CN113105079A - 一种污染地下水的修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污染地下水的修复方法，其包括以下步骤，自吸罐利用大气压和提升泵的压差，使得污染地下水依次经过提升管道、自吸罐和提升泵并输送至中和罐内；药剂自中和罐的顶部投入，并与污染地下水混合，得到初步修复的地下水；将初步修复的地下水经多级膜过滤净水器、反渗透膜进行过滤，得到修复的地下水。本发明通过自吸罐均质、中和罐降解顽固物质、多级膜过滤净水器和反渗透膜过滤杂质的方式修复污染地下水，且使用的修复设备具有安装简单、操作方便、维护成本低的优点，从而在保证地下水修复效率的同时，能长期有效用于地下水污染修复。

Description

一种污染地下水的修复方法

技术领域

本发明涉及污染地下水修复的技术领域，尤其是涉及一种污染地下水的修复方法。

背景技术

近些年来国家经济快速发展，伴随而来的是环境污染事件大规模发生，含重金属、超标有机污染物的废水的泄露、偷排，这些污染物通过土壤渗透等方式污染地下水，进而导致地下水中农药、重金属等超标，严重威胁了人们的健康。目前，地下水污染作为一个制约人类社会可持续发展的问题正日益受到世界各国的广泛关注。

地下水修复是使遭受污染的地下水恢复正常指标的方法措施，是指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化地下水中的污染物，使其浓度降低到可接受水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。从根本上说，污染地下水修复的方法原理可包括为：(1)改变污染物在地下水中的存在形态或同水的结合方式，降低其在环境中的可迁移性与生物可利用性；(2)降低地下水中有害物质的浓度。

公开号为CN111302556A的中国专利公开了一种农药污染场地的地下水修复方法，包括以下步骤：将农药污染场地的地下水进行均质调节；将均质调节后的水体进行磁混凝处理；将磁混凝处理后的水体调至酸性并进行微电解处理；将微电解处理后的水体调至酸性并进行非均相催化氧化处理；将非均相催化氧化处理后的水体调至碱性并依次进行絮凝、沉淀，得到上清液；将上清液泵入活性炭吸附罐吸附处理后，达标排放。

上述地下水修复方法主要依次通过均质调节、磁混凝处理、微电解处理、均相催化氧化处理、絮凝沉淀、活性炭吸附等过程，即采用物化组合处理的方式分离农药和重金属等污染物。但是，上述中的现有技术方案存在以下缺陷：上述地下水修复方法不仅步骤复杂，还需要超磁分离机、微电解反应塔、活性炭吸附罐等多个大型设备组成降解分离系统，增加了维护成本，而且活性炭吸附罐等一般是填料固定床的模式，当活性炭填料层失效后，不易恢复，进一步增加了维护成本。因此，现亟需一种维护成本低并能长期有效用于地下水污染修复的方法。

发明内容

本发明要解决的问题是针对现有技术中所存在的上述不足而提供一种污染地下水的修复方法，其通过优化修复工艺和修复设备，达到了维护成本低并能长期有效用于地下水污染修复的目的。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种污染地下水的修复方法，包括以下步骤，

S1 自吸罐利用大气压和提升泵的压差，使得污染地下水依次经过提升管道、自吸罐和提升泵并输送至中和罐内；

S2 药剂自中和罐的顶部投入，并与S1得到的污染地下水混合，从而调整地下水的pH值，并使地下水中的顽固物质絮凝、沉淀，取上清液，得到初步修复的地下水；

S3 将S2得到初步修复的地下水经多级膜过滤净水器进行过滤，去除0.1μm以上的小颗粒物质，得到初级过滤的地下水；

S4 将S3得到的初级过滤的地下水经反渗透膜进行过滤，去除0.1nm以上的溶解盐分、有机物等，得到修复的地下水。

通过采用上述技术方案，由于提升管道的进口端伸入地下水内，在提升泵工作时，自吸罐内会形成负压，从而使污染地下水经过提升管道输送至自吸罐内，虽然地下水整体是呈持续输送状态的，但是，新泵入的地下水会与自吸罐内预留的地下水混合，使得水质和水量相对较为稳定，从而使整个地下水修复过程稳定、高效地运行，在兼顾高效的同时，达到了较好的均质效果；然后，均质后的地下水在中和罐内与药剂充分混合，通过依靠药剂对地下水中的污染物进行降解分离，使得顽固物质预先通过絮凝沉淀的方式得以去除，减少后续地下水修复的处理量；接着通过多级膜过滤净水器和反渗透膜进行两次过滤，即可完成地下水污染的修复；在此过程中，通过自吸罐均质、中和罐降解顽固物质、多级膜过滤净水器和反渗透膜过滤杂质的方式修复污染地下水，且使用的修复设备具有安装简单、操作方便、维护成本低的优点，从而在保证地下水修复效率的同时，能长期有效用于地下水污染修复。

