CN106957125B - 一种地下水原位修复治理*** - Google Patents

一种地下水原位修复治理*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种重金属污染地下水原位修复治理***，包括用于抽出地下水的潜水泵、过滤器、反应器、树脂反应墙和电渗析箱，电渗析箱位于反应器上方，树脂反应墙穿设过反应器和电渗析箱且滑动连接于反应器和电渗析箱，树脂反应墙上设有用于驱动树脂反应墙滑动的驱动机构，电渗析箱内对应每块所述树脂反应墙两侧侧面均设有阴阳离子交换膜，树脂反应墙两侧设有位于电渗析箱内的阳极板和阴极板，电渗析箱内设有用于供电给阳极板和阴极板的电源。地下水被潜水泵抽取，经过过滤器除去泥沙后进入到反应器内。地下水经过树脂反应墙后，树脂反应墙吸附掉地下水中的硝酸盐，从而使地下水被修复，被处理后的地下水流出反应器，回到地下，完成治理。

Description

一种地下水原位修复治理***
技术领域
本发明涉及地下水治理，具体涉及一种地下水原位修复治理***。
背景技术
地下水是重要的淡水资源之一，其在人类生活和生产过程中发挥着不可替代的作用，是人类生存和社会发展的坚实基础。然而，近些年随着工业的发展，越来越多的化工有机和重金属等有毒有害物质正经各种途径进入地下水***，污染着人类赖以生存的地下水资源，因此地下水的修复治理技术已备受国内外研究者的瞩目。
目前，国内外最常用的重金属污染地下水修复技术主要有：异位修复技术和原位修复技术两大类。其中原位修复包括物理化学法、生物法、化学法以及渗透反应墙技术。
如公告号为CN203582635U的专利，该专利公开了一种新型列管式漏斗-门渗透反应墙***，所述的新型列管式漏斗-门渗透反应墙***包括多个渗透填料管，所述的渗透填料管以串联或者并联或者二者皆有的方式连接。渗透填料管内部装填反应性物质，通过吸附、降解、或化学反应等机理对地下水中的污染物进行修复。
目前常用铁质作为反应性物质，来取出地下水中的硝酸盐，来治理地下水。但是铁质和硝酸盐反应会产生副产物氨氮，容易结块，严重影响处理效果。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种地下水原位修复治理***，在处理过程中不会发生结块，确保处理效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种地下水原位修复治理***，包括用于抽出地下水的潜水泵、用于除去泥沙的过滤器、反应器、用于吸附硝酸盐的树脂反应墙和用于再生树脂的电渗析箱，所述电渗析箱位于反应器上方，所述树脂反应墙沿水流方向设有若干块，所述树脂反应墙穿设过反应器和电渗析箱且沿竖直方向滑动连接于反应器和电渗析箱，所述树脂反应墙上设有用于驱动树脂反应墙滑动的驱动机构，所述电渗析箱内对应每块所述树脂反应墙两侧侧面均设有阴阳离子交换膜，所述树脂反应墙两侧设有位于电渗析箱内的阳极板和阴极板，所述电渗析箱内设有用于供电给阳极板和阴极板的电源所述电渗析箱内设有电解液；当所述树脂反应墙位于反应器内时，所述电源断电；当所述树脂反应墙位于电渗析箱，所述电源供电给阳极板和阴极板。
通过采用上述技术方案，地下水被潜水泵抽取，经过过滤器除去泥沙后进入到反应器内。地下水经过树脂反应墙后，树脂反应墙吸附掉地下水中的硝酸盐，从而使地下水被修复，被处理后的地下水流出反应器，回到地下。
当树脂反应墙饱和，无法再吸附硝酸盐时，驱动机构驱动树脂反应墙向上移动，电源连通阳极板和阴极板，电解产生H+和OH-，H+和OH-在接触到饱和的树脂反应墙内时会发生置换，使饱和树脂得到再生，将硝酸根反应到电解液溶液中，使树脂反应墙再次具有吸附地下水中硝酸盐的能力，充分利用树脂。被再生后的树脂反应墙在驱动机构的作用下再次进入反应器内，继续吸收硝酸根。
