CN104876340A - 一种用于地下水污染修复的可渗透反应墙及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地下水污染修复领域，一种用于地下水污染修复的可渗透反应墙及其处理方法。该可渗透反应墙包括由上游可渗透进水墙（1）、下游可渗透过滤出水墙（2）、以及两侧的砖墙（3）所组成墙腔（4），在所述墙腔（4）内设有隔板（5），所述隔板（5）将所述墙腔（4）的上部空间分割成反应区（4-1）和强化微生物富集区（4-2），所述反应区（4-1）和强化微生物富集区（4-2）的底部连通。该方法将待处理污水从所述可渗透反应墙中流过即可。该可渗透反应墙及处理方法具有对环境的影响小，操作简便，处理费用低、运行稳定、效果好、无二次污染的优点。

Description

一种用于地下水污染修复的可渗透反应墙及其处理方法

技术领域

本发明属于地下水污染修复领域，一种用于地下水污染修复的可渗透反应墙及其处理方法。

背景技术

地下水是一种重要的淡水资源和饮用水源，具有非常高的经济价值和生态价值，是人类赖以生存和社会发展的重要基础。

近年来，我国城市急剧扩张，导致城市污水排放量大量增加，由于资金投入不足，管网建设相对滞后、维护保养不及时，管网漏损导致污水外渗，部分进入地下水体，雨污分流不彻底，汛期污水随雨水溢流，导致地下水污染。

部分行业威胁地下水环境安全，地下水污染问题突出的主要为工业危险废物堆存、垃圾填埋、矿山开采、石油化工行业生产(包括勘探开发、加工、储存和销售)等。

国家重大科技专项、国家科技计划、地方科技计划非常重视和支持地下水污染防治等相关研究，围绕地下水饮用水源污染防治、典型场地地下水治理、地下水污染修复等内容，不断加大科技投入，提升地下水污染防治科技水平。

目前国内地下水污染治理的方法有物理控制、化学修复、电动力学修复、抽提处理等技术。

抽提处理，即把地下水抽提到地表，经常规的物理、化学、生物处理后，回灌到地下。虽然抽出处理在地下水修复中应用广泛，但作为一种长期的地下水处理方法，存在以下缺点：①抽提处理只能限制污染的扩散，无法从根本上清除污染组分，尤其是针对非水相液体，泵抽几乎无法清除；②长时间的泵抽需要持续的能量供给，同时，***的维护与监测也增加了污染修复的成本；③不能封闭污染源，亦无法限制污染羽的扩散。

因此，针对上述处理方法和其他异位修复技术的缺点采用一种能够固定或者降解污染物，从而达到去除地下水污染物的方法是非常必要的。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种地下水污染修复的可渗透反应墙及其处理方法，该可渗透反应墙及处理方法具有对环境的影响小，操作简便，处理费用低、运行稳定、效果良好、无二次污染的优点。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种用于地下水污染修复的可渗透反应墙，包括由上游可渗透进水墙、下游可渗透过滤出水墙、以及两侧的砖墙所组成墙腔，在所述墙腔内设有隔板，所述隔板将所述墙腔的上部空间分割成反应区和强化微生物富集区，所述反应区和强化微生物富集区的底部连通；所述反应区内设有混合泥浆填料床，所述强化微生物富集区内设有用于附着多种微生物的组合填料。

优选方案，所述上游可渗透进水墙的厚度为400mm-450mm，材料为卵石，粒径为32-64mm。用400×300mm的麻布袋装袋后整齐码放。

优选方案，所述下游可渗透过滤出水墙的厚度为600-650mm，材料为活性炭和活性砂，粒径为8-16mm。其中，活性炭和活性砂的质量配比优选为1:1，用400×600mm的麻布袋装袋后整齐码放。

