專利名稱：一種對污染地下水的原位修復反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及污染水的處理，尤其涉及一種對污染地下水的原位修復反應器。
背景技術：
近年來，隨著工農業(yè)生產的發(fā)展，尤其是有機合成化工、石油化工、農藥及殺蟲劑的迅速發(fā)展，越來越多的污染物進入土壤和水體，導致了飲用水水質的急劇惡化。其中環(huán)境激素類物質(EDCs)對水質的影響越來越大。環(huán)境激素是一類具有典型的憎水親脂特性的污染物，易吸附于含水層骨架及土壤顆粒上，在環(huán)境中不易為生物降解，對人和動物的健康能產生嚴重威脅。其通過食物鏈在脂肪中積累，可能導致免疫系統(tǒng)、內分泌系統(tǒng)、荷爾蒙、生殖系統(tǒng)疾病，并誘發(fā)癌癥。這些環(huán)境激素包括多氯化聯(lián)(二)苯(PCBs)、二氧(雜)芑、五氯苯酚(PCP)、全氯乙烯(PCE)、三氯乙烯(TCE)、1，1，1-三氯乙烷(1，1，1_TCA)以及甲苯、多環(huán)芳烴(PAHs)、廢酸、廢堿、焦油酸等等。地下水環(huán)境激素污染已經受到國際水文地質、環(huán)境地質和環(huán)境工程專業(yè)工作者的高度重視，并成為亟待解決的問題。上述污染物一旦進入地下含水層中就很難去除，因此需要提供一種污染地下水的原位修復反應器以解決上述問題。

發(fā)明內容
為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種對污染地下水的原位修復反應器，上述反應器包括第一層礫石層、反應層和第二層礫石層，上述反應層設置在上述第一層礫石層和上述第二層礫石層之間，上述污染地下水從上述第一層礫石層進入通過上述反應層和上述第二層礫石層后流出，上述反應層中設置有吸附劑，上述吸附劑包括物質A 煙灰、煤顆?；蛘邇烧叩幕旌衔铮镔|B 納米二氧化硅粉以及物質C 沸石，上述物質A、物質B和物質C之間的重量比例為2. 5 1.5 1。較佳地，上述吸附劑為顆粒狀。上述吸附劑的顆粒直徑在10mm-30mm之間。較佳地，上述反應層中還設置有納米金屬顆粒。上述納米金屬顆粒為納米鐵顆粒，上述納米鐵顆粒的粒徑為80nm-90nm，比表面積為54m2/g。較佳地，上述第一層礫石層上還設置有導流裝置。上述導流裝置為漏斗式導流墻。較佳地，上述反應器上還設置有電極，上述電極的一個電極設置在上述反應層的一側，上述電極的另一個電極設置在上述反應層的另一側。通過本發(fā)明的對污染地下水的原位修復反應器，可以有效去除污染水中的EDCs，并且其中的吸附劑可以循環(huán)使用，具有使用范圍廣、處理效果好、使用壽命長、成本低廉及操作維護方便，建設、運行可以都在地下，對人類活動影響小等特點，具有廣闊的應用前景。在發(fā)明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式
部分中進一步詳細說明。本發(fā)明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。


圖1為根據本發(fā)明一個實施例的原位修復反應器的結構示意圖；圖2為根據本發(fā)明一個實施例的原位修復反應器的結構示意圖，其上連接有電極。
具體實施例方式在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的結構。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于本領域的技術人員所熟習的特殊細節(jié)。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。本反應器一方面利用納米金屬作為強還原劑對地下水的有機污染物進行化學降解，另一方面利用吸附劑對有機污染物的吸附，使土壤或沉積物中的污染物在土壤或沉積物與吸附劑之間重新再分配，分配的結果使得土壤或沉積物中污染物濃度大大降低，只殘留生物攝取極為困難的部分。同時由于吸附劑強烈的吸附和緩慢的釋放作用，被吸附污染物的生物攝取可能也非常困難，以此達到治理的目的。首先說明根據本發(fā)明實施例的反應器中的吸附劑的成分。該吸附劑包括煙灰、煤顆粒或者兩者的混合物(本發(fā)明中稱為GC類物質)；納米二氧化硅粉；以及沸石。上述三者之間的重量比例為2. 5 1.5 1。將上述三種物質混合均勻后制成顆粒狀。較佳地，顆粒的直徑在10mm-30mm之間，這樣具有較高的滲透系數。接下來介紹對污染地下水的原位修復反應器(簡稱反應器)的具體結構。參考圖1，示出了根據本發(fā)明一個實施例的原位修復反應器100的結構示意圖。該反應器100包括三層，最上層為第一層礫石層110，中間一層為反應層120，下面一層為第二層礫石層130。其中反應層120中設置有上述的吸附劑(未示出)用于對污染水進行處理。較佳地，該反應器100還包括設置在第一層礫石層110上的導流裝置140，用于引導污染水進入該反應器100，參見圖1中箭頭所示的水流方向。該導流裝置140可以實現(xiàn)為漏斗式導流墻。污染水通過導流裝置140導流進入第一層礫石層110，然后通過反應層120對污染水進行處理，最后通過第二層礫石層130排出凈化后的水。進一步地，在反應層120中還設置有納米金屬顆粒(未示出)，其作用將在下面詳細描述。較佳地，納米金屬顆粒選擇納米鐵顆粒，納米鐵粒子呈深黑色，粒徑約為80nm-90nm,比表面積為 54m2/g。下面介紹該反應器100的工作方式。受污染地下水通過導流裝置導流進入原位修復反應器100，并在反應層120中與其中的吸附劑和/或納米金屬顆粒充分接觸。