一种异位修复受污染地下水的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种异位修复受污染地下水装置，包含混合反应池、管式静态混合器、锰砂滤池以及加药池，该装置设有多个加药池，能够同步添加不同的药物去除地下水中的酚类、磺胺类以及全氟烷基酸污染物。该装置能够实现药剂的循环使用，提高了药剂的使用率，降低处理成本，且装置维护方便，使用寿命长，处理效率高，操作简单，不会产生二次污染。本发明专利技术还提供了利用上述装置修复受污染地下水的方法，构建一种同步去除受污染地下水中的酚类、磺胺类以及全氟烷基酸污染物的方法，具有处理量大、效率高的优点，且修复药剂可循环使用，在保证高效去除有机污染物的同时能够保持修复剂的稳定性和活性，能够有效降低工艺成本。

【技术实现步骤摘要】
一种异位修复受污染地下水的装置及方法
本专利技术涉及地下水处理
，具体地，涉及一种异位修复受污染地下水的装置及方法。
技术介绍
水资源对于人类是极其重要的资源，而随着社会的高速发展，人类生活水平日趋提高，地下水污染问题也变得日趋严重。目前地下水污染问题主要包括新兴机污染物和重金属污染。近年来，去除地下水中新兴有机污染物的研究成为了热点，这些新兴有机污染物按结构主要分为酚类和胺类有机物。酚类有机物主要包括苯酚及取代酚化合物(例如：氟酚、氯酚、溴酚、甲基酚等)；胺类有机物主要包括典型的磺胺类药物(例如：磺胺甲恶唑、磺胺甲二唑、磺胺噻唑、磺胺吡啶、磺胺二甲基嘧啶及磺胺嘧啶等)。它们具有三致作用(致突变、致畸形、致癌变)、生物富集性和毒性。除此之外，地下水中还存在一些全氟烷基酸(例如：全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)等)，它们会导致人体中过氧物酶体繁殖、影响能量传递、破坏细胞膜等，从而诱发癌症、肝肿大等疾病。这些新兴有机污染物在地下水中不易降解，会对人类健康造成很大的威胁，因此中去除有机微污染物的地下水修复技术被国内外学者广泛研究。地下水修复技术分为原位修复和异位修复。相比原位修复技术，异位修复技术具有短期内处理量大，处理效率高等优点。异位修复技术主要包括了吸附法、生物处理法以及化学氧化法。吸附法短期内效率高，但吸附剂容易饱和，且选择性强，只能吸附部分有机污染物，没有一定的普适性。生物处理法具有绿色环保，无二次污染的特点，但其反应周期长，且每对应处理一种污染物都必须培养特定的菌种，成本较高，没有一定的普适性。故去除地下水中多种难降解有机污染物时，化学氧化法成为较好的选择。化学氧化法修复技术具有高效、成本低、效果好等特点，应用前景十分广泛。常用的化学氧化剂有Fenton试剂、过硫酸盐、臭氧和高锰酸钾等。Fenton氧化法因其产生的羟基自由基(·OH)能氧化大多数有机物，故其工艺具有无选择性、反应迅速、处理彻底等特点，但同时也存在以下限制：反应pH值需要控制在3以下，易导致地下水自然生态系统破坏；反应的氧化剂是H2O2，在水中的半衰期十分短暂，反应速度很快，去除效率受到一定程度的影响。过硫酸盐分为过一硫酸盐(PMS)和过二硫酸盐(PDS)，PMS具有很强的氧化性，但其分解过快，缺乏持续氧化能力；PDS则过于稳定，氧化能力较弱，需要进行活化使用，使得工艺复杂，操作不便。过硫酸盐在降解污染物的同时还会产生硫酸根离子(·SO42-)，SO42-能与环境中的金属离子结合成稳定的硫酸盐，这些硫酸盐会破坏土壤结构，降低土壤肥力，对环境造成二次污染。臭氧氧化法反应迅速，工艺简单，对取代酚和磺胺类药物有很好的去除效果，但此工艺成本高，臭氧作为氧化剂不稳定，容易分解，缺乏持续氧化能力。锰氧化剂(KMnO4和MnO2)在先前的研究中被发现其反应具有选择性，能够有效地去除水中酚类和含双键的有机物，其中包括双酚A、三氯生和卡马西平，同时发现MnO2能够强化KMnO4氧化酚类和胺类污染物。随后的研究发现KMnO4和MnO2具有一定的温和氧化能力，而且在水中的稳定性较强，因此能够作为应用于地下水体修复中的修复剂。例如公布号为CN102285712A的中国专利公开了一种钌催化高锰酸钾氧化去除水中微污染物的方法，具体公开了通过投加钌催化剂，可以提高高锰酸钾的反应速率，强化处理效果，能够去除酚类、苯酚类污染物，但由于锰氧化剂和钌催化剂选择性高，去除有机物的种类有限。目前，针对酚类、胺类污染的水处理装置多种多样，例如公布号为CN111499068A的中国专利公开了一种含苯、酚类废水处理系统及其处理方法，该系统统包括依次相连通的废水产生装置、过滤装置、水处理装置、混合槽、精馏装置，其中，水处理装置包括依次相邻的混凝池、石英过滤池和活性炭过滤池；将含苯、酚类废水过滤后采用水处理装置进行处理；然后与乙醇混合，经过精馏塔精馏，即可完成废水的处理；公布号为CN107555718A的中国专利公开了一种养殖废水净化处理装置。该装置包括依次连接的污水收集池、预处理箱、固液分离器、兼氧箱、曝气箱和生物膜过滤器，可以去除沉淀物中的氮、磷、磺胺类、大环内酯类及四环素类抗生素。然而，这些装置的功能单一，难以满足一体化去除苯类、磺胺类等污染物，且难以实现处理药剂的可控添加以降低处理成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供一种异位修复受污染地下水的装置。本专利技术的第二个目的在于提供一种利用上述装置修复受污染地下水的方法。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：一种异位修复受污染地下水的装置，包括第一加药池、第二加药池、第三加药池及通过管道依次相连的混合反应池、管式静态混合器和锰砂滤池；所述混合反应池上设有进水口和出水口，内部设置有搅拌装置，混合反应池连接有第一加药池和第二加药池；所述管式静态混合器的进水口分别与混合反应池的出水口、第二加药池、第三加药池连接，出水口与锰砂滤池进水口相连；所述锰砂滤池内由顶部至底部依次设有出水口、砂床、布水器，所述布水器与锰砂滤池的进水口连接，水流通过所述布水器进入砂床中进行反应，反应完成后从出水口排出回灌到土壤中；所述第一加药池用于投加2，2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)、第二加药池用于投加KMnO4，第三加药池用于投加丁香醛(SA)和/或3’，5-二甲氧基-4’-羟基苯乙酮(AS)。上述装置的混合反应池主要提供了地下水与ABTS、KMnO4发生第一阶段反应的空间，地下水从进水管流入混合反应池，ABTS、KMnO4分别从第一加药池、第二加药池流出进入到混合反应池中，地下水和药剂在启动搅拌装置的条件下充分混合并反应，反应完成后通过出水管流出到达管式静态混合器。在水体到达管式静态混合器的同时，SA和/或AS通过第三加药池加入到管式静态混合器中，药剂与水体混合均匀后流入锰砂滤池进行第二阶段的反应。本装置利用人工合成催化剂ABTS强化KMnO4联合天然有机催化剂SA和AS催化锰砂滤池去除地下水中酚类、胺类以及全氟烷基酸类等有机物。锰氧化剂诱导催化剂生成高活性自由基物质，能够高效去除大部分难降解有机物，克服了锰氧化剂氧化能力温和、选择性强的问题，同时也保持了锰氧化剂在水中稳定性高的优势。优选地，所述混合反应器内部设有第一隔板、第二隔板以及第三隔板，作用是减缓水流流速并使混合池内的水上下流动与药剂混合充分。优选地，所述锰砂滤池的内部还设有洗砂污水出口、导砂斗以及空气提升泵，洗砂污水出口设在出水口下方，导砂斗设在布水器下方，空气提升泵设在导砂斗底部。锰砂滤池进行反冲洗时，池内的污砂在导砂斗的作用下流至锰砂滤池的底部，在空气提升泵的作用下进行反冲洗，反冲洗污水沿洗砂污水出口排出。更优选地，所述锰砂滤池内部的砂床中的锰砂滤料应覆盖布水器、导砂斗以及空气提升泵；所述锰砂滤料中二氧化锰的含量为30％～35％。优选地，所述混合反应器的出水口管道上设有水泵；所述第一加药池与混合反应器连接的管道上设有第一加药泵，第二加药池与混合反应器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异位修复受污染地下水的装置，其特征在于，包括第一加药池、第二加药池、第三加药池及通过管道依次相连的混合反应池、管式静态混合器和锰砂滤池；所述混合反应池上设有进水口和出水口，内部设置有搅拌装置，混合反应池连接有第一加药池和第二加药池；所述管式静态混合器的进水口分别与混合反应池的出水口、第二加药池、第三加药池连接，出水口与锰砂滤池进水口相连；所述锰砂滤池内由顶部至底部依次设有出水口、砂床、布水器，所述布水器与锰砂滤池的进水口连接，水流通过所述布水器进入砂床中进行反应，反应完成后从出水口排出回灌到土壤中；所述第一加药池用于投加2，2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐、第二加药池用于投加KMnO

