一種去除地下水中有機物的裝置和去除有機物的方法
【專利摘要】一種去除地下水中有機物的裝置，主要由地下水提升系統(tǒng)以及高級氧化處理系統(tǒng)兩部分組成。本發(fā)明還公開了利用上述裝置去除地下水中有機物的方法。本發(fā)明實現(xiàn)了高級氧化處理系統(tǒng)內曝氣，有效的解決了臭氧一旦曝氣迅速散逸的問題，原位將地下水中有機污染物質有效去除，并迅速降低高濃度有機物毒性，適用于所有地下水有機污染區(qū)域。
【專利說明】一種去除地下水中有機物的裝置和去除有機物的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種有機物超標地下水的處理裝置，具體地涉及一種去除地下水中有機污染物質的裝置。
[0002]本發(fā)明還涉及利用上述裝置去除地下水中有機物的方法。

【背景技術】
[0003]地下水是重要飲用水源和戰(zhàn)略資源，隨著經濟社會的快速發(fā)展，部分城市和工業(yè)企業(yè)周邊地下水污染呈惡化趨勢，嚴重威脅地下水飲用水源安全。現(xiàn)如今地下水有機物污染較嚴重，主要污染指標為苯、四氯化碳、三氯乙烯等，常規(guī)的物理、化學、生物法難以滿足凈化處理在技術和經濟上的要求，如何處理此類地下水已經成為技術上的熱點和難點。高級氧化技術又稱為深度氧化技術，其原理為在反應中產生活性極強的羥基自由基，再通過自由基和有機污染物之間的加合、取代、電子轉移、斷鍵等，使得大分子難降解有機物氧化降解稱為低毒性或無毒性的小分子物質，甚至直接降解稱為CO2和H2O,接近完全礦化。
[0004]高級氧化技術處理有機污染物應用較為廣泛，但是臭氧高級氧化處理地下水中有機污染物還不成熟，究其原因主要受限于臭氧氣體的理化性質。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種去除地下水中有機物(如:苯、四氯化碳、三氯乙烯)的裝直。
[0006]本發(fā)明還涉及利用上述裝置去除地下水中有機物的方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的去除地下水中有機物的裝置，主要由地下水提升系統(tǒng)以及高級氧化處理系統(tǒng)兩部分組成，其中:
[0008]地下水提升系統(tǒng)，是在一提升井的內壁設置有可旋轉的過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)板設置有針式清掃器，清掃器探入過濾網(wǎng)孔的尖端有微小彎鉤，由提升水泵將地下水自提升井內過濾并提升至至原地水平線處，進入高級氧化處理系統(tǒng)的配水管；
[0009]高級氧化處理系統(tǒng)四周注射土壤板結劑作為不透水層，底部為細沙；
[0010]配水管為一個穿孔PVC管，管外包裹一層土工布防止堵塞，土工布外包裹一層鐵碳填料，具有微電解功能；
[0011]高級氧化處理系統(tǒng)的內部自上而下依次為隔氣遮光層、光催化層、吸附層和碎石曝氣層；
[0012]隔氣遮光層設于光催化層上方，由不透氣、不透光的防滲膜構建，隔氣遮光層設置有臭氧猝滅裝置和紫外滅菌燈；
[0013]光催化層為介孔光催化分子篩，利用光催化高級氧化降解有機物，配水管設置在光催化層中；
[0014]吸附層由活性炭和赤泥分子篩混合組成，用于快速吸附待處理地下水中絕大部分有機物并固化重金屬；
[0015]碎石曝氣層填充有分子篩及碎石的混合物，碎石曝氣層內設有納米曝氣頭，用于吸附殘余的有機物并進行納米曝氣。
[0016]所述的去除地下水中有機物的裝置，其中，隔氣遮光層的防滲膜為HDPE防滲膜。
[0017]所述的去除地下水中有機物的裝置，其中，光催化層的厚度為0.2m。
[0018]所述的去除地下水中有機物的裝置，其中，吸附層的厚度為0.5m，活性炭的粒徑為10mm-50mm,赤泥分子篩的粒徑為混合比例按照體積比5:1。
[0019]所述的去除地下水中有機物的裝置，其中，曝氣層的厚度為0.Sm，分子篩的粒徑為
0.碎石的粒徑為5mm-30mm,混合比例按照體積比1:3。
[0020]所述的去除地下水中有機物的裝置，其中，碎石曝氣層內的納米曝氣頭與一納米曝氣機連接。
[0021]本發(fā)明提供的利用上述裝置去除地下水中有機物的方法:
