CN105776778B - 一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置及其处理方法 - Google Patents

一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置及其处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置及其处理方法，由进水管、太阳能集热管、反应桶、曝气装置、出水管、排渣管、排泥管和控制***组成；待处理地下水经过进水管后均匀的进入太阳能集热管，经太阳能集热管加热后，待处理地下水从一侧进入反应桶，曝气装置将空气通入反应桶底部，待处理地下水和空气在反应池底部混合反应，反应后的清水和浮渣在反应桶内上升，最终清水从出水管排出，浮渣从排渣管排出。本发明所述的一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置及其处理方法，该装置采用太阳能对污水进行加热，曝气生物法处理，节能环保，处理效果明显，适合富含四氯化碳的地下水的处理。

Description

一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置及其处理 方法
技术领域
本发明属于地下水污染处理装置领域，具体涉及一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置及其处理方法。
背景技术
四氯化碳(CCl4)是一种人工合成的低沸点有机氯代烃(比重1.591g/cm3，沸点77℃)，微溶于水。国外研究表明：四氯化碳属于典型的肝脏毒物，高浓度时，首先是影响中枢神经***，随后影响肝、肾。它在环境中具有持久性、长期残留性和生物蓄积性，因此自1979年被美国EPA列入了“含四氯化碳实验室中优先控制的污染物”，也被我国列入了68种“水中优先控制的污染物”名单。
上个世纪七十年代由于大量制造和使用农药，造成了一些地区实验室中被四氯化碳污染，如美国的密西根含水层和加拿大渥太华附近的含水层均受到过四氯化碳的污染(在含水层中它多以非水相(NAPL)存在)。
美国前Fortord Army军事基地造成的污染使得Marina的市政供水中CCl4超标，2000年8月测得CCl4浓度达15μg/L。美国Livermore地区的实验室排放残液中监测发现有毒有害垃圾的堆放导致CCl4污染物的产生，有毒物质渗滤液中CCl4的浓度高达500μg/L。2000年4月，Hafner&Sons垃圾填埋场附近的MW-10井中实验室中CCl4浓度达6.3μg/L。
现有治理技术
四氯化碳是常见的有机污染物，容易随雨水或灌溉水通过淋溶作用进入土壤和水体，引起土壤和水体的污染。目前有关实验室中四氯化碳残液污染治理的传统方法有以下几种。
1.活性炭吸附法
用活性炭吸附水源中的四氯化碳残液，无需添加任何化学试剂，技术要求不高，低浓度吸附效果好，一些难以降解的物质可直接吸附在活性炭上。通过考察了活性炭投加量、吸附时间、温度等因素对去除效果的影响。
此法工艺成熟，操作简单效果可靠，但吸附效率不稳定，四氯化碳残液处于低浓度时效果好，高浓度时处理不稳定，有效吸附寿命短，载体需要进行二次解吸才能进行循环运用，且通过溶剂解吸后的溶液，又形成含四氯化碳的混合体，如何再将其分离，需要进一步研究。
2.原位化学氧化法
原位化学修复技术采用的氧化剂高锰酸盐、Fenton试剂、过氧化氢和过硫酸盐等。将氧化剂注入含有大量的天然铁矿物，在铁矿物催化的作用下氧化反应能有效修复有机污染物。研究表明原位化学修复技术容易使修复区产生矿化、土壤板结、透水性差，改变了修复区结构。
3.生物修复法
利用生物注射和有机粘土吸附生物活性菌，通过生物的代谢作用，减少地下环境中有毒有害化合物的工程技术方法，原位生物修复法能够处理大范围的污染物，并且能完全分解污染物。
目前原位生物法对于处理实验室中有机物污染源是一项新兴的技术，生物修复的关键因素是合适的电子受体，而氧是最好的电了受体，由于在此环境中缺乏氧这一电子受体，同时微生物营养物质的供给不足，也使得微生物的生物降解不能持久。
4.渗透反应墙修复法
利用填充有活性反应介质材料的被动反应区，当受污染的实验室中通过时，其中的污染物质与反应介质发生物理、化学和生物等作用而被降解、吸附、沉淀或去除，从而使污水得以净化。
