一种酸性稀土矿山地下水原位修复装置及其使用方法和包括该装置的修复反应单元制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种酸性稀土矿山地下水原位修复装置及其使用方法和包括该装置的修复反应单元，包括井筒、地下水回流装置、曝气装置和碱性材料搭载装置；地下水回流装置用于将需要处理的地下水传送至井筒，井筒作为原位修复的注料容器，井筒内设有碱性材料搭载装置，碱性材料搭载装置内装有碱性材料；通过曝气装置提供溶解氧。井筒内还设有原位注料井，原位注料井内设有碳源注料通道和微生物菌剂注料通道，用于在井筒内投放和补充碳源和微生物菌剂，使地下水在经过井筒内碱性材料pH调节后，在地下原位进行序批式硝化反硝化反应，有效去除氨氮，可用于酸性稀土矿山高氨氮污染地下水的原位修复。的原位修复。的原位修复。

【技术实现步骤摘要】
一种酸性稀土矿山地下水原位修复装置及其使用方法和包括该装置的修复反应单元


[0001]本专利技术涉及地下水原位修复的
，具体涉及一种酸性稀土矿山地下水原位修复装置及其使用方法和包括该装置的修复反应单元。

技术介绍

[0002]离子型稀土矿的开采早期的池浸、堆浸工艺，早期使用的池浸工艺采用人工手段将标定好的矿段表层土进行剥离，将剥离下的表土堆积在浸矿池中，再利用硫酸铵浸矿剂((NH4)2SO4)对剥离的表层土进行浸矿。最终获得浸矿池底部含有稀土元素的浸矿液，去除杂质后加入沉淀剂草酸或者碳酸氢铵(NH4HCO3)获得稀土富集物，最后将浸矿池尾矿排出。堆浸工艺是在池浸工艺的基础上进行了改进，其在基本的工艺流程上与池浸工艺大致相同，两种工艺的主要区别在于浸矿采集稀土的地点不一样，堆浸工艺浸矿地点不在浸矿池中而是在浸堆中，堆浸工艺流程的第一步依旧是采取人工开挖的手段对已经探明的矿区中的矿山进行表土剥离与矿石剥离，然后将矿石筑堆，在堆场表面布置喷淋管道和喷头，喷头喷出浸矿液对堆积的土进行浸矿。浸出液经集液沟流入集液箱，除杂质后上浸矿液经管道流入母液池，加入沉淀剂草酸或者碳酸氢铵最终得到稀土富集物。
[0003]但是早期堆浸和池浸的开采方式由于其工艺流程的特点，在开采过程中给当地的生态环境造成了破坏，尤其以堆浸场地对矿山环境带来的污染更甚，造成稀土矿区地下水氨氮超标严重和pH过低。因此急需找到酸性污染和氨氮超标的地下水的修复方法，实现生态恢复。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种酸性稀土矿山地下水原位修复装置，装置内设有碱性材料搭载装置和原位注料井，能同时调节pH，以及投放碳源和微生物菌剂进行原位序批式硝化反硝化反应，有效去除氨氮污染物；本专利技术的目的之二在于提供一种酸性稀土矿山地下水原位修复装置的使用方法，施工简单方便，可大大降低工程量，节约建设成本。本专利技术的目的之三在于提供一种酸性稀土矿山地下水原位修复反应单元。
[0005]本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：
[0006]一种酸性稀土矿山地下水原位修复装置，包括井筒、地下水回流装置、曝气装置和碱性材料搭载装置；碱性材料搭载装置设置在井筒内部；地下水回流装置的输入端设置在井筒外，输出端延伸至碱性材料搭载装置内；曝气装置的输入端设置在井筒的外部，输出端延伸至井筒的内底部；井筒内设有原位注料井，原位注料井内设有碳源注料通道和微生物菌剂注料通道。
[0007]进一步，所述修复装置内还设置有环状的固定装置，所述井筒位于固定装置内。优选地，固定装置为钢筋笼，井筒位于钢筋笼内，钢筋笼通过径向钢筋组、轴向箍筋组和内衬
筛网焊接组成。
[0008]进一步，所述井筒的外壁与所述固定装置的内壁之间设置有回填间隙，回填间隙内设有用于固定所述井筒的碎石层，碎石层中所用碎石的粒径为30～50mm。碎石能够形成有效透水，将周边地下水引入井内，同时也促进井内的注料液向外有效扩散，更好的实现原位修复。
[0009]进一步，所述碱性材料搭载装置包括碱性材料搭载架，碱性材料搭载架内部设有石灰石层；石灰石层的粒径为30～50mm。
[0010]进一步，所述碱性材料搭载架的顶部设有提拉式挂耳，饱和后的碱性材料(石灰石块)可通过提拉式挂耳提升后进行后续更换。
[0011]进一步，所述井筒的外壁和所述碱性材料搭载装置均设有渗水孔；所述井筒的井口设有封口粘土层，粘土层的高度为400～600mm，再用封井法兰将井筒的上端进行密封。基于以上结构，在井筒内的原位注料井包括竖直设置有延伸至井筒外的注料管，四个碱性材料搭载装置环绕注料管布置，注料管不仅能够注入碳源和/或微生物菌剂，同时也可作为地下水的水位观测井使用。
[0012]进一步，所述地下水回流装置包括地下水回流主管和地下水回流支管，地下水回流主管设置在所述井筒外；地下水回流主管连通有至少四个延伸至所述碱性材料搭载装置内的地下水回流支管，地下水回流支管延伸至所述碱性材料搭载装置内的一段开设有出水孔。