[0022]地下水經過濾網(wǎng)過濾，在提升水泵的抽吸作用下將地下水提升至原地水平線處，使用臭氧猝滅劑降低出水中含有的殘余臭氧后進入高級氧化處理系統(tǒng)的配水管，利用光催化高級氧化降解有機物后，經吸附層快速吸附待處理地下水中絕大部分有機物，再由碎石曝氣層吸附殘余的有機物并為納米曝氣提供場所；
[0023]碎石曝氣層內布設的納米曝氣頭O3曝氣，納米曝氣頭發(fā)散出的納米氣泡與光催化層和紫外滅菌燈有效提高.0H產生率，共同提高高級氧化效果；
[0024]納米氣泡細密的散布在待處理的地下水中，停留后在物理作用下上浮，透過吸附層時促進活性炭及分子篩中污染物的緩釋，緩釋后的污染物被瞬間降解，上升至光催化層后臭氧與介孔光催化分子篩聯(lián)合進行高級氧化作用和微電解作用。
[0025]所述的方法，其中，紫外滅菌燈平均照射劑量在300J/m2以上。
[0026]本發(fā)明的裝置通過高級氧化處理系統(tǒng)內曝氣，有效的解決了臭氧一旦曝氣迅速散逸的問題，其中光催化層在紫外燈照射下激發(fā)極具氧化力的自由負離子，同時在納米曝氣過程中激發(fā)的能量亦可發(fā)生并加強自由負離子的產生，達成光催化效果；而自由負離子以及其擺脫共價鍵的束縛后留下空位，與納米氣泡表面帶有的電荷同時產生微電解效果，原位將地下水中有機污染物質有效去除，并迅速降低高濃度有機物毒性，適用于所有地下水有機污染區(qū)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明的去除地下水中有機物裝置示意圖。
[0028]附圖中主要組件符號說明:
[0029]I隔氣遮光層；2紫外滅菌燈；3高級氧化處理系統(tǒng)；4提升水泵；5臭氧猝滅裝置；6配水管；7提升井；8過濾網(wǎng)；9碎石曝氣層；10吸附層；11光催化層；12納米曝氣頭；13細砂；

【具體實施方式】
[0030]以下結合附圖作詳細說明。需要說明的是，在以下敘述中提到的左、右、上、下等均是以附圖所示的方向為準。
[0031]請參閱圖1，本發(fā)明提供的有機物超標地下水的處理裝置，其主要結構包括地下水提升系統(tǒng)和高級氧化處理系統(tǒng)兩部分。
[0032]其中，地下水提升系統(tǒng)的主要結構為提升井7，提升井內設置有可旋轉的過濾網(wǎng)8，在提升水泵4的抽吸作用下將地下水提升至原地水平線處，提升過程中地下水流經過濾網(wǎng)8進行過濾以便于下一步處理；同時為防止過濾網(wǎng)8堵塞，特別設置針式清掃器，清掃器探入過濾網(wǎng)孔的尖端有微小彎鉤，用于清掃過濾網(wǎng)防止其堵塞。
[0033]地下水提升系統(tǒng)的出水口連接至高級氧化處理系統(tǒng)的配水管6 ;其配水管6為一個穿孔PVC管，管外包裹一層土工布防止堵塞，土工布外包裹一層鐵碳填料，具有微電解功倉泛;
[0034]高級氧化處理系統(tǒng)3內部自上而下依次為光催化層11、吸附層10和碎石曝氣層
9:
[0035]光催化層11上方布設有一層隔氣遮光層，由不透氣、不透光HDPE防滲膜構建；光催化層為0.2m的介孔光催化分子篩，利用光催化高級氧化降解有機物；配水管設置在光催化層中。
[0036]吸附層厚0.5m,由粒徑10mm-50mm的活性炭與粒徑赤泥分子篩混合組成，用于快速吸附待處理地下水中絕大部分有機物。
[0037]碎石曝氣層的厚度為0.8m,內部填充粒徑0.的分子篩以及5mm-30mm的碎石，用于吸附殘余的有機物并為納米曝氣提供場所；曝氣層內布設有納米曝氣頭12，納米曝氣頭發(fā)散出的納米氣泡具有特殊性質，細密的散布在待處理的地下水中，在停留5h后在物理作用下上浮，透過吸附層時促進活性炭及分子篩中污染物的緩釋，緩釋后的污染物被瞬間降解，上升至光催化層后臭氧與光催化半導體聯(lián)合進行高級氧化作用和微電解作用，系統(tǒng)內部利用填料粒徑大小不同控制水流流向以及水力停留時間。