但是渗透性反应墙存在易被堵塞，实验室中的氧化还原电位等天然环境条件易遭破坏，运行维护相对复杂等缺点，加上双金属***、纳米技术成本较高，这些因素阻碍了渗透性反应墙的进一步发展及大力推广。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置，包括：进水管1，太阳能集热管组2，反应桶3，曝气装置4，出水管5，四氯化碳排放管6，排泥管7，控制***8；所述反应桶3的一侧倾斜布置有太阳能集热管组2，太阳能集热管组2与水平仰角为30°～80°，太阳能集热管组2另一侧布置有进水管1，反应桶3底部设有曝气装置4和排泥管7，反应桶3侧壁上部设有出水管5和四氯化碳排放管6，反应桶3顶部设有控制***8；所述太阳能集热管组2中集热管为碳化硅材质。
进一步的，所述太阳能集热管组2一端与进水管1贯通，太阳能集热管组2另一端与反应桶3垂直贯通，太阳能集热管组2有多个集热管组成，多个集热管沿水平方向均匀布置且平行排列，集热管的数量不少于15根。
进一步的，所述反应桶3包括：回流通道3-1，反应室3-2，四氯化碳积聚室3-3，生物反应板3-4，沉降稳流板3-5，水位传感器3-6，四氯化碳浓度传感器3-7；其中所述回流通道3-1为反应桶3外壁与反应室3-2之间的夹层，回流通道3-1一侧侧壁与太阳能集热管组2垂直贯通并无缝焊接，回流通道3-1下端敞口与反应室3-2底部贯通；所述反应室3-2为上下开口的圆柱形中空管结构，反应室3-2上端与四氯化碳积聚室3-3中心垂直贯通，反应室3-2上檐口距四氯化碳积聚室3-3底部的距离为10cm～20cm，反应室3-2底部与反应桶3底部的距离为15cm～30cm；所述四氯化碳积聚室3-3位于反应桶3上部；所述生物反应板3-4垂直布置于反应室3-2内部，生物反应板3-4外侧与反应室3-2内壁无缝焊接；所述沉降稳流板3-5位于反应室3-2内部，沉降稳流板3-5位于生物反应板3-4上部，沉降稳流板3-5为倾斜布置的半圆形结构，沉降稳流板3-5外侧与反应室3-2内壁无缝焊接，沉降稳流板3-5与水平面的夹角为10°～30°，沉降稳流板3-5的数量不少于三块，每块相邻的沉降稳流板3-5在水平方向存在45°的旋转角度；所述水位传感器3-6位于反应室3-2内壁上端，水位传感器3-6距离反应室3-2上檐口距离为10cm～15cm，水位传感器3-6与控制***8通过导线连接；所述四氯化碳浓度传感器3-7位于水位传感器3-6正上方，四氯化碳浓度传感器3-7与反应室3-2上檐口的距离为1cm～2cm，四氯化碳浓度传感器3-7与控制***8通过导线连接。
进一步的，所述生物反应板3-4包括：中心轴3-4-1，生物附着板3-4-2，透水孔3-4-3；所述中心轴3-4-1位于生物反应板3-4中心，中心轴3-4-1为实心的圆柱状结构；所述生物附着板3-4-2为长方体复合材料板，生物附着板3-4-2内侧端竖直均匀的焊接在中心轴3-4-1外壁上，生物附着板3-4-2外侧端竖直焊接在反应室3-2内壁上，生物附着板3-4-2的数量不少于20块；所述透水孔3-4-3竖直均匀布置在生物附着板3-4-2上，透水孔3-4-3贯通生物附着板3-4-2板面，每块生物附着板3-4-2上透水孔3-4-3数量不少于50个。
进一步的，所述曝气装置4包括：进气干管4-1，环形管4-2，曝气口4-3；所述进气干管4-1位于反应桶3一侧底部，进气干管4-1两个分支分别与环形管4-2两端垂直贯通；所述环形管4-2水平布置于反应桶3内侧下部，环形管4-2为圆环形中空管，环形管4-2上端距反应室3-2底部的距离为10cm～15cm；所述曝气口4-3为小直径短管，曝气口4-3沿反应桶3中心轴对称布置，曝气口4-3外端与环形管4-2垂直贯通，曝气口4-3的数量不少于8～10个，相邻二个曝气口4-3之间夹角为36°～45°。
进一步的，所述生物附着板3-4-2由高分子材料压模成型，生物附着板3-4-2按重量份数计，其制造过程包含以下步骤：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.001μS/cm～0.01μS/cm的超纯水2500～3500份，启动反应釜内搅拌器，转速为40rpm～80rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至40℃～50℃；依次加入十六烷酸乙酯5～10份，乳酸乙酯5～20份，甘油酸乙酯10～20份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.5～8.8，将搅拌器转速调至120rpm～150rpm，温度为70℃～90℃，酯化反应2～10小时；
