一種基于磁場(chǎng)的受污染地下水的原位修復(fù)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于磁場(chǎng)的受污染地下水的原位修復(fù)方法，屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】。提供可解決納米鐵在地下水中不易遷移、修復(fù)完成后納米鐵無(wú)法回收等問(wèn)題的地下水原位修復(fù)方法。1)在地下水污染區(qū)域上游打至少一口注入井；2)在地下水區(qū)域下游開(kāi)挖一溝形槽；3)在溝形槽內(nèi)設(shè)置一磁體并預(yù)留一定區(qū)域作為鐵富集區(qū)；4)將納米鐵懸浮液注入到受污染的地下水區(qū)域，納米鐵在磁力作用下經(jīng)污染區(qū)域向磁體移動(dòng)；5)開(kāi)啟抽提泵，將富集區(qū)內(nèi)鐵抽出。磁體的磁體為納米鐵在地下水中的遷移提供動(dòng)力，且修復(fù)完成后納米鐵可在磁體表面富集只需將其抽出就可避免因修復(fù)行為造成的二次污染。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于磁場(chǎng)的受污染地下水的原位修復(fù)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于磁場(chǎng)的地下水原位修復(fù)方法，屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，地下水在供水安全中所起的作用日益顯著。有資料表明，全國(guó)已有400個(gè)城市開(kāi)采地下水，地下水的供給量占到全國(guó)供水總量的20%，在華北和西北城市供水中分別占到了 72%和66%。然而，由于工業(yè)生產(chǎn)、城市發(fā)展等原因，我國(guó)的地下水污染日益嚴(yán)重，呈現(xiàn)出了由點(diǎn)到面、有淺到深的擴(kuò)展趨勢(shì)。在局部地區(qū)，地下水污染已經(jīng)造成了嚴(yán)重危害，危及到了供水安全。鑒于地下水污染的嚴(yán)重性，研發(fā)地下水污染修復(fù)技術(shù)迫在眉睫。
[0003]目前的地下水污染修復(fù)技術(shù)按修復(fù)方式可分為原位修復(fù)和異位修復(fù)技術(shù)。與異位修復(fù)相比，原位修復(fù)技術(shù)以節(jié)省處理費(fèi)用低、占用地表面積小，最大限度地減少污染物的暴露和對(duì)環(huán)境的干擾，是地下水修復(fù)的主要方式之一。其基本原理借助少量的地表處理設(shè)施將處理藥劑通過(guò)加壓輸送的方式輸送到受污染的地下水中，使水處理藥劑與污染物發(fā)生一系列的反應(yīng)達(dá)到修復(fù)的目的。納米鐵是目前主要采用的地下水處理劑，可以有效地去除水中的氯代脂肪烴類(lèi)、重金屬等污染物，特別是對(duì)氯代烷烴有較強(qiáng)的降解能力。但是，納米鐵原位修復(fù)技術(shù)在工程實(shí)踐中也存在一些難題:1、納米鐵在地下水介質(zhì)中的傳輸距離有限；2、通常采取的下游抽水活動(dòng)易對(duì)地下水產(chǎn)生干擾且極易造成污染團(tuán)塊的擴(kuò)散；3、做為一種納米材料，納米鐵對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)的負(fù)面影響逐漸引起人們的關(guān)注，現(xiàn)有的修復(fù)技術(shù)極少回收剩余的納米鐵及修復(fù)行為產(chǎn)生的鐵的氧化物。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利CN103230773A，CN100480198C等公開(kāi)了多種受污染場(chǎng)地的地下水修復(fù)方法。其中，中國(guó)專(zhuān)利CN103230773A向地下水中依次加入陽(yáng)離子表面活性劑、膨潤(rùn)土、混凝齊U，利用膨潤(rùn)土對(duì)陽(yáng)離子表面活性劑的強(qiáng)吸附作用自行組裝成有機(jī)膨潤(rùn)土，同時(shí)去除水中的持久性有機(jī)污染物；而中國(guó)專(zhuān)利CN100480198C則通過(guò)泵入高效氧化絮凝劑，經(jīng)混合、絮凝反應(yīng)后由復(fù)合雙層濾料過(guò)濾去除地下水中的砷。由此可見(jiàn)，現(xiàn)有專(zhuān)利多為受污染地下水的被動(dòng)收集和抽出處理，以及吸附、混凝等傳統(tǒng)廢水處理方法的延伸運(yùn)用。