补救污染水的方法和设备技术

本发明专利技术公开了补救污染水的方法，该污染水例如为地下水、地表水和废水，例如被下列物质污染的地下水：溶解的和游离的子相烃、金属如铬和其他过渡金属、铀、石油烃（ＢＴＥＸ）的可溶性成分、高氯酸盐和六氢－１，３，５－三硝基－１，３，５－三嗪（ＲＤＸ），特别是氯代烃。该方法包括用残渣例如威士忌生产中大麦发酵过程的固体废产物来处理水。本发明专利技术也公开了补救污染水的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及补救污染水的方法，该污染水例如地下水、地表水和废水，例如被下列 物质污染的地下水溶解的和游离的子相烃、金属如铬和其他过渡金属、铀、石油烃(BTEX) 的可溶性成分、高氯酸盐和六氢-1，3，5-三硝基-1，3，5-三嗪(RDX)，特别是氯代烃。本发 明也涉及补救污染水的装置。
技术介绍
氯代烃是水系中普遍的污染物。已知氯代烃对补救和降解具有抵抗能力，并对人 类和野生动物有毒，可能致癌和致突变。例如，四氯乙烯/全氯乙烯(PCE)和三氯乙烯(TCE) 是被美国环境保护局(USEPA)列为《美国环境污染经济赔偿综合法(CERCLA)》涵盖的场所 (site)(通常称为“超级基金(Superfimd)”场所)中的最常见的被检测地下水污染物之一。由于氯代脂肪烃(CAH)表现出的物理化学性质，用于评估、检测和补救CAH污染水 的场所的公知技术被认为有问题。CAH导致形成浓厚的非水相层(DNAPL)，使得场所的特性 化和补救变得困难。本领域技术的进步使得确定原始材料的质量和位置更加容易，且最近 的污染物可视化模型能进一步洞察羽流行为。但是，恢复水系(例如蓄水层)到最大污染 水平(MCL)在很大程度上仍然是不可能的。传统的还原性水补救处理包括使用简单的电子施主化合物例如乳糖、酒精、牛奶 脂肪、释氢化合物(HRC)或者复杂的电子施主化合物例如糖蜜、玉米糖浆、零价铁(ZVI)、有 机覆盖物、酵母提取物、食用油和生物地球化学还原脱氯(BIRD)。但是这些处理费用昂贵 (HRC)，需要重复应用(乳酸钠、乳清)，需要复杂的储存技术(乳清)或者会降低渗透性/ 水通量(ZVI、一些覆盖物)。本专利技术试图提供一种补救污染水例如地下水、地表水和废水的方法，该方法可以 原位使用或异位使用，且有效、可持续和廉价。
技术实现思路
因而，根据本专利技术，提供一种补救污染水的方法，该方法包括用残渣处理水。本专利技术的方法优选去除或者减少水污染物，该水污染物包括但不局限于氯代烃、 溶解的和游离的子相烃、金属、BTEX、铬、铀、高氯酸盐和RDX。残渣是谷物发酵的固体废产物，例如来自于威士忌或啤酒生产中大麦的发酵。例 如，在威士忌生产中，首先浸泡大麦以诱发谷物的萌芽，然后通过加热来中断萌芽(“麦芽制 造”)，在此之后，研磨谷物并在麦芽浆桶(mash tun)中加热谷物和水(“捣碎”)。捣碎之 后，取走液体(“麦芽汁”)用于蒸馏以制取威士忌，而固体(“残渣”)作为废产物被移去， 该废产物通常被用作动物饲料。虽然本专利技术优选使用的残渣包括大麦的发酵过程中的固体废产物，特别是威士忌 生产中的固体废产物，但本文所用的术语“残渣”包括任何谷物如玉米、小麦、大米、大麦、高 粱、小米、燕麦、黑麦、黑小麦和荞麦的发酵过程中的所有固体废产物。作为谷物发酵过程的废产物，残渣是便宜和易于获得的。残渣可以被冷藏例如长 达四个月而没有显著的性能抑制，且可以被冻结。残渣的生物/物理/化学成分是不同组分的复杂混合物，不同组分的含量在不同 谷物和发酵过程之间变化。表1显示的是威士忌残渣的含量的示例。 虽然没有受到理论的约束，但是通过来自于化学、生化和物理成分的因素的结合， 残渣被认为对水补救是有益的。因此，有人认为残渣保持着有利的氧化还原条件，提供了电子施主化合物、细菌群落的碳源和催化化合物，并且利用生物、非生物和协同途径实施了积 极的反馈循环。残渣的化学特性被认为保持着还原环境，麦芽和酵母提供糖和微量营养物， 也有利于谷皮内纤维素的破坏。酒精、油和蛋白质被认为起着表面活性剂的作用，改变污染 水界面的界面张力，残渣也提供发酵性生物体。本专利技术的方法的实施例包括通过加强自然衰减来补救水。一些水系显示出期望的 特性，这些特性可加强自然过程，导致增大的衰减率。本专利技术的方法的另一实施例包括通过氯代烃的还原脱氯来补救水。可以通过生物 途径(例如发酵或呼吸作用)或者非生物途径(例如氢解作用或亲核取代作用)进行还原脱 氯。本专利技术的方法的优选实施例包括还原脱氯的生物途径和非生物途径之间的协同作用。在本专利技术的方法中，残渣可用于原位处理水，例如在处理墙、可渗透反应障碍物 (PRB)或者在利用钻孔可展开输送系统的井孔内处理水。作为替代，残渣也可用于异位处理 水，例如在生物反应器、流化床反应器或沉淀箱中处理水。可被动地处理水，例如通过启动 和/或增加自然的和可持续的净化和衰减机制。例如，可以将残渣放置在地下水通过的土 壤里，例如，通过钻出钻孔，并沿着钻孔向下放置钻孔可展开输送系统，例如含有残渣的滤 毒罐或连接的滤毒罐链。