第2步、取正庚酸乙酯5～20份，邻水杨酸乙酯2～20份粉碎，粉末粒径为200～450目；加入纳米级硼酸钯100～250份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为25mm～45mm，采用剂量为1.1kGy～2.5kGy、能量为1.0MeV～2.5MeV的α射线辐照15min～30min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于浓度为5ppm～8ppm的硫酸氯乙酯100～180份中，加入反应釜，搅拌器转速为50rpm～80rpm，温度为50℃～60℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.001MPa～-0.03MPa，保持此状态反应2h～5h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.002MPa～0.05MPa，保温静置2h～8h；之后搅拌器转速提升至100rpm～150rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入间氯苯甲酸5～20份，丁二酸二正丙酯5～20份完全溶解后，加入交联剂5～25份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.0～5.5，保温静置2h～3h；
第4步、在搅拌器转速为50rpm～80rpm时，依次加入甲酸烯丙酯5～10份，草酸异丙脂15～20份，甲基正丁基醚5～15份，提升反应釜压力，使其达到0.04MPa～0.35MPa，温度为60℃～90℃，聚合反应1h～10h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至30℃～35℃，出料，入压模机即可制得生物附着板3-4-2；
所述交联剂为2-4-二硝基苯乙酸；
所述纳米级硼酸钯的粒径为40nm～60nm。
本发明还公开了一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置的处理方法，其处理方法包括以下步骤：
第1步、控制***8控制外部水泵以10m3/min～20m3/min的流量将待处理含四氯化碳地下水经过进水管1均匀地输入太阳能集热管组2进行加热处理，使其水温达到60℃～90℃；
第2步、受热地下水从太阳能集热管组2进入回流通道3-1，并沿着回流通道3-1流入底部；此时控制***8控制外部气泵以30m3/min～40m3/min的空气流量，将新鲜空气从进气干管4-1进入环形管4-2，最终通过曝气口4-3以0.04MPa～0.35MPa的压力喷出，在反应室3-2底部与受热地下水混合，产生曝气，四氯化碳从水中溢出，上升进入进入四氯化碳积聚室3-3；
第3步、初步处理的地下水进入反应室3-2，依次流过生物反应板3-4，生物反应板3-4附着的微生物进一步对残余四氯化碳进行降解，水体继续上升通过沉降稳流板3-5的分离作用，将固体悬浮物阻隔并促使其沉降至底部，最终从排泥管7排出；处理后的清水从出水管5排出，气化的四氯化碳从四氯化碳排放管6排出；
第4步、***运行中，水位传感器3-6、四氯化碳浓度传感器3-7实时对反应桶3中的水位和四氯化碳浓度进行监测，当反应桶3中的水位超过预警值或四氯化碳浓度超过预警值时，水位传感器3-6或四氯化碳浓度传感器3-7发送信号至控制***8，控制***8切断***电源，促使***停止工作，并发出音频报警，通知维护人员对该装置进行检修；当水位值或四氯化碳浓度恢复到安全范围内时，水位传感器3-6或四氯化碳浓度传感器3-7发送信号至控制***8，控制***8控制***恢复工作。
本发明专利公开的一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置及其处理方法，其优点在于：
(1)该装置为利用太阳能对污水进行加热，环保科学；
(2)该装置利用曝气生物法处理污水，处理效果好；
(3)设备结构简单，占地小，安装维护方便。
本发明所述的一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置，该装置采用太阳能对污水进行加热，曝气生物法处理，节能环保，处理效果明显，适合富含四氯化碳的地下水的处理。
附图说明
图1是本发明中所述的一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置的示意图。
图2是本发明中所述的反应桶的示意图。
图3是本发明中所述的生物反应板的示意图。
图4是本发明所述的曝气装置的示意图。
图5是本发明中所述的生物附着板与对照例生物附着变化率对比图。
