[发明专利]一种区域含水层原位镀铁除砷方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种地下水除砷方法，具体涉及一种利用区域含水层介质表面镀铁技术，建立高砷地下水原位改良与修复技术体系的原位除砷工艺，属于饮用水处理及净化技术领域。

背景技术

砷是一种臭名昭著的致癌物质和致突变物，可导致急性或慢性的严重健康危害。据调查，高砷地下水（>10μg/L）广泛分布于世界70余个国家和地区，直接威胁着约1.5亿人口的饮用水安全，已导致数千万人罹患饮水型砷中毒，甚至皮肤癌、呼吸道癌、内脏癌等致命性疾病，被认为是人类历史上最严重的群体性中毒事件。我国是高砷地下水分布典型区，尤其是北方大同盆地等缺水地区，高砷地下水成为主要甚至可能是唯一的生活、农业和工业用水水源。根据2006年我国饮用水水质与水性疾病调查资料显示，饮用水砷含量超过0.050mg/L的暴露人口为334万，而大于0.100mg/L的暴露人口高达229万，这些高砷饮用水绝大部分是天然劣质地下水。长期饮用高砷地下水已导致当地居民出现皮肤色素异常、角质化和黑斑等慢性中毒症状，从而引发地方性砷中毒。高砷地下水的净化和水质改善已经成为我国农村安全和持续性供水的迫切需要，引起了国家的高度重视。

天然高砷地下水的特点是分布范围广、体积大、污染源和途径难以识别，成为水质改善难点。我国高砷地下水中砷含量普遍较高，可达数个mg/L，水化学类型以Na-HCO₃型为主，pH呈弱到强碱性，水环境趋于还原，亚铁、锰、硫化物等组分含量较高，砷的释放主要来自于富砷铁矿物的还原溶解和高pH条件促发的化学解吸。如何逆转含水层中砷的自然迁移和富集过程，阻止含水介质中砷的释放并促进溶解砷的固定，是解决高砷地下水分布区饮水安全问题的根本和关键。

针对高砷地下水修复这一难题，国内外研究者提出了多种去除砷的技术方法，包括化学吸附、离子交换、混凝沉淀、石灰软化、膜过滤、渗透性反应墙等。这些方法有选择性地进行了实际推广，如家庭净水系统、中大型市政供水系统等，在一些城镇地区得到一定的应用。然而以上方法存在明显的缺点，比如：需要大面积开挖布设除砷设备、成本高、操作复杂、使用效率低、易损坏、影响水质、含砷残留物易产生二次污染等，无法满足我国农村亟待一种低成本、高效安全的除砷方法的实际需求，阻碍了除砷技术的推广。

发明内容

本发明提供了一种区域含水层原位镀铁除砷方法，解决了背景技术中的不足，该除砷方法克服了现有除砷技术的弊端，能够实现显著提高除砷效果、降低除砷成本的目的。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种区域含水层原位镀铁除砷方法，包括以下步骤：（1）、选定目标区域含水层，确定目标含水层的的深度、渗透系数、地下水流速以及弥散系数，并确定地下水流向；

(2)、在目标区域的中心处设置中央抽水井，其井深与目标含水层的深度相一致，以中央抽水井为中心，将其四周的5m的区域内划定为工作区域，在工作区域的边界处设置四个注入井，且四个注入井排列成正方形；

（3）、将水泵置于中央抽水井中进行抽水，抽水速度设定在2～10m³/h，抽水时会在目标含水层中形成水力梯度从而控制目标含水层中地下水流速和流向，并采用水位计测定地下水位降深，直至降深趋于稳定后停止抽水；

（4）、在四个注入井中分别采用注入泵将亚铁试剂注入到目标含水层中，亚铁试剂在地下水流引导下，朝向工作区域的中心扩散，然后再采用注入泵向四个注入井中注入水，水将亚铁试剂完全压入目标含水层中；

（5）、1.5～2.5h后，再在四个注入井中分别采用注入泵将次氯酸钠试剂注入到目标含水层中，然后再注入水将次氯酸钠试剂完全压入目标含水层中，次氯酸钠会氧化目标含水层中先行注入的亚铁试剂，在含水层介质的表面形成铁氧化物/氢氧化物铁膜；每隔1.5～2.5h循环进行此步骤，循环10～15次即可。

所述的中央抽水井的井孔采用机械冲击钻成孔，井孔中设有井管A，井管A采用混凝土制成，井管A内径为0.3～0.4m，井管A的底部设有滤管A。

所述的滤管A的长度为1.25m，滤管A上均匀分布有圆孔，且采用双层透水纱网包裹，滤管A的下部设有沉淀管A，用来沉淀成井过程中形成的淤泥，防止滤管堵塞；滤管A与井孔的孔壁之间填充有河砂作为滤水层，井管A与井孔的孔壁之间紧密填充有红粘土作为隔水层，以隔绝上部含水层与目标含水层之间的水力联系，隔水层的上方由回填土填充至地面。