[发明专利]地下水氨氮原位增强硝化与反硝化集成系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及地下水污染修复技术领域，具体涉及生物处理技术，更具体涉及一种地下水氨氮原位增强硝化与反硝化集成系统及方法。

背景技术

日常生活中的生活垃圾、工业废品等固废(垃圾体)的堆积会产生大量氨氮，而目前却未具有解决该问题的技术，导致氨氮逐渐渗入土壤中，造成土壤污染，同时对其周边地下水造成一定程度的污染威胁。

在自然地表水体和地下水体中的污染形式主要以硝酸盐氮为主，还包括以游离氨和铵离子形式存在的氮，而受污染水体的氨氮叫水合氨，也称非离子氨，非离子氨是引起水生生物毒害的主要因子，而离子氨相对基本无毒。氨氮可以在一定条件下转化成亚硝酸盐，如果长期饮用，水中的亚硝酸盐将和蛋白质结合形成亚硝胺，这是一种强致癌物质，对人体健康极为不利。

因此，研究人员针对上述问题提出很多促进氨氮硝化的技术以及促进硝氮反硝化的技术，然而，在这些技术中对包气带的氨氮硝化效果的监测却仍然是一个大难题。特别是为了更精确地监测包气带的氨氮硝化效果，需要在包气带原位进行包气带采样，因为不能破坏包气带结构，在原位进行包气带溶液采样和在线监测的难度相当大。

另外，现有技术中的促进氨氮硝化的技术与促进硝氮反硝化的技术均为相互独立存在，在修复地下水污染时，单靠促进氨氮硝化或者单靠促进硝氮反硝化能够达到的修复效果有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种地下水氨氮原位增强硝化与反硝化集成系统，其能够同时在原位进行增强硝化与增强反硝化，并且能够在原位进行包气带溶液采样和在线监测。

为了实现上述目的，本发明提供一种地下水氨氮原位增强硝化与反硝化集成系统，其包括：

原位氨氮增强硝化系统，该原位氨氮增强硝化系统包括与包气带内的垃圾体紧邻的第一操作井以及从所述第一操作井的井壁向所述垃圾体方向布置的至少一根布水管，所述布水管延伸至所述垃圾体下方，以湿润所述包气带中位于垃圾体下方的部分；

原位硝氮增强反硝化系统，该原位硝氮增强反硝化系统包括用于抽取地下水的抽水井、静态混合器以及向地下水层注水的注水井，所述抽水井和所述注水井均设置于所述垃圾体周围的地下水硝酸盐氮污染区内；所述抽水井内设置抽水装置，所述抽水装置的出水口连接所述静态混合器的入水口；所述静态混合器的另一入口与药剂罐连接，所述药剂罐内容纳碳源药剂；所述抽水井内抽出的地下水和所述碳源药剂在所述静态混合器内混合均匀；所述静态混合器的出水口连接所述注水井的入水口；以及，

包气带原位溶液监测装置，该包气带原位溶液监测装置包括泵以及布置在包气带内的至少一根溶液采集管，所述溶液采集管包括沿轴向布置的导向部和采集部，该采集部具有中空空腔且所述采集部的壁上设有通孔，所述泵与所述采集部的中空空腔连通，所述溶液采集管布置于所述包气带中位于垃圾体下方的部分。

优选地，所述抽水装置与所述静态混合器之间的连接管道上设置有第一旁通阀和第一流量计；所述药剂罐与所述静态混合器之间的连接管道上设置有计量泵和第二流量计；所述静态混合器与所述注水井之间的连接管道上设置有第二旁通阀和第三流量计。

优选地，所述抽水井设置于地下水流的下游，所述注水井设置于地下水流的上游，所述垃圾体位于所述注水井与所述抽水井之间。

优选地，所述原位硝氮增强反硝化系统还包括至少一个监测井，所述监测井设置于所述注水井的下游。

优选地，所述溶液采集管以所述采集部向下倾斜的方式布置于包气带内，所述溶液采集管的轴向与水平面之间的夹角为15°至45°。

优选地，所述原位氨氮增强硝化系统还包括高位水箱和分水器，所述高位水箱通过所述分水器分别与至少一根所述布水管连通。

优选地，所述原位氨氮增强硝化系统还包括第二操作井、第三操作井、空气压缩机和真空泵，所述第二操作井和所述第三操作井分别设于所述垃圾体相对两侧，所述第二操作井向所述第三操作井方向设有至少一根进气管，所述第三操作井向所述第二操作井方向设有至少一根抽气管，所述进气管与所述空气压缩机连通，所述抽气管与所述真空泵连通。

优选地，所述原位氨氮增强硝化系统还包括多根从地面延伸至所述包气带中位于垃圾体下方的部分内的气体收集监测管。

优选地，每根所述气体收集监测管包括多根不同长度的气体收集分管，所述气体收集分管的下端插入不同的深度。

优选地，每根所述气体收集监测管的上端均一一对应地设于位于地面的多个防护井桩内，所述防护井桩包括能够打开和封闭的盖。