基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻,包括:反應(yīng)井,其設(shè)置在含有鈾污染地下水的土壤中,位于地下水水流路徑上,且頂部與地面齊平,所述反應(yīng)井的頂部具有朝上的第一開(kāi)口;反應(yīng)介質(zhì),其設(shè)置在所述反應(yīng)井內(nèi),所述反應(yīng)介質(zhì)為生物硫鐵復(fù)合材料;其中,所述反應(yīng)井被分割為位于上部的第一容置空間和位于下部的第二容置空間,所述反應(yīng)介質(zhì)位于所述第二容置空間內(nèi),以供鈾污染地下水滲流入所述反應(yīng)介質(zhì)。本實(shí)用新型制備的材料和裝置對(duì)水體中鈾的去除率高,無(wú)二次污染,再生性能好,滿(mǎn)足當(dāng)前地下水鈾污染滲透反應(yīng)墻材料的需要。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型屬于環(huán)境與地下水處理領(lǐng)域,特別涉及一種基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻。
【背景技術(shù)】
[0002]過(guò)去幾十年,由于鈾礦的開(kāi)采和濃縮鈾加工工業(yè)的廣泛開(kāi)展,造成了大量地下水體的鈾污染。盡管放射性核素鈾的活度較低,但其半衰期長(zhǎng)、廢物數(shù)量大、分布面廣,對(duì)環(huán)境構(gòu)成長(zhǎng)久潛在危害。鈾的危害主要表現(xiàn)在其重金屬化學(xué)毒性和放射性輻射兩種形式上。當(dāng)其進(jìn)入人體后,主要蓄積于肝臟、腎臟和骨骼中,根據(jù)劑量大小的不同,可引起急性或慢性中毒,并誘發(fā)多種疾病,引起肝臟損傷和誘發(fā)癌癥。
[0003]核素鈾隨著地下水流動(dòng)而迀移與彌散是核素向周?chē)h(huán)境中擴(kuò)散的主要途徑,特別是在山谷型尾礦庫(kù)中,地下水水力坡度大,流動(dòng)速度快,更有利于核素在地下水環(huán)境中的擴(kuò)散迀移,核素進(jìn)入地下水流后迀移主要有分子擴(kuò)散迀移、滲流迀移、滲流彌散迀移。核素在運(yùn)動(dòng)的地下水中迀移時(shí),同時(shí)存在上述3種迀移方式。只是在不同條件下各種迀移方式所占份額不一。
[0004]在被污染的地下水體中,鈾主要是以溶解態(tài)的六價(jià)鈾(U(VI)、鈾酰(UO22")或多種氫氧化雙氧鈾和碳酸鈾酰鹽化合物的形式存在。這種形態(tài)的鈾溶解度非常高,極易隨地下水流動(dòng)而迀移,如果治理措施不得當(dāng),會(huì)導(dǎo)致這種形態(tài)的鈾滲入地下環(huán)境,從而使這種形態(tài)的鈾隨地下水不斷迀移、擴(kuò)散,長(zhǎng)期如此,將對(duì)地下水和周?chē)鷳B(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染、破壞,從而造成大范圍的地下水污染。因此,研究如何防治鈾滲透液污染地下水對(duì)保護(hù)和改善水資源環(huán)境具有重要意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題和/或缺陷,并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型還有一個(gè)目的是提供一種基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻,本實(shí)用新型采用地下水滲透反應(yīng)墻技術(shù)(PRB),在鈾尾礦等存在鈾污染的土地下修建滲透反應(yīng)墻,利用反應(yīng)墻中的反應(yīng)介質(zhì)來(lái)原位修復(fù)地下水污染。
[0007]為此,本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為:
[0008]—種基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻,包括:
[0009]反應(yīng)井,其設(shè)置在含有鈾污染地下水的土壤中,位于地下水水流路徑上,且頂部與地面齊平,所述反應(yīng)井的頂部具有朝上的第一開(kāi)口 ;
[0010]反應(yīng)介質(zhì),其設(shè)置在所述反應(yīng)井內(nèi),所述反應(yīng)介質(zhì)為生物硫鐵復(fù)合材料;
[0011]其中,所述反應(yīng)井被分割為位于上部的第一容置空間和位于下部的第二容置空間,所述反應(yīng)介質(zhì)位于所述第二容置空間內(nèi),以供鈾污染地下水滲流入所述反應(yīng)介質(zhì)。
[0012]優(yōu)選的是,所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻中,還包括:
[0013]介質(zhì)更換裝置,其包括移動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)裝置沿所述反應(yīng)井的豎直方向進(jìn)行往返移動(dòng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu),所述移動(dòng)裝置設(shè)置在所述反應(yīng)井內(nèi),且所述反應(yīng)介質(zhì)被容納于所述移動(dòng)裝置中,所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述反應(yīng)井的井壁上,在所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下,所述移動(dòng)裝置帶動(dòng)所述反應(yīng)介質(zhì)沿所述反應(yīng)井的豎直方向移動(dòng).