作为替代，可以挖掘沟渠，并在沟渠里放置残渣。作为替代，可以 主动地处理水，例如通过将待处理的地下水捕获或集中到含有残渣的处理区域。残渣可单 独地使用或与非活性物质如沙子或木屑混合在一起。例如，在沟渠或者钻孔可配置传输系 统中，残渣可被夹在沙层、木屑层或其他非活性物质层之间。根据本专利技术，还提供在补救污染水的方法中使用的设备，该方法包括用残渣处理 水，该设备包括含有残渣的容器和允许水在通过该容器时接触残渣的装置。该容器可包括细长的滤毒罐，且可由在预期使用环境中基本惰性和抗蚀性的材料 例如不锈钢制成。该容器可包含网孔，该网孔的尺寸足够小以便充分阻止残渣从容器中流出，同时 允许地下水穿过网孔和容器中的残渣。该设备可包括连接成链的多个容器。该设备可沿井孔向下使用，即该设备是钻孔可展开的。附图说明本专利技术现在将参考附图进行详细描述，其中图1是穿过用于测试残渣的水补救效果的系统的水流的处理系列示意图；图2是穿过包括图2所示的四个处理系列的系统的水流示意图；图3显示使用残渣补救水库中受TCE污染的人工地下水的结果；图4显示使用残渣补救直接将TCE注入处理系列的人工地下水的结果；图5显示使用残渣补救水库中受六种不同污染物污染的人工地下水的结果；以及图6a和图6b分别显示适用于本专利技术的方法中的钻孔可展开输送系统以及正在使 用中的钻孔可展开输送系统。具体实施例方式实施例1按照图1示意性所示设计通过系统的水流的处理系列。含有热压处理过的蒸馏水 的20L储水池10通过PTFE管连接到蠕动泵12，蠕动泵12连接到三个串联的不锈钢柱体 14a、14b和14c。柱体14a、14b和14c包括直径为76mm、高为300mm的不锈钢核和不锈钢 盖。进口 16a、16b和16c以及出口 18a、18b和18c安置在距离每个柱体14a、14b和14c的 顶部和底部20mm处，并配备细钢丝网(图1中未显示)以防止颗粒堵塞。另外的泵20安 置在出口 18b和进口 16c之间。在每个试验中，同时运行三个处理系列(标示为A、B和C) 和一个控制系列(没有处理，标示为系列Z)，如图2示意性所示。每个系列A、B、C的第一和第三柱体(分别为14a和14c)和系列Z中只包含酸洗 砂。柱体 A、B 和 C 中含有威士忌残渔(来自于 Strathisla distillery, Scotland,Moray, Keith)的第二柱体14b位于中间柱体位置(图1中的箭头X)，该威士忌残渣构成柱体14b 内部的5% v/v(67. 5g的残渣)。系列Z的柱体14b不包含残渣。处理系列A、B、C和Z被用于处理TCE浓度为100mL/L的人工地下水，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种补救污染水的方法，所述方法包括用残渣处理水。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2007-9-27 0718989.7一种补救污染水的方法，所述方法包括用残渣处理水。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述水是被氯代烃、溶解的和游离的子相烃、金 属、BTEX、铬、铀、高氯酸盐和/或RDX污染的水。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述残渣包括玉米、小麦、大米、大麦、高粱、小 米、燕麦、黑麦、黑小麦或荞麦的发酵过程中的固体废产物。4.根据前述任一权利要求所述的方法，其中所述残渣包括大麦的发酵过程中的固体废 产物。5.根据前述任一权利要求所述的方法，其中所述残渣包括威士忌生产中大麦的发酵过 程中的固体废产物。 5.根据前述任一权利要求所述的方法，其包括通过加强自然衰减来补救地下水。6.根据前述任一权利要求所述的方法，其中所述水是被氯代烃污染的地下水，并且所 述方法包括通过所述氯代烃的还原脱氯来补救地下水。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述还原脱氯是通过生物途径和/或非生物途径 进行的。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述还原脱氯是通过生物途径和非生物途径的结 合进行的。9.根据前述任一权利要求所述的方法，其中所述水是经原位处理的地下水。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述原位处理包括使用处理墙、渗透反应障碍物 或利用钻孔可展开传输系统的钻孔。11.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的方法，其中所述水是经异位处理的地下水。12...

【专利技术属性】
技术研发人员：KS奇尔哈姆，
申请(专利权)人：阿伯丁大学大学评议会，
类型：发明
国别省市：GB[英国]