由于树脂反应墙设有多个，故可分批去再生还原树脂反应墙，即地下水在经过反应器时，一定会经过至少一个树脂反应墙，确保经过反应器后的地下水中的硝酸盐含量减少，确保了处理效率。
本发明的进一步设置为：所述树脂反应墙上沿水流方向设有渗透管，所述渗透管穿设过树脂反应墙，所述渗透管内依次设有树脂、透水石、橡胶塞和出水管，所述出水管穿设过橡胶塞且连通透水石，所述出水管上设有流量调节阀。
通过采用上述技术方案，通过流量调节阀可调节地下水的出水速度，确保地下水可与树脂反应墙有充分的反应时间，确保对地下水的处理效果。而透水石可减缓地下水的流速，从而延长地下水与树脂反应墙的接触时间，提高处理效果。
本发明的进一步设置为：所述树脂反应墙上端和下端分别设有上密封板和下密封板，所述上密封板和下密封板均垂直于树脂反应墙，所述上密封板宽度等于树脂反应墙的宽度，且所述上密封板长度大于树脂反应墙的长度，所述下密封板的宽度大于树脂反应墙的宽度，所述下密封板的长度等于树脂反应墙的长度；当所述树脂反应墙位于电渗析箱内时，所述下密封板抵紧于反应器内端面；当所述树脂反应墙位于反应器内时，所述上密封板抵紧于电渗析箱内端面。
通过采用上述技术方案，当树脂反应墙位于电渗析箱内时，下密封板抵紧反应器内壁，从而确保电解液不会流到反应器内，防止由于电解液中的硝酸根又进入到反应器内，需重复吸收硝酸盐，提高了处理效率。同理，当树脂反应墙位于反应器内时，上密封板抵紧电渗析箱内壁，从而确保电解液不会流到反应器内。
本发明的进一步设置为：所述驱动机构包括位于电渗析箱上下两端且转动连接于电渗析箱内壁的链轮、套设于两个所述链轮外使两个链轮联动的链条、用于驱动链轮转动的驱动电机和固设于上支撑板侧壁的连接块，所述连接块固定于链条，所述驱动电机位于电渗析箱外。
通过采用上述技术方案，驱动电机驱动链轮转动，从而带动链条运动，驱动树脂反应墙上下移动。驱动电机位于电渗析箱外可防止电解液侵蚀驱动电机，延长了驱动电机的使用寿命。且驱动电机的输出轴转动时会在其与电渗析箱的接触面形成液封，防止电解液泄露。
本发明的进一步设置为：所述驱动机构设有两个且位于上支撑板两侧，所述电渗析箱对应连接块一侧沿竖直向上开设有燕尾槽，所述连接块嵌设于燕尾槽内且滑动连接于燕尾槽。
通过采用上述技术方案，燕尾槽对连接块有一个沿水平方向的限位力，使连接块只能沿竖直方向运动，确保了树脂反应墙在运动过程中不会发生偏移，使其运动的更顺畅。
本发明的进一步设置为：所述电渗析箱一侧设有用于回收硝酸盐的回收箱，所述回收箱盒电渗析箱之间设有用于浓缩溶液的蒸馏器。
通过采用上述技术方案，在多次处理后，电解液中的硝酸根达到了一定浓度，可将其回收到回收箱内，然后再将新的电解液通入电渗析箱内，确保树脂反应墙的再生效果。同时进入到回收箱内的溶液已经通过蒸馏器蒸发水分，完成浓缩，硝酸盐可用于制作化肥和助剂等，可对其进行回收利用，充分利用资源。
本发明的进一步设置为：所述蒸馏器的出气口设有用于收集水蒸气的收集瓶，所述收集瓶外设有用于冷凝水蒸气的冷凝器；所述收集瓶和电渗析箱之间设有当树脂反应墙位于电渗析箱内时，用于将收集瓶中的蒸馏水引到树脂反应墙上的进水管。
通过采用上述技术方案，将蒸馏出的纯水浇到树脂反应墙上，使电渗析箱可电解出更多的H+和OH-，提高了树脂反应墙再生速率和再生率。同时充分利用了水资源。
本发明的进一步设置为：所述收集瓶一侧设有用于供水给收集瓶的供水箱，所述供水箱和收集瓶之间设有用于将水从供水箱引到收集瓶内的引流管，所述引流管相对收集瓶一端设有雾化喷头。
通过采用上述技术方案，供水箱可供给收集瓶充足的水，确保树脂反应墙上可被浇灌充足的水，保证了树脂反应墙再生速率和再生率。同时雾化喷头可将水雾化，增大了冷水与水蒸气的接触面积，使水蒸气被更快的冷却变成蒸馏水。
本发明的进一步设置为：所述电渗析箱内设有用于加热的加热棒和用于显示温度的温度计。