[0014]優(yōu)選的是,所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻,還包括:
[0015]扶梯,其設(shè)置于所述第一容置空間內(nèi)。
[0016]優(yōu)選的是,所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻中,所述移動(dòng)裝置包括底托和鐵鏈,所述底托設(shè)置于所述反應(yīng)介質(zhì)的底部,所述鐵鏈的一端固定在所述底托上,所述鐵鏈的另一端與所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)連接,所述鐵鏈和所述底托形成一容納空間,所述反應(yīng)介質(zhì)位于所述容納空間內(nèi)。
[0017]優(yōu)選的是,所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻中,所述鐵鏈設(shè)置有三條,其中一條鐵鏈的一端固定在所述底托的中心處,剩余兩條鐵鏈沿所述底托的縱向軸線對(duì)稱(chēng)固定于所述底托的外圈上。
[0018]優(yōu)選的是,所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻中,所述鐵鏈與所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)之間還設(shè)置有定滑輪。
[0019]優(yōu)選的是,所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻,還包括:
[0020]井蓋,其設(shè)置在所述反應(yīng)井的上方,封閉所述第一開(kāi)口,所述井蓋包括第一井蓋和第二井蓋,所述第一井蓋上開(kāi)設(shè)有第二開(kāi)口,所述第二井蓋設(shè)置于所述第一井蓋上,以封閉或打開(kāi)所述第二開(kāi)口。
[0021 ]本實(shí)用新型至少包括以下有益效果:
[0022]本實(shí)用新型的裝置是以滲透反應(yīng)墻為理論基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的反應(yīng)井,滲透反應(yīng)墻的深度由地下水徑流深度決定,井的直徑由鈾污染現(xiàn)狀決定。本實(shí)用新型的裝置設(shè)計(jì)了上部第一容置空間結(jié)構(gòu),能增大截留的地下水量,同時(shí)也為更換反應(yīng)介質(zhì)提供了方便,降低成本。本裝置的自動(dòng)化程度高,用三根鐵鏈固定在底托上并將其上拉,提高了更換裝置的可靠性,提高了鈾去除的工作效率。當(dāng)鈾尾礦中的鈾進(jìn)入地下水流后,隨地下水迀移,被污染的地下水體流向低處的滲透反應(yīng)墻,進(jìn)入本裝置的反應(yīng)介質(zhì)材料,經(jīng)過(guò)一系列的生物化學(xué)反應(yīng),從而去除水體中的鈾。本實(shí)用新型制備的材料和裝置對(duì)水體中鈾的去除率高,無(wú)二次污染,再生性能好,滿(mǎn)足當(dāng)前地下水鈾污染滲透反應(yīng)墻材料的需要。
[0023]本實(shí)用新型的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn),部分還將通過(guò)對(duì)本實(shí)用新型的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本實(shí)用新型其中一個(gè)實(shí)施例中基于生物硫鐵鈾污染處理的滲透反應(yīng)墻的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是本實(shí)用新型其中一個(gè)實(shí)施例中基于生物硫鐵的鈾污染處理的滲透反應(yīng)墻的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3為本實(shí)用新型其中一個(gè)實(shí)施例中基于生物硫鐵的鈾污染處理的滲透反應(yīng)墻運(yùn)行示意圖。
[0027]圖4為本實(shí)用新型其中一個(gè)實(shí)施例中基于生物硫鐵的鈾污染處理的滲透反應(yīng)墻側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明,以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0029]應(yīng)當(dāng)理解,本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語(yǔ)并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
