[发明专利]一种以高铁锰矿为反应介质的铬污染地下水原位修复模拟装置

说明书

本发明提供一种以高铁锰矿为反应介质的铬污染地下水原位修复模拟装置，包括进水池、收集池和装置主体反应器，装置主体反应器内顶部和底部均设有石英砂层，石英砂层内侧均设有含水层，装置主体反应器中部位于上下含水层之间设有高铁锰矿可渗透反应格栅，高铁锰矿可渗透反应格栅上下端分别设有电解电极，两组电解电极分别与外接电源正负极连接，用于使钝化的高铁锰矿填料重新恢复活性。本发明的装置结构简单，操作方便，使用改性高铁锰矿作为可渗透反映格栅填料，吸附效率高，成本低廉；装置模拟了铬污染地下水原位修复环境，能够对铬污染地下水原位修复工程建设提供客观的理论参考。

技术领域

本发明属于铬污染去除技术领域，具体涉及一种以高铁锰矿为反应介质的铬污染地下水原位修复模拟装置。

背景技术

地下水中铬污染是一种严重影响人类健康和生态环境的重金属污染，而其不同价态中六价铬毒性最大，被研究证实为“三致”(致癌、致畸、致突变)污染物，在水中以CrO₄^2-和HCrO₄^-等形式存在。我国乃至全世界许多地区的地下水都受到了不同程度重金属铬的污染，严重威胁到居民的身体健康。锦州、包头、安阳、沈阳及北京等地区的地下水中都检测到了浓度不低的铬污染。在美国，铬元素在地下水常见无机污染物中排名第二位，仅次于铅。因此，含Cr(VI)地下水的治理十分重要。

Cr(Ⅵ)污染地下水的修复通常情况下采用的是抽出处理法，其过程中包括物化法、化学法、生物法及这些方法的混合方法。CN207451790U公开了一种六价铬污染地下水的抽出处理装置，该装置根据废水流向依次连通设置调节池、沉淀池和中和池。先将六价铬污染地下水经抽提井抽至调节池，在调节池内调pH至酸性后，添加亚硫酸钠将六价铬还原成三价铬，再加石灰乳使三价铬生成沉淀，并配合絮凝剂进行固液分离作业，收集的滤液返回至调节池进行循环处理，待沉淀完全后，将滤液泵入中和池，调节pH值至6～9后排放，从而去除地下水中的六价铬，但这一装置存在成本高、周期长且能耗大，容易造成二次污染。

可渗透反应格栅是近年来兴起的一项具有广泛应用前景的地下水原位修复技术，其不仅能够达到去除目标污染物的要求，还可以避免解决抽出处理法所必须要面对的最终排放物的处置问题。CN203048694U公开了一种铬污染地下水原位修复模拟装置，包括格栅池、调节池和吸附处理装置，吸附处理装置水平进水，自进水口至出水口依次为：石英砂层、污染土壤层、PRB(可渗透反应格栅)介质层、石英砂层，其中PRB介质为硫酸改性后的工业活性炭与石英砂混合填料，对铬污染地下水进行修复。但鉴于地下水流动属于饱和稳定的水扩散方式，该装置的进水方式不能良好地对其进行模拟，酸改性后的工业活性炭与石英砂混合填料作为该装置PRB介质，对Cr(VI)的吸附方式主要是物理吸附，成本较高，寿命也十分有限，一旦达到吸附饱和后较难处置。

高铁锰矿是一种Mn/Fe比值1-3的锰矿石，在工业上，一般通过富锰渣法将锰铁分离，然而这种方法在工艺技术和经济效益上都受到制约。高铁锰矿中还原性Fe(II)可以将Cr(VI)还原为Cr(III)，但在处理过程中由于钝化物沉淀的生成，高铁锰矿逐渐失活，会导致处理效率大幅下降，利用率低，易板结，无法实现可持续去除受污染地下水中Cr(VI)离子的目的，这些缺陷成为制约高铁锰矿在铬污染去除方面应用的瓶颈问题。

针对上述技术问题，本发明拟提供一种以高铁锰矿为反应介质的铬污染地下水原位修复模拟装置，以满足以下目的：(1)更加符合铬污染地下水原位修复实际状况；(2)吸附效率高，成本较低；(3)可渗透反应格栅填充介质寿命更长的模拟装置。能够对铬污染地下水原位修复工程建设提供客观的理论参考。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：