摘要
一種用于地下水處理的可滲透反應墻裝置，包括：沿地下水流向依次設置的進水箱、可滲透反應箱及出水箱，且進水箱、可滲透反應箱及出水箱之間設置有網狀格柵;進水箱相對可滲透反應箱另一側壁上設有進水口，頂部設取樣口;可滲透反應箱內設反應介質層，所述反應介質層包括沿地下水流向依次層疊設置的第一石灰石層、第一活性炭層、鐵屑層、覆有納米陶瓷過濾膜的多孔陶瓷過濾板、第二活性炭層及第二石灰石層;所述出水箱頂部設取樣口。本發明裝置使用的介質材料具有制備簡單、原料來源豐富，成本低廉，使用壽命長的特點，對地下水中BOD、COD、重金屬、硝酸鹽均具有良好的去除效果，提高可滲透反應墻對污染地下水的修復能力。
權利要求書
1.一種用于地下水處理的可滲透反應墻裝置，其特征在于，包括：
沿地下水流向依次設置的進水箱、可滲透反應箱及出水箱，且進水箱、可滲透反應箱及出水箱之間設置有網狀格柵;
進水箱相對可滲透反應箱另一側壁上設有進水口，頂部設取樣口;
可滲透反應箱內設反應介質層，所述反應介質層包括沿地下水流向依次層疊設置的第一石灰石層、第一活性炭層、鐵屑層、覆有納米陶瓷過濾膜的多孔陶瓷過濾板、第二活性炭層及第二石灰石層;
所述出水箱頂部設取樣口。
2.根據權利要求1所述的用于地下水處理的可滲透反應墻裝置，其特征在于，還包括一流量計，設置于進水箱進水管道上。
3.根據權利要求1所述的用于地下水處理的可滲透反應墻裝置，其特征在于，還包括取樣插頭，分別插設于所述進水箱取樣口及出水箱取樣口，所述取樣插頭包括濾管、一端插設于濾管內的取樣針頭以及連接于所述取樣針頭另一端的控制開關。
4.根據權利要求1所述的用于地下水處理的可滲透反應墻裝置，其特征在于，所述進水箱的尺寸為200cm×95cm×200cm，所述可滲透反應箱的尺寸為320cm×95cm×150cm，所述出水箱的尺寸為80cm×95cm×150cm。
5.根據權利要求1所述的用于地下水處理的可滲透反應墻裝置，其特征在于，所述可滲透反應箱內反應介質層中鐵屑、活性炭、納米陶瓷過濾板和石灰石的體積比為2:1:1:1。
6.根據權利要求1或5所述的用于地下水處理的可滲透反應墻裝置，其特征在于，所述可滲透反應箱內反應介質層厚度為100~130cm。
7.根據權利要求1或5所述的用于地下水處理的可滲透反應墻裝置，其特征在于，所述可滲透反應箱內反應介質層的孔隙率為0.36~0.40。
說明書
一種用于地下水處理的可滲透反應墻裝置
技術領域
本發明屬于地下水污染控制修復及環境保護技術領域，具體地，涉及一種用于地下水處理的可滲透反應墻裝置。
背景技術
目前，世界范圍內的地下水污染問題日益嚴重，很多國家都已經投入大量的人力物力對污染的地下水進行修復。
滲透反應墻(Permeable Reactive Barrier，PRB)技術是一種為達到一定環境污染治理目標而將特定反應介質安裝在地面以下的污染處理系統，它阻斷污染帶、將其中的污染物轉化為環境可接受的形式，但不破壞地下水流動性。具體地說，PRB 中含有降解各種污染物的氧化還原劑、螯合劑、絡合劑、吸附劑、沉淀劑或微生物，當污染物隨水流通過預先設置好的PRB 時，各種污染物可以被還原、吸附、沉淀或生物降解。
大量研究證實，PRB可以除去地下水中共存的重金屬(如Cr6+)和有機物(如苯、乙苯、二甲苯和多氯聯苯)，PRB對地下水中的污染物去除種類和和效果主要與滲透介質材料有關。
目前，可用于PRB滲透介質的材料主要有羥基磷酸鹽、黏土礦物、過氧化鎂、過氧化鈣、零價鐵、Fe( )礦物及雙金屬等，實際應用中，可以根據所處理的地下水的污染物種類選擇不同的介質材料。
PRB 技術在修復地下水的多種污染中得到了研究和實際應用，但目前該技術仍然面臨一些缺陷和問題，影響著該技術的進一步發展和實際應用的推廣。
在PRB墻體材料安裝在地下之前，需要在室內進行試驗，即根據當地實際的地下水中污染物種類和含量，利用模擬裝置，確定反應材料的種類、配比和墻體厚度。現有工業園區內水質相當復雜，一般含有高濃度有機物、重金屬、懸浮物、氨氮等，而現有的可滲透反應墻墻體材料配方單一，可處理的污染物類型少，要大大增加墻體厚度才能保證對復雜污水的處理效率，應用建設成本較高。雖然現在出現了一些復合配方的可滲透反應墻墻體材料，但是往往只能針對少數污染物(如氨氮或有機物)進行有效處理，對于成分復雜的水體依然難以達到較高的綜合處理效果。
發明內容