經(jīng)檢索，目前國(guó)內(nèi)關(guān)于納米鐵原位修復(fù)技術(shù)的專(zhuān)利還鮮見(jiàn)報(bào)道，而采用磁場(chǎng)強(qiáng)化納米鐵修復(fù)地下水的技術(shù)更是未見(jiàn)報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有地下水修復(fù)技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種基于磁場(chǎng)的地下水原位修復(fù)方法，該方法以磁體對(duì)納米鐵的吸引力作為顆粒傳輸?shù)膭?dòng)力，無(wú)需進(jìn)行抽水活動(dòng)可以減小修復(fù)行為對(duì)地下水的擾動(dòng)。同時(shí)，磁體對(duì)鐵的表面富集作用可以有效地避免納米鐵對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)產(chǎn)生的不利影響。
[0006]一種基于磁場(chǎng)的受污染地下水的原位修復(fù)方法，包括如下步驟:
[0007]I)在地下水污染區(qū)域的下游邊界間隔開(kāi)挖至少一個(gè)寬度為D的溝形槽；
[0008]2)在地下水污染區(qū)域內(nèi)水流方向溝形槽的上游打至少一口注入井，其與溝形槽距離為L(zhǎng) ；
[0009]3)將磁體置入溝形槽中；
[0010]4)溝形槽內(nèi)剩余的寬度為D-D1的區(qū)域?yàn)殍F富集區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)安裝一抽提泵；
[0011]5)將納米鐵懸浮液由注入泵通過(guò)注入井注入到地下水中；
[0012]6)納米鐵在磁力的作用下穿過(guò)地下水污染區(qū)域并與污染物發(fā)生作用達(dá)到地下水修復(fù)的目的，納米鐵反應(yīng)后產(chǎn)生的鐵的氧化物在鐵富集區(qū)聚集；
[0013]7)當(dāng)鐵富集區(qū)中鐵的濃度達(dá)到較高濃度后，開(kāi)啟抽提泵將其抽出。
[0014]在步驟I)中，所述的溝形槽的寬度D = DJD2，其中Dl為磁體的寬度；D2為鐵富集區(qū)的覽度；D2 = 0.8?1.2D”
[0015]在步驟2)中，所述的注入井處的磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)不低于5mT，注入井的低端口應(yīng)深入地下水位線(xiàn)0.5?lm，若需設(shè)置多口注入井，注入井的間距可為1.5?3m ;
[0016]在步驟3)中，所述的磁體厚度為D1、高度為H+Hi+H2、長(zhǎng)度比溝形槽略小，其中H為污染層厚度A = 0.8?1.2H，H2 = 0.3?0.5H ;
[0017]在步驟4)中，所述的抽提泵的下管深度應(yīng)介于2/3H+H2至!1+1/2?+?之間；
[0018]在步驟5)中，所述的納米鐵懸浮液的濃度為0.15?0.35mg/mL,注入速度為160?250ml/min,注入量應(yīng)不超過(guò)1.5?18L/(井.次)，注入間隔時(shí)間為2?4h ;
[0019]在步驟7)中，所述的鐵的濃度在0.05?0.lmg/mL范圍內(nèi)時(shí)可開(kāi)啟抽提泵將其抽出，抽水速度為80?100ml/min。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的益處在于:
[0021]1.通過(guò)磁力的作用可以有效的促使納米鐵的擴(kuò)散遷移，磁力是零價(jià)鐵遷移的根本作用力。
[0022]2.無(wú)需進(jìn)行抽水活動(dòng)，不會(huì)加快地下水流速，有助于減小對(duì)地下水的擾動(dòng)、避免污染團(tuán)塊的擴(kuò)散。
[0023]3.磁體對(duì)鐵的集聚作用可以有效地回收納米鐵，防止其對(duì)環(huán)境和人類(lèi)產(chǎn)生不利的影響。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明方法的結(jié)構(gòu)示意圖
[0025]上述圖中:1-注入井；2_地下水流向；3_污染團(tuán)塊；4_納米鐵；5_地下水位線(xiàn)；6-鐵富集區(qū)；7_磁體；8_基巖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明；
[0027]實(shí)施例1