进一步地，所述提升管道内设置有用于过滤大颗粒砂石的滤网。在污染地下水进入中和罐前，通过滤网过滤大颗粒砂石，既能避免这些砂石磨损中和罐，又能提高修复效率。

进一步地，所述S1中，所述提升管道伸入地下的区段长度为50-100m，耐压强度为5-10MPa，壁厚不小于6mm；所述自吸罐的有效容积为0.2-0.3m³，壁厚不小于0.5mm；所述提升泵为变频调节控制的柱塞泵，额定流量为5-12m³，扬程为100-150m。该设备参数下，本方法的修复效率最佳。

进一步地，所述S2中，每立方米地下水的药剂投加量为21-233g。在上述投加量的范围下选择具体数值投加药剂，以使地下水的pH调节至预设值。

进一步地，所述S2中，所述药剂由包含以下重量份的原料组成，pH调整剂10-200份，化学絮凝剂10-30份，微生物絮凝剂1-3份。

优选地，所述pH调整剂为石灰水，所述化学絮凝剂为聚丙烯酰胺。石灰水用于调整地下水的酸碱度，不仅能促使顽固物质沉淀，还能起到杀菌效果；聚丙烯酰胺的加入能提高地下水的脱水效率，并辅以微生物絮凝剂的生物分解性，能促使顽固物质与微生物絮凝、沉淀，从而将农药、部分重金属和微生物等自地下水降解分离。

进一步地，所述S3中，所述多级膜过滤净水器的第一级为pp棉滤芯，能去除地下水中1μm以上的泥沙、铁锈和固体污染物等；所述多级膜过滤净水器的第二级为活性炭滤芯，能吸附水中的异色、异味、氯气及其他有害物质；所述多级膜过滤净水器的第三级为精细pp滤芯，能去除0.1μm以上的微生物细菌、化学污染和重金属。多级膜过滤净水器各级间的分隔物为由石墨烯制成并具有只让水分子通过的通道的薄膜，再通过pp棉滤芯、活性炭滤芯、精细pp滤芯依次过滤小颗粒杂质，在兼顾修复效率和修复质量的同时，能通过反冲洗的方式完成多级膜过滤净水器的恢复，有利于降低维护成本。

进一步地，还包括以下步骤，将S4得到的修复的地下水输送至出水箱内，当出水箱内水位达到80%±2%时，高压泵启动，并将地下水通过加压管道泵送至地下，直至出水箱内水位达到10%±2%。这种方式能降低能耗，进而降低维护成本。

优选地，所述加压管道伸入地下的区段长度为50-100m，耐压强度为10-15MPa，壁厚不小于10mm；所述高压泵为变频调节控制的柱塞泵，额定流量为5-12m³，扬程为100-150m。该设备参数下，本方法的修复效率最佳。

优选地，所述提升管道、自吸罐、提升泵、中和罐、多级膜过滤净水器、反渗透膜、出水箱、高压泵和加压管道均采用具备耐腐蚀、耐老化、耐高压的不锈钢或者合金材料制成。

综上所述，本发明的有益技术效果为：通过自吸罐均质、中和罐降解顽固物质、多级膜过滤净水器和反渗透膜过滤杂质的方式修复污染地下水，且使用的修复设备具有安装简单、操作方便、维护成本低的优点，从而在保证地下水修复效率的同时，能长期有效用于地下水污染修复。

附图说明

图1是本发明的污染地下水的修复方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。

实施例

实施例1：参照图1，为本发明公开的一种污染地下水的修复方法，包括以下步骤，采用污水处理系统对污染地下水进行均质、降解、过滤、回收等处理，得到净化地下水。

其中，污水处理系统采用具备耐腐蚀、耐老化、耐高压的不锈钢或者合金材料制成，其包括沿地下水输送方向顺次连接的带有滤网的提升管道、自吸罐、提升泵、中和罐、多级膜过滤净水器、反渗透膜、出水箱、高压泵和加压管道。

