一种用于地下水硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙填充材料、系统及其填充方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于地下水硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙填充材料、系统及其填充方法，属于地下水污染修复领域。本发明专利技术中的可渗透反应墙系统填充材料由生物缓释碳源材料、pH缓冲营养元素材料和菌群富集水处理填料混合组成，可渗透反应墙系统的工艺进、出区填充水处理滤料，工艺反应区中填充石英砂或玄武岩与填充材料的混合物，菌群富集水处理填料上接种了经过驯化的土著反硝化菌。本发明专利技术能灵活投加缓释碳源材料、缓释pH营养元素材料和水处理填料，避免了碳源材料亦是接种挂膜材料和修复区域土著微生物不足的弊端，出水区域水处理滤料能有效防止二次污染。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，属于地下水污染修复领域。本专利技术中的可渗透反应墙系统填充材料由生物缓释碳源材料、pH缓冲营养元素材料和菌群富集水处理填料混合组成，可渗透反应墙系统的工艺进、出区填充水处理滤料，工艺反应区中填充石英砂或玄武岩与填充材料的混合物，菌群富集水处理填料上接种了经过驯化的土著反硝化菌。本专利技术能灵活投加缓释碳源材料、缓释pH营养元素材料和水处理填料，避免了碳源材料亦是接种挂膜材料和修复区域土著微生物不足的弊端，出水区域水处理滤料能有效防止二次污染。【专利说明】-种用于地下水硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙填充材 料、系统及其填充方法
本专利技术属于地下水污染修复领域，更具体地说，涉及一种用于地下水硝酸盐生物 脱除的可渗透反应墙填充材料、系统及其填充方法。
技术介绍
地下水修复技术是现在环境领域研究的一个热点问题。世界各国尤其是欧美国家 对地下水污染的修复进行了大量的研究，抽出处理是应用最普遍的技术，该方法能有效地 将污染区限制在抽出井上游，但是其作为一种长期的地下水处理方法则存在许多缺陷，如 只能限制污染的进一步扩散，不能够现场就地修复，且处理费用昂贵，同时也可能造成地下 水资源的浪费，破坏当地原有的生态环境，不能从根本上解决地下水的污染修复问题。 可渗透反应墙（PRB)是目前在欧美等许多发达国家新兴起来的用于原位去除地 下水及土壤中污染组分的方法。PRB技术具有可原位处理多种污染物、处理效果好、安装施 工方便、运行成本低等优点，活性材料的选择是地下渗滤墙修复效果良好与否的关键。目 前，PRB技术去除污染物机理包括生物和非生物两种，生物法已成为地下水硝酸盐原位修复 最经济有效的方法之一，且研究应用广泛，其中异养反硝化法对于去除硝酸盐具有效果好， 运行维护费用低等优点，但是实际运用中还存在着一些问题，地下含水层中有机碳源和反 硝化菌均较少，反硝化作用比较微弱，需要补充足够的碳源和有利于反硝化菌生长的微量 元素、碱度和微生物载体。中国专利申请号201210265071. 5公开了去除硝酸盐的可渗透 反应墙用填充材料及其制备方法，该专利中的填充材料为预处理的铁粉、活性炭及粗砂，该 填充材料中没有添加 pH缓冲剂和营养元素，土著反硝化菌缺失营养元素导致反硝化作用 微弱，水处理效果不佳；中国专利号201210022650. 7公开了原位修复地下水的生物可渗透 反应墙装填介质及制备方法，该装填介质以聚乙烯醇作为包埋固定化优势降解菌的载体， 以磷酸盐作为聚乙烯醇凝胶化的交联剂，以草炭土作为磷酸化聚乙烯醇的添加剂，将目标 污染物的优势降解菌包埋固定在其内，避免优势降解菌的流失，提高其抗冲击能力，但是该 专利中的可渗透反应墙未考虑出水氨氮和色度的升高（微生物异化还原或者碳源自身释 放），虽然硝酸盐浓度降低，但是氨氮和色度反而进一步升高，导致二次污染。 目前，可渗透反应墙填充工艺中主要存在如下问题，（1)无法根据实际需要灵活调 整pH缓冲剂和营养元素的添加量；（2)碳源材料同时是微生物接种和挂膜材料，运行较长 时间后生物膜过厚会导致材料表面堵塞，影响污染物去除效果；（3)PRB填充工艺区材料之 间孔隙度大，稳固性差，造成优先流，影响去除效果；(4)PRB填充工艺出水未考虑氨氮和色 度的升高（微生物异化还原或者碳源自身释放），导致二次污染等，因此急需研发一种水处 理效果好、环保经济能长时间运行的可渗透反应墙填充工艺。
技术实现思路
