一种基于可渗透反应墙的地下水氨氮污染修复系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于可渗透反应墙的地下水氨氮污染修复系统，包括：反应段、吸附段和低渗透段；沿地下水渗流方向依次布置反应段、吸附段和低渗透段，吸附段设置在反应段之后，吸附反应遗留的氨氮化合物，低渗透段设置在尾端，增加地下水在整个修复系统中的停留时间。本发明专利技术能够实现自养异养协同反硝化，同时也能增加总体硝化反硝化反应时间，从而多方面地提高氨氮污染修复效率。高氨氮污染修复效率。高氨氮污染修复效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可渗透反应墙的地下水氨氮污染修复系统


[0001]本专利技术涉及地下水污染修复
，尤其是一种基于可渗透反应墙的地下水氨氮污染修复系统。

技术介绍

[0002]随着经济和人口的快速发展，地下水面临日渐严重的污染问题。工业废水、生活污水等不加处理的排放使得地下水中的有害物质如重金属、细菌、有机物等大大增加，其中化学氮肥的使用使得地下水日益受到氨氮污染的严重威胁。含氨氮超标的污染地下水对人类生命安全造成巨大伤害的例子已屡见不鲜，因此对地下水氨氮污染的治理是刻不容缓的。
[0003]目前，地下水的氨氮污染的修复方法主要有物理、化学和生物修复技术。在实际应用中，生物修复技术是消除氨氮污染和节约成本的最有效方法。生物修复硝酸盐污染的技术主要包括自养生物脱氮、异养生物脱氮技术。现有技术多是采用两种方法中的一种，但近年来有学者发现两者联合使用可使反硝化效率增高。在自养异养协同反硝化过程中，水力停留时间是一个重要影响因素，如果停留时间过短，将会影响硝酸根离子的去除效果。
[0004]可渗透反应墙(PRB)是一种常见且有效的地下水原位修复技术，它通过拦截污染的地下水流，进行物理、化学或生物修复。PRB法具有长时间处理多种污染物、受外界扰动小等优点。但是，目前我国PRB法的应用往往忽视对地下水流场的控制，导致污染物及修复液会通过地下连通通道快速排出，从而降低氨氮的去除效率。因此，应用可渗透反应墙进行地下水原位修复时，需要考虑减慢局部地下水流速，从而增加对氨氮修复的效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种基于可渗透反应墙的地下水氨氮污染修复系统，能够减小地下水横向迁移速度，增加总体硝化反硝化反应时间，避免因反应时间不够而降低脱氮效率。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于可渗透反应墙的地下水氨氮污染修复系统，包括：反应段、吸附段和低渗透段；沿地下水渗流方向依次布置反应段、吸附段和低渗透段，吸附段设置在反应段之后，吸附反应遗留的氨氮化合物，使经此系统修复过的地下水含氨氮量进一步降低，低渗透段设置在尾端，增加地下水在整个修复系统中的停留时间，避免反应时间不足造成的除氨氮效率降低。
[0007]优选的，反应段沿水力渗流方向依次设置硝化可渗透反应墙和反硝化可渗透反应墙；反硝化可渗透反应墙分为异养需氧反硝化区和厌氧自养反硝化区，两者以部分穿透的隔板隔开，形成生态位协同作用，提高反硝化反应效率。
[0008]优选的，硝化可渗透反应墙，墙壁为可渗透壁面，墙内部充填含亚硝酸细菌、硝酸细菌和营养物质的溶液，以及粒径为1.0
‑
2.0mm的石英砂；在有氧的条件下，将氨转化为硝酸，减少地下水中氨的含量。
[0009]优选的，异养需氧反硝化区，墙壁为可渗透壁面；墙内填料为好氧反硝化菌以及含
甲醇(乙醇或醋酸)的溶液以及粒径为1.0
‑
2.0mm的石英砂，进行生物脱氮；墙体设置氧气注气管，可提高异养反硝化效率。
[0010]优选的，厌氧自养反硝化区，墙壁为可渗透壁面；墙内填料为氢自养反硝化菌和石英砂，此区将地下水中剩余的硝酸根离子还原为氮气；墙体设置氢气注气管，自养反硝化以氢气等作为电子供体，来还原氮气。
[0011]优选的，吸附段包括沸石吸附墙，内部填料为沸石和惰性填料石英砂，其中沸石粒径为3.0
‑
5.0mm，石英砂粒径为1.0
‑
2.0mm，沸石对氨氮的去除效果佳。
[0012]优选的，低渗透段包括低渗透墙，内部填料为细砂和惰性填料石英砂，其中细砂粒径为0.5
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1.0mm，石英砂粒径为1.0