S1 自吸罐利用大气压和提升泵的压差，使得污染地下水经过提升管道的滤网除去大颗粒砂石后、依次经过自吸罐和提升泵并输送至中和罐内；其中，提升管道伸入地下的区段长度为50m，耐压强度为5MPa，壁厚为6mm；自吸罐的有效容积为0.2m³，壁厚为0.5mm；提升泵为变频调节控制的柱塞泵，额定流量为5m³，扬程为100m；

S2 药剂自中和罐的顶部投入，并与S1得到的污染地下水混合，从而调整地下水的pH值，并使地下水中的顽固物质絮凝、沉淀，取上清液，得到初步修复的地下水；其中，每立方米地下水的药剂投加量为42g，药剂由包含以下重量份的原料组成，石灰水10份，聚丙烯酰胺30份，微生物絮凝剂2份；

S3 将S2得到初步修复的地下水经多级膜过滤净水器进行过滤，得到初级过滤的地下水；其中，多级膜过滤净水器的第一级为pp棉滤芯，能去除地下水中1μm以上的泥沙、铁锈和固体污染物等，多级膜过滤净水器的第二级为活性炭滤芯，能吸附水中的异色、异味、氯气及其他有害物质，多级膜过滤净水器的第三级为精细pp滤芯，能去除0.1μm以上的微生物细菌、化学污染和重金属；

S4 将S3得到的初级过滤的地下水经反渗透膜进行过滤，去除0.1nm以上的溶解盐分、有机物等，得到修复的地下水；

S5 将S4得到的修复的地下水输送至出水箱内，当出水箱内水位达到80%±2%时，高压泵启动，并将地下水通过加压管道泵送至地下，直至出水箱内水位达到10%±2%；其中，加压管道伸入地下的区段长度为50m，耐压强度为10MPa，壁厚为10mm；高压泵为变频调节控制的柱塞泵，额定流量为5m³，扬程为100m。

修复的地下水中，COD去除率为85%，TP去除率为98%，TN去除率为98%，重金属去除率为91%。

实施例2：为本发明公开的一种污染地下水的修复方法，与实施例1的不同之处在于，包括以下步骤，

S1 自吸罐利用大气压和提升泵的压差，使得污染地下水经过提升管道的滤网除去大颗粒砂石后、依次经过自吸罐和提升泵并输送至中和罐内；其中，提升管道伸入地下的区段长度为60m，耐压强度为7MPa，壁厚为7mm；自吸罐的有效容积为0.2m³，壁厚为0.6mm；提升泵为变频调节控制的柱塞泵，额定流量为7m³，扬程为110m；

S2 药剂自中和罐的顶部投入，并与S1得到的污染地下水混合，从而调整地下水的pH值，并使地下水中的顽固物质絮凝、沉淀，取上清液，得到初步修复的地下水；其中，每立方米地下水的药剂投加量为76g，药剂由包含以下重量份的原料组成，石灰水50份，聚丙烯酰胺25份，微生物絮凝剂1份；

S3 将S2得到初步修复的地下水经多级膜过滤净水器进行过滤，得到初级过滤的地下水；其中，多级膜过滤净水器的第一级为pp棉滤芯，能去除地下水中1μm以上的泥沙、铁锈和固体污染物等，多级膜过滤净水器的第二级为活性炭滤芯，能吸附水中的异色、异味、氯气及其他有害物质，多级膜过滤净水器的第三级为精细pp滤芯，能去除0.1μm以上的微生物细菌、化学污染和重金属；

S4 将S3得到的初级过滤的地下水经反渗透膜进行过滤，去除0.1nm以上的溶解盐分、有机物等，得到修复的地下水；

S5 将S4得到的修复的地下水输送至出水箱内，当出水箱内水位达到80%±2%时，高压泵启动，并将地下水通过加压管道泵送至地下，直至出水箱内水位达到10%±2%；其中，加压管道伸入地下的区段长度为60m，耐压强度为12MPa，壁厚为11mm；高压泵为变频调节控制的柱塞泵，额定流量为7m³，扬程为110m。

修复的地下水中，COD去除率为87%，TP去除率为97%，TN去除率为98%，重金属去除率为93%。

实施例3：为本发明公开的一种污染地下水的修复方法，与实施例1的不同之处在于，包括以下步骤，

S1 自吸罐利用大气压和提升泵的压差，使得污染地下水经过提升管道的滤网除去大颗粒砂石后、依次经过自吸罐和提升泵并输送至中和罐内；其中，提升管道伸入地下的区段长度为75m，耐压强度为8MPa，壁厚为8mm；自吸罐的有效容积为0.3m³，壁厚为0.7mm；提升泵为变频调节控制的柱塞泵，额定流量为9m³，扬程为125m；

