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WO2013123823A1 - 用微纳米气泡对污染地下水强化原位修复的方法及系统 - Google Patents

用微纳米气泡对污染地下水强化原位修复的方法及系统 Download PDF

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Publication number
WO2013123823A1
WO2013123823A1 PCT/CN2013/000063 CN2013000063W WO2013123823A1 WO 2013123823 A1 WO2013123823 A1 WO 2013123823A1 CN 2013000063 W CN2013000063 W CN 2013000063W WO 2013123823 A1 WO2013123823 A1 WO 2013123823A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
micro
groundwater
water
nano bubbles
nano
Prior art date
Application number
PCT/CN2013/000063
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宋德君
胡黎明
李恒震
Original Assignee
清华大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 清华大学 filed Critical 清华大学
Priority to US14/380,039 priority Critical patent/US20150041392A1/en
Publication of WO2013123823A1 publication Critical patent/WO2013123823A1/zh

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/002—Reclamation of contaminated soil involving in-situ ground water treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/006—Regulation methods for biological treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/22—Activated sludge processes using circulation pipes
    • C02F3/226—"Deep shaft" processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F2103/06—Contaminated groundwater or leachate
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    • C02F2209/005—Processes using a programmable logic controller [PLC]
    • C02F2209/008—Processes using a programmable logic controller [PLC] comprising telecommunication features, e.g. modems or antennas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F2303/26—Reducing the size of particles, liquid droplets or bubbles, e.g. by crushing, grinding, spraying, creation of microbubbles or nanobubbles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/06—Nutrients for stimulating the growth of microorganisms
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the invention belongs to the technical field of contaminated groundwater remediation, and particularly relates to a method and system for strengthening in situ remediation of contaminated groundwater by using micro-nano bubbles.
  • the National “Twelfth Five-Year Plan” proposes to "enhance environmental protection efforts", solve “exposed environmental problems such as soil pollution that harms the health of the people”, and “enhance the prevention and control of groundwater pollution.”
  • the National Groundwater Pollution Prevention and Control Plan (201 1 - 2020) issued in October 1st pointed out that it is necessary to "prematurely curb the deterioration of groundwater quality” and “strengthen the supervision of key industries and IF F water environment”, “plannedly Accelerate the restoration of groundwater pollution.”
  • the development and application of environmentally friendly and energy-efficient and polluting groundwater innovation and restoration technologies are important ways for China's national economy and social sustainable development.
  • groundwater in-situ remediation technology has been rapidly developed due to its low cost and low environmental disturbance, and is the main technology for underground pollution remediation.
  • Groundwater aeration, pumping and bio-enhancement technologies are conventional techniques for in-situ remediation of contaminated groundwater and are commonly used in sites with limited area and high pollution loads.
  • the traditional groundwater aeration method injects compressed air into the saturated soil and groundwater through the aeration well, and the upward flow of air makes the soil and The contaminated components in the groundwater act to desorb and volatilize, and enter the unsaturated zone of the soil with the gas flow.
  • Bioremediation technology is a bio-engineering technology that has emerged and developed since the 1980s to remove and control environmental pollution. It mainly utilizes the unique ability of bacteria to decompose toxic and harmful substances, removes pollutants from polluted environments, and achieves the purpose of eliminating environmental pollution.
  • Bio-enhancement (EBR) usually improves the environmental conditions for microbial growth and degradation, provides sufficient electron acceptors/donors, nutrients, and increases the metabolism and degradation activity of microorganisms to promote the degradation rate of pollutants.
  • Pump and Treat is a traditional groundwater remediation technology.
  • P&T Pump and Treat
  • EBR is often combined with ⁇ & ⁇ to transport electron acceptors/donors and nutrients through the movement of groundwater to promote microbial activity.
  • EBR technology is environmentally friendly and has great potential for development.
  • one of the main bottlenecks of EBR is how to efficiently transport electron acceptors/donors and nutrients to create good environmental conditions for microbial action.
