一種可調控可滲透反應墻滲透性能的方法
【專利摘要】本發明公開了一種可調控可滲透反應墻滲透性能的方法，屬于地下水重金屬污染修復技術領域。該方法包括如下步驟：(1)在PRB進水區和出水區，均填充粒徑為20?50目的石英砂層，填充高度2?5cm，填充內徑2?4cm，得到填充好的PRB進水區和出水區；(2)在PRB反應區，填充活性介質材料，填充高度40?60cm，填充內徑2?4cm，得到填充好的PRB反應區；(3)將待處理的污水，先通過填充好的PRB的進水區，再通過填充好的PRB反應區，最后通過填充好的PRB出水區，即得到處理過的污水。采用本發明的方法，可根據污染場地的分區滲透系數，最大程度捕捉污染羽，實現原位分區修復地下水重金屬鉛、鋅、鎘污染。
【專利說明】
一種可調控可滲透反應墻滲透性能的方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種可調控可滲透反應墻滲透性能的方法，屬于地下水重金屬污染修復技術領域。
【背景技術】
[0002]反應滲透墻(Permeable Reactive Barrier，PRB)是一種地下水原位修復技術，處理和維護成本低廉，被認為是最具潛力的地下水修復技術，其對污染場地的水文地質條件要求高，首先PRB的原位安裝不能影響污染場地的水文地質條件，這要求PRB滲透系數是場地含水層滲透系數的2倍以上甚至更多。滲透系數是PRB正常運行的關鍵參數之一，其與PRB活性填充材料的選擇密切相關。若PRB滲透系數小于含水層滲透系數，受污染地下水將繞過滲透系數相對較小的反應墻，選擇從PRB底部通過;但是PRB滲透系數不能過大，應確保足夠的水力停留時間，使受污染地下水流經PRB時，重金屬污染物被截留去除。由此可見，可滲透反應墻原位修復重金屬污染地下水，需要在維持PRB系統穩定的滲透性能和保證重金屬凈化效果之間尋求平衡點。目前，國內外學者對PRB系統凈化去除重金屬污染物進行了大量的研究，而對于不同介質填充材料組合條件下PRB滲透性能的研究還比較少，考慮PRB系統穩定的滲透性能同時可用于治理重金屬污染的研究尚未見報道。
[0003]對于水文地質條件復雜，特別是巖溶地區地下水重金屬污染的修復，由于含水層屬于非均質的復雜系統，區域滲透系數相差較大，單一 PRB原位修復難以確保穩定處理效果，針對現有可滲透反應墻工藝尚未提出根據實際需要調整可滲透反應墻的滲透性，解決可滲透反應墻在實際應用中污染場地滲透性呈不均勻分布的問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是解決現有技術的不足，提供一種可調控可滲透反應墻滲透性能的方法。水文地質條件復雜，特別是巖溶地區，含水層屬于非均質的復雜系統，滲透性呈不均勻分布，采用本發明的方法，可根據污染場地的分區滲透系數，最大程度捕捉污染羽，實現原位分區修復地下水重金屬鉛、鋅、鎘污染。
[0005]本發明解決上述技術問題的技術方案如下:一種可調控可滲透反應墻滲透性能的方法，包括如下步驟:
[0006](I)在PRB進水區和出水區，均填充粒徑為20-50目的石英砂層，填充高度2-5cm，填充內徑2-4cm，得到填充好的PRB進水區和出水區；
[0007](2)在PRB反應區，填充活性介質材料，填充高度40-60cm，填充內徑2-4cm，得到填充好的PRB反應區；
[0008](3)將待處理的污水，先通過步驟(I)填充好的PRB的進水區，再通過步驟(2)填充好的PRB反應區，最后通過步驟⑴填充好的PRB出水區，即得到處理過的污水。
[0009]水文地質條件復雜，特別是巖溶地區，含水層屬于非均質的復雜系統，滲透性呈不均勻分布，采用本發明的方法，可根據污染場地的分區滲透系數，最大程度捕捉污染羽，實現原位分區修復地下水重金屬鉛、鋅、鎘污染。
[0010]PRB反應裝置的進水瓶采用醫用莫菲氏滴管吊瓶，流速可調，入水方式為從上往下滲流，沿水流方向依次設置進水區、反應區及出水區，進水區I為石英砂層，起均勻布水作用，保證反應區活性介質材料的處理效果，防止反應區短流或堵塞，出水區為石英砂層，下部設取樣口。
[0011]在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。