通过采用上述技术方案，通过加热棒和温度计，可将电渗析箱内的电解液温度控制在25℃左右，使树脂反应墙的再生效果更好。
本发明的进一步设置为：所述电源的电压为25V，流量为10ml/min，所述电渗析箱内的电解液电压梯度为1v/cm。
通过采用上述技术方案，在确保树脂再生率的前提下，提高电解液的电解速率，即提升树脂的再生速率。
本发明具有以下优点：可顺畅的吸收地下水中的硝酸盐，不会产生结块，确保了治理地下水的效率；可对树脂反应墙进行再生，重复利用树脂反应墙，节约资源；可分离出树脂反应墙中的硝酸盐，并进行回收利用，充分利用了资源。
附图说明
图1为实施例的结构示意图；
图2为实施例的局部示意图；
图3为图2中A处的放大图；
图4为实施例的局部剖视图。
附图标记：1、潜水泵；2、过滤器；3、反应器；4、树脂反应墙；5、电渗析箱；6、抽水管；7、第一管；8、进水口；9、出水口；10、第二管；11、排水管；12、抽水泵；13、渗透管；14、树脂；15、透水石；16、橡胶塞；17、出水管；18、流量调节阀；19、下密封板；20、上密封板；21、驱动机构；22、链轮；23、链条；24、驱动电机；25、连接块；26、燕尾槽；27、阴阳离子交换膜；28、阳极板；29、阴极板；30、电源；31、蒸馏器；32、第三管；33、收集瓶；34、第四管；35、冷凝器；36、进水管；37、供水箱；38、引流管；39、雾化喷头；40、回收箱；41、第五管；42、加热棒；43、温度计。
具体实施方式
参照附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种地下水原位修复治理***，包括潜水泵1、过滤器2、反应器3、树脂反应墙4和电渗析箱5。
如图1所示，地下水中插设有抽水管6，潜水泵1位于抽水管6上端，将地下水通过抽水管6将地下水抽上地面。过滤器2为离心网式过滤器2。过滤器2的进口和潜水泵1的出口之间设有第一管7，第一管7上设有阀门。
如图1所示，反应器3呈箱体。且电渗析箱5位于反应器3上方。反应器3沿其长度方向两侧分别开设有进水口8和出水口9。进水口8和过滤器2的出口之间设有第二管10，第二管10上也设有阀门。出水口9上连接有排水管11，排水管11下端插设入地下水内。排水管11上设有抽水泵12。
如图2和图3所示，反应器3内设有嵌设有树脂反应墙4，树脂反应墙4沿反应器3长度方向设有若干块。树脂反应墙4上沿反应器3长度方向嵌设有渗透管13，渗透管13穿设过树脂反应墙4。渗透管13内从靠近进水口8一端到远离出水口9一端，依次嵌设有树脂14、透水石15、橡胶塞16和出水管17。出水管17穿设过橡胶塞16且连通透水石15，出水管17上设有流量调节阀18。
如图2所示，树脂反应墙4两侧抵接于反应器3内壁，且沿竖直方向滑动连接于反应器3。树脂反应墙4下端固设有下密封板19，下密封板19垂直于树脂反应墙4。下密封板19的宽度大于树脂反应墙4的宽度，下密封板19的长度等于树脂反应墙4的长度。
如图2所示，树脂反应墙4上端穿设过反应器3和电渗析箱5，且树脂反应墙4上端固设有上密封板20。上密封板20垂直于树脂反应墙4。且上密封板20宽度等于树脂反应墙4的宽度，上密封板20长度大于树脂反应墙4的长度。当下密封板19抵紧于反应器3内底面时，上密封板20抵紧电渗析箱5内底面。上密封板20和下密封板19均由橡胶制成。
如图4所示，上密封板20两侧均设有驱动机构21。驱动机构21包括链轮22、链条23、驱动电机24和连接块25。链轮22设有两个且分别位于电渗析箱5上下两端。链轮22转动连接于电渗析箱5。链条23套设于两个链轮22外且呈张紧状态，从而使两个链轮22实现联动。驱动电机24位于电渗析箱5外，且固定连接于电渗析箱5。驱动电机24的输出轴穿设过电渗析箱5且同轴固设于其中一个链轮22。