[0030]如圖1?圖4所示,本實(shí)用新型還提供一種基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻,包括:
[0031]反應(yīng)井,其設(shè)置在含有鈾污染地下水的土壤中,位于地下水水流路徑上,且頂部與地面齊平,所述反應(yīng)井的頂部具有朝上的第一開(kāi)口 ;
[0032]反應(yīng)介質(zhì)6,其設(shè)置在所述反應(yīng)井內(nèi),所述反應(yīng)介質(zhì)6為生物硫鐵復(fù)合材料。本實(shí)用新型用新型材料,利用細(xì)菌細(xì)胞膜上電子傳遞鏈系統(tǒng)將高價(jià)態(tài)的鈾轉(zhuǎn)化成低價(jià)態(tài)的鈾,并進(jìn)行吸附固定,以此來(lái)修復(fù)鈾的地下水污染。
[0033]其中,所述反應(yīng)井被分割為位于上部的第一容置空間4和位于下部的第二容置空間,所述反應(yīng)介質(zhì)6位于所述第二容置空間內(nèi),以供鈾污染地下水滲流入所述反應(yīng)介質(zhì)6。第一容置空間4的存在能阻斷地下水的正常水平流動(dòng),使地下水滲流方向向下進(jìn)入反應(yīng)介質(zhì)6,使地下水得到凈化;在建造時(shí)只需在打完井后,在井壁上做一些簡(jiǎn)單的加固處理,即可形成第一容置空間4,從而為整套裝置極大的節(jié)約了成本,經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。第一容置空間4為更換反應(yīng)介質(zhì)6提供方便,節(jié)約時(shí)間,節(jié)約人力和物力。當(dāng)更換反應(yīng)介質(zhì)6變得方便后,能周期性的更換,使反應(yīng)介質(zhì)6的修復(fù)效率能穩(wěn)定在較高的水平。
[0034]在本實(shí)用新型的其中一個(gè)實(shí)施例中,當(dāng)在檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)介質(zhì)6的處理能力和處理效果不理想時(shí),便需要更換反應(yīng)介質(zhì)6,此時(shí),作為優(yōu)選,該基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻還包括:
[0035]介質(zhì)更換裝置8,其包括移動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)裝置沿所述反應(yīng)井的豎直方向進(jìn)行往返移動(dòng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu),所述移動(dòng)裝置設(shè)置在所述反應(yīng)井內(nèi),且所述反應(yīng)介質(zhì)6被容納于所述移動(dòng)裝置中,所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述反應(yīng)井的井壁上,在所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下,所述移動(dòng)裝置帶動(dòng)所述反應(yīng)介質(zhì)6沿所述反應(yīng)井的豎直方向移動(dòng)。
[0036]在本實(shí)用新型的其中一個(gè)實(shí)施例中,作為優(yōu)選,還包括:扶梯3,其設(shè)置于所述第一容置空間4內(nèi)。
[0037]在本實(shí)用新型的其中一個(gè)實(shí)施例中,作為優(yōu)選,所述移動(dòng)裝置包括底托7和鐵鏈5,所述底托7設(shè)置于所述反應(yīng)介質(zhì)6的底部,所述鐵鏈5的一端固定在所述底托7上,所述鐵鏈5的另一端與所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)連接,所述鐵鏈5和所述底托7形成一容納空間,所述反應(yīng)介質(zhì)6位于所述容納空間內(nèi)。該動(dòng)力機(jī)構(gòu)可采用電機(jī),通過(guò)電動(dòng)機(jī)拉動(dòng)鐵鏈5,將底托7及托在底托7上的反應(yīng)介質(zhì)6提起,當(dāng)上提到適當(dāng)高度后,停止電動(dòng)機(jī)運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)反應(yīng)介質(zhì)6的更換。本實(shí)用新型的介質(zhì)更換裝置8,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,節(jié)約成本,且操作方式簡(jiǎn)便,安全可靠,維護(hù)簡(jiǎn)單,更換介質(zhì)無(wú)需太大工程量。為介質(zhì)的更換節(jié)約了時(shí)間,提高了效率。