[0012]進一步，步驟(2)中，所述活性介質材料為以下兩種混合物中的一種:重量百分數80-94%、粒徑彡16目的紅輝沸石和重量百分數6-20%、粒徑100-200目的膨潤土的混合物；或者重量百分數80-94%、粒徑彡10目的斜發沸石和重量百分數6-20%、粒徑100-200目的膨潤土的混合物。
[0013]采用上述進一步的有益效果是:采用斜發沸石、紅輝沸石及膨潤土作為PRB系統反應區的活性介質填充材料，這些天然礦物材料資源豐富、價格低廉及污染少，具有較大的離子交換及吸附能力，可吸附去除水體中的重金屬，同時利用膨潤土吸濕膨脹性，通過粒度與配比的優化研究實現PRB系統滲透系數可控性。
[0014]更進一步，重量百分數80-94%、粒徑彡16目的紅輝沸石和重量百分數6-20%、粒徑100-200目的膨潤土的混合物，其滲透系數為3.2 X 10—4-78.2 X 10—4cm/s。
[0015]采用上述更進一步的有益效果是:水文地質條件復雜，特別是巖溶地區，含水層屬于非均質的復雜系統，滲透性呈不均勻分布，根據污染場地的分區滲透系數，選擇相應滲透系數的紅輝沸石及膨潤土活性填充材料配比組合，實現分區修復地下水重金屬鉛、鋅、鎘污染。
[0016]更進一步，重量百分數80-94%、粒徑彡10目的斜發沸石和重量百分數6-20%、粒徑100-200目的膨潤土的混合物，其滲透系數為1.6 X 10—4-27.0 X 10—4cm/s。
[0017]采用上述更進一步的有益效果是:針對水文地質條件復雜，特別是巖溶地區，含水層屬于非均質的復雜系統，滲透性呈不均勻分布，根據污染場地的分區滲透系數，選擇相應滲透系數的斜發沸石及膨潤土活性填充材料配比組合，實現分區修復地下水重金屬鉛、鋅、鎘污染。
[0018]本發明的有益效果是:
[0019]1.水文地質條件復雜，特別是巖溶地區，含水層屬于非均質的復雜系統，滲透性呈不均勻分布，采用本發明的方法，可根據污染場地的分區滲透系數，最大程度捕捉污染羽，實現原位分區修復地下水重金屬鉛、鋅、鎘污染。
[0020]2.本發明采用斜發沸石、紅輝沸石及膨潤土作為PRB系統反應區的活性介質填充材料，這些天然礦物材料資源豐富、價格低廉及污染少，具有較大的離子交換及吸附能力，可吸附去除水體中的重金屬，同時利用膨潤土吸濕膨脹性，通過粒度與配比的優化研究實現PRB系統滲透系數可控性。
[0021 ] 3.本發明的方法可應用于原位治理地下水重金屬污染中，且方法簡單，市場前景廣闊，適合規模化推廣。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明的PRB反應裝置示意圖。
[0023]圖中:1-進水區，2-反應區，3-出水區，4-取樣口。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。
[0025]實施例1
[0026]本實施例的一種可調控可滲透反應墻滲透性能的方法，包括如下步驟:
[0027](I)如圖1所示，在PRB進水區I和出水區3，均填充粒徑為20目的石英砂層，填充高度2cm，填充內徑4cm，得到填充好的PRB進水區I和出水區3;
[0028](2)在PRB反應區2，填充重量百分數86%、粒徑16目的紅輝沸石和重量百分數14%、粒徑100目的膨潤土的混合物為活性介質材料，滲透系數(平均值):5.1 X 10—4cm/s，填充高度40cm，填充內徑4cm，得到填充好的PRB反應區2;
[0029](3)將Pb濃度20mg/L的待處理的污水，先通過步驟(I)填充好的PRB的進水區I，再通過步驟(2)填充好的PRB反應區2，最后通過步驟(I)填充好的PRB出水區3，連續運行一周后，從取樣口 4取樣，即得到Pb濃度0.01mg/L處理過的污水，Pb去除率達99.95%。
[0030]實施例2
[0031 ]本實施例的一種可調控可滲透反應墻滲透性能的方法，包括如下步驟:
[0032](I)如圖1所示，在PRB進水區I和出水區3，均填充粒徑為40目的石英砂層，填充高度3.5cm，填充內徑3cm，得到填充好的PRB進水區I和出水區3;
[0033](2)在PRB反應區2，填充重量百分數91%、粒徑10目的斜發沸石和重量百分數9%、粒徑200目的膨潤土的混合物為活性介質材料，滲透系數(平均值):9.6X 10—3cm/s，填充高度50cm，填充內徑3cm，得到填充好的PRB反應區2 ；