  • the supply of electron acceptors/donors is mainly provided by gas, and the commonly used gases mainly include air, oxygen, hydrogen and the like.
  • gases mainly include air, oxygen, hydrogen and the like.
  • the micro-nano bubble generation technology has matured, and the specific equipment can make the diameter of the bubble in the groundwater reach the micro-nano level.
  • Micro-nano bubbles have a small diameter, The residence time in the water body is longer, and it can move with the groundwater.
  • the migration influence range is much larger than that of ordinary air bubbles.
  • the internal pressure of the bubble is large, and its high solubility can provide a high content of dissolved oxygen for the water body.
  • the micro-nano bubble gas-liquid interface zone Negative charge which can interact with specific contaminants, and free radicals and vibration waves generated when micro-nano bubbles burst, can also promote the removal of contaminants.
  • the supply of nutrients is usually carried out by directly adding to groundwater and transporting through underground flow fields, which can further improve the environmental conditions of microorganisms and promote microbial degradation.
  • a method of directly oxidizing a contaminant by injecting an oxidant such as injecting ozone gas
  • Fenton (a combination of ferrous salt and hydrogen peroxide) has similar disadvantages to groundwater aeration.
  • the use of low-concentration ozone as a gas-injecting micro-nano bubble can solve such problems and reduce the concentration of pollutants to a level acceptable to microorganisms in a short period of time. Since the ozone product is oxygen, it does not adversely affect the degradation of microorganisms in the next stage.
  • the micro-nano bubble has good supply effect, long duration and large influence range.
  • the combination of pumping treatment technology can make up for the shortage of conventional in-situ remediation technologies such as groundwater aeration, pumping treatment and enhanced bioremediation, and promote microbial degradation. Contaminated groundwater is repaired.
  • the invention injects micro-nano bubble water into the groundwater system through the micro-nano bubble aeration device.
  • the gas can be injected in stages or in different regions, and the injected gas can be ozone or air or oxygen.
  • a nutrient addition device is installed at the effluent i-.1 of the micro-nano aeration device to add nutrient salts to the groundwater; and the coordination effect of the injection well and the pumping well is adjusted.
  • the invention provides an environmentally friendly and energy efficient groundwater remediation technology.
  • the invention provides a method and a system for strengthening in-situ remediation of contaminated groundwater by using micro-nano bubbles, and can perform in-situ groundwater remediation for different hydrogeological environment conditions and different organic contaminated sites, and at the same time Monitoring and analysis of parameters such as pollutant concentration, microbial population and quantity, temperature, pH value, and electron exchange capacity during the repair process provide experimental data for relevant scientific research.
  • the method for strengthening in situ repair of contaminated groundwater by micro-nano bubbles comprises the following steps:
  • One or more water injection wells are placed upstream of the contaminated area of the groundwater, and the gas and water generate water containing micro-nano bubbles through the micro-nano bubble aeration device, and the nutrient salt is added in the water containing the micro-nano bubbles.
  • the injection well enters the groundwater system;
  • Micro-nano bubbles and nutrient salts are transported and dispersed with the movement of groundwater, directly decomposing organic pollutants or continuously supplementing electron acceptors, electron donors and nutrients for microorganisms, and promoting the degradation of organic pollutants -
  • One or more pumping wells are set at the downstream of the groundwater contaminated by organic pollutants, groundwater is pumped and processed to form a groundwater flow field that controls the migration range of micro-nano bubbles, improving the overall repair efficiency of the site and preventing the pollution range from expanding;
  • the concentration of the organic contaminant is from 5000 ppm to 10,000 ppm.
  • the micro-nano bubbles have a size of 100 nm to 0.2 mm.
  • the physical method includes a filtration method, a gravity separation method, and the chemical method includes a dosing method, an electrolysis method, and an ion exchange method, and the biological method includes an active mud method and a biofilm method.
  • the gas is an electron donor or an electron acceptor and is one of air, oxygen, ozone or hydrogen.
