一種可調(diào)控可滲透反應(yīng)墻滲透性能的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可調(diào)控可滲透反應(yīng)墻滲透性能的方法，屬于地下水重金屬污染修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括如下步驟：(1)在PRB進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)，均填充粒徑為20?50目的石英砂層，填充高度2?5cm，填充內(nèi)徑2?4cm，得到填充好的PRB進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)；(2)在PRB反應(yīng)區(qū)，填充活性介質(zhì)材料，填充高度40?60cm，填充內(nèi)徑2?4cm，得到填充好的PRB反應(yīng)區(qū)；(3)將待處理的污水，先通過填充好的PRB的進(jìn)水區(qū)，再通過填充好的PRB反應(yīng)區(qū)，最后通過填充好的PRB出水區(qū)，即得到處理過的污水。采用本發(fā)明的方法，可根據(jù)污染場地的分區(qū)滲透系數(shù)，最大程度捕捉污染羽，實現(xiàn)原位分區(qū)修復(fù)地下水重金屬鉛、鋅、鎘污染。
【專利說明】
一種可調(diào)控可滲透反應(yīng)墻滲透性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種可調(diào)控可滲透反應(yīng)墻滲透性能的方法，屬于地下水重金屬污染修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]反應(yīng)滲透墻(Permeable Reactive Barrier，PRB)是一種地下水原位修復(fù)技術(shù)，處理和維護(hù)成本低廉，被認(rèn)為是最具潛力的地下水修復(fù)技術(shù)，其對污染場地的水文地質(zhì)條件要求高，首先PRB的原位安裝不能影響污染場地的水文地質(zhì)條件，這要求PRB滲透系數(shù)是場地含水層滲透系數(shù)的2倍以上甚至更多。滲透系數(shù)是PRB正常運行的關(guān)鍵參數(shù)之一，其與PRB活性填充材料的選擇密切相關(guān)。若PRB滲透系數(shù)小于含水層滲透系數(shù)，受污染地下水將繞過滲透系數(shù)相對較小的反應(yīng)墻，選擇從PRB底部通過;但是PRB滲透系數(shù)不能過大，應(yīng)確保足夠的水力停留時間，使受污染地下水流經(jīng)PRB時，重金屬污染物被截留去除。由此可見，可滲透反應(yīng)墻原位修復(fù)重金屬污染地下水，需要在維持PRB系統(tǒng)穩(wěn)定的滲透性能和保證重金屬凈化效果之間尋求平衡點。目前，國內(nèi)外學(xué)者對PRB系統(tǒng)凈化去除重金屬污染物進(jìn)行了大量的研究，而對于不同介質(zhì)填充材料組合條件下PRB滲透性能的研究還比較少，考慮PRB系統(tǒng)穩(wěn)定的滲透性能同時可用于治理重金屬污染的研究尚未見報道。
[0003]對于水文地質(zhì)條件復(fù)雜，特別是巖溶地區(qū)地下水重金屬污染的修復(fù)，由于含水層屬于非均質(zhì)的復(fù)雜系統(tǒng)，區(qū)域滲透系數(shù)相差較大，單一 PRB原位修復(fù)難以確保穩(wěn)定處理效果，針對現(xiàn)有可滲透反應(yīng)墻工藝尚未提出根據(jù)實際需要調(diào)整可滲透反應(yīng)墻的滲透性，解決可滲透反應(yīng)墻在實際應(yīng)用中污染場地滲透性呈不均勻分布的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可調(diào)控可滲透反應(yīng)墻滲透性能的方法。水文地質(zhì)條件復(fù)雜，特別是巖溶地區(qū)，含水層屬于非均質(zhì)的復(fù)雜系統(tǒng)，滲透性呈不均勻分布，采用本發(fā)明的方法，可根據(jù)污染場地的分區(qū)滲透系數(shù)，最大程度捕捉污染羽，實現(xiàn)原位分區(qū)修復(fù)地下水重金屬鉛、鋅、鎘污染。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種可調(diào)控可滲透反應(yīng)墻滲透性能的方法，包括如下步驟:
