本發(fā)明涉及一種納米鐵藥劑的制備設(shè)備，更具體地說，本發(fā)明涉及一種納米鐵藥劑制備與原位注入同步一體化設(shè)備。
背景技術(shù)：
根據(jù)《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》推進(jìn)地下水污染綜合防治內(nèi)容，到2020年，全國地下水污染加劇趨勢要得到初步遏制，質(zhì)量極差的地下水比例控制在15％左右。然而目前我國仍存在不少有色金屬礦區(qū)或退役化工污染場地，這些所在地區(qū)地下水都含有各種重金屬，污染場地面廣量大，且地下水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高。其中六價(jià)鉻污染地下水就是重金屬污染地下水的重要組成部分，針對某六價(jià)鉻污染場地地下水，考慮將納米鐵藥劑注入地下水中進(jìn)行原位化學(xué)還原修復(fù)。
納米鐵藥劑以其遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)環(huán)境材料的優(yōu)點(diǎn)，如粒徑小(1-100nm)、比表面積大、表面活性高、還原能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠通過還原、氧化、吸附及共沉淀的方式有效去除水中六價(jià)鉻。然而納米鐵藥劑往往容易發(fā)生團(tuán)聚而導(dǎo)致藥劑作用效果較差，而在納米鐵藥劑中加入分散劑，使其在顆粒表面吸附，可以改變納米鐵顆粒表面的性質(zhì)，從而改變顆粒與液相介質(zhì)、顆粒與顆粒間的相互作用，使顆粒間有較強(qiáng)的排斥力。同時(shí)需要減少生產(chǎn)后藥劑的儲存和運(yùn)輸時(shí)間，避免藥劑失活。由此本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種納米鐵藥劑制備與原位注入同步一體化設(shè)備。
現(xiàn)已有少量針對納米鐵藥劑制備設(shè)備的專利，多為固體粉末藥劑的制備。如授權(quán)公告號為cn204953905u實(shí)用新型專利公布了一種納米鐵粉的制備及鈍化設(shè)備，它將氮?dú)庀迚洪y、氮?dú)饩彌_罐、氮?dú)饬髁坑?jì)、五羰基鐵氣化器、五羰基鐵稀釋罐、進(jìn)料噴嘴、反應(yīng)釜、鈍化器、集料倉等依次連接，形成了一套納米鐵粉制備設(shè)備，解決了傳統(tǒng)采用化學(xué)蒸氣濃縮法、金屬鹽還原法制備的納米鐵粉存在粒度大、比表面積小、磁性差且容易氧化和分散不均勻的問題。但該設(shè)備制備出的是固體粉末藥劑，在原位場地修復(fù)中仍需要加水形成液態(tài)藥劑后再行注入，這樣導(dǎo)致藥劑生產(chǎn)過程復(fù)雜，儲存運(yùn)輸時(shí)間長，可能導(dǎo)致部分納米鐵藥劑失活。本發(fā)明設(shè)計(jì)的是一種液體藥劑的制備設(shè)備，并將制備設(shè)備與注入設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)邊生產(chǎn)邊注入，快速高效，有效避免了藥劑團(tuán)聚及失活的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種納米鐵藥劑制備與原位注入同步一體化設(shè)備，采用藥劑制備與藥劑注射同步進(jìn)行的方式，在設(shè)備最簡單、能耗最低的情況下實(shí)現(xiàn)鉻污染地下水修復(fù)的連續(xù)化操作。其具有自動化程度高、操作簡單、修復(fù)能力強(qiáng)、高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。
一種納米鐵藥劑制備與原位注入同步一體化設(shè)備，包括納米鐵藥劑生產(chǎn)系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)，原位注入監(jiān)測系統(tǒng)等。藥劑經(jīng)過生產(chǎn)系統(tǒng)出料后直接經(jīng)過管線運(yùn)輸至原位注入監(jiān)測系統(tǒng)，注入到地下水中進(jìn)行原位修復(fù)，整個(gè)過程由自動控制系統(tǒng)操控完成。
納米鐵藥劑生產(chǎn)系統(tǒng)包括儲藥罐、流量泵、氮?dú)馄俊⒎磻?yīng)釜和儲存反應(yīng)罐，所述儲藥罐通過所述流量泵與所述反應(yīng)釜連接，所述氮?dú)馄颗c所述反應(yīng)釜連接，所述反應(yīng)釜與所述儲存反應(yīng)罐連接，其中儲藥罐中藥劑通過流量泵進(jìn)入反應(yīng)釜中，同時(shí)氮?dú)鈴牡獨(dú)馄恐羞M(jìn)入反應(yīng)釜中，排空氧氣，藥劑在反應(yīng)釜中利用高剪切攪拌裝置充分?jǐn)嚢璨⑦M(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成納米鐵藥劑，待反應(yīng)充分后，納米鐵藥劑進(jìn)入儲存反應(yīng)罐中繼續(xù)攪拌，使藥劑進(jìn)一步分散，并作為臨時(shí)儲存裝置。