為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種用于地下水處理的可滲透反應墻裝置，克服現有技術綜合處理效率低的缺陷，提供一種成本低、綜合處理效率高、單位體積可處理污水量大的可滲透反應墻裝置。
為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：
一種用于地下水處理的可滲透反應墻裝置，包括：沿地下水流向依次設置的進水箱、可滲透反應箱及出水箱，且進水箱、可滲透反應箱及出水箱之間設置有網狀格柵;進水箱相對可滲透反應箱另一側壁上設有進水口，頂部設取樣口;可滲透反應箱內設反應介質層，所述反應介質層包括沿地下水流向依次層疊設置的第一石灰石層、第一活性炭層、鐵屑層、覆有納米陶瓷過濾膜的多孔陶瓷過濾板、第二活性炭層及第二石灰石層;所述出水箱頂部設取樣口。
進一步，還包括一流量計，設置于進水箱進水管道上。
另，還包括取樣插頭，分別插設于所述進水箱取樣口及出水箱取樣口，所述取樣插頭包括濾管、一端插設于濾管內的取樣針頭以及連接于所述取樣針頭另一端的控制開關。
另有，所述進水箱的尺寸為200cm×95cm×200cm，所述可滲透反應箱的尺寸為320cm×95cm×150cm，所述出水箱的尺寸為80cm×95cm×150cm。
再，所述可滲透反應箱內反應介質層中鐵屑、活性炭、納米陶瓷過濾板和石灰石的體積比為2:1:1:1。
再有，所述可滲透反應箱內反應介質層厚度為100~130cm。
且，所述可滲透反應箱內反應介質層的孔隙率為0.36~0.40。
其中，所述可滲透反應箱中覆有納米陶瓷過濾膜的多孔陶瓷過濾板的制備方法參見中國專利CN101092307A。
在本發明的可滲透反應箱中：
鐵屑通過自身的吸附作用來去除部分CODCr。當零價鐵發生反應時，除提供電子外，所形成的氧化鐵水合物具有較強的吸附、絮凝活性，降低出水污染物的濃度。同時，鐵屑及鐵屑內電解產生的Fe2+、[H]的還原作用還提高了地下水的可生化性。另外，鐵是微生物生長所必需的微量元素，經反應后能促進系統中微生物的生長，有利于有機污染物的生物降解，進一步降低出水的CODCr。再者，反應介質中的活性炭具有內表面積大、孔穴多、吸附和離子交換能力強等優點，具有顯著的消毒凈化功能，同時釋放氧離子，可循環使用，無二次污染。由于PRB系統反應墻內含有一種富有納米陶瓷過濾膜的多孔陶瓷過濾板，具有超強的吸附性能，進一步吸收了地下水中的污染物。
當地下水流經PRB系統時，其中的大分子有機氮被介質所截留，同時活性炭對氨氮以及重金屬具有很強的吸附與離子交換功能，能大量吸附NH4+。此外，系統中微生物的硝化反硝化作用以及鐵屑的化學還原作用也是TN被去除的重要原因。
去除TP則是利用化學吸附以及微生物的作用。鐵屑通過電解作用會產生Fe()和Fe()，當它們與磷酸根反應時便會產生磷酸鐵或羥基磷酸鐵的沉淀物，從而達到去除磷的效果。且產生的氧化鐵水合物通過其本身具有的吸附絮凝活性是可以吸附水中的游離狀態的磷的。另外經分析測定，地下水中含有一定濃度的Mg2+，能和PO43-、NH4+反應生成磷酸銨鎂沉淀而去除一定量的PO43-、NH4+。
Fe(0)可與硝酸根離子反應使其迅速被還原。另外，鐵是微生物生長所必需的微量元素，因此當地下水經過鐵屑的處理以后，能促進系統中微生物的生長，硝酸鹽可以被微生物降解。PRB系統反應墻中含有納米多孔陶瓷過濾板，其獨特的吸附材料和系統構造對硝酸鹽類有較好的去除效果。
在PRB系統中，鐵屑是一種的主要的反應介質，它在電解質溶液中會發生內電解。在對系統進、出水中的鐵離子濃度進行跟蹤監測后，發現進水鐵離子濃度的平均值為0.39mg/L，出水的為0.64mg/L，出水鐵離子濃度比進水高出了64%。由此可以得出初步結論，鐵屑的內電解和凈化材料的吸附作用能在一定程度上去除PRB系統中的污染物，提高水質。
本發明的有益效果在于：
本發明的介質材料具有制備簡單、原料來源豐富，成本低廉，使用壽命長的特點，使用這種材料的可滲透反應墻對地下水中BOD、COD、重金屬、硝酸鹽均具有良好的去除效果，大大提高可滲透反應墻對污染地下水的修復能力，該材料不會產生有毒金屬重新活化和地下水的新生污染問題。本裝置的使用壽命為30-50年，可滲透反應箱內的反應介質的更新時間為5-6年。
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