[0006](I)在PRB進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)，均填充粒徑為20-50目的石英砂層，填充高度2-5cm，填充內(nèi)徑2-4cm，得到填充好的PRB進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)；
[0007](2)在PRB反應(yīng)區(qū)，填充活性介質(zhì)材料，填充高度40-60cm，填充內(nèi)徑2-4cm，得到填充好的PRB反應(yīng)區(qū)；
[0008](3)將待處理的污水，先通過步驟(I)填充好的PRB的進(jìn)水區(qū)，再通過步驟(2)填充好的PRB反應(yīng)區(qū)，最后通過步驟⑴填充好的PRB出水區(qū)，即得到處理過的污水。
[0009]水文地質(zhì)條件復(fù)雜，特別是巖溶地區(qū)，含水層屬于非均質(zhì)的復(fù)雜系統(tǒng)，滲透性呈不均勻分布，采用本發(fā)明的方法，可根據(jù)污染場地的分區(qū)滲透系數(shù)，最大程度捕捉污染羽，實現(xiàn)原位分區(qū)修復(fù)地下水重金屬鉛、鋅、鎘污染。
[0010]PRB反應(yīng)裝置的進(jìn)水瓶采用醫(yī)用莫菲氏滴管吊瓶，流速可調(diào)，入水方式為從上往下滲流，沿水流方向依次設(shè)置進(jìn)水區(qū)、反應(yīng)區(qū)及出水區(qū)，進(jìn)水區(qū)I為石英砂層，起均勻布水作用，保證反應(yīng)區(qū)活性介質(zhì)材料的處理效果，防止反應(yīng)區(qū)短流或堵塞，出水區(qū)為石英砂層，下部設(shè)取樣口。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0012]進(jìn)一步，步驟(2)中，所述活性介質(zhì)材料為以下兩種混合物中的一種:重量百分?jǐn)?shù)80-94%、粒徑彡16目的紅輝沸石和重量百分?jǐn)?shù)6-20%、粒徑100-200目的膨潤土的混合物；或者重量百分?jǐn)?shù)80-94%、粒徑彡10目的斜發(fā)沸石和重量百分?jǐn)?shù)6-20%、粒徑100-200目的膨潤土的混合物。
[0013]采用上述進(jìn)一步的有益效果是:采用斜發(fā)沸石、紅輝沸石及膨潤土作為PRB系統(tǒng)反應(yīng)區(qū)的活性介質(zhì)填充材料，這些天然礦物材料資源豐富、價格低廉及污染少，具有較大的離子交換及吸附能力，可吸附去除水體中的重金屬，同時利用膨潤土吸濕膨脹性，通過粒度與配比的優(yōu)化研究實現(xiàn)PRB系統(tǒng)滲透系數(shù)可控性。
[0014]更進(jìn)一步，重量百分?jǐn)?shù)80-94%、粒徑彡16目的紅輝沸石和重量百分?jǐn)?shù)6-20%、粒徑100-200目的膨潤土的混合物，其滲透系數(shù)為3.2 X 10—4-78.2 X 10—4cm/s。
[0015]采用上述更進(jìn)一步的有益效果是:水文地質(zhì)條件復(fù)雜，特別是巖溶地區(qū)，含水層屬于非均質(zhì)的復(fù)雜系統(tǒng)，滲透性呈不均勻分布，根據(jù)污染場地的分區(qū)滲透系數(shù)，選擇相應(yīng)滲透系數(shù)的紅輝沸石及膨潤土活性填充材料配比組合，實現(xiàn)分區(qū)修復(fù)地下水重金屬鉛、鋅、鎘污染。
[0016]更進(jìn)一步，重量百分?jǐn)?shù)80-94%、粒徑彡10目的斜發(fā)沸石和重量百分?jǐn)?shù)6-20%、粒徑100-200目的膨潤土的混合物，其滲透系數(shù)為1.6 X 10—4-27.0 X 10—4cm/s。
[0017]采用上述更進(jìn)一步的有益效果是:針對水文地質(zhì)條件復(fù)雜，特別是巖溶地區(qū)，含水層屬于非均質(zhì)的復(fù)雜系統(tǒng)，滲透性呈不均勻分布，根據(jù)污染場地的分區(qū)滲透系數(shù)，選擇相應(yīng)滲透系數(shù)的斜發(fā)沸石及膨潤土活性填充材料配比組合，實現(xiàn)分區(qū)修復(fù)地下水重金屬鉛、鋅、鎘污染。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019]1.水文地質(zhì)條件復(fù)雜，特別是巖溶地區(qū)，含水層屬于非均質(zhì)的復(fù)雜系統(tǒng)，滲透性呈不均勻分布，采用本發(fā)明的方法，可根據(jù)污染場地的分區(qū)滲透系數(shù)，最大程度捕捉污染羽，實現(xiàn)原位分區(qū)修復(fù)地下水重金屬鉛、鋅、鎘污染。