[0013]优选地，在地下水回流主管上还设置有水压显示计。
[0014]进一步，所述曝气装置包括曝气源、曝气管和曝气头，曝气源的输出端与延伸至所述井筒的内底部的曝气管连接；曝气头与远离曝气源一端的曝气管连接。优选地，曝气源选用空气压缩机，曝气头选用微孔曝气头。
[0015]进一步，所述原位修复装置还包括多参数在线水质监测仪和抽吸管，抽吸管设置在所述井筒内，抽吸管的出水端与多参数在线水质监测仪连接。通过抽吸管抽吸地下水到多参数在线水质监测仪进行自动监测，动态监测井内pH、溶解氧、氨氮、COD等水质指标情况以便及时反馈调整工况。对井内地下水pH的监测可用于监控碱性材料的饱和情况，反馈装置的运行工况，及时对碱性材料更换复用。
[0016]本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：
[0017]上述的酸性稀土矿山地下水原位修复装置的使用方法，包括以下步骤：
[0018]1)地下水回流装置将周边常规地下水抽排井的地下水运送至井筒，地下水与井筒内部的碱性材料搭载装置中的碱性材料进行酸碱中和反应，调节地下水的pH至7～8；
[0019]2)同时打开曝气装置，将空气运送至井筒内部以增加地下水中的溶解氧量；
[0020]3)然后在原位注料井的微生物菌剂注料通道中投入硝化微生物菌剂，进行原位硝化反应，将氨氮转化为亚硝酸盐/硝酸盐；
[0021]4)待硝化反应达到预设效果后，关闭曝气装置，于原位注料井的碳源和微生物菌剂通道中对应投入碳源和反硝化微生物菌剂，进行原位反硝化反应，将亚硝酸盐/硝酸盐还原为氮气；
[0022]5)通过以上在修复装置内进行的原位序批式硝化反硝化反应，最终有效去除氨氮，完成对酸性稀土矿山高氨氮污染地下水的原位修复。
[0023]本专利技术的目的之三采用如下技术方案实现：
[0024]一种酸性稀土矿山地下水原位修复反应单元，四周为四个地下水抽排井，中间为上述的酸性稀土矿山地下水原位修复装置。
[0025]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0026](1)本专利技术的地下水原位修复装置包括井筒、地下水回流装置、曝气装置和碱性材料搭载装置；地下水回流装置用于将需要处理的地下水传送至井筒，井筒作为原位修复的注料容器，井筒内设有碱性材料搭载装置，碱性材料搭载装置内装有碱性材料，与地下水接触后能发生酸碱中和，提高酸性地下水的pH值；再通过曝气装置提供溶解氧，促使地下水在井筒内不断流动，增加地下水的溶解氧量，为后续的硝化反应创造有利条件。井筒内还设有原位注料井，原位注料井内设有碳源注料通道和微生物菌剂注料通道，用于在井筒内投放和补充碳源和微生物菌剂，使地下水在井筒内进行原位序批式硝化反硝化反应，有效去除氨氮。所以本专利技术的原位修复装置能起到地下水pH以满足后续原位序批式硝化反硝化反应要求，同时通过精准控制DO、碳源及微生物菌剂的投加，实现原位去除氨氮污染的效果，可用于酸性稀土矿山高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种酸性稀土矿山地下水原位修复装置，其特征在于，包括井筒、地下水回流装置、曝气装置和碱性材料搭载装置；碱性材料搭载装置设置在井筒内部；地下水回流装置的输入端设置在井筒外，输出端延伸至碱性材料搭载装置内；曝气装置的输入端设置在井筒的外部，输出端延伸至井筒的内底部；井筒内设有原位注料井，原位注料井内设有碳源注料通道和微生物菌剂注料通道。2.如权利要求1所述的酸性稀土矿山地下水原位修复装置，其特征在于，所述修复装置内还设置有环状的固定装置，所述井筒位于固定装置内。3.如权利要求2所述的酸性稀土矿山地下水原位修复装置，其特征在于，所述井筒的外壁与所述固定装置的内壁之间设置有回填间隙，回填间隙内设有碎石层，碎石层中所用碎石的粒径为30～50mm。4.如权利要求1所述的酸性稀土矿山地下水原位修复装置，其特征在于，所述碱性材料搭载装置包括碱性材料搭载架，碱性材料搭载架内部设有石灰石层；石灰石层的粒径为30～50mm；所述碱性材料搭载架的顶部设有提拉式挂耳。5.如权利要求1所述的酸性稀土矿山地下水原位修复装置，其特征在于，所述井筒的外壁和所述碱性材料搭载装置均设有渗水孔；所述井筒的井口设有封口粘土层。6.如权利要求1所述的酸性稀土矿山地下水原位修复装置，其特征在于，所述地下水回流装置包括地下水回流主管和地下水回流支管，地下水回流主管设置在所述井筒外，地下水回流主管连通有至少四个延伸至所述碱性材料搭载装置内的地下水回流支管，地下水回流支管延伸至所述碱性材料搭载装置内的一段开设有出水孔。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华，刘帅，何耀忠，朱海燕，陈星宇，洪昭锐，黎良浩，萧毅荣，
申请(专利权)人：广东省环境保护工程研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：