[发明专利]一种修复地下水中砷污染的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于地下水污染修复领域，具体地涉及一种修复地下水中砷污染的装置。

本发明还涉及一种利用上述装置修复地下水砷污染的方法。

背景技术

地下水砷污染严重影响到人民的饮用水安全问题，饮用砷污染的地下水会导致癌症，如皮肤癌、肺癌和胃癌等。砷污染主要由自然来源和人类活动源两个方面构成，且污染形势日益严峻，尤其是大量含砷金属的开采、煤的燃烧、含砷农药，防腐剂和砷制品的使用所带来的潜在风险。急需对受砷污染的地下水进行修复，确保饮用水安全。

目前地下水中砷污染的修复技术主要有絮凝/沉淀法、离子交换法、膜技术法、生物法和吸附法等，其中膜技术被认为是含砷水处理的有效方法之一。膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现水体中的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。在使用膜处理砷污染水体的过程中，由于膜的截留作用，使得截留下来部分水体中砷的浓度较高，而对高砷浓水的处理是研究的重点和实际应用中面临的挑战和主要瓶颈。

零价铁除砷技术作为一种高效廉价，易操作的技术，受到广泛的关注，但是其在除砷过程中存在效率不高，易板结等问题，尤其是砷浓度较低时会存在浪费的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种修复地下水中砷污染的装置。

本发明的又一目的是提供一种利用上述装置进行地下水砷污染处理的方法。

为实现上述目的，本发明提供的修复地下水中砷污染的装置，包括抽水系统、处理系统和位于抽水系统和回灌系统之间的处理系统；其中：

抽水系统：抽水井内安置抽水泵，抽水泵通过抽水管连接至处理系统的预处理区，抽水泵连接有流量控制器；

处理系统包括预处理区和处理区，其中预处理区为活性炭和细砂的填充层，预处理区的进水口通过抽水管连接抽水泵；处理区的上端设置有零价铁投加器，处理区下端设置有纳米曝气装置，处理区的一端设有渗透膜，处理区的出水口连接至回灌系统的回灌井；

回灌系统的回灌井内填充有回灌填料。

所述修复地下水中砷污染的装置，其中，零价铁投加器为旋喷式投加器。

所述修复地下水中砷污染的装置，其中，旋喷式投加器设置于处理区的上端中心区域。

所述修复地下水中砷污染的装置，其中，渗透膜为超滤膜、微滤膜、反渗透膜和纳滤膜中的一种或几种。

所述修复地下水中砷污染的装置，其中，纳米曝气装置设置于处理区的下端中心区域，且纳米曝气板与水平面呈15°倾斜。

所述修复地下水中砷污染的装置，其中，回灌填料为活性炭、砂、废铁屑或零价铁颗粒的混合物。

本发明提供的利用上述装置修复地下水砷污染的方法：

根据地下水流动的方向，在污染羽的下游设置抽水系统，利用抽水泵在流量控制器的调节下根据实际需求流量将地下水通过抽水管道运送到处理系统；

地下水先经过处理系统的预处理区，由预处理区的填充层确保进入处理区的地下水水质，避免膜污染；

预处理区的地下水进入处理区，由渗透膜对地下水进行分离纯化形成含砷溶液，随后通过旋喷式投加器把零价铁颗粒均匀的投进处理区，同时开启纳米曝气装置，纳米曝气装置产生的氧气强化零价铁的腐蚀，形成对砷具有去除能力的铁氧化物和铁氢氧化物，纳米曝气装置产生形成的气泡流对零价铁起到搅拌作用；

处理区形成的回灌水流至回灌井，由回灌井中的回灌填料对回灌水进行处理，确保修复效果。

所述的方法，其中，含砷溶液的浓度≥10mg/L。

本发明采用渗透膜富集砷后投加零价铁除砷，加上纳米曝气技术能够将三价砷氧化的同时，提高零价铁除砷效率，防止零价铁板结。

附图说明

图1是本发明修复地下水中砷污染的装置的示意图。

图2是旋喷式投加器的示意图

图3是纳米曝气设备

附图中主要组件符号说明：

1抽水井，2筛管，3抽水管，4抽水泵，5预处理区，6旋喷式投加器，7纳米曝气设备，8渗透膜，9处理区，10填料层，11回灌井，12孔径，13投加器控制系统，14纳米曝气机，15纳米曝气板。

具体实施方式

本发明用于强化地下水中砷的去除，主要是依赖于渗透膜、零价铁和纳米曝气设备联合协同工作，可简单、快速高效准原位修复地下水中砷污染。

本发明提供的修复地下水中砷污染的装置，包括：