[0020]2.本發(fā)明采用斜發(fā)沸石、紅輝沸石及膨潤土作為PRB系統(tǒng)反應(yīng)區(qū)的活性介質(zhì)填充材料，這些天然礦物材料資源豐富、價格低廉及污染少，具有較大的離子交換及吸附能力，可吸附去除水體中的重金屬，同時利用膨潤土吸濕膨脹性，通過粒度與配比的優(yōu)化研究實現(xiàn)PRB系統(tǒng)滲透系數(shù)可控性。
[0021 ] 3.本發(fā)明的方法可應(yīng)用于原位治理地下水重金屬污染中，且方法簡單，市場前景廣闊，適合規(guī)?；茝V。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的PRB反應(yīng)裝置示意圖。
[0023]圖中:1-進(jìn)水區(qū)，2-反應(yīng)區(qū)，3-出水區(qū)，4-取樣口。
【具體實施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0025]實施例1
[0026]本實施例的一種可調(diào)控可滲透反應(yīng)墻滲透性能的方法，包括如下步驟:
[0027](I)如圖1所示，在PRB進(jìn)水區(qū)I和出水區(qū)3，均填充粒徑為20目的石英砂層，填充高度2cm，填充內(nèi)徑4cm，得到填充好的PRB進(jìn)水區(qū)I和出水區(qū)3;
[0028](2)在PRB反應(yīng)區(qū)2，填充重量百分?jǐn)?shù)86%、粒徑16目的紅輝沸石和重量百分?jǐn)?shù)14%、粒徑100目的膨潤土的混合物為活性介質(zhì)材料，滲透系數(shù)(平均值):5.1 X 10—4cm/s，填充高度40cm，填充內(nèi)徑4cm，得到填充好的PRB反應(yīng)區(qū)2;
[0029](3)將Pb濃度20mg/L的待處理的污水，先通過步驟(I)填充好的PRB的進(jìn)水區(qū)I，再通過步驟(2)填充好的PRB反應(yīng)區(qū)2，最后通過步驟(I)填充好的PRB出水區(qū)3，連續(xù)運行一周后，從取樣口 4取樣，即得到Pb濃度0.01mg/L處理過的污水，Pb去除率達(dá)99.95%。
[0030]實施例2
[0031 ]本實施例的一種可調(diào)控可滲透反應(yīng)墻滲透性能的方法，包括如下步驟:
[0032](I)如圖1所示，在PRB進(jìn)水區(qū)I和出水區(qū)3，均填充粒徑為40目的石英砂層，填充高度3.5cm，填充內(nèi)徑3cm，得到填充好的PRB進(jìn)水區(qū)I和出水區(qū)3;
[0033](2)在PRB反應(yīng)區(qū)2，填充重量百分?jǐn)?shù)91%、粒徑10目的斜發(fā)沸石和重量百分?jǐn)?shù)9%、粒徑200目的膨潤土的混合物為活性介質(zhì)材料，滲透系數(shù)(平均值):9.6X 10—3cm/s，填充高度50cm，填充內(nèi)徑3cm，得到填充好的PRB反應(yīng)區(qū)2 ；
[0034](3)將Cd濃度20mg/L的待處理的污水，先通過步驟(I)填充好的PRB的進(jìn)水區(qū)I，再通過步驟(2)填充好的PRB反應(yīng)區(qū)2，最后通過步驟(I)填充好的PRB出水區(qū)3，連續(xù)運行一周后，從取樣口 4取樣，即得到Cd濃度0.00lmg/L處理過的污水，Cd去除率達(dá)99.995%。
[0035]實施例3
[0036]本實施例的一種可調(diào)控可滲透反應(yīng)墻滲透性能的方法，包括如下步驟:
[0037](I)如圖1所示，在PRB進(jìn)水區(qū)I和出水區(qū)3，均填充粒徑為50目的石英砂層，填充高度5m，填充內(nèi)徑2cm，得到填充好的PRB進(jìn)水區(qū)I和出水區(qū)3;
[0038](2)在PRB反應(yīng)區(qū)2，填充重量百分?jǐn)?shù)80%、粒徑10-16目的斜發(fā)沸石和重量百分?jǐn)?shù)20%、粒徑100目的膨潤土的混合物為活性介質(zhì)材料，滲透系數(shù)(平均值):6.2 X 10—3cm/s，填充高度60cm，填充內(nèi)徑2cm，得到填充好的PRB反應(yīng)區(qū)2;