  • the nutrient salt is one of a compound of an amino acid, a vitamin, a carbon, a nitrogen, a phosphorus or a trace element. 13 000063 or more.
  • the invention provides a system for strengthening in-situ remediation of contaminated groundwater by using micro-nano bubbles according to the method, and the composition thereof is: setting one or more water injection wells in the upstream position of the groundwater contaminated by the organic pollutants, in the contaminated area A plurality of monitoring wells with different positions are arranged above, and one or more pumping wells are arranged downstream of the contaminated area; a micro-nano bubble aeration device is arranged on the surface, the gas supply device and the water tank respectively pass through the gas supply pipe and the water supply pipe and the micro-nano The bubble aeration device is connected, the outlet of the micro-nano bubble aeration device is connected with the nutrient salt adding device, and the water injection pipe is inserted into the water injection well through the water injection pipe; the water quality monitoring sensor is respectively disposed in each monitoring well; the water pump is arranged on the surface of the pumping well, The water inlet end is connected with a water suction pipe extending into the pumping well
  • the micro-nano bubble aeration device has a water intake amount and a water output amount of 10 L/min to 200 L/min, and the generated micro-nano bubbles have a size of 100 nm to 0.2 mm.
  • a gas flow meter, a barometer, and a pneumatic valve are disposed on the gas supply pipe.
  • a water pressure valve and a water body flow meter are disposed on the water supply pipe.
  • the main mechanism for removing organic pollutants by using micro-nano bubbles is as follows:
  • Micro-nano bubbles increase dissolved ozone in groundwater and directly decompose high-concentration organic pollutants (such as petroleum hydrocarbons and organic chlorides); micro-nano bubbles increase dissolved oxygen in groundwater, promote aerobic microbial growth and organic pollution Degradation of substances (such as petroleum hydrocarbons), on-site aerobic bacteria up to 10 times more than the original; micro-nano bubbles increase dissolved hydrogen in groundwater, promote the growth of anaerobic dechlorination microorganisms and organic pollutants (such as organic chlorides: Degradation; at the same time, the nutrient salt added in the micro-nano bubble water can also promote the activity of microorganisms and promote the degradation of pollutants.
  • organic pollutants such as petroleum hydrocarbons and organic chlorides
  • the groundwater flow field is used to wash the pollutants adsorbed on the soil particles, and the polluted water body pumped out by the pumping well is further processed.
  • the surface of the micro-nano bubble is charged and has an adsorption effect on the pollutant.
  • micro-nano bubble bursts, it releases energy, generates hydroxyl radical ions, and has an oxidative decomposition effect on the pollutant.
  • This technology stimulates and promotes the growth and proliferation of indigenous microorganisms, does not introduce other environmental microorganisms, and has little impact on site environment and ecological engineering.
  • Figure ⁇ is a schematic diagram of the micro-nano bubble aeration device and the injection well:
  • FIG. 2 is a general schematic diagram of the groundwater pollutant removal process.
  • 1-gas supply device 2-water tank; 3-micro-nano bubble aeration device; 4-nutrient salt addition device; 5-water pipe; 6-air supply pipe; 7-water injection pipe; 8-gas flow meter; ; 10-pneumatic valve; U-water flow Gauge; 12-water pressure valve; 13-micro-nano bubble water; 14-water quality monitoring sensor; 15 ⁇ pump pump; 16-water body treatment device: 17-pumping pipe.
  • the present invention provides a method and system for enhancing in-situ remediation of contaminated groundwater by micro-nano bubbles, and the present invention will be further described below in conjunction with the drawings and specific embodiments.