[0028]本實(shí)施例為一受六價(jià)鉻污染的4mX4m的地下水區(qū)域,其中，地下水埋深為1.8m,污染層厚度為4.5m,區(qū)域內(nèi)污染物濃度為0.67mg/L,含水層介質(zhì)為粉細(xì)砂。在此地下水污染區(qū)域下游邊界開(kāi)挖兩個(gè)1.8mx0.6mxl0m(長(zhǎng)x寬x高)的溝形槽，并在溝形槽內(nèi)布設(shè)厚度為0.25米的磁體7，抽提泵的管下到6m處。在與溝形槽相距5.5m的上游區(qū)域內(nèi)打2 口直徑為0.3m,井深為2.5m的注入井I。將30L濃度為0.3mg/mL的納米鐵懸浮液以200mL/min的速度分3次注入到地下水中，注入時(shí)間間隔為2h.當(dāng)鐵富集區(qū)6內(nèi)總鐵的濃度為0.08mg/ml時(shí)開(kāi)始抽水，小于0.05mg/ml是停止抽水，共抽出地下水100L。經(jīng)過(guò)此次修復(fù)行為后區(qū)域內(nèi)地下水六價(jià)鉻濃度為0.09mg/L，說(shuō)明該方法能夠有效地去除地下水中的污染物，此外，該方法還回收了 60.1%的鐵，有助于預(yù)防應(yīng)修復(fù)行為而引起的二次污染。
【權(quán)利要求】
1.一種基于磁場(chǎng)的受污染地下水的原位修復(fù)方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)在地下水污染區(qū)域的下游邊界間隔開(kāi)挖至少一個(gè)寬度為D的溝形槽； 2)在地下水污染區(qū)域內(nèi)水流方向溝形槽的上游打至少一口注入井，其與溝形槽距離為L(zhǎng) ； 3)將磁體置入溝形槽中； 4)溝形槽內(nèi)剩余的寬度區(qū)域?yàn)殍F富集區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)安裝一抽提泵； 5)將納米鐵懸浮液由注入泵通過(guò)注入井注入到地下水中； 6)納米鐵在磁力的作用下穿過(guò)地下水污染區(qū)域并與污染物發(fā)生作用達(dá)到地下水修復(fù)的目的，納米鐵反應(yīng)后產(chǎn)生的鐵的氧化物在鐵富集區(qū)聚集； 7)當(dāng)鐵富集區(qū)中鐵的濃度達(dá)到較高濃度后，開(kāi)啟抽提泵將其抽出。
2.如權(quán)利要求1所述一種基于磁場(chǎng)的受污染地下水的原位修復(fù)方法，其特征在于，在步驟I)中，所述的溝形槽的寬度D = DJD2，其中Dl為磁體的寬度；D2為鐵富集區(qū)的寬度；D2 = 0.8 ?1.2D10
3.如權(quán)利要求1所述一種基于磁場(chǎng)的受污染地下水的原位修復(fù)方法，其特征在于，在步驟2)中，所述的注入井處的磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)不低于5mT，注入井的低端口應(yīng)深入地下水位線(xiàn)0.5?lm，若需設(shè)置多口注入井，注入井的間距可為1.5?3m。
4.如權(quán)利要求1所述一種基于磁場(chǎng)的受污染地下水的原位修復(fù)方法，其特征在于，在步驟3)中，所述的磁體厚度為D1、高度為H+Hi+H2、長(zhǎng)度比溝形槽略小，其中H為污染層厚度！H1 = 0.8 ?1.2H, H2 = 0.3 ?0.5H。
5.如權(quán)利要求1所述一種基于磁場(chǎng)的受污染地下水的原位修復(fù)方法，其特征在于，在步驟4)中，所述的抽提泵的下管深度應(yīng)介于2/3H+H2至!1+1/2?+?之間。
6.如權(quán)利要求1所述一種基于磁場(chǎng)的受污染地下水的原位修復(fù)方法，其特征在于，在步驟5)中，所述的納米鐵懸浮液的濃度為0.15?0.35mg/mL，注入速度為160?250ml/min，注入量應(yīng)不超過(guò)1.5?18L/(井.次)，注入間隔時(shí)間為2?4h。
7.如權(quán)利要求1所述一種基于磁場(chǎng)的受污染地下水的原位修復(fù)方法，其特征在于，在步驟7)中，所述的鐵的濃度在0.05?0.lmg/mL范圍內(nèi)時(shí)可開(kāi)啟抽提泵將其抽出，抽水速度為 80 ?100ml/min。
【文檔編號(hào)】C02F1/48GK104291400SQ201410593746
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】黃理輝, 周實(shí)際, 薛靜, 劉銓, 劉高風(fēng), 金鳳, 王嫚, 李剛 申請(qǐng)人:山東大學(xué)