一种臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复系统及方法技术方案

一种臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复系统及方法，修复系统具有设置在污染区域地下水流向上游位置的1～3口注入井、设置在污染区域地下水流向下游位置的抽水井、设置在地下水流向上的2～4口监测井、抽水管以及抽水泵、臭氧微纳米气泡制备系统、催化剂注入装置、连接所述臭氧微纳米气泡制备系统的出水口与催化剂注入装置的供气管、安装于供气管上的控制阀、与注入井一一相对应的1～3个注水管。臭氧微纳米气泡制备系统具有依次顺序连接的压力瓶、臭氧发生器和微纳米气泡发生器。本发明专利技术还提供了一种臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复方法。它对氨氮污染物氧化降解效率高，分解速度快，去除彻底，不会产生二次污染，成本低廉，简便易行。

An in-situ remediation system and method for ammonia-nitrogen contaminated groundwater by ozone micro-nanobubbles

An in-situ remediation system and method for ammonia nitrogen contamination of groundwater by ozone micro-nanobubbles is presented. The remediation system consists of 1-3 injection wells located upstream of groundwater flow direction in contaminated area, pumping wells located downstream of groundwater flow direction in contaminated area, 2-4 monitoring wells located upstream of groundwater flow direction, pumps, ozone micro-nanobubbles preparation system and catalysis. An agent injection device, a gas supply pipe connecting the outlet of the ozone micro-nanobubble preparation system with the catalyst injection device, a control valve mounted on the gas supply pipe, and one to three water injection pipes corresponding to the injection wells. The ozone micro-nano bubble preparation system consists of pressure bottles, ozone generators and micro-nano bubble generators connected sequentially. The invention also provides an in-situ remediation method for ammonia nitrogen pollution in groundwater by ozone micro-nanobubbles. It has the advantages of high oxidation degradation efficiency, fast decomposition speed, complete removal, no secondary pollution, low cost and easy operation.

【技术实现步骤摘要】
一种臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复系统及方法
本专利技术涉及一种地下水污染修复系统，具体是一种臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复系统，本专利技术还涉及一种地下水污染修复方法，具体是一种臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复方法，属于地下水污染修复

