[发明专利]一种多目标条件下的浅层地下水污染物集成修复系统

摘要

一种多目标条件下的浅层地下水污染物集成修复系统，包含地下水污染迁移监测系统、诊断系统、地下水修复系统、后期处理与维护系统，主要流程为：A)选择地下水检测区域，用以实时监测污染物数据；B)模拟计算出多目标条件下污染物迁移转化路径，影响范围，管理评价控制阈值，确立一套适合当地特殊情形的地下水污染修复管理方案；C)若发生污染事件，将监测井联通入地下水修复系统，进行地下水修复；D)若无污染事件发生，则系统将通过提升泵房供入市政管网；E)工艺中产生反冲洗水废水，通过回用管道至超滤反渗透过程，部分废渣统一管理，后期进行填埋或焚烧；F)对出厂的水体继续进行诊断监测，反复重复步骤A与B过程。

主权项

1.一种多目标条件下的浅层地下水污染物集成修复系统的构建方法，包含地下水污染迁移监测系统、诊断系统、地下水修复系统、后期处理与维护系统，其中的主要流程为：A)选择地下水检测区域，一般选取在离地下水取水使用区域或上游与下游1‑5km处，以及取水设施附近，并打直径为3m的观测井，深度10‑25m不等，具体深度根据当地地质状况选择，穿过承压水层，并分别在地下2‑5m处，10‑12m处以及最底端开孔，分别监测上层滞水与土壤、潜水层与承压水层的水质与土壤污染状况，下装水质监测探头，用以实时监测″三氮″物质、重金属物质、其他污染物质三种主要污染物质的变化数据并反馈到污染物迁移转化水质模拟数据终端；B)根据国家地下水环境质量标准以及当地地质，气象，水资源补给状况，市政水厂设计规模以及工农业分配情形问题，模拟计算出多目标条件下污染物迁移转化路径，影响范围，管理评价控制阈值以及相关的优化评价方法，确立一套适合当地特殊情形的地下水污染修复管理方案，并实时进行水样检测；C)若发生污染事件，将监测井联通入地下水修复系统，分别进行由混凝沉淀、重金属分离、生物脱氮、超滤与反渗透工艺过程所组成的地下水修复系统，通过提升泵站，将监测井下的地下水提升至蓄水池，并依次进入上述水处理工艺过程中，进行水处理修复，将修复系统处理好的水体，一部分5‑10％直接通入市政管网中，另外占水量90％‑95％的水体，通过管网回到地下补给，并加入一定量清洁水体用以补充地下水，防止地下水开采过剩，造成地面塌陷；D)若无污染事件发生，则系统将通过提升泵房抽取10‑20％的地下水供入市政管网并连接至市政给水厂，作为水源之一；E)另外，在生物脱氮工艺中会产生反冲洗水废水，通过回用管道将清洗水回用至超滤反渗透过程，而沉淀过程与重金属分离过程分离出的污泥与重金属废渣将通过另一条管线回用至污泥回用车间，将部分废渣统一管理，后期进行填埋或焚烧，整个工艺达到80％回用的标准；F)对于后期维护与再诊断系统，对出厂的水体继续进行诊断监测，反复重复步骤A与步骤B过程；而对于部分干旱地区，需要加盖地下蓄水池以及雨水收集系统，并将水体补给至地下，保证地下水水位与流量，确保地下水资源不枯竭；步骤A采用第五代FCS系统总线自动控制方法，利用计算机自动监测的实时数据，判断是否需要开启地下水修复系统中的水处理设备，这样的设计使得后续系统可以在最合适的时段工作，而一直开启系统需要消耗大量电能，并造成地下水资源的损耗，这也避免了能源的浪费现象；步骤B中的评价与管理方法采用蒙特卡洛不确定性分析方法，并将水样进行抽检，当污染物的浓度超过预期阈值标准时，将由自动控制系统开启入流阀门，将水体直接送入修复系统中的水处理工艺反应器中；步骤C中絮凝沉淀过程需要加入絮凝剂，主要采用明矾作为絮凝剂，其主要化学反应为：KAl(SO₄)₂·12H₂O→K⁺+Al³⁺+2SO₄^2‑+12H₂OAl³⁺+3H₂O→Al(OH)₃+3H⁺，可逆反应重金属分离过程采用石英砂、无烟煤、颗粒多孔陶瓷、锰砂滤料，机械地截留水中的悬浮固体、难溶性有机污染物、微生物与重金属离子，可以有效阻隔地下水中Fe、Mn、Cr、Pb重金属离子；生物脱氮过程采用传统的生物脱氮工艺，将水中的“三氮”物质通入硝化菌与亚硝化菌中，通过一系列硝化与亚硝化过程，去除水中的氮，相关反应较为复杂，其主要反应过程为：NH₄⁺+3/2O₂→NO₂^‑+2H⁺+H₂O‑278.42kJ，硝化菌与亚硝化菌参与反应超滤与反渗透主要目的是除去水中残存的有害小分子，有害离子，可溶性大分子有机物，胶体颗粒，环境激素物质，进一步净化地下水水质；步骤D中回用补给的水将直接汇入地下水监测井中，以保证地下水水位不下降；步骤E中污泥回用工艺，采用机械法处理污泥，当能量输出为10000k/kgSS时，COD的溶出率为90％以上，对于其他过程产生的废物与废渣，将统一进行填埋与焚烧处理；步骤F中后期维护与再诊断系统中主要对处理并回用后的地下水水体进行“检测‑诊断‑修复”的分析，并对当地土壤样品，潜水层水体进行物理化学检测。