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