以上图1～图4中，进水管1，太阳能集热管组2，反应桶3，回流通道3-1，反应室3-2，四氯化碳积聚室3-3，生物反应板3-4，中心轴3-4-1，生物附着板3-4-2，透水孔3-4-3，沉降稳流板3-5，水位传感器3-6，四氯化碳浓度传感器3-7，曝气装置4，进气干管4-1，环形管4-2，曝气口4-3，出水管5，四氯化碳排放管6，排泥管7，控制***8。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提供的一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置进行进一步说明。
如图1所示，是本发明提供的一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置示意图，从图中看出，包括：进水管1，太阳能集热管组2，反应桶3，曝气装置4，出水管5，四氯化碳排放管6，排泥管7，控制***8；反应桶3的一侧倾斜布置有太阳能集热管组2，太阳能集热管组2与水平仰角为30°～80°，太阳能集热管组2另一侧布置有进水管1，反应桶3底部设有曝气装置4和排泥管7，反应桶3侧壁上部设有出水管5和四氯化碳排放管6，反应桶3顶部设有控制***8；所述太阳能集热管组2中集热管为碳化硅材质。
太阳能集热管组2一端与进水管1贯通，太阳能集热管组2另一端与反应桶3垂直贯通，太阳能集热管组2有多个集热管组成，多个集热管沿水平方向均匀布置且平行排列，集热管的数量不少于15根。
如图2所示，是本发明中所述的反应桶示意图。从图2或图1中看出，反应桶3包括：回流通道3-1，反应室3-2，四氯化碳积聚室3-3，生物反应板3-4，沉降稳流板3-5，水位传感器3-6，四氯化碳浓度传感器3-7；其中回流通道3-1为反应桶3外壁与反应室3-2之间的夹层，回流通道3-1一侧侧壁与太阳能集热管组2垂直贯通并无缝焊接，回流通道3-1下端敞口与反应室3-2底部贯通；反应室3-2为上下开口的圆柱形中空管结构，反应室3-2上端与四氯化碳积聚室3-3中心垂直贯通，反应室3-2上檐口距四氯化碳积聚室3-3底部的距离为10cm～20cm，反应室3-2底部与反应桶3底部的距离为15cm～30cm；四氯化碳积聚室3-3位于反应桶3上部；生物反应板3-4垂直布置于反应室3-2内部，生物反应板3-4外侧与反应室3-2内壁无缝焊接；沉降稳流板3-5位于反应室3-2内部，沉降稳流板3-5位于生物反应板3-4上部，沉降稳流板3-5为倾斜布置的半圆形结构，沉降稳流板3-5外侧与反应室3-2内壁无缝焊接，沉降稳流板3-5与水平面的夹角为10°～30°，沉降稳流板3-5的数量不少于三块，每块相邻的沉降稳流板3-5在水平方向存在45°的旋转角度；水位传感器3-6位于反应室3-2内壁上端，水位传感器3-6距离反应室3-2上檐口距离为10cm～15cm，水位传感器3-6与控制***8通过导线连接；四氯化碳浓度传感器3-7位于水位传感器3-6正上方，四氯化碳浓度传感器3-7与反应室3-2上檐口的距离为1cm～2cm，四氯化碳浓度传感器3-7与控制***8通过导线连接。
如图3所示，是本发明中所述的生物反应板示意图。从图3中看出，生物反应板3-4包括：中心轴3-4-1，生物附着板3-4-2，透水孔3-4-3；中心轴3-4-1位于生物反应板3-4中心，中心轴3-4-1为实心的圆柱状结构；生物附着板3-4-2为长方体复合材料板，生物附着板3-4-2内侧端竖直均匀的焊接在中心轴3-4-1外壁上，生物附着板3-4-2外侧端竖直焊接在反应室3-2内壁上，生物附着板3-4-2的数量不少于20块；透水孔3-4-3竖直均匀布置在生物附着板3-4-2上，透水孔3-4-3贯通生物附着板3-4-2板面，每块生物附着板3-4-2上透水孔3-4-3数量不少于50个。
如图4所示，是本发明所述的曝气装置示意图。从图4或图1中看出，曝气装置4包括：进气干管4-1，环形管4-2，曝气口4-3；进气干管4-1位于反应桶3一侧底部，进气干管4-1两个分支分别与环形管4-2两端垂直贯通；环形管4-2水平布置于反应桶3内侧下部，环形管4-2为圆环形中空管，环形管4-2上端距反应室3-2底部的距离为10cm～15cm；曝气口4-3为小直径短管，曝气口4-3沿反应桶3中心轴对称布置，曝气口4-3外端与环形管4-2垂直贯通，曝气口4-3的数量不少于8～10个，相邻二个曝气口4-3之间夹角为36°～45°。
本发明所述的一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置的工作过程是：
第1步、控制***8控制外部水泵以10m3/min～20m3/min的流量将待处理含四氯化碳地下水经过进水管1均匀地输入太阳能集热管组2进行加热处理，使其水温达到60℃～90℃；
第2步、受热地下水从太阳能集热管组2进入回流通道3-1，并沿着回流通道3-1流入底部；此时控制***8控制外部气泵以30m3/min～40m3/min的空气流量，将新鲜空气从进气干管4-1进入环形管4-2，最终通过曝气口4-3以0.04MPa～0.35MPa的压力喷出，在反应室3-2底部与受热地下水混合，产生曝气，四氯化碳从水中溢出，上升进入进入四氯化碳积聚室3-3；