优选方案，所述两侧砖墙为普通砖混结构，厚度为400-500mm。

优选方案，所述反应区占整个墙腔容积的1/3-1/2。

优选方案，所述混合泥浆填料床由含水率≥80％的沼泽污泥、粒度在0.5-0.7mm之间的铁屑、粒径为3-4mm的碎香蕉皮、粒径为1-2mm的稻壳生物炭、粒径为0.4-0.6mm的木屑组成，其质量比例为：沼泽污泥:铁屑:碎香蕉皮:稻壳生物炭:木屑＝1:(0.8-1.2):(0.4-0.6):(0.4-0.6):(0.4-0.6)。

进一步优选，所述反应区和所述微生物富集区内分别设置有取样管。

进一步优选，所述可渗透反应墙顶部设置有活动盖板。

进一步优选，所述组合填料为ZH型组合纤维填料。

一种用于地下水污染修复的可渗透反应墙处理方法，将待处理污水从所述可渗透反应墙中流过，依次流经上游可渗透进水墙反应区、强化微生物富集区和下游可渗透过滤出水墙；所述强化微生物富集区的组合填料上附着有多种微生物菌群；控制整个墙腔内的微生物菌群的数量大于12亿个/克水；控制整个墙腔内底泥浓度为：10g/L-15g/L；控制整个墙腔内微生物的含量为每1000mL水中含2-4克微生物；控制墙腔内的pH为3-6，溶解氧DO＝0mg/L。

所述微生物菌群包括:Methanobacterium(甲烷杆菌)、Peseudomonas SP(假单胞菌)、Flavobacterium SP(黄杆菌)、Aeromonas SP(气单孢菌)、Desulfovibrio(脱硫弧菌)、Candida(假丝酵母)、Penicillium(青霉菌)、Sulfate-Reducing Bacteria(脱硫盐还原菌)、Enterobacter cloacae(阴沟杆菌)、Ferrooxidans(铁硫杆菌属)、Bacillus amyloli quefaciens(芽孢杆菌属)、Alcaligenes faecalis(产碱菌属)、Corynebacteriumhydrocarboclastus(棒状杆菌属)、Lactobacillus bulgaricus(乳杆菌属)、Bacillus amyloli quefaciens(芽孢杆菌属)、Micrococus(微球菌属)、Enterobacter Desalfurieans(肠产气杆菌)、Desulfovibrio Desalfurieans(去碘弧菌)、Chemolithoautotrophic(化能无机自养菌属)和Chemoorganoheterotrophic(化能有机异养菌属)。

强化微生物菌群所分泌的复合酶包括纤维素酶、水解胞外酶、淀粉酶、脱氢酶、加氧酶、双加氧酶等。

下面对本发明做进一步解释和说明：

本发明提供的一种地下水污染修复的强化微生物复合酶可渗透反应墙及方法，其作用主要在于反应区是一个充满活性物质的处理区域，当受污染地下水流经时，某些重金属污染物(铅、镉、砷、汞、铬、锌、铜)和其他有机污染物被混合泥浆填料床初步固定和降解后，再经过强化微生物富集区进行微生物处理，在强化微生物富集区设置有组合填料，用以富集强化微生物菌群并分泌出多种复合酶，对污染物进行进一步降解，从整体上提高修复效果。

本发明的原理为：地下水中重金属和其他有机污染物，通过混合泥浆填料床初步固定和降解后，再通过强化微生物及其所分泌的复合酶的代谢作用、氧化-还原作用及对重金属的溶解作用，来改变其存在的形态，有利于重金属和其他有机污染物的微生物吸附，起到固定、络合、螯合、吸收、降解等净化作用。

与现有技术相比，本发明的主要优势在于：

1、在反应墙腔内设置混合泥浆填料床对污染物进行初级处理，并且作为后续微生物处理的培养基。

2、在反应墙腔内设置强化微生物富集区，其强化微生物菌群能分泌出复合酶对污染物进行进一步降解，从整体上提高修复效果。

3、本发明由于具有安全性和可操作性，无二次污染的优点。

附图说明

图1是本发明的平面示意图；

图2是图1的A-A剖面图；箭头表示水流方向；

在图中：1-上游可渗透进水墙；2-下游可渗透过滤出水墙；3-两侧砖墙；4-墙腔；4-1-反应区；4-2-强化微生物富集区；5-隔板；6-混合泥浆填料床；7-组合填料；8-取样管；9-活动盖板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明