如图4所示，连接块25固定连接于链条23。电渗析箱5两侧沿竖直方向开设有燕尾槽26。连接块25嵌设于燕尾槽26内且滑动连接于燕尾槽26。驱动电机24驱动链轮22转动，带动链条23运动，从而带动连接块25在燕尾槽26内滑动，驱动树脂反应墙4沿竖直方向运动。
如图2所示，电渗析箱5内对应每块树脂反应墙4两侧侧面均设有阴阳离子交换膜27。树脂反应墙4两侧设有位于电渗析箱5内的阳极板28和阴极板29，阳极板28为钛板，所述阴极板29为不锈钢板。电渗析箱5上设有用于供电给阳极板28和阴极板29的电源30。电渗析箱5内设有电解液，电解液为氯化钠。通过接通电源30，使电解开始。如图2所示，电渗析箱5内设有用于加热的加热棒42和用于显示温度的温度计43。
如图1所示，电渗析箱5一侧设有蒸馏器31，蒸馏器31和电渗析箱5之间设有带有阀门的第三管32。第三管32将电渗析箱5内的电解液导流到蒸馏器31内。蒸馏器31一侧设有收集瓶33，蒸馏器31的出气口和收集瓶33之间连接有设有阀门的第四管34，第四管34将蒸馏器31蒸发出的水蒸气导入收集瓶33内。收集瓶33下方设有用于冷凝收集瓶33的冷凝器35。
如图1所示，收集瓶33上设有用于将收集瓶33内的蒸馏水引到树脂反应墙4上的进水管36。收集瓶33一侧设有供水给收集瓶33的供水箱37。供水箱37和收集瓶33之间设有用于将水从供水箱37引到收集瓶33内的引流管38，引流管38伸入收集瓶33内。引流管38相对收集瓶33一端设有雾化喷头39。
如图1所示，蒸馏器31一侧设有用于回收硝酸盐的回收箱40。回收箱40和蒸馏器31的出液口之间设有带有阀门的第五管41，蒸馏器31中浓缩的溶液被第五管41导流到回收箱40内，完成硝酸盐的回收。
该***的工作原理如下：
1、潜水泵1将地下水抽入过滤器2，经过过滤器2过滤泥沙后进入到反应器3内；
2、地下水经过树脂反应墙4时，经过树脂14，被树脂14吸附走硝酸盐，然后通过透水石15和出水管17到树脂反应墙4另一侧，经过若干块树脂反应墙4后，经过排水管11流回地下，完成治理；
3、当树脂反应墙4中的树脂14饱和，无法再吸收硝酸盐时，驱动机构21驱动树脂反应墙4向上移动，直至下支撑板抵紧反应器3上内壁，树脂反应墙4进入到两块阴阳离子交换膜27之间；
4、电源30连通阳极板28和阴极板29，开始电解，产生H+和OH-，再生树脂14，将硝酸根置换到电解液中，使树脂反应墙4中的树脂14可继续吸收硝酸盐；
在电解，复原树脂反应墙4时，电源30的电压为25V，流量为10ml/min，电渗析箱5内的电解液电压梯度为1v/cm；加热棒42加热电解液，使电解液温度维持在25℃左右；
5、驱动机构21驱动树脂反应墙4向下运动，直至上支撑板抵紧电渗析箱5下内壁，使树脂反应墙4继续吸收硝酸盐；
6、当电渗透箱内的电解液中硝酸盐浓度达到一定程度时，通过第三管32将电解液导入蒸馏器31内，然后在电渗透箱内放入新的电解液；
7、进入蒸馏器31内的旧电解液被蒸馏器31蒸发出水分，浓缩，然后通过第五管41进入到回收箱40内即可；
8、被蒸发出的水分在第四管34的导引下进入到收集瓶33内，被冷凝器35和雾化喷头39喷出的水雾冷却，变为蒸馏水留在收集瓶33中；
9、收集瓶33中的水在进水管36的作用下浇到树脂反应墙4上，为电解提供纯水，可使电解时电解出更多的H+和OH-，提高电解复原树脂14的效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种地下水原位修复治理***，其特征是：包括用于抽出地下水的潜水泵(1)、用于除去泥沙的过滤器(2)、反应器(3)、用于吸附硝酸盐的树脂反应墙(4)和用于再生树脂(14)的电渗析箱(5)，所述电渗析箱(5)位于反应器(3)上方，所述树脂反应墙(4)沿水流方向设有若干块，所述树脂反应墙(4)穿设过反应器(3)和电渗析箱(5)且沿竖直方向滑动连接于反应器(3)和电渗析箱(5)，所述树脂反应墙(4)上设有用于驱动树脂反应墙(4)滑动的驱动机构(21)，所述电渗析箱(5)内对应每块所述树脂反应墙(4)两侧侧面均设有阴阳离子交换膜(27)，所述树脂反应墙(4)两侧设有位于电渗析箱(5)内的阳极板(28)和阴极板(29)，所述电渗析箱(5)内设有用于供电给阳极板(28)和阴极板(29)的电源(30)，所述电渗析箱(5)内设有电解液；当所述树脂反应墙(4)位于反应器(3)内时，所述电源(30)断电；当所述树脂反应墙(4)位于电渗析箱(5)，所述电源(30)供电给阳极板(28)和阴极板(29)。