  • a micro-nano bubble aeration device 3 is set on the surface near the injection well, and the gas supply device 1 and the water tank 2 respectively pass through the gas supply pipe 6 and the water supply pipe 5 is connected to the micro-nano bubble aeration device 3, the gas supply pipe 6 is provided with a gas flow meter 8, a barometer 9 and a pneumatic valve 10, the water supply pipe 5 is provided with a water pressure valve 12 and a water body flow meter 1 1;
  • the outlet of the micro-nano bubble aeration device 3 is connected to the nutrient salt adding device 4, and then protrudes into the water injection well through the water injection pipe 7;
  • the gas supplied in the gas supply device 1 is one of air, oxygen, ozone, and hydrogen;
  • the micro-nano bubble aeration device 1 is one of air, oxygen, ozone, and hydrogen;
  • a water pump 15 is arranged on the surface of the pumping well, and the water inlet end is connected with the water pumping pipe 17 extending into the pumping well, and the water outlet end is connected with the water body processing device 16 to utilize Pumping:
  • the millet 15 extracts the polluted groundwater, conducts water quality monitoring and sends it to the surface water treatment device 16 for treatment.
  • the treatment methods include physical methods (filtration method, gravity separation method, etc.), chemical methods (dosing method, electrolysis method, ion). Exchange method, etc.), biological method (active mud method, biofilm method, etc.).
  • a plurality of monitoring wells are set at different locations in the contaminated area between the injection well and the pumping well, and water quality monitoring sensors 14 are arranged in each monitoring well to remotely monitor and analyze the repair process parameters.