第3步、初步处理的地下水进入反应室3-2，依次流过生物反应板3-4，生物反应板3-4附着的微生物进一步对残余四氯化碳进行降解，水体继续上升通过沉降稳流板3-5的分离作用，将固体悬浮物阻隔并促使其沉降至底部，最终从排泥管7排出；处理后的清水从出水管5排出，气化的四氯化碳从四氯化碳排放管6排出；
第4步、***运行中，水位传感器3-6、四氯化碳浓度传感器3-7实时对反应桶3中的水位和四氯化碳浓度进行监测，当反应桶3中的水位超过预警值或四氯化碳浓度超过预警值时，水位传感器3-6或四氯化碳浓度传感器3-7发送信号至控制***8，控制***8切断***电源，促使***停止工作，并发出音频报警，通知维护人员对该装置进行检修；当水位值或四氯化碳浓度恢复到安全范围内时，水位传感器3-6或四氯化碳浓度传感器3-7发送信号至控制***8，控制***8控制***恢复工作。
本发明所述的一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置，该装置采用太阳能对污水进行加热，曝气生物法处理，节能环保，处理效果明显，适合富含四氯化碳的地下水的处理。
以下是本发明所述生物附着板3-4-2的制造过程的实施例，实施例是为了进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
按照以下步骤，并按重量份数计制造本发明所述生物附着板3-4-2：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.001μS/cm的超纯水2500份，启动反应釜内搅拌器，转速为40rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至40℃；依次加入十六烷酸乙酯5份，乳酸乙酯5份，甘油酸乙酯10份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.5，将搅拌器转速调至120rpm，温度为70℃，酯化反应2小时；
第2步、取正庚酸乙酯5份，邻水杨酸乙酯2份粉碎，粉末粒径为200目；加入纳米级硼酸钯100份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为25mm，采用剂量为1.1kGy、能量为1.0MeV的α射线辐照15min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于浓度为5ppm的硫酸氯乙酯100份中，加入反应釜，搅拌器转速为50rpm，温度为50℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.001MPa，保持此状态反应2h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.002MPa，保温静置2h；之后搅拌器转速提升至100rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入间氯苯甲酸5份，丁二酸二正丙酯5份完全溶解后，加入交联剂5份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.0，保温静置2h；
第4步、在搅拌器转速为50rpm时，依次加入甲酸烯丙酯5份，草酸异丙脂15份，甲基正丁基醚5份，提升反应釜压力，使其达到0.04MPa，温度为60℃，聚合反应1h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至30℃，出料，入压模机即可制得生物附着板3-4-2；所述交联剂为2-4-二硝基苯乙酸；
所述纳米级硼酸钯的粒径为40nm。
实施例2
按照以下步骤，并按重量份数计制造本发明所述生物附着板3-4-2：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.01μS/cm的超纯水3500份，启动反应釜内搅拌器，转速为80rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至50℃；依次加入十六烷酸乙酯10份，乳酸乙酯20份，甘油酸乙酯20份，搅拌至完全溶解，调节pH值为8.8，将搅拌器转速调至150rpm，温度为90℃，酯化反应10小时；