[0038]碎石曝氣層內納米曝氣頭采用O3曝氣，由于納米氣泡具有龐大的數(shù)量、比表面積、緩慢的上升速度等特性，同時氣泡在水中停留時間長，增加了氣液接觸面積、接觸時間，利于臭氧溶于水中，克服了臭氧難溶于水的缺點；微氣泡內部具有較大的壓力且納米氣泡破裂時界面消失，周圍環(huán)境劇烈改變產生的化學能促使產生更多的羥基自由基.0Η，增強03氧化分解有機物的能力；且納米級別O3氣泡與光催化層、紫外滅菌燈可有效提高.0Η產生率，共同提高高級氧化效果。光催化層作為光觸媒在紫外燈照射下激發(fā)極具氧化力的自由負離子，同時在納米曝氣過程中以及超聲波發(fā)生過程激發(fā)的能量亦可發(fā)生并加強自由負離子的產生，達成光催化效果；而自由負離子以及其擺脫共價鍵的束縛后留下空位，與納米氣泡表面帶有的電荷同時產生微電解效果。
[0039]光催化層上方隔氣遮光層設置有臭氧猝滅裝置5，使用臭氧猝滅劑降低出水中含有的殘余臭氧，防止對其下一步處理產生影響；
[0040]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通過本發(fā)明處理的污水中，芳香性類富里酸物質降低95 %以上，腐殖質類有機物降低99 %，出水水質透明度高。
【權利要求】
1.一種去除地下水中有機物的裝置，主要由地下水提升系統(tǒng)以及高級氧化處理系統(tǒng)兩部分組成，其中: 地下水提升系統(tǒng)，是在一提升井的內壁設置有可旋轉的過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)設置有針式清掃器，清掃器探入過濾網(wǎng)孔的尖端有微小彎鉤，由提升水泵將地下水自提升井內過濾并提升至至原地水平線處，進入高級氧化處理系統(tǒng)的配水管； 高級氧化處理系統(tǒng)四周注射土壤板結劑作為不透水層，底部為細沙； 配水管為一個穿孔PVC管，管外包裹一層土工布防止堵塞，土工布外包裹一層鐵碳填料，具有微電解功能； 高級氧化處理系統(tǒng)的內部自上而下依次為隔氣遮光層、光催化層、吸附層和碎石曝氣層； 隔氣遮光層設于光催化層上方，由不透氣、不透光的防滲膜構建，隔氣遮光層設置有臭氧猝滅裝置和紫外滅菌燈； 光催化層為介孔光催化分子篩，利用光催化高級氧化降解有機物，配水管設置在光催化層中； 吸附層由活性炭和赤泥分子篩混合組成，用于快速吸附待處理地下水中絕大部分有機物并固化重金屬； 碎石曝氣層填充有分子篩及碎石的混合物，碎石曝氣層內設有納米曝氣頭，用于吸附殘余的有機物并進行納米曝氣。
2.根據(jù)權利要求1所述的去除地下水中有機物的裝置，其中，隔氣遮光層的防滲膜為HDPE防滲膜。
3.根據(jù)權利要求1所述的去除地下水中有機物的裝置，其中，光催化層的厚度為0.2m。
4.根據(jù)權利要求1所述的去除地下水中有機物的裝置，其中，吸附層的厚度為0.5m,活性炭的粒徑為10mm-50mm,赤泥分子篩的粒徑為混合體積比為5:1。
5.根據(jù)權利要求1所述的去除地下水中有機物的裝置，其中，曝氣層的厚度為0.Sm,分子篩的粒徑為0.碎石的粒徑為5mm-30mm,混合體積比為1:3。
6.根據(jù)權利要求1所述的去除地下水中有機物的裝置，其中，碎石曝氣層內的納米曝氣頭與一納米曝氣機連接。
7.利用權利要求1所述裝置去除地下水中有機物的方法: 地下水經過濾網(wǎng)過濾，在提升水泵的抽吸作用下將地下水提升至原地水平線處，使用臭氧猝滅劑降低出水中含有的殘余臭氧后進入高級氧化處理系統(tǒng)的配水管，利用光催化高級氧化降解有機物后，經吸附層快速吸附待處理地下水中絕大部分有機物，再由碎石曝氣層吸附殘余的有機物并為納米曝氣提供場所； 碎石曝氣層內布設的納米曝氣頭O3曝氣，納米曝氣頭發(fā)散出的納米氣泡與光催化層和紫外滅菌燈有效提高.0H產生率，共同提高高級氧化效果； 納米氣泡細密的散布在待處理的地下水中，停留后在物理作用下上浮，透過吸附層時促進活性炭及分子篩中污染物的緩釋，緩釋后的污染物被瞬間降解，上升至光催化層后臭氧與介孔光催化分子篩聯(lián)合進行高級氧化作用和微電解作用。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，紫外滅菌燈平均照射劑量在300J/m2以上。
【文檔編號】C02F103/06GK104129877SQ201410359364
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權日:2014年7月25日
【發(fā)明者】席北斗, 王雷, 張列宇, 李英軍, 李鳴曉, 楊天學, 王麗君, 高如泰 申請人:中國環(huán)境科學研究院