  • Micro-nano bubble injection wells, pumping wells, and monitoring well systems can be added when the contaminated area is large, so that the affected area can cover the entire contaminated area.

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Abstract

一种用微纳米气泡对污染地下水强化原位修复的方法，在地下水被污染区域的上游位置设置注水管（7），向其中通入含营养盐的微纳米气泡水；含营养盐的微纳米气泡水随地下水流动移至污染区域，分解污染物或为微生物持续补充电子受体/供体，促进有机污染物的降解去除；同时设置抽水管（17）在污染区域下游抽水，形成地下水流场；通过监测井对去除有机污染物过程中各参数进行实时检测和分析，调节微纳米气泡的发生时间和曝气量。还提供了一种用微纳米气泡对污染地下水强化原位修复的系统。微纳米气泡供氧效果好、持续时间长、影响范围大，弥补自然降解和生物通风等常规原位修复技术的不足，成本低、节能高效，适宜于有限面积、高污染负荷的场地修复。

Description

说 明 书
用微纳米气泡对污染地下水强化原位修复的方法及系统 技术领域
本发明属于受污染地下水修复技术领域， 特别涉及一种用微纳米气泡对污染 地下水强化原位修复的方法及系统。
背景技术
环境与发展，是当今国际社会普遍关注的重大问题。为了实现可持续的发展， 境保护和治理工作应是发展过程的组成部分。地下水资源作为全球水资源的重 要组成部分， 在我国地表水严重污染的条件下， 对于经济和社会发展具有极其重 要的作用。 近年来， 由于社会经济的高速发展和工业废弃物的大量产生， 全球的 环境污染问题日益严重。目前我国地下水质量恶化趋势显著，污染形势十分严峻, ^多地区地下水不同程度遭受有毒有害有机物和无机物的污染。 国家 "十二五" 规划提出要 "加大环境保护力度"， 解决 "土壤污染等损害群众健康的突出环境 问题"， "加强地下水污染防治"。 201 1年 10月发布的《全国地下水污染防治规划 ( 201 1— 2020年）》 指出要 "初步遏制地下水水质恶化趋势"， "加强重点工业行 、ik地 F水环境监管"， "有计划地加快推进地下水污染修复"。 环境友好和节能高 效的污染地下水创新修复技术的开发和应用是我国国民经济和社会可持续发展 ί的重要途径。
地下水原位修复技术由于成本较低、 对环境干扰较小而得到迅速发展， 是地 下^污染修复的主要技术。 地下水曝气法、 抽水处理与生物强化技术是污染地下 水原位修复的常规技术， 常用于有限面积、 高污染负荷的场地。 传统的地下水曝 气法将压缩空气通过曝气井注入饱和土壤及地下水中， 空气向上的流动使土壤和 地下水中的污染组分产生解吸和挥发等作用， 随气流进入土壤非饱和区。 同时气 流中的氧气不断溶解于土壤水中增加溶解氧含量， 为好氧生物降解有机物创造了 条件. 加速地下水中的微生物降解作用。 生物修复技术是 80年代以来出现和发 展的清除和治理环境污染的生物工程技术， 其主要利用生物特有的分解有毒有害 物质的能力， 去除污染环境中的污染物， 达到清除环境污染的目的。 生物强化法 (EBR)通常为微生物生长和降解作用改善环境条件， 提供足量的电子受体 /供体、 营养盐类，提高微生物的代谢作用和降解活性水平，以促进对污染物的降解速度， 能够直接针对主要污染区进行修复。抽水处理法（ Pump and Treat, 简称 P&T)是传 统地下水修复技术， 通过设计合适的抽水井和地下水流场、 使之形成包含整个地 下水污染羽状体的截获区， 不断的抽取污染地下水， 使污染暈的范围和污染程度 逐渐减小.并使含水层介质中的污染物向水中转化而得到清除。 EBR通常与 Ρ&Τ 相结合， 通过地下水的运动来输送电子受体 /供体和营养盐类， 促进微生物活动。 EBR技术对环境友好， 发展潜力巨大， 但目前 EBR的主要瓶颈之一是如何高效 输送电子受体 /供体和营养盐类， 为微生物作用创造良好的环境条件。 因此， 供氧 效果好、持续时间长、影响范围大的电子受体 /供体和营养盐类输送技术成为 EBR 的关键技术和发展方向。 此外， 在污染源等高浓度区， 由于污染物对微生物活性 的阻碍， 微生物降解的作用受到极大的抑制。 因此， 将污染物浓度降至微生物可 以接受的水平也是重要的课题。