第2步、取正庚酸乙酯20份，邻水杨酸乙酯20份粉碎，粉末粒径为450目；加入纳米级硼酸钯250份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为45mm，采用剂量为2.5kGy、能量为2.5MeV的α射线辐照30min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于浓度为8ppm的硫酸氯乙酯180份中，加入反应釜，搅拌器转速为80rpm，温度为60℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.03MPa，保持此状态反应5h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.05MPa，保温静置8h；之后搅拌器转速提升至150rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入间氯苯甲酸20份，丁二酸二正丙酯20份完全溶解后，加入交联剂25份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为5.5，保温静置3h；
第4步、在搅拌器转速为80rpm时，依次加入甲酸烯丙酯10份，草酸异丙脂20份，甲基正丁基醚15份，提升反应釜压力，使其达到0.35MPa，温度为90℃，聚合反应10h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至35℃，出料，入压模机即可制得生物附着板3-4-2；
所述交联剂为2-4-二硝基苯乙酸；
所述纳米级硼酸钯的粒径为60nm。
实施例3
按照以下步骤，并按重量份数计制造本发明所述生物附着板3-4-2：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.0015μS/cm的超纯水2550份，启动反应釜内搅拌器，转速为48rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至48℃；依次加入十六烷酸乙酯8份，乳酸乙酯8份，甘油酸乙酯15份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.8，将搅拌器转速调至128rpm，温度为79℃，酯化反应8小时；
第2步、取正庚酸乙酯10份，邻水杨酸乙酯10份粉碎，粉末粒径为212目；加入纳米级硼酸钯112份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为29mm，采用剂量为1.14kGy、能量为1.05MeV的α射线辐照19min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于浓度为7ppm的硫酸氯乙酯112份中，加入反应釜，搅拌器转速为58rpm，温度为58℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.0012MPa，保持此状态反应3h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.0023MPa，保温静置5h；之后搅拌器转速提升至111rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入间氯苯甲酸12份，丁二酸二正丙酯12份完全溶解后，加入交联剂12份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.5，保温静置2.2h；
第4步、在搅拌器转速为58rpm时，依次加入甲酸烯丙酯8份，草酸异丙脂19份，甲基正丁基醚10份，提升反应釜压力，使其达到0.045MPa，温度为69℃，聚合反应8h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至34℃，出料，入压模机即可制得生物附着板3-4-2；所述交联剂为2-4-二硝基苯乙酸；
所述纳米级硼酸钯的粒径为45nm。
对照例
对照例为市售某品牌的生物附着板。
实施例4
将实施例1～3制备获得的生物附着板3-4-2，与对照例所述的生物附着板使用效果对比。表1实施例1～3与对照例生物附着板使用效果对比。
从表1可见，本发明制备获得生物附着板3-4-2，其在单位生物附着量、使用寿命、百日损耗率、生物附着降解率均高于现有技术生产的产品。
此外，如图5所示，是本发明中所述的生物附着板与对照例生物附着变化率对比图。图中看出，由高分子材料制造的生物附着板3-4-2材质分布均匀，材质表面积与体积比较大，表面分散性好，连续相中游离的分散载体的浓度相对对照例高。使用本发明的生物附着板3-4-2，其生物附着变化率优于现有产品。