[0038]在本實(shí)用新型的其中一個(gè)實(shí)施例中,作為優(yōu)選,所述鐵鏈5設(shè)置有三條,其中一條鐵鏈5的一端固定在所述底托7的中心處,剩余兩條鐵鏈5沿所述底托7的縱向軸線對(duì)稱(chēng)固定于所述底托7的外圈上。
[0039]在本實(shí)用新型的其中一個(gè)實(shí)施例中,作為優(yōu)選,所述鐵鏈5與所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)之間還設(shè)置有定滑輪10。
[0040]在本實(shí)用新型的其中一個(gè)實(shí)施例中,作為優(yōu)選,還包括:
[0041]井蓋,其設(shè)置在所述反應(yīng)井的上方,封閉所述第一開(kāi)口,所述井蓋包括第一井蓋2和第二井蓋I,所述第一井蓋2上開(kāi)設(shè)有第二開(kāi)口,所述第二井蓋I設(shè)置于所述第一井蓋2上,以封閉或打開(kāi)所述第二開(kāi)口。第一井蓋2即是用鋼筋混凝土封住被挖去的土地表面并在一側(cè)留出一個(gè)圓形孔洞,在這個(gè)圓形孔洞上蓋上第二井蓋1,第二井蓋I可活動(dòng),為檢修反應(yīng)墻和更換反應(yīng)介質(zhì)6提供了方便。該部分位于土地或者道路表面,但不會(huì)影響地面上人、車(chē)及動(dòng)物的正?;顒?dòng)。
[0042]在本實(shí)用新型的其中一個(gè)實(shí)施例中,一種基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻裝置,主要由井蓋I,第一容置空間4,反應(yīng)介質(zhì)6和介質(zhì)更換裝置8這四部分構(gòu)成。鐵鏈5—端通過(guò)定滑輪固定在電動(dòng)機(jī)9上,底托7放置在反應(yīng)介質(zhì)6的下部,托住介質(zhì)的底部,三條鐵鏈5另一端固定底托7上。
[0043]在了解到受鈾污染的地下水的水位和污染情況后,修建本裝置。
[0044]正常工作工況:
[0045]在正常工況下,第二井蓋I關(guān)閉,反應(yīng)墻處于封閉狀態(tài)。
[0046]地下水在滲流過(guò)程中,遇到滲透反應(yīng)墻后,一部分水位較高的地下水沿第一容置空間井壁下滲到反應(yīng)介質(zhì)區(qū)域并進(jìn)入反應(yīng)介質(zhì)6中,在其中與反應(yīng)介質(zhì)發(fā)生生化反應(yīng)得到凈化后,流出反應(yīng)墻;另一部分水位較低低至與下部的反應(yīng)介質(zhì)6同高度的地下水滲流直接通過(guò)反應(yīng)介質(zhì)6,在得到凈化后流出反應(yīng)墻。
[0047]檢查修理工況:
[0048]對(duì)滲透反應(yīng)墻定期進(jìn)行檢查時(shí),可打開(kāi)第二井蓋I,通過(guò)設(shè)置在第二井蓋一側(cè)的扶梯3下行到反應(yīng)墻中進(jìn)行檢查修理。
[0049]反應(yīng)介質(zhì)6更換工況:
[0050]當(dāng)在檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)介質(zhì)6的處理能力和處理效果不理想時(shí),需要更換反應(yīng)介質(zhì)
6。首先打開(kāi)第二井蓋I,啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)9,拉動(dòng)三條鐵鏈,此時(shí)介質(zhì)處于底托7上。三條鐵鏈5通過(guò)定滑輪將底托7從滲透反應(yīng)墻底部拉升至適當(dāng)高度后,關(guān)閉電動(dòng)機(jī),更換反應(yīng)介質(zhì)6。更換介質(zhì)操作簡(jiǎn)單,可靠性高。
[0051]這里說(shuō)明的模塊數(shù)量和處理規(guī)模是用來(lái)簡(jiǎn)化本實(shí)用新型的說(shuō)明的。對(duì)本實(shí)用新型的生物硫鐵、反應(yīng)介質(zhì)和介質(zhì)更換裝置的應(yīng)用、修改和變化對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
[0052]如上所述,根據(jù)本實(shí)用新型,反應(yīng)介質(zhì)基于新型介質(zhì)材料對(duì)鈾污染良好的處理效果而設(shè)計(jì)的,本裝置能實(shí)現(xiàn)對(duì)鈾污染的地下水進(jìn)行原位修復(fù)凈化,本裝置整體結(jié)構(gòu)合理,修建成本較低,檢修方便,處理效果好。