1.要解决的问题 针对现有可渗透反应墙填充工艺中存在的反硝化菌碳源不足、反硝化作用微弱、 存在优先流和二次污染等问题，本专利技术提供一种用于地下水硝酸盐生物脱除的可渗透反应 墙填充材料、系统及其填充方法，能灵活投加生物缓释碳源材料、pH缓冲营养元素材料和水 处理填料，还能进行3种材料不同比例的工艺组合，避免了碳源材料亦是接种挂膜材料和 修复区域土著微生物不足的弊端，出水区域水处理滤料能吸附氨氮和大分子显色有机物， 防止二次污染。 2.技术方案 为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下： -种用于地下水硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙填充材料，由生物缓释碳源材 料、pH缓冲营养元素材料和菌群富集水处理填料混合组成，各组分的质量百分比分别为： 生物缓释碳源材料75?85 %，pH缓冲营养元素材料5?15 %，菌群富集水处理填料5? 15%，所述的生物缓释碳源材料为南京大学国家专利技术专利申请201310727268.0中所给出 的碳铁微电池缓释碳源填料制备方法制备得到的材料。 优选地，所述的pH缓冲营养元素材料由内核和外壳组成，内核的组成及质量百分 比为： 营养元素 25?35% pH调节剂 25?35% 凹凸棒土 30?40% 粘合剂 10?10% 外壳的组成及质量百分比为： 普通硅酸盐水泥25?30% 凹凸棒土 55?65% 硅藻土 5 ?15% 所述的营养元素为 CuS04 · 5H20、CaCl2 · 2H20、FeS04 · 7H20、ZnS04 · 7H20、 MnCl2 · 4H20、（NH4)6M〇7024 · 4H20中的两种或两种以上任意组合；所述的粘合剂为海藻酸钠、 阿拉伯胶、瓜尔豆胶中的一种或者两种任意混合。 优选地，所述的pH调节剂为柠檬酸、乙酸、葡糖糖酸钠、焦亚硫酸钠、磷酸氢二钠、 氢氧化钠中的两种或两种以上任意组合。 优选地，所述的菌群富集水处理填料为多孔球形填料、生物陶粒、鲍尔环和阶梯环 中的一种或者任意两种的任意组合，其粒径是4?5mm，填料上接种有反硝化菌。 优选地，所述的反硝化菌为经分离提纯的需要修复区域的土著反硝化菌。 上述的pH缓冲营养元素材料的制备方法，其制备步骤如下： (1)将硅藻土和石英砂粉碎至40?60目； (2)将营养元素、pH调节剂、凹凸棒土和粘合剂粉状原料按照上述的比例调配混 匀，逐步投入造粒机内，启动造粒机后少量多次喷水，使粉状原料滚动成颗粒状，得到以pH 缓冲营养元素为核心层的缓释内核； (3)将步骤⑵中得到的缓释内核自然风干1?3天或用烘箱在30?35°C烘干， 直至缓释内核的颗粒强度达到30?45N/颗，得到pH缓冲营养元素材料的内核； (4)将外壳原料普通硅酸盐水泥、凹凸棒土和硅藻土按上述的比例充分混合均 匀； (5)将步骤（3)得到的pH缓冲营养元素材料的内核置入造粒机中，添加步骤（4) 中混合后的外壳原料，同时边添加水边滚动造粒，在pH缓冲营养元素材料的内核外表面形 成外壳，控制外壳的厚度为1?1. 5mm，得到pH缓冲营养兀素材料； (6)将步骤（5)中得到的pH缓冲营养元素材料放置于阴凉处风干3?7天。 -种用于地下水硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统，所述的可渗透反应墙系统 按水流方向分为3个区域，依次为工艺进水区、工艺反应区和工艺出水区。 上述的一种用于地下水硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙系统的填充方法，将工艺 进水区和工艺出水区填充水处理滤料，上述的填充材料与石英砂或玄武岩按体积比5:5到 7:3逐层均匀混合填充到工艺反应区中。 优选地，所述的水处理滤料为膨土岩、漂白土、天然本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于地下水硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙填充材料，其特征在于：所述的填充材料由生物缓释碳源材料、pH缓冲营养元素材料和菌群富集水处理填料混合组成，各组分的质量百分比分别为：生物缓释碳源材料75～85％，pH缓冲营养元素材料5～15％，菌群富集水处理填料5～15％，所述的生物缓释碳源材料为南京大学国家专利技术专利申请201310727268.0中所给出的碳铁微电池缓释碳源填料制备方法制备得到的材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张雯，阮晓红，朱晓明，尹琳，郭红岩，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32