2.根据权利要求1所述的一种地下水原位修复治理***，其特征是：所述树脂反应墙(4)上沿水流方向设有渗透管(13)，所述渗透管(13)穿设过树脂反应墙(4)，所述渗透管(13)内依次设有树脂(14)、透水石(15)、橡胶塞(16)和出水管(17)，所述出水管(17)穿设过橡胶塞(16)且连通透水石(15)，所述出水管(17)上设有流量调节阀(18)。
3.根据权利要求2所述的一种地下水原位修复治理***，其特征是：所述树脂反应墙(4)上端和下端分别设有上密封板(20)和下密封板(19)，所述上密封板(20)和下密封板(19)均垂直于树脂反应墙(4)，所述上密封板(20)宽度等于树脂反应墙(4)的宽度，且所述上密封板(20)长度大于树脂反应墙(4)的长度，所述下密封板(19)的宽度大于树脂反应墙(4)的宽度，所述下密封板(19)的长度等于树脂反应墙(4)的长度；当所述树脂反应墙(4)位于电渗析箱(5)内时，所述下密封板(19)抵紧于反应器(3)内端面；当所述树脂反应墙(4)位于反应器(3)内时，所述上密封板(20)抵紧于电渗析箱(5)内端面。
4.根据权利要求3所述的一种地下水原位修复治理***，其特征是：所述驱动机构(21)包括位于电渗析箱(5)上下两端且转动连接于电渗析箱(5)内壁的链轮(22)、套设于两个所述链轮(22)外使两个链轮(22)联动的链条(23)、用于驱动链轮(22)转动的驱动电机(24)和固设于上支撑板侧壁的连接块(25)，所述连接块(25)固定于链条(23)，所述驱动电机(24)位于电渗析箱(5)外。
5.根据权利要求4所述的一种地下水原位修复治理***，其特征是：所述驱动机构(21)设有两个且位于上支撑板两侧，所述电渗析箱(5)对应连接块(25)一侧沿竖直向上开设有燕尾槽(26)，所述连接块(25)嵌设于燕尾槽(26)内且滑动连接于燕尾槽(26)。
6.根据权利要求3所述的一种地下水原位修复治理***，其特征是：所述电渗析箱(5)一侧设有用于回收硝酸盐的回收箱(40)，所述回收箱(40)和电渗析箱(5)之间设有用于浓缩溶液的蒸馏器(31)。
7.根据权利要求6所述的一种地下水原位修复治理***，其特征是：所述蒸馏器(31)的出气口设有用于收集水蒸气的收集瓶(33)，所述收集瓶(33)外设有用于冷凝水蒸气的冷凝器(35)；所述收集瓶(33)和电渗析箱(5)之间设有当树脂反应墙(4)位于电渗析箱(5)内时，用于将收集瓶(33)中的蒸馏水引到树脂反应墙(4)上的进水管(36)。
8.根据权利要求7所述的一种地下水原位修复治理***，其特征是：所述收集瓶(33)一侧设有用于供水给收集瓶(33)的供水箱(37)，所述供水箱(37)和收集瓶(33)之间设有用于将水从供水箱(37)引到收集瓶(33)内的引流管(38)，所述引流管(38)相对收集瓶(33)一端设有雾化喷头(39)。
9.根据权利要求1所述的一种地下水原位修复治理***，其特征是：所述电渗析箱(5)内设有用于加热的加热棒(42)和用于显示温度的温度计(43)。
10.根据权利要求1所述的一种地下水原位修复治理***，其特征是：所述电源(30)的电压为25V，流量为10ml/min，所述电渗析箱(5)内的电解液电压梯度为1v/cm。
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