实施例1

如图1、图2所示，本发明的一种地下水污染修复的强化微生物复合酶可渗透反应墙及方法，包括由上游可渗透进水墙1、下游可渗透过滤出水墙2、以及两侧的砖墙3所组成墙腔4，在所述墙腔4内设有隔板5，所述隔板5将所述墙腔4的上部空间分割成反应区4-1和强化微生物富集区4-2，所述反应区4-1和强化微生物富集区4-2的底部连通；所述反应区4-1内设有混合泥浆填料床6，所述强化微生物富集区4-2内设有用于附着多种微生物的组合填料7。另外，在反应区4-1和强化微生物富集区4-2内分别设置有取样管8，在可渗透反应墙的顶部设置有活动盖板9。

所述的上游可渗透进水墙1的厚度为400mm，材料为卵砾石，粒径为32-64mm，用400×300mm的麻布袋装袋后整齐码放。

所属的下游可渗透过滤出水墙2的厚度为600mm，材料为活性炭和活性砂，其配比为1:1，粒径为8-16mm，用400×600mm的麻布袋装袋后整齐码放。

所述的两侧砖墙3为普通砖混结构，厚度为400mm。

所述的墙腔4中间用隔板5分隔为反应区4-1和强化微生物富集区4-2，分隔的底部是连通的，前者占墙腔容积的1/3，后者占墙腔容积的2/3。

所述的反应区4-1内设置混合泥浆填料床6，泥浆填料床6由沼泽污泥含水率80％、铁屑0.6mm、碎香蕉皮3-4mm、稻壳生物炭1-2mm、木屑0.4-0.6mm组成，其中碎香蕉皮先晒干，再造粒。

本发明的工作过程：被污染的地下水→上游可渗透进水墙1→反应区4-1(混合泥浆填料床6)→强化微生物富集区4-2(ZH型组合纤维填料)→下游可渗透出水墙2→出水。

控制整个墙腔4内的微生物菌群的数量大于12亿个/克水；控制整个墙腔4内底泥浓度为：10g/L-15g/L；控制整个墙腔4内微生物的含量为每1000mL水中含2-4克微生物；控制墙腔4内的pH为3-6，溶解氧DO＝0mg/L。

实施例2

对砷污染的修复为例：

工业生产、有色金属矿(砷矿及砷伴生矿)的开采及冶炼是砷的主要污染源。砷可以用于冶金和半导体工业，如砷化镓与砷化铜，因此，化工、冶炼、电子工业和矿山含砷废水、废渣的排放是造成地下水砷污染的重要来源。

应用本发明对湖南某有色金属工业园区重金属堆渣场。下游被砷污染的地下水进行修复。砷污染可以被微生物氧化、还原，也可以经微生物硫酸盐还原，作用后形成沉淀。在强化微生物菌群中植入Chemolithoautotrophic(化能无机自养菌属)和Chemoorganoheterotrophic(化能有机异养菌属)。这两种菌属具有解毒作用，其中化能无机自养菌属在生长中还能将砷作为电子供体。

当进水砷浓度为0.5-5mg/L时，平均浓度为2.10mg/L，经过本发明处理后水中砷的含量一直低于检测限值0.010mg/L，其效果明显，砷离子浓度低于《铅锌工业污染物排放标准》(GB25466-2010)的限值。

Claims (10)