納米顆粒對污染物實現(xiàn)化學降解，同時吸附劑對EDCs (環(huán)境激素類物質)進行強烈吸附，實現(xiàn)EDCs與水體的分離。另外，本發(fā)明的反應器100可以再生循環(huán)使用。當反應器100中吸咐劑的容量達到飽和后，可以通過電催化產生的HO誘發(fā)一系列的自由基鏈反應，攻擊吸附劑上吸附的EDCs及水體中的EDCs，使之降解為二氧化碳、水和其他礦物鹽，實現(xiàn)吸附劑上EDCs降解削減、礦化和吸附劑的再生循環(huán)，從而達到對污染地下水進行原位修復。圖2示出了連接有電極150的反應器100。該電極150的一個電極設置在該反應層120的一側，該電極150的另一個電極設置在該反應層120的另一側。當反應層120中的吸咐劑容量達到飽和后，通過對反應器100中主對電極施加一低電壓從而形成電場，在外加電場的作用下，以靜電感應使其中吸附劑粒子復級化成為復級性粒子，即在粒子一端成為陽極并發(fā)生陽極反應，另一端成為陰極而發(fā)生陰極反應，其中的粒子群形成一個立體的電極，粒子之間構成大量微電解池，電解產生的O2在陰極上還原產生H2O2，同時反應體系催化生成能破壞EDCs結構的羥基自由基·0Η，這樣通過直接氧化和間接氧化將吸附在粒子電極表面的大部分有機物降解礦化，同時使粒子電極再生恢復吸附與電化功能，從而達到對污染地下水進行原位修復。本發(fā)明的反應器可以通過以下三種作用的共同降解EDCs 吸附劑對污染物的物理化學吸附；納米金屬顆粒對污染物的化學降解作用；電化學作用下對污染物的分解作用。通過這三種作用可以有效降解EDCs。本發(fā)明的反應器具有以下特點1、其中的礫石層起到保護反應層填料(吸附劑和/或納米金屬顆粒)不受水流沖力而流失的作用。吸附劑與納米金屬顆粒同時作用于受污染的地下水，交替發(fā)揮其吸附、化學氧化、生物降解作用以達到對有機物的有效去除。當吸附劑吸附容量達到飽和后通過附加低壓電流達到再生。2、EDCs 去除率達到 90 % .3、有效對受污染地下水進行原位修復，運行成本較異位修復方法每噸的處理費用減少 1/3-1/2。本發(fā)明的反應器適用于所有受EDCs污染的地下水的原位修復處理。本方法的反應器通過采用新型吸附劑具有高效選擇吸附性能，同時具有導電的特性，在反應中不易溶解、消耗；同時具有適當的粒徑，可以防止地下水流有過長的水力停留時間，同時也可以防止堵塞粒間空隙，不會發(fā)生有害化學反應或產生副產品。該反應器不存在吸附劑容量飽和而導致修復效果下降的問題，當達到飽和吸附容量后需要消耗電力資源也十分有限，具有使用范圍廣、處理效果好、使用壽命長、成本低廉及操作維護方便，建設、運行可以都在地下，對人類活動影響小等特點，具有廣闊的應用前景。本發(fā)明已經通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內。此外本領域技術人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據本發(fā)明的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權利要求書及其等效范圍所界定。
權利要求
1.一種對污染地下水的原位修復反應器，所述反應器包括第一層礫石層、反應層和第二層礫石層，所述反應層設置在所述第一層礫石層和所述第二層礫石層之間，所述污染地下水從所述第一層礫石層進入通過所述反應層和所述第二層礫石層后流出，所述反應層中設置有吸附劑，所述吸附劑包括物質A 煙灰、煤顆?；蛘邇烧叩幕旌衔?，物質B 納米二氧化硅粉以及物質C:沸石，所述物質A、物質B和物質C之間的重量比例為2. 5 1.5 1。
2.根據權利要求1所述的反應器，其特征在于，所述吸附劑為顆粒狀。
3.根據權利要求2所述的反應器，其特征在于，所述吸附劑的顆粒直徑在10mm-30mm之間。
4.根據權利要求3所述的反應器，其特征在于，所述反應層中還設置有納米金屬顆粒。
5.根據權利要求4所述的反應器，其特征在于，所述納米金屬顆粒為納米鐵顆粒，所述納米鐵顆粒的粒徑為80nm-90nm，比表面積為54m2/g。
6.根據權利要求5所述的反應器，其特征在于，所述第一層礫石層上還設置有導流裝置。
7.根據權利要求6所述的反應器，其特征在于，所述導流裝置為漏斗式導流墻。
8.根據權利要求7所述的反應器，其特征在于，所述反應器上還設置有電極，所述電極的一個電極設置在所述反應層的一側，所述電極的另一個電極設置在所述反應層的另一側。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對污染地下水的原位修復反應器，該反應器包括第一層礫石層、反應層和第二層礫石層，該反應層設置在該第一層礫石層和該第二層礫石層之間，該污染地下水從該第一層礫石層進入通過該反應層和該第二層礫石層后流出，該反應層中設置有吸附劑，該吸附劑包括物質A煙灰、煤顆?；蛘邇烧叩幕旌衔铮镔|B納米二氧化硅粉以及物質C沸石，該物質A、物質B和物質C之間的重量比例為2.5∶1.5∶1。本發(fā)明的原位修復反應器可以有效去除污染水中的EDCs，并且吸附劑可以循環(huán)使用，具有使用范圍廣、處理效果好、使用壽命長、成本低廉及操作維護方便，建設、運行可以都在地下，對人類活動影響小等特點，具有廣闊的應用前景。
文檔編號C02F9/02GK102381771SQ201010555140
公開日2012年3月21日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權日2010年11月23日
發(fā)明者劉剛, 周巖梅, 文建華, 石健, 石莉, 茅均標 申請人:南通清波環(huán)?？萍加邢薰?br>