[0053]盡管本實(shí)用新型的實(shí)施方案已公開(kāi)如上,但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用,它完全可以被適用于各種適合本實(shí)用新型的領(lǐng)域,對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言,可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改,因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下,本實(shí)用新型并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻,其特征在于,包括: 反應(yīng)井,其設(shè)置在含有鈾污染地下水的土壤中,位于地下水水流路徑上,且頂部與地面齊平,所述反應(yīng)井的頂部具有朝上的第一開(kāi)口 ; 反應(yīng)介質(zhì),其設(shè)置在所述反應(yīng)井內(nèi),所述反應(yīng)介質(zhì)為生物硫鐵復(fù)合材料; 其中,所述反應(yīng)井被分割為位于上部的第一容置空間和位于下部的第二容置空間,所述反應(yīng)介質(zhì)位于所述第二容置空間內(nèi),以供鈾污染地下水滲流入所述反應(yīng)介質(zhì)。2.如權(quán)利要求1所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻,其特征在于,還包括: 介質(zhì)更換裝置,其包括移動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)裝置沿所述反應(yīng)井的豎直方向進(jìn)行往返移動(dòng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu),所述移動(dòng)裝置設(shè)置在所述反應(yīng)井內(nèi),且所述反應(yīng)介質(zhì)被容納于所述移動(dòng)裝置中,所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述反應(yīng)井的井壁上,在所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下,所述移動(dòng)裝置帶動(dòng)所述反應(yīng)介質(zhì)沿所述反應(yīng)井的豎直方向移動(dòng)。3.如權(quán)利要求1所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻,其特征在于,還包括: 扶梯,其設(shè)置于所述第一容置空間內(nèi)。4.如權(quán)利要求2所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻,其特征在于,所述移動(dòng)裝置包括底托和鐵鏈,所述底托設(shè)置于所述反應(yīng)介質(zhì)的底部,所述鐵鏈的一端固定在所述底托上,所述鐵鏈的另一端與所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)連接,所述鐵鏈和所述底托形成一容納空間,所述反應(yīng)介質(zhì)位于所述容納空間內(nèi)。5.如權(quán)利要求4所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻,其特征在于,所述鐵鏈設(shè)置有三條,其中一條鐵鏈的一端固定在所述底托的中心處,剩余兩條鐵鏈沿所述底托的縱向軸線對(duì)稱(chēng)固定于所述底托的外圈上。6.如權(quán)利要求4所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻,其特征在于,所述鐵鏈與所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)之間還設(shè)置有定滑輪。7.如權(quán)利要求1所述的基于生物硫鐵的鈾污染地下水處理滲透反應(yīng)墻,其特征在于,還包括: 井蓋,其設(shè)置在所述反應(yīng)井的上方,封閉所述第一開(kāi)口,所述井蓋包括第一井蓋和第二井蓋,所述第一井蓋上開(kāi)設(shè)有第二開(kāi)口,所述第二井蓋設(shè)置于所述第一井蓋上,以封閉或打開(kāi)所述第二開(kāi)口。
【文檔編號(hào)】G21F9/18GK205680452SQ201620459706
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月19日 公開(kāi)號(hào)201620459706.9, CN 201620459706, CN 205680452 U, CN 205680452U, CN-U-205680452, CN201620459706, CN201620459706.9, CN205680452 U, CN205680452U
【發(fā)明人】曾濤濤, 祝鵬烽, 廖偉, 初雨薇, 周玉林, 蔣小梅, 李仕友
【申請(qǐng)人】南華大學(xué)