原位注入監(jiān)測系統(tǒng)包括注入泵、多參數(shù)監(jiān)測器、注藥管和鉆頭，所述納米鐵藥劑生產(chǎn)系統(tǒng)中的所述儲存反應(yīng)罐通過所述注入泵連接到所述注藥管，所述注藥管下端具有所述鉆頭，所述鉆頭四周具有孔洞，藥劑從納米鐵藥劑生產(chǎn)系統(tǒng)中的儲存反應(yīng)罐通過注入泵加壓注入到注藥管中，再通過鉆頭四周的孔洞進(jìn)入到地下水中進(jìn)行原位修復(fù)。多參數(shù)監(jiān)測器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測地下水中的參數(shù)變化。
所述反應(yīng)釜中具有高剪切攪拌裝置，采用高剪切攪拌裝置進(jìn)行攪拌，使藥劑充分混合反應(yīng)。
自動控制系統(tǒng)連接納米鐵藥劑生產(chǎn)系統(tǒng)和原位注入監(jiān)測體統(tǒng)，調(diào)控整套設(shè)備的運(yùn)行工況。
本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于：
(1)本發(fā)明將藥劑生產(chǎn)和藥劑注入同步進(jìn)行，多種設(shè)備集成為一套設(shè)備，避免了納米鐵藥劑在儲存運(yùn)輸過程中的團(tuán)聚和失活，實(shí)現(xiàn)了高效生產(chǎn)和高效修復(fù)。
(2)本發(fā)明在藥劑生產(chǎn)過程中采用高剪切的攪拌方式，實(shí)現(xiàn)了將分散劑等藥劑高效、均勻、快速地溶于水的目的，并實(shí)現(xiàn)了物料的充分混合，充分反應(yīng)，增加生產(chǎn)效率。
(3)整套設(shè)備采用自動控制系統(tǒng)控制，將藥劑生產(chǎn)系統(tǒng)和藥劑注入系統(tǒng)連接，使兩者協(xié)調(diào)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的一體化和自動化。
附圖說明
圖1為本發(fā)明一種納米鐵藥劑制備與原位注入同步一體化設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中：
1、儲藥罐，2、氮?dú)馄浚?、流量泵，4、反應(yīng)釜，5、高剪切攪拌裝置，6、儲存反應(yīng)罐，7、注入泵，8、多參數(shù)監(jiān)測器，9、注藥管，10、鉆頭，11、自動控制系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
參考圖1，本發(fā)明一種納米鐵藥劑制備與原位注入同步一體化設(shè)備，包括納米鐵藥劑生產(chǎn)系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)，原位注入監(jiān)測系統(tǒng)等。其中納米鐵藥劑生產(chǎn)系統(tǒng)與原位注入監(jiān)測系統(tǒng)串聯(lián)，自動控制系統(tǒng)連接納米鐵藥劑生產(chǎn)系統(tǒng)和原位注入監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成控制。
納米鐵藥劑生產(chǎn)系統(tǒng)包括儲藥罐1、氮?dú)馄?、流量泵3、反應(yīng)釜4、儲存反應(yīng)罐6等，其中儲藥罐1中藥劑通過流量泵3進(jìn)入反應(yīng)釜4中，同時(shí)氮?dú)鈴牡獨(dú)馄?中進(jìn)入反應(yīng)釜4中，排空氧氣，藥劑在反應(yīng)釜4中利用高剪切攪拌裝置5充分?jǐn)嚢璨⑦M(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成納米鐵藥劑，待反應(yīng)充分后，納米鐵藥劑進(jìn)入儲存反應(yīng)罐6中繼續(xù)攪拌，使藥劑進(jìn)一步分散，并進(jìn)行臨時(shí)儲存。
原位注入監(jiān)測系統(tǒng)包括注入泵7，多參數(shù)監(jiān)測器8，注藥管9，鉆頭10等，藥劑從納米鐵藥劑生產(chǎn)系統(tǒng)中的儲存反應(yīng)罐6通過注入泵7加壓注入到注藥管9中，再通過鉆頭10四周的孔洞進(jìn)入到地下水中進(jìn)行原位修復(fù)。多參數(shù)監(jiān)測器8可以實(shí)時(shí)監(jiān)測地下水中的參數(shù)變化。
自動控制系統(tǒng)11連接納米鐵藥劑生產(chǎn)系統(tǒng)和原位注入監(jiān)測體統(tǒng)，調(diào)控整套設(shè)備的運(yùn)行工況。
實(shí)施例
對于某廢棄電鍍工廠的點(diǎn)源污染場地，存在六價(jià)鉻濃度為2mg/l的地下水污染，地下水總量為60m3，針對該污染場地地下水，利用發(fā)明設(shè)備制備了400l濃度為5mg/l的納米鐵藥劑，并進(jìn)行原位藥劑注射和后期監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果顯示，六價(jià)鉻濃度持續(xù)降低，最終降到0.05mg/l以下，達(dá)到地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。