电子受体 /供体的提供主要通过气体提供， 常用气体主要包括空气、氧气、氢 气等。 为提高地下水中气体溶解量和持续供应能力， 降低气泡直径从而增加气泡 内压和在水体内的滞留时间是关键技术。 目前微纳米气泡生成技术已经发展成 熟,采用特定的设备可使地下水中气泡直径达到微纳米级。微纳米气泡直径较小， 在水体中停留时间较长， 可以随地下水运动， 迁移影响范围远大于普通气泡； 气 泡内压较大， 其高溶解能力可为水体提供高含量的溶解氧； 同时， 微纳米气泡气 液界面带负电荷， 可以与特定的污染物相互作用， 微纳米气泡破裂时产生的自由 基和振动波也可促进污染物的去除。营养盐的提供通常采用直接向地下水中添加 并通过地下流场输运的方法， 可进一步改善微生物的环境条件， 促进微生物降解 作用。
在高浓度区， 通过注入氧化剂直接氧化污染物的方法， 例如注入臭氧气体，
Fenton (亚铁盐和过氧化氢的组合） 等， 与地下水曝气法具有相似的缺点。 而采 闲低浓度臭氧为注入气体的微纳米气泡则可以解决这类问题， 在短时间内将污染 物浓度降至微生物可以接受的水平。 由于臭氧生成物为氧气， 对下阶段的微生物 降解不会产生不利的影响。微纳米气泡的供给效果好、持续时间长、影响范围大, ' 抽水处理技术相结合， 可以弥补地下水曝气、 抽水处理和强化生物修复等常规 原位修复技术的不足， 促进微生物降解作用， 对污染地下水迸行修复。 本发明通 过微纳米气泡曝气设备向地下水系统中注入微纳米气泡水， 根据污染物种类浓度 和水文地质环境条件， 可以分阶段， 分区域注入， 注入气体可以为臭氧， 也可以 为空气、 氧气等电子受体， 以及氢气等电子供体： 同时在微纳米曝气装置的出水 i―.1处设置营养盐添加装置， 向地下水中添加营养盐； 通过注水井和抽水井的协调 作用， 调整地下水流场特征， 将微纳米气泡和营养盐输运到特定区域， 修复污染 场地。 本发明提供一种环境友好和节能高效的地下水修复技术。
发明内容
本发明提供了一种用微纳米气泡对污染地下水强化原位修复的方法及系统， 可以对不同水文地质环境条件和不同有机污染场地进行原位地下水修复， 同时对 修复过程污染物浓度、 微生物种群和数量、 温度、 pH 值、 电子交换能力等参数 进行实施监测和分析， 为相关科学研究提供实验数据。
本发明提供的用微纳米气泡对污染地下水强化原位修复的方法， 包括以下步 骤：
( 1 ) 在地下水受污染区域的上游位置设置一个或多个注水井， 气体与水通 过微纳米气泡曝气装置产生含有微纳米气泡的水， 并在含有微纳米气泡的水中添 加营养盐， 通过注水井进入地下水系统中；
(2 ) 微纳米气泡和营养盐随地下水的运动输移扩散， 直接分解有机污染物 或为微生物持续补充电子受体、 电子供体以及营养盐， 促进有机污染物的降解去 狳- ( 3 ) 在地下水被有机污染物污染区域的下游位置设置一个或多个抽水井， 抽取地下水并进行处理， 形成控制微纳米气泡运移范围的地下水流场， 提高场地 整体的修复效率并防止污染范围扩大；
(4 ) 在污染区域设置多个不同位置的与地表连通的监测井， 利用监测井对 去除有机污染物过程中各参数进行实时监测和分析， 并根据分析结果， 调节微纳 米气泡的发生时间和曝气量， 以及人工地下水流场。
所述有机污染物的浓度为 5000ppm〜10000ppm。
所述微纳米气泡的尺寸为 100 nm〜 0.2 mm。
所述物理法包括过滤法、 重力分离， 所述化学法包括加药法、 电解法、 离子 交换法， 所述生物法包括活性泥法、 生物膜法。
所述气体为电子供体或电子受体， 为空气、 氧气、 臭氧或氢气中的一种。 所述营养盐为氨基酸、 维生素、 含碳、 氮、 磷或微量元素的化合物中的一种 13 000063 或多种。