技术介绍
地下水是重要的供水水源，其中氨氮是我国大多数城市地下水的主要污染物之一，尤其是北方已经呈现出由点到面的扩大趋势。氨氮会使水体产生刺鼻的气味，并在一定条件下会转化为致癌物质亚硝酸盐，从而严重影响水体质量。在相对还原的地下水环境中，氨氮很难发生转化和去除。常规的修复技术比如抽出处理技术，会由于氨氮在含水层介质中的高度吸附性而存在严重拖尾问题，生物修复技术在遇到较高浓度氨氮时会由于硝化菌失活而失去作用，简便易行的气相抽提会由于氨氮的高度水溶性而效率低下；可渗透性反应墙技术则在含水层深度较大的条件下难以实施。近年来，原位化学氧化技术因其反应彻底、反应时间短、成本较低而得到广泛发展，双氧水、过硫酸盐、高锰酸钾和臭氧是常用的氧化剂。其中臭氧因具有很强的氧化作用，可利用反应中产生的羟基自由基来氧化氨氮污染物，在催化剂的作用下可以使氨氮污染物完全转化为氮气，不会引入任何污染物质。但目前臭氧在注入含水层中后一般以毫米级粒径的独立气泡形式运动，气泡扩散阻力大，持续时间短，影响范围较小，修复效率亟待提高。而微纳米气泡粒径小、传质能力强、存在时间长，可以弥补现有原位修复技术的局限性。专利技术人检索到以下相关专利文献：CN102583712A公开了一种用微纳米气泡对污染地下水强化原位修复的方法及系统，在地下水被污染物污染区域的上游位置设置注水井，向其中通入含营养盐的微纳米气泡水；含营养盐的微纳米气泡水随地下水流动移至污染区域，分解污染物或为微生物持续补充电子受体/供体，促进有机污染物的降解去除；同时设置抽水井在污染区域下游抽水，形成地下水流场；通过监测井对去除有机污染物过程中各参数进行实时监测和分析，调节微纳米气泡的发生时间和曝气量。CN104140153A公开了一种采用纳米技术修复岩层环境污染的装置及应用，在注水井沿着地下水流流动的方向上间隔5～10m设置有抽水井，注水井与抽水井内设置有滤网，注水井与抽水井之间的地面上设置有一纳米气泡饱和溶液注入组件，该纳米气泡饱和溶液注入组件分别与注水井和抽水井的管路连接，通过纳米气泡饱和溶液对岩层环境污染进行处理。CN103145232A公开了一种用微纳米气泡对地下水原位修复的方法及系统，在地下水被有机污染物污染区域的上游位置设置注水井，将微纳米曝气装置置于注水井中，通过太阳能供电装置或蓄电池供电，并通过远程无线通讯装置与地面实现远程监测和控制；空气与水通过微纳米曝气装置产生含有微纳米气泡的水，进入地下水系统中，直接分解有机污染物或为微生物持续补充电子受体，促进有机污染物的降解去除；同时设置监测井对去除有机污染物过程中各参数进行实时监测和分析，并根据分析结果，远程调节微纳米气泡的发生时间、进水量和曝气量。CN105731628A公开了一种用于地下水氯代烃污染的原位化学氧化修复系统及方法，所述系统包括：臭氧制备系统、微纳米臭氧气泡水制备系统、强化剂注入系统、废气收集处理系统以及井下注入、监测和抽气系统，臭氧制备系统与微纳米臭氧气泡水制备系统之间通过管路连接，废气收集处理系统与井下抽气系统通过管路连接；微纳米臭氧气泡水制备系统和强化剂注入系统通过管路连接到井下注入系统中，原位处理受氯代烃污染的地下水。也提供了所述处理系统的使用方法。本专利技术用于氯代烃污染的地下水修复，大幅度提高修复效率；可移动化使用，控制器均放在集装箱中，可实现自动化。已有的微纳米气泡技术已经用来去除地下水中的有机污染物和重金属，还没有针对氨氮的微纳米气泡去除技术。由于氨氮氧化时需要进行精确调控以将它转化为氮气而不转化为硝酸盐，现有技术并不能用于氧化去除氨氮。以上这些技术对于如何使臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复系统对氨氮污染物氧化降解效率高、分解速度快、去除彻底，并未给出具体的指导方案。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复系统，它对氨氮污染物氧化降解效率高，分解速度快，去除彻底，不会产生二次污染，成本低廉，简便易行。为此，本专利技术所要解决的技术问题还在于，提供一种臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种臭氧微纳米气泡(OMNB)地下水氨氮污染原位修复系统，具有设置在污染区域地下水流向上游位置的1～3口注入井、设置在污染区域地下水流向下游位置的抽水井、设置在地下水流向上的2～4口监测井(设置在地下水流向上方的监测井与地表相通)、抽水管以及抽水泵，其技术方案在于所述的臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复系统还具有臭氧微纳米气泡制备系统、催化剂注入装置、连接所述臭氧微纳米气泡制备系统的出水口与催化剂注入装置的供气管、安装于供气管上的控制阀、与注入井一一相对应的1～3个注水管，所述臭氧微纳米气泡制备系统具有依次顺序连接的压力瓶、臭氧发生器和微纳米气泡发生器，压力瓶与臭氧发生器通过第一供气管相连接，臭氧发生器与微纳米气泡发生器通过第二供气管相连接；所述抽水井内设有抽水泵(抽水泵位于地下水水位以下)，抽水井通过抽水泵抽水，形成地下水流场，抽出的地下水通过抽水管输送到臭氧微纳米气泡制备系统，作为微纳米气泡的载液，从而提高修复效率并防止污染范围扩大。所述微纳米气泡发生器的一端设有进水口和进气口，其另一端设有出水口，微纳米气泡发生器的进水口与抽水泵的出水口通过抽水管相连接，微纳米气泡发生器的出水口即臭氧微纳米气泡水出口通过供气管与催化剂注入装置相连接，对注入井进行催化剂注入和臭氧微纳米气泡注入的(每个)注水管的上端与供气管相连通，(每个)注水管的底端通入注入井内(并位于地下水水位以下)，安装于供气管上的控制阀位于注水管与催化剂注入装置之间，这样，臭氧微纳米气泡水、催化剂(溴化钠)通过注水管通入注入井，催化剂是用来强化臭氧微纳米气泡的氧化效果。上述技术方案中，优选的技术方案可以是，上述臭氧微纳米气泡制备系统中的压力瓶为工业级氧气瓶；所述供气管上设置有用以记录产气量的气体流量计。一种臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复方法，它采用(使用)所述的臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复系统，其特征在于臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复方法包括如下步骤：第一步，在地下水被氨氮污染的区域上游位置设置1～3口注入井，在所述区域下游位置设置1口抽水井，并在所述区域地下水流向上设置2～4口监测井；第二步，使用抽水泵在抽水井抽水，形成地下水流场，抽水速度通过控制注入流速由软件模拟得到；第三步，开启臭氧发生器，将压力瓶中的氧气输入到臭氧发生器中，产生臭氧；第四步，将步骤二抽出的地下水和步骤三产生的臭氧同时通入微纳米气泡发生器，形成臭氧微纳米气泡水；第五步，将步骤四制备得到的臭氧微纳米气泡水注入地下的同时，将设置在注入井上方的控制阀打开，将催化剂注入装置中的催化剂溴化钠与臭氧微纳米气泡水一起通过注入井中的注水管注入地下，使臭氧微纳米气泡随地下水的运动扩散，分解氨氮污染物；第六步，采用监测井监测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复系统，具有设置在污染区域地下水流向上游位置的1～3口注入井(7)、设置在污染区域地下水流向下游位置的抽水井(9)、设置在地下水流向上的2～4口监测井(8)、抽水管(10)以及抽水泵(11)，其特征在于所述的臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复系统还具有臭氧微纳米气泡制备系统(13)、催化剂注入装置(14)、连接所述臭氧微纳米气泡制备系统的出水口与催化剂注入装置的供气管(2)、安装于供气管(2)上的控制阀(6)、与注入井一一相对应的1～3个注水管(12)，所述臭氧微纳米气泡制备系统(13)具有依次顺序连接的压力瓶(1)、臭氧发生器(3)和微纳米气泡发生器(4)，压力瓶(1)与臭氧发生器(3)通过第一供气管(2′)相连接，臭氧发生器(3)与微纳米气泡发生器(4)通过第二供气管(2″)相连接；所述抽水井(9)内设有抽水泵(11)，微纳米气泡发生器(4)的进水口与抽水泵(11)的出水口通过抽水管(10)相连接，微纳米气泡发生器(4)的出水口即臭氧微纳米气泡水出口通过供气管(2)与催化剂注入装置(14)相连接，对注入井进行催化剂注入和臭氧微纳米气泡注入的注水管(12)的上端与供气管(2)相连通，注水管(12)的底端通入注入井(7)内，安装于供气管(2)上的控制阀(6)位于注水管(12)与催化剂注入装置(14)之间。...