1.一种用于地下水污染修复的可渗透反应墙，其特征是，包括由上游可渗透进水墙（1）、下游可渗透过滤出水墙（2）、以及两侧的砖墙（3）所组成墙腔（4），在所述墙腔（4）内设有隔板（5），所述隔板（5）将所述墙腔（4）的上部空间分割成反应区（4-1）和强化微生物富集区（4-2），所述反应区（4-1）和强化微生物富集区（4-2）的底部连通；所述反应区（4-1）内设有混合泥浆填料床（6），所述强化微生物富集区（4-2）内设有用于附着多种微生物的组合填料（7）。

2.根据权利要求1所述用于地下水污染修复的可渗透反应墙，其特征是，所述上游可渗透进水墙（1）的厚度为400mm-450mm，材料为卵石，粒径为32-64mm。

3.根据权利要求1所述用于地下水污染修复的可渗透反应墙，其特征是，所述下游可渗透过滤出水墙（2）的厚度为600-650mm，材料为活性炭和活性砂，粒径为8-16mm。

4.根据权利要求1所述用于地下水污染修复的可渗透反应墙，其特征是，所述两侧砖墙（3）为普通砖混结构，厚度为400-500 mm。

5.根据权利要求1所述用于地下水污染修复的可渗透反应墙，其特征是，所述反应区（4-1）占整个墙腔（4）容积的1/3-1/2。

6.根据权利要求1所述用于地下水污染修复的可渗透反应墙，其特征是，所述混合泥浆填料床（6）由含水率≥80%的沼泽污泥、粒度为0.5-0.7mm的铁屑、粒径为3-4mm的碎香蕉皮、粒径为1-2mm的稻壳生物炭、粒径为0.4-0.6mm的木屑组成，其质量比例为：沼泽污泥:铁屑:碎香蕉皮:稻壳生物炭:木屑=1:(0.8-1.2):（0.4-0.6）: （0.4-0.6）: （0.4-0.6）。

7.根据权利要求1所述用于地下水污染修复的可渗透反应墙，其特征是，所述反应区（4-1）和所述强化微生物富集区（4-2）内分别设置有取样管（8）。

8.根据权利要求1所述用于地下水污染修复的可渗透反应墙，其特征是，所述可渗透反应墙顶部设置有活动盖板（9）。

9.一种用于地下水污染修复的可渗透反应墙处理方法，其特征是，将待处理污水从权利要求1-8之一所述可渗透反应墙中流过，依次流经上游可渗透进水墙（1）反应区（4-1）、强化微生物富集区（4-2）和下游可渗透过滤出水墙（2）；所述强化微生物富集区（4-2）的组合填料（7）上附着有多种微生物菌群；控制整个墙腔（4）内的微生物菌群的数量大于12亿个/克水；控制整个墙腔（4）内底泥浓度为：10g/L-15g/L；控制整个墙腔（4）内微生物的含量为每1000mL水中含2-4克微生物；控制墙腔（4）内的pH为3-6，溶解氧DO=0mg/L。

10.根据权利要求9所述用于地下水污染修复的可渗透反应墙处理方法，其特征是，所述微生物菌群包括:Methanobacterium（甲烷杆菌）、Peseudomonas SP（假单胞菌）、Flavobacterium SP（黄杆菌）、Aeromonas SP（气单孢菌）、Desulfovibrio（脱硫弧菌）、Candida（假丝酵母）、Penicillium（青霉菌）、Sulfate-Reducing Bacteria（脱硫盐还原菌）、Enterobacter cloacae（阴沟杆菌）、Ferrooxidans（铁硫杆菌属）、Bacillus amyloli quefaciens（芽孢杆菌属）、Alcaligenes faecalis（产碱菌属）、Corynebacterium hydrocarboclastus（棒状杆菌属）、Lactobacillus bulgaricus（乳杆菌属）、Bacillus amyloli quefaciens（芽孢杆菌属）、Micrococus（微球菌属）、Enterobacter Desalfurieans（肠产气杆菌）、Desulfovibrio Desalfurieans（去碘弧菌）、Chemolithoautotrophic（化能无机自养菌属）和Chemoorganoheterotrophic（化能有机异养菌属）。