本发明提供的基于所述方法的用微纳米气泡对污染地下水强化原位修复的 系统， 其组成为： 在地下水被有机污染物污染区域的上游位置设置一个或多个注 水井， 在污染区域的上方设置多个位置不同的监测井， 在污染区域的下游位置设 置 - 个或多个抽水井； 在地表设置微纳米气泡曝气装置， 气体供应装置和水箱分 别通过供气管和供水管与微纳米气泡曝气装置连接， 微纳米气泡曝气装置的出口 与营养盐添加装置连接后， 通过注水管伸入注水井； 在各个监测井内分别设置水 质监测传感器； 在抽水井旁的地表设置抽水泵， 其进水口端与伸入抽水井的抽水 管连接， 出水端与水体处理装置连接。
所述微纳米气泡曝气装置的进水量和出水量为 10L/min ~ 200L/min， 产生的 微纳米气泡的尺寸为 100 nm〜 0.2 mm。
所述供气管上设置气体流量计、 气压表以及气压阀。
所述供水管上设置水压阀以及水体流量计。
本发明中， 用微纳米气泡对有机污染物进行去除的主要机理如下：
( 1 ) 微纳米气泡增加地下水中的溶解臭氧， 直接分解高浓度有机物污染物 (例如石油烃类和有机氯化物类）； 微纳米气泡增加地下水中的溶解氧， 促进好 氧微生物成长和有机污染物（例如石油烃类）的降解， 现场好氧菌可达原来的 10 倍以上； 微纳米气泡增加地下水中的溶解氢， 促进厌氧脱氯微生物成长和有机物 污染物 （例如有机氯化物类:） 的降解； 同时微纳米气泡水中添加的营养盐也可以 促进微生物的活动， 促进污染物降解。
C 2 ) 利用地下水流场对吸附在土颗粒上的污染物进行冲洗， 将抽水井抽出 的污染水体进行进一步处理。 ( 3 ) 微纳米气泡表面带电， 对污染物有吸附作用。
( 4 ) 微纳米气泡破裂时释放能量， 生成羟基自由基离子， 对污染物具有氧 化分解作用。
本发明具有以下有益效果：
Π ) 能够对不同场地水文地质体条件， 有机污染情况 （种类和浓度等）， 以 及微生物生态环境条件， 选择注入气体的种类， 浓度和设计修复技术的细节， 具 Υί成本低， 环境友好和节能高效的特点。 适宜于有限面积、 高污染负荷的场地修 ,
( 2 ) 能实时监测各项参数， 主要包括污染物浓度、 微生物种群和数量、 温 度、 pH 值、 电子交换能力等， 对修复效果的进行科学分析和评价， 从而进一步 降低成本和提高修复效率。
3 该技术刺激和促进土著微生物生长和增殖， 不引入其它环境微生物， 对场地环境和生态工程影响小。
( 4 ) 该技术所需注水井、 监测井和抽水井可以部分采用己有的工程井位， 初始投资少， 运营成本低。
5 地下水修复达到环境标准后， 相关技术设备可以回收进行重复利用。 附图说明
图〗为微纳米气泡曝气装置及注水井部分结构示意图：
图 2为地下水污染物去除过程整体示意图。
图中标号：
1-气体供应装置； 2-水箱； 3-微纳米气泡曝气装置； 4-营养盐添加装置； 5- 水管； 6-供气管； 7-注水管； 8-气体流量计； 9-气压表； 10-气压阀； U-水体流 量计； 12-水压阀; 13-微纳米气泡水； 14-水质监测传感器; 15·抽水泵; 16-水体 处理装置： 17-抽水管。
具体实施方式
本发明提供了一种用微纳米气泡对污染地下水强化原位修复的方法及系统， 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
利用本发明所述的方法和系统对地下水有机污染物进行微纳米气泡曝气去 除的现场实施方案如下：
U ) 确定地下水有机污染物的区域， 并确定地下水的流动方向； 该被污染 的区域不限. 有机污染物的浓度在 5000ppm~10000ppm时， 修复效果好且性价比 较高；
( 2 )在污染区域的上游以及污染源区的位置建设注水井， 或采用己有井位： 在注水井附近的地表设置微纳米气泡曝气装置 3 , 气体供应装置 1和水箱 2分别 通过供气管 6和供水管 5与微纳米气泡曝气装置 3连接， 供气管 6上设置气体流 置计 8、气压表 9以及气压阀 10，供水管 5上设置水压阀 12以及水体流量计 1 1 ; 微纳米气泡曝气装置 3的出口与营养盐添加装置 4连接后， 通过注水管 7伸入注 水井； 气体供应装置 1中供应的气体为空气、 氧气、 臭氧、 氢气中的一种； 营养 盐为氨基酸、 维生素、 含碳、 氮、 磷或微量元素的化合物中的一种或多种。 微纳 米气泡曝气装置 1的进水量和出水量为 10L/min 〜 200L/min， 产生的微纳米气泡 0^尺寸为 100 nm〜 0.2 ram;