[0034](3)將Cd濃度20mg/L的待處理的污水，先通過步驟(I)填充好的PRB的進水區I，再通過步驟(2)填充好的PRB反應區2，最后通過步驟(I)填充好的PRB出水區3，連續運行一周后，從取樣口 4取樣，即得到Cd濃度0.00lmg/L處理過的污水，Cd去除率達99.995%。
[0035]實施例3
[0036]本實施例的一種可調控可滲透反應墻滲透性能的方法，包括如下步驟:
[0037](I)如圖1所示，在PRB進水區I和出水區3，均填充粒徑為50目的石英砂層，填充高度5m，填充內徑2cm，得到填充好的PRB進水區I和出水區3;
[0038](2)在PRB反應區2，填充重量百分數80%、粒徑10-16目的斜發沸石和重量百分數20%、粒徑100目的膨潤土的混合物為活性介質材料，滲透系數(平均值):6.2 X 10—3cm/s，填充高度60cm，填充內徑2cm，得到填充好的PRB反應區2;
[0039](3)將Pb濃度11.6mg//L的待處理的污水，先通過步驟(I)填充好的PRB的進水區I，再通過步驟(2)填充好的PRB反應區2，最后通過步驟(I)填充好的PRB出水區3，連續運行一周后，從取樣口 4取樣，即得到Pb濃度0.01mg/L處理過的污水，Pb去除率達99.95%。
[0040]實施例4
[0041 ]本實施例的一種可調控可滲透反應墻滲透性能的方法，包括如下步驟:
[0042](I)如圖1所示，在PRB進水區I和出水區3，均填充粒徑為20目的石英砂層，填充高度5m，填充內徑3cm，得到填充好的PRB進水區I和出水區3;
[0043](2)在PRB反應區2，填充重量百分數94%、粒徑16-20目的紅輝沸石和重量百分數6%、粒徑100目的膨潤土的混合物為活性介質材料，滲透系數(平均值):1.4X 10—3cm/s，填充高度45cm，填充內徑3cm，得到填充好的PRB反應區2;
[0044](3)將Cd濃度15.2mg//L的待處理的污水，先通過步驟(I)填充好的PRB的進水區I，再通過步驟(2)填充好的PRB反應區2，最后通過步驟(I)填充好的PRB出水區3，連續運行一周后，從取樣口 4取樣，即得到Cd濃度0.00lmg/L處理過的污水，Cd去除率達99.99%。
[0045]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種可調控可滲透反應墻滲透性能的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)在PRB進水區和出水區，均填充粒徑為20-50目的石英砂層，填充高度2-5cm，填充內徑2-4cm，得到填充好的PRB進水區和出水區； (2)在PRB反應區，填充活性介質材料，填充高度40-60cm，填充內徑2_4cm，得到填充好的PRB反應區； (3)將待處理的污水，先通過步驟(I)填充好的PRB的進水區，再通過步驟(2)填充好的PRB反應區，最后通過步驟⑴填充好的PRB出水區，即得到處理過的污水。2.根據權利要求1所述的一種可調控可滲透反應墻滲透性能的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述活性介質材料為以下兩種混合物中的一種:重量百分數80-94%、粒徑<16目的紅輝沸石和重量百分數6-20%、粒徑100-200目的膨潤土的混合物；或者重量百分數80-94%、粒徑彡10目的斜發沸石和重量百分數6-20%、粒徑100-200目的膨潤土的混合物。3.根據權利要求2所述的一種可調控可滲透反應墻滲透性能的方法，其特征在于，重量百分數80-94%、粒徑彡16目的紅輝沸石和重量百分數6-20 %、粒徑100-200目的膨潤土的混合物，其滲透系數為3.2 X 10—4-78.2 X 10—4cm/s。4.根據權利要求2所述的一種可調控可滲透反應墻滲透性能的方法，其特征在于，重量百分數80-94%、粒徑彡10目的斜發沸石和重量百分數6-20 %、粒徑100-200目的膨潤土的混合物，其滲透系數為1.6 X 10—4-27.0 X 10—4cm/s。
【文檔編號】C02F101/20GK105948165SQ201610464148
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】林達紅, 李蘅, 張靜, 徐文炘, 肖筱瑜
【申請人】中國有色桂林礦產地質研究院有限公司