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2.0mm，可增强整个修复系统内的水力停留时间，从而增加整体的氨氮污染修复效率。
[0013]本专利技术的有益效果为：(1)硝化可渗透反应墙可将地下水污染羽流中的氨转化成硝酸盐，在后续反硝化过程中一并去除，本系统对含氨氮的污染地下水有显著效果；(2)反硝化可渗透反应墙，利用异养自养协同反硝化作用，可确保提高反硝化效率；(3)沸石吸附墙和硝化、反硝化墙串联布置，弥补了反应墙可能存在的硝化反硝化不完全，增大了除氮效率；(4)低渗透墙增加了系统整体的水力反应时间，避免反应时间不够导致的除氮效果不佳；(5)氧气、氢气注入管，在具备装置简单、便于操作优点的同时，又保证了异养、自养反硝化的反应速率，保障反应顺利进行。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的系统结构示意图。
[0015]其中，1、地下水污染羽；2、硝化可渗透反应墙；3、异养反硝化可渗透反应墙；4、自养反硝化可渗透反应墙；5、沸石吸附墙；6、隔板；7、氢气注入管；8、氧气注入管；9、低渗透墙。
具体实施方式
[0016]如图1所示，一种基于可渗透反应墙的地下水氨氮污染修复系统，包括：硝化可渗透反应墙2、异养反硝化可渗透反应墙3、自养反硝化可渗透反应墙4、沸石吸附墙5和低渗透墙9。
[0017]硝化可渗透反应墙2与地下水污染羽1方向垂直放置，内部充填亚硝酸细菌和硝酸细菌，含营养物质的溶液以及石英砂。墙四周壁面设置数个孔，供水流通过。
[0018]异养反硝化可渗透反应墙3，填入好氧反硝化菌、含甲醇(或乙醇或醋酸)的溶液以及石英砂，同时通过氧气注入管8注入氧气。异养反硝化可渗透反应墙3三面打孔，除有隔板一侧和上下面。
[0019]异养反硝化可渗透反应墙3和自养反硝化可渗透反应墙4之间以隔板6隔开，隔板6不通到墙体底部，留有适当孔隙使经异养反硝化菌还原过的地下水顺利流到自养反硝化可渗透反应墙4内；隔板6上不打孔，以保证自养异养各自菌落的生存。
[0020]自养反硝化可渗透反应墙4，填入氢自养反硝化菌和石英砂，并通过氢气注入管7注入氢气。自养反硝化可渗透反应墙4仅法线方向沿地下水流方向的壁面打孔，使地下水流出反硝化可渗透反应墙，并同时保证墙内厌氧菌的良好生存。
[0021]沸石吸附墙5，内部填料为沸石和惰性填料石英砂，比例为1：1，其中沸石粒径为3.0
‑
5.0mm，石英砂粒径为1.0
‑
2.0mm。
[0022]低渗透墙9，内部填料为细砂和惰性填料石英砂，比例为1：1，其中细砂粒径为0.5
‑
1.0mm，石英砂粒径为1.0
‑
2.0mm。
[0023]本专利技术公开了一种基于可渗透反应墙的地下水氨氮污染修复系统，包括硝化可渗透反应墙、异养反硝化可渗透反应墙、自养反硝化可渗透反应墙、沸石吸附墙和低渗透墙。硝化作用使地下水中的氨转化为硝酸盐，异养自养协同反硝化作用使得反硝化效率得到进一步的提高，同时与沸石墙串联，保证系统具有足够的除氨氮效率，最后设置低渗透墙，保证系统具有足够的反应时间，最终实现本系统能耗低、高效、后续污染少的优点。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可渗透反应墙的地下水氨氮污染修复系统，其特征在于，包括：反应段、吸附段和低渗透段；沿地下水渗流方向依次布置反应段、吸附段和低渗透段，吸附段设置在反应段之后，吸附反应遗留的氨氮化合物，低渗透段设置在尾端，增加地下水在整个修复系统中的停留时间；反应段沿水力渗流方向依次设置硝化可渗透反应墙和反硝化可渗透反应墙；反硝化可渗透反应墙分为异养需氧反硝化区和厌氧自养反硝化区，两者以部分穿透的隔板隔开；硝化可渗透反应墙，墙壁为可渗透壁面，墙内部充填含亚硝酸细菌、硝酸细菌和营养物质的溶液，以及粒径为1.0
‑
2.0mm的石英砂；异养需氧反硝化区，墙壁为可渗透壁面；墙内填料为好氧反硝化菌以及含甲醇、乙醇或醋酸的溶液以及粒径为1.0
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【专利技术属性】
技术研发人员：鲁春辉，黄欣然，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：新型
国别省市：