C 3 ) 在污染区域的下游位置建设抽水井， 抽水井的布置能提高场地整体的 修复效率并防止污染物区域的进一步扩大。在抽水井旁的地表设置抽水泵 15， 其 进水口端与伸入抽水井的抽水管 17连接， 出水端与水体处理装置 16连接， 利用 抽水：粟 15将污染地下水抽出， 进行水质监测并送至地面水体处理装置 16进行处 m, 处理方法包括物理法 （过滤法、 重力分离法等）、 化学法 （加药法、 电解法、 离子交换法等）、 生物法 （活性泥法、 生物膜法等）。
( 4 ) 在注水井与抽水井之间的被污染区域的不同位置设置多个监测井， 在 各个监测井内布设水质监测传感器 14 , 远程监测和分析修复过程参数。
( 5 )受污染区域较大时可以增设微纳米气泡注水井与抽水井、 监测井系统， 以便影响范围能够覆盖整个受污染区域。

Claims

权 利 要 求 书
1 - 用微纳米气泡对污染地下水强化原位修复的方法， 其特征在于， 在地下水被污染物污染区域的上游位置设置一个或多个注水井， 气体与水通 过微纳米气泡曝气装置产生含有微纳米气泡的水， 并在含有微纳米气泡的水中添 加营养盐， 通过注水井进入地下水系统中；
微纳米气泡和营养盐随地下水的运动输移扩散， 直接分解有机污染物或为微 生物持续补充电子受体、 电子供体以及营养盐， 促进有机污染物的降解去除； 在地下水受污染区域的下游位置设置一个或多个抽水井， 抽取地下水并在地 表用物理法、 化学法或生物法对其进行处理； 通过抽取形成控制微纳米气泡运移 范围的地下水流场， 提高场地整体的修复效率并防止污染范围扩大；
在污染区域设置多个不同位置的与地表连通的监测井， 利用监测井对去除有 机污染物过程中各参数进行实时监测和分析， 并根据分析结果， 调节微纳米气泡 的发生时间和曝气量， 以及人工地下水流场。
2. 根据权利要求 1所述的用微纳米气泡对污染地下水强化原位修复的方法， 其特征在于， 所述有机污染物的浓度为 5000ppm〜10000ppm。
3. 根据权利要求 1所述的用微纳米气泡对污染地下水强化原位修复的方法， 其特征在于， 所述微纳米气泡的尺寸为 100 nm〜0.2 mm。
4. 根据权利要求 1所述的用微纳米气泡对污染地下水强化原位修复的方法， 其特征在于， 所述气体为电子供体或电子受体， 为空气、 氧气、 臭氧或氢气中的 一种。
5. 根据权利要求 1所述的用微纳米气泡对污染地下水强化原位修复的方法， 其特征在于， 所述营养盐为氨基酸、 维生素、 含碳、 氮、 磷或微量元素的化合物 中的 种或多种。
6. - 种基于权利要求 1 所述方法的用微纳米气泡对污染地下水强化原位修 复的系统，其特征在于，在地下水受污染区域的上游位置设置一个或多个注水井， 在污染区域的上方设置多个位置不同的监测井， 在污染区域的下游位置设置一个 或多个抽水井： 在地表设置微纳米气泡曝气装置 （3), 气体供应装置 （1) 和水 箱 （2) 分别通过供气管 （6) 和供水管 （5) 与微纳米气泡曝气装置 （3) 连接， 微纳米气泡曝气装置（3)的出口与营养盐添加装置（4)连接后， 通过注水管（7) 伸入注水井： 在各个监测井内分别设置水质监测传感器； 在抽水井旁的地表设置 抽水泵 （15)， 其进水口端与伸入抽水井的抽水管 （17) 连接， 出水端与水体处 理装置 （16) 连接。
7. 根据权利要求 6所述的用微纳米气泡对地下水原位修复的系统， 其特征 在于， 所述微纳米气泡曝气装置 （1) 的进水量和出水量为 10L/mir！〜 200L/min， 产生的微纳米气泡的尺寸为 100 nm〜 0.2 mnic
8. 根据权利要求 6所述的用微纳米气泡对地下水原位修复的系统， 其特征 在于， 所述供气管 (6) 上设置气体流量计 （8)、 气压表 C9) 以及气压阔 (10)。
9. 根据权利要求 6所述的用微纳米气泡对地下水原位修复的系统， 其特征 在于， 所述供水管 （5) 上设置水压阀 （12) 以及水体流量计 （11)。
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