S2 药剂自中和罐的顶部投入，并与S1得到的污染地下水混合，从而调整地下水的pH值，并使地下水中的顽固物质絮凝、沉淀，取上清液，得到初步修复的地下水；其中，每立方米地下水的药剂投加量为123g，药剂由包含以下重量份的原料组成，石灰水100份，聚丙烯酰胺20份，微生物絮凝剂3份；

S3 将S2得到初步修复的地下水经多级膜过滤净水器进行过滤，得到初级过滤的地下水；其中，多级膜过滤净水器的第一级为pp棉滤芯，能去除地下水中1μm以上的泥沙、铁锈和固体污染物等，多级膜过滤净水器的第二级为活性炭滤芯，能吸附水中的异色、异味、氯气及其他有害物质，多级膜过滤净水器的第三级为精细pp滤芯，能去除0.1μm以上的微生物细菌、化学污染和重金属；

S4 将S3得到的初级过滤的地下水经反渗透膜进行过滤，去除0.1nm以上的溶解盐分、有机物等，得到修复的地下水；

S5 将S4得到的修复的地下水输送至出水箱内，当出水箱内水位达到80%±2%时，高压泵启动，并将地下水通过加压管道泵送至地下，直至出水箱内水位达到10%±2%；其中，加压管道伸入地下的区段长度为75m，耐压强度为13MPa，壁厚为12mm；高压泵为变频调节控制的柱塞泵，额定流量为9m³，扬程为125m。

修复的地下水中，COD去除率为92%，TP去除率为95%，TN去除率为96%，重金属去除率为94%。

实施例4：为本发明公开的一种污染地下水的修复方法，与实施例1的不同之处在于，包括以下步骤，

S1 自吸罐利用大气压和提升泵的压差，使得污染地下水经过提升管道的滤网除去大颗粒砂石后、依次经过自吸罐和提升泵并输送至中和罐内；其中，提升管道伸入地下的区段长度为90m，耐压强度为9MPa，壁厚为9mm；自吸罐的有效容积为0.3m³，壁厚为0.8mm；提升泵为变频调节控制的柱塞泵，额定流量为10m³，扬程为130m；

S2 药剂自中和罐的顶部投入，并与S1得到的污染地下水混合，从而调整地下水的pH值，并使地下水中的顽固物质絮凝、沉淀，取上清液，得到初步修复的地下水；其中，每立方米地下水的药剂投加量为166g，药剂由包含以下重量份的原料组成，石灰水150份，聚丙烯酰胺15份，微生物絮凝剂1份；

S3 将S2得到初步修复的地下水经多级膜过滤净水器进行过滤，得到初级过滤的地下水；其中，多级膜过滤净水器的第一级为pp棉滤芯，能去除地下水中1μm以上的泥沙、铁锈和固体污染物等，多级膜过滤净水器的第二级为活性炭滤芯，能吸附水中的异色、异味、氯气及其他有害物质，多级膜过滤净水器的第三级为精细pp滤芯，能去除0.1μm以上的微生物细菌、化学污染和重金属；

S4 将S3得到的初级过滤的地下水经反渗透膜进行过滤，去除0.1nm以上的溶解盐分、有机物等，得到修复的地下水；

S5 将S4得到的修复的地下水输送至出水箱内，当出水箱内水位达到80%±2%时，高压泵启动，并将地下水通过加压管道泵送至地下，直至出水箱内水位达到10%±2%；其中，加压管道伸入地下的区段长度为90m，耐压强度为14MPa，壁厚为13mm；高压泵为变频调节控制的柱塞泵，额定流量为10m³，扬程为130m。

修复的地下水中，COD去除率为90%，TP去除率为98%，TN去除率为96%，重金属去除率为91%。

实施例5：为本发明公开的一种污染地下水的修复方法，与实施例1的不同之处在于，包括以下步骤，

S1 自吸罐利用大气压和提升泵的压差，使得污染地下水经过提升管道的滤网除去大颗粒砂石后、依次经过自吸罐和提升泵并输送至中和罐内；其中，提升管道伸入地下的区段长度为100m，耐压强度为10MPa，壁厚为10mm；自吸罐的有效容积为0.3m³，壁厚为0.9mm；提升泵为变频调节控制的柱塞泵，额定流量为12m³，扬程为150m；

S2 药剂自中和罐的顶部投入，并与S1得到的污染地下水混合，从而调整地下水的pH值，并使地下水中的顽固物质絮凝、沉淀，取上清液，得到初步修复的地下水；其中，每立方米地下水的药剂投加量为212g，药剂由包含以下重量份的原料组成，石灰水200份，聚丙烯酰胺10份，微生物絮凝剂2份；