Claims (5)

1.一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置，包括：进水管（1），太阳能集热管组（2），反应桶（3），曝气装置（4），出水管（5），四氯化碳排放管（6），排泥管（7），控制***（8）；其特征在于，所述反应桶（3）的一侧倾斜布置有太阳能集热管组（2），太阳能集热管组（2）与水平仰角为30°～80°，太阳能集热管组（2）另一侧布置有进水管（1），反应桶（3）底部设有曝气装置（4）和排泥管（7），反应桶（3）侧壁上部设有出水管（5）和四氯化碳排放管（6），反应桶（3）顶部设有控制***（8）；所述太阳能集热管组（2）中集热管为碳化硅材质；
所述太阳能集热管组（2）一端与进水管（1）贯通，太阳能集热管组（2）另一端与反应桶（3）垂直贯通，太阳能集热管组（2）有多个集热管组成，多个集热管沿水平方向均匀布置且平行排列，集热管的数量不少于15根；
所述反应桶（3）包括：回流通道（3-1），反应室（3-2），四氯化碳积聚室（3-3），生物反应板（3-4），沉降稳流板（3-5），水位传感器（3-6），四氯化碳浓度传感器（3-7）；其中所述回流通道（3-1）为反应桶（3）外壁与反应室（3-2）之间的夹层，回流通道（3-1）一侧侧壁与太阳能集热管组（2）垂直贯通并无缝焊接，回流通道（3-1）下端敞口与反应室（3-2）底部贯通；所述反应室（3-2）为上下开口的圆柱形中空管结构，反应室（3-2）上端与四氯化碳积聚室（3-3）中心垂直贯通，反应室（3-2）上檐口距四氯化碳积聚室（3-3）底部的距离为10 cm～20 cm，反应室（3-2）底部与反应桶（3）底部的距离为15 cm～30 cm；所述四氯化碳积聚室（3-3）位于反应桶（3）上部；所述生物反应板（3-4）垂直布置于反应室（3-2）内部，生物反应板（3-4）外侧与反应室（3-2）内壁无缝焊接；所述沉降稳流板（3-5）位于反应室（3-2）内部，沉降稳流板（3-5）位于生物反应板（3-4）上部，沉降稳流板（3-5）为倾斜布置的半圆形结构，沉降稳流板（3-5）外侧与反应室（3-2）内壁无缝焊接，沉降稳流板（3-5）与水平面的夹角为10°～30°，沉降稳流板（3-5）的数量不少于三块，每块相邻的沉降稳流板（3-5）在水平方向存在45°的旋转角度；所述水位传感器（3-6）位于反应室（3-2）内壁上端，水位传感器（3-6）距离反应室（3-2）上檐口距离为10 cm～15 cm，水位传感器（3-6）与控制***（8）通过导线连接；所述四氯化碳浓度传感器（3-7）位于水位传感器（3-6）正上方，四氯化碳浓度传感器（3-7）与反应室（3-2）上檐口的距离为1 cm～2 cm，四氯化碳浓度传感器（3-7）与控制***（8）通过导线连接。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置，其特征在于，所述生物反应板（3-4）包括：中心轴（3-4-1），生物附着板（3-4-2），透水孔（3-4-3）；所述中心轴（3-4-1）位于生物反应板（3-4）中心，中心轴（3-4-1）为实心的圆柱状结构；所述生物附着板（3-4-2）为长方体复合材料板，生物附着板（3-4-2）内侧端竖直均匀的焊接在中心轴（3-4-1）外壁上，生物附着板（3-4-2）外侧端竖直焊接在反应室（3-2）内壁上，生物附着板（3-4-2）的数量不少于20块；所述透水孔（3-4-3）竖直均匀布置在生物附着板（3-4-2）上，透水孔（3-4-3）贯通生物附着板（3-4-2）板面，每块生物附着板（3-4-2）上透水孔（3-4-3）数量不少于50个。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置，其特征在于，所述曝气装置（4）包括：进气干管（4-1），环形管（4-2），曝气口（4-3）；所述进气干管（4-1）位于反应桶（3）一侧底部，进气干管（4-1）两个分支分别与环形管（4-2）两端垂直贯通；所述环形管（4-2）水平布置于反应桶（3）内侧下部，环形管（4-2）为圆环形中空管，环形管（4-2）上端距反应室（3-2）底部的距离为10 cm～15 cm；所述曝气口（4-3）为小直径短管，曝气口（4-3）沿反应桶（3）中心轴对称布置，曝气口（4-3）外端与环形管（4-2）垂直贯通，曝气口（4-3）的数量不少于8～10个，相邻二个曝气口（4-3）之间夹角为36°～45°。