[0039](3)將Pb濃度11.6mg//L的待處理的污水，先通過步驟(I)填充好的PRB的進(jìn)水區(qū)I，再通過步驟(2)填充好的PRB反應(yīng)區(qū)2，最后通過步驟(I)填充好的PRB出水區(qū)3，連續(xù)運行一周后，從取樣口 4取樣，即得到Pb濃度0.01mg/L處理過的污水，Pb去除率達(dá)99.95%。
[0040]實施例4
[0041 ]本實施例的一種可調(diào)控可滲透反應(yīng)墻滲透性能的方法，包括如下步驟:
[0042](I)如圖1所示，在PRB進(jìn)水區(qū)I和出水區(qū)3，均填充粒徑為20目的石英砂層，填充高度5m，填充內(nèi)徑3cm，得到填充好的PRB進(jìn)水區(qū)I和出水區(qū)3;
[0043](2)在PRB反應(yīng)區(qū)2，填充重量百分?jǐn)?shù)94%、粒徑16-20目的紅輝沸石和重量百分?jǐn)?shù)6%、粒徑100目的膨潤土的混合物為活性介質(zhì)材料，滲透系數(shù)(平均值):1.4X 10—3cm/s，填充高度45cm，填充內(nèi)徑3cm，得到填充好的PRB反應(yīng)區(qū)2;
[0044](3)將Cd濃度15.2mg//L的待處理的污水，先通過步驟(I)填充好的PRB的進(jìn)水區(qū)I，再通過步驟(2)填充好的PRB反應(yīng)區(qū)2，最后通過步驟(I)填充好的PRB出水區(qū)3，連續(xù)運行一周后，從取樣口 4取樣，即得到Cd濃度0.00lmg/L處理過的污水，Cd去除率達(dá)99.99%。
[0045]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種可調(diào)控可滲透反應(yīng)墻滲透性能的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)在PRB進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)，均填充粒徑為20-50目的石英砂層，填充高度2-5cm，填充內(nèi)徑2-4cm，得到填充好的PRB進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)； (2)在PRB反應(yīng)區(qū)，填充活性介質(zhì)材料，填充高度40-60cm，填充內(nèi)徑2_4cm，得到填充好的PRB反應(yīng)區(qū)； (3)將待處理的污水，先通過步驟(I)填充好的PRB的進(jìn)水區(qū)，再通過步驟(2)填充好的PRB反應(yīng)區(qū)，最后通過步驟⑴填充好的PRB出水區(qū)，即得到處理過的污水。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)控可滲透反應(yīng)墻滲透性能的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述活性介質(zhì)材料為以下兩種混合物中的一種:重量百分?jǐn)?shù)80-94%、粒徑<16目的紅輝沸石和重量百分?jǐn)?shù)6-20%、粒徑100-200目的膨潤土的混合物；或者重量百分?jǐn)?shù)80-94%、粒徑彡10目的斜發(fā)沸石和重量百分?jǐn)?shù)6-20%、粒徑100-200目的膨潤土的混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可調(diào)控可滲透反應(yīng)墻滲透性能的方法，其特征在于，重量百分?jǐn)?shù)80-94%、粒徑彡16目的紅輝沸石和重量百分?jǐn)?shù)6-20 %、粒徑100-200目的膨潤土的混合物，其滲透系數(shù)為3.2 X 10—4-78.2 X 10—4cm/s。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可調(diào)控可滲透反應(yīng)墻滲透性能的方法，其特征在于，重量百分?jǐn)?shù)80-94%、粒徑彡10目的斜發(fā)沸石和重量百分?jǐn)?shù)6-20 %、粒徑100-200目的膨潤土的混合物，其滲透系數(shù)為1.6 X 10—4-27.0 X 10—4cm/s。
【文檔編號】C02F101/20GK105948165SQ201610464148
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】林達(dá)紅, 李蘅, 張靜, 徐文炘, 肖筱瑜
【申請人】中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司