S3 将S2得到初步修复的地下水经多级膜过滤净水器进行过滤，得到初级过滤的地下水；其中，多级膜过滤净水器的第一级为pp棉滤芯，能去除地下水中1μm以上的泥沙、铁锈和固体污染物等，多级膜过滤净水器的第二级为活性炭滤芯，能吸附水中的异色、异味、氯气及其他有害物质，多级膜过滤净水器的第三级为精细pp滤芯，能去除0.1μm以上的微生物细菌、化学污染和重金属；

S4 将S3得到的初级过滤的地下水经反渗透膜进行过滤，去除0.1nm以上的溶解盐分、有机物等，得到修复的地下水；

S5 将S4得到的修复的地下水输送至出水箱内，当出水箱内水位达到80%±2%时，高压泵启动，并将地下水通过加压管道泵送至地下，直至出水箱内水位达到10%±2%；其中，加压管道伸入地下的区段长度为100m，耐压强度为15MPa，壁厚为14mm；高压泵为变频调节控制的柱塞泵，额定流量为12m³，扬程为150m。

修复的地下水中，COD去除率为94%，TP去除率为98%，TN去除率为98%，重金属去除率为96%。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种污染地下水的修复方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1 自吸罐利用大气压和提升泵的压差，使得污染地下水依次经过提升管道、自吸罐和提升泵并输送至中和罐内；

S2 药剂自中和罐的顶部投入，并与S1得到的污染地下水混合，从而调整地下水的pH值，并使地下水中的顽固物质沉淀，得到初步修复的地下水；

S3 将S2得到初步修复的地下水经多级膜过滤净水器进行过滤，去除0.1μm以上的小颗粒物质，得到初级过滤的地下水；

S4 将S3得到的初级过滤的地下水经反渗透膜进行过滤，去除0.1nm以上的溶解盐分、有机物等，得到修复的地下水。

2.根据权利要求1所述的一种污染地下水的修复方法，其特征在于：所述提升管道内设置有用于过滤大颗粒砂石的滤网。

3.根据权利要求1所述的一种污染地下水的修复方法，其特征在于：所述S1中，所述提升管道伸入地下的区段长度为50-100m，耐压强度为5-10MPa，壁厚不小于6mm；所述自吸罐的有效容积为0.2-0.3m³，壁厚不小于0.5mm；所述提升泵为变频调节控制的柱塞泵，额定流量为5-12m³，扬程为100-150m。

4.根据权利要求1所述的一种污染地下水的修复方法，其特征在于：所述S2中，每立方米地下水的药剂投加量为21-233g。

5.根据权利要求1所述的一种污染地下水的修复方法，其特征在于：所述S2中，所述药剂由包含以下重量份的原料组成，pH调整剂10-200份，化学絮凝剂10-30份，微生物絮凝剂1-3份。

6.根据权利要求5所述的一种污染地下水的修复方法，其特征在于：所述pH调整剂为石灰水，所述化学絮凝剂为聚丙烯酰胺。

7.根据权利要求1所述的一种污染地下水的修复方法，其特征在于：所述S3中，所述多级膜过滤净水器的第一级为pp棉滤芯，能去除地下水中1μm以上的泥沙、铁锈和固体污染物等；所述多级膜过滤净水器的第二级为活性炭滤芯，能吸附水中的异色、异味、氯气及其他有害物质；所述多级膜过滤净水器的第三级为精细pp滤芯，能去除0.1μm以上的微生物细菌、化学污染和重金属。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种污染地下水的修复方法，其特征在于：还包括以下步骤，将S4得到的修复的地下水输送至出水箱内，当出水箱内水位达到80%±2%时，高压泵启动，并将地下水通过加压管道泵送至地下，直至出水箱内水位达到10%±2%。

9.根据权利要求8所述的一种污染地下水的修复方法，其特征在于：所述加压管道伸入地下的区段长度为50-100m，耐压强度为10-15MPa，壁厚不小于10mm；所述高压泵为变频调节控制的柱塞泵，额定流量为5-12m³，扬程为100-150m。

10.根据权利要求8所述的一种污染地下水的修复方法，其特征在于：所述提升管道、自吸罐、提升泵、中和罐、多级膜过滤净水器、反渗透膜、出水箱、高压泵和加压管道均采用具备耐腐蚀、耐老化、耐高压的不锈钢或者合金材料制成。

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