【技术特征摘要】
1.一种臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复系统，具有设置在污染区域地下水流向上游位置的1～3口注入井(7)、设置在污染区域地下水流向下游位置的抽水井(9)、设置在地下水流向上的2～4口监测井(8)、抽水管(10)以及抽水泵(11)，其特征在于所述的臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复系统还具有臭氧微纳米气泡制备系统(13)、催化剂注入装置(14)、连接所述臭氧微纳米气泡制备系统的出水口与催化剂注入装置的供气管(2)、安装于供气管(2)上的控制阀(6)、与注入井一一相对应的1～3个注水管(12)，所述臭氧微纳米气泡制备系统(13)具有依次顺序连接的压力瓶(1)、臭氧发生器(3)和微纳米气泡发生器(4)，压力瓶(1)与臭氧发生器(3)通过第一供气管(2′)相连接，臭氧发生器(3)与微纳米气泡发生器(4)通过第二供气管(2″)相连接；所述抽水井(9)内设有抽水泵(11)，微纳米气泡发生器(4)的进水口与抽水泵(11)的出水口通过抽水管(10)相连接，微纳米气泡发生器(4)的出水口即臭氧微纳米气泡水出口通过供气管(2)与催化剂注入装置(14)相连接，对注入井进行催化剂注入和臭氧微纳米气泡注入的注水管(12)的上端与供气管(2)相连通，注水管(12)的底端通入注入井(7)内，安装于供气管(2)上的控制阀(6)位于注水管(12)与催化剂注入装置(14)之间。2.根据权利要求1所述的臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复系统，其特征在于上述臭氧微纳米气泡制备系统中的压力瓶(1)为工业级氧气瓶；所述供气管(2)上设置有用以记录产气量的气体流量计(5)。3.一种臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复方法，它采用权利要求1所述的臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复系统，其特征在于臭氧微纳米气泡地下水氨氮污染原位修复方法包括如下步骤：第一步，在地下水被氨氮污染的区域上游位置设置1～3口注入井(7)，在所述区域下游位置设置1口抽水井(9)，并在所述区域地下水流向上设置2～4口监测井(8)；第二步，使用抽水泵(11)在抽水井(9)抽水，形成地下水流场；第三步，开启臭氧发生器(3)，将压力瓶(1)中的氧气输入到臭氧发生器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王妍妍，韩占涛，吕晓立，张猛，张发旺，李卉，孔祥科，
申请(专利权)人：中国地质科学院水文地质环境地质研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13