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置，其特征在于，所述生物附着板（3-4-2）由高分子材料压模成型，生物附着板（3-4-2）按重量份数计，其制造过程包含以下步骤：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.001 μS/cm～0.01 μS/cm的超纯水2500～3500份，启动反应釜内搅拌器，转速为40 rpm～80 rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至40℃～50℃；依次加入十六烷酸乙酯5～10份，乳酸乙酯5～20份，甘油酸乙酯10～20份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.5～8.8，将搅拌器转速调至120 rpm～150 rpm，温度为70℃～90℃，酯化反应2～10小时；
第2步、取正庚酸乙酯5～20份，邻水杨酸乙酯2～20份粉碎，粉末粒径为200～450目；加入纳米级硼酸钯100～250份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为25 mm～45 mm，采用剂量为1.1kGy～2.5kGy、能量为1.0 MeV～2.5 MeV的α射线辐照15 min～30 min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于浓度为5 ppm～8 ppm的硫酸氯乙酯100～180份中，加入反应釜，搅拌器转速为50 rpm～80 rpm，温度为50℃～60℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.001 MPa～-0.03 MPa，保持此状态反应2 h～5 h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.002 MPa～0.05 MPa，保温静置2 h～8 h；之后搅拌器转速提升至100 rpm～150 rpm，同时反应釜泄压至0 MPa；依次加入间氯苯甲酸5～20份，丁二酸二正丙酯5～20份完全溶解后，加入交联剂5～25份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.0～5.5，保温静置2 h～3 h；
第4步、在搅拌器转速为50 rpm～80 rpm时，依次加入甲酸烯丙酯5～10份，草酸异丙脂15～20份，甲基正丁基醚5～15份，提升反应釜压力，使其达到0.04 MPa～0.35 MPa，温度为60℃～90℃，聚合反应1 h～10 h；反应完成后将反应釜内压力降至0 MPa，降温至30℃～35℃，出料，入压模机即可制得生物附着板（3-4-2）；
所述交联剂为2-4-二硝基苯乙酸；
所述纳米级硼酸钯的粒径为40 nm～60 nm。
5.一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置的处理方法，其特征在于，其处理方法包括以下步骤：
第1步、控制***（8）控制外部水泵以10 m3/min～20 m3/min的流量将待处理含四氯化碳地下水经过进水管（1）均匀地输入太阳能集热管组（2）进行加热处理，使其水温达到60℃～90 ℃；
第2步、受热地下水从太阳能集热管组（2）进入回流通道（3-1），并沿着回流通道（3-1）流入底部；此时控制***（8）控制外部气泵以30 m3/min～40 m3/min的空气流量，将新鲜空气从进气干管（4-1）进入环形管（4-2），最终通过曝气口（4-3）以0.04 MPa～0.35 MPa的压力喷出，在反应室（3-2）底部与受热地下水混合，产生曝气，四氯化碳从水中溢出，上升进入进入四氯化碳积聚室（3-3）；
第3步、初步处理的地下水进入反应室（3-2），依次流过生物反应板（3-4），生物反应板（3-4）附着的微生物进一步对残余四氯化碳进行降解，水体继续上升通过沉降稳流板（3-5）的分离作用，将固体悬浮物阻隔并促使其沉降至底部，最终从排泥管（7）排出；处理后的清水从出水管（5）排出，气化的四氯化碳从四氯化碳排放管（6）排出；
第4步、***运行中，水位传感器（3-6）、四氯化碳浓度传感器（3-7）实时对反应桶（3）中的水位和四氯化碳浓度进行监测，当反应桶（3）中的水位超过预警值或四氯化碳浓度超过预警值时，水位传感器（3-6）或四氯化碳浓度传感器（3-7）发送信号至控制***（8），控制***（8）切断***电源，促使***停止工作，并发出音频报警，通知维护人员对该装置进行检修；当水位值或四氯化碳浓度恢复到安全范围内时，水位传感器（3-6）或四氯化碳浓度传感器（3-7）发送信号至控制***（8），控制***（8）控制***恢复工作。
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