【技术特征摘要】
1.一种异位修复受污染地下水的装置，其特征在于，包括第一加药池、第二加药池、第三加药池及通过管道依次相连的混合反应池、管式静态混合器和锰砂滤池；所述混合反应池上设有进水口和出水口，内部设置有搅拌装置，混合反应池连接有第一加药池和第二加药池；所述管式静态混合器的进水口分别与混合反应池的出水口、第二加药池、第三加药池连接，出水口与锰砂滤池进水口相连；所述锰砂滤池内由顶部至底部依次设有出水口、砂床、布水器，所述布水器与锰砂滤池的进水口连接，水流通过所述布水器进入砂床中进行反应，反应完成后从出水口排出回灌到土壤中；所述第一加药池用于投加2，2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐、第二加药池用于投加KMnO4，第三加药池用于投加丁香醛和/或3’，5-二甲氧基-4’-羟基苯乙酮。


2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述混合反应器内部设有第一隔板、第二隔板以及第三隔板。


3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述锰砂滤池的内部还设有洗砂污水出口、导砂斗以及空气提升泵，洗砂污水出口设在出水口下方，导砂斗设在布水器下方，空气提升泵设在导砂斗底部。


4.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述混合反应器的出水口管道上设有水泵；所述第一加药池与混合反应器连接的管道上设有第一加药泵，第二加药池与混合反应器、管式静态混合器连接的管道上分别设有第二加药泵、第三加药泵，第三加药池与管式静态混合器连接的管道上设有第四加药泵。


5.一种利用权利要求1～4任一所述装置修复受污染地下水的方法，包括如下步骤：
S1.对待修复的地下水进行取样检测，确定地下水中酚类、磺胺类和全氟烷基酸污染物的浓度；
S2....

【专利技术属性】
技术研发人员：宋阳，谭培彦，吴晓明，秦雯，聂锦旭，王志红，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44