申请日2021.01.11
公开（公告）日2021.04.30
IPC分类号C02F9/04; C02F101/16; C02F101/30; C02F103/06
摘要
本发明公开了一种高COD、高氨氮污染场地的地下水处理方法及其装置，所述处理方法包括以下步骤：通过两级芬顿高级氧化对污染地下水中的有机污染物进行氧化降解后，利用曝气吹脱，对污染地下水中的氨氮污染物进行初步降解，再通过添加絮凝剂对污染地下水中的悬浮物进行沉淀后，最终添加次氯酸钠试剂并再次曝气吹脱，对污染地下水中剩余的氨氮污染物进一步进行降解，达标排放。本发明的地下水处理方法及其装置能够满足生产和环保要求，具有原料易得、工艺简便、处理效率高及易操作等优点，能够高效地去除污染地下水中的有机及氨氮污染物，保障地下水安全和人类健康，具有很好的应用前景。
权利要求书
1.一种高COD、高氨氮污染场地的地下水处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：
通过两级芬顿高级氧化对污染的地下水中的有机污染物进行氧化降解后，利用曝气吹脱，对地下水中的氨氮污染物进行初步降解，再通过添加絮凝剂对地下水中的悬浮物进行沉淀后，最终添加次氯酸钠试剂并再次曝气吹脱，对地下水中剩余的氨氮污染物进一步进行降解，达标排放。
2.根据权利要求1所述的一种高COD、高氨氮污染场地的地下水处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：
(1)将含有有机污染物和氨氮污染物的地下水通过潜水泵经进水池持续抽至一级芬顿反应罐，同时添加配制好的硫酸亚铁溶液、过氧化氢溶液及稀硫酸溶液于一级芬顿反应罐，进行芬顿氧化反应，且控制pH值在2～3；
(2)待步骤(1)中一级芬顿反应罐注满后，反应液自流至二级芬顿反应罐，继续添加过氧化氢溶液进行芬顿氧化反应，且控制pH值在2～3；
(3)待步骤(2)中二级芬顿反应罐注满后，反应液自流至一级曝气吹脱池，同时在自流管道中混合加入氢氧化钠溶液，使一级曝气吹脱池内的pH值维持在11；
(4)待步骤(3)中处理的反应液经过9～11小时的吹脱曝气处理后，将一级曝气吹脱池中的反应液通过潜水泵抽至絮凝沉淀池，同时在水抽管道内混合加入PAM絮凝剂液和稀硫酸溶液，调节絮凝沉淀池内的pH值在7～8，待絮凝沉淀池中污泥达到一定量时通过真空泵将污泥抽至储泥罐内静置；
(5)待步骤(4)中絮凝沉淀池内上层清液达到一定量时，通过潜水泵将上层清液抽至二级曝气吹脱池，同时在水抽管道内混合加入次氯酸钠溶液，且使二级曝气吹脱池内的pH值维持在6～7；
(6)待步骤(5)中二级曝气吹脱池内曝气吹脱反应9～11小时后，将二级曝气吹脱池中处理后的地下水通过真空泵抽至出水池，验收合格外排。
3.根据权利要求2所述的一种高COD、高氨氮污染场地的地下水处理方法，其特征在于：
步骤(1)中所述进水池的尺寸为25m*20m*1.5m；所述硫酸亚铁溶液的浓度为20wt％～25wt％，所述过氧化氢溶液的浓度为5wt％～10wt％，所述稀硫酸溶液的浓度为10wt％～15wt％，均通过加药泵及管道混合器添加，各加药桶的尺寸均为Ф1m*1.5m，均具备搅拌功能；所述一级芬顿反应罐的尺寸为Ф2m*2.6m，且内设液体混合装置，运行中控制进液流量为0.27m3/min；
步骤(2)中所述过氧化氢溶液的浓度为5wt％～10wt％；所述二级芬顿反应罐的尺寸为Ф2m*2.6m，且内设液体混合装置，运行中控制进液流量为0.27m3/min；
步骤(3)中所述氢氧化钠溶液的浓度为20wt％～25wt％；所述一级曝气吹脱池的尺寸为25m*20m*1.5m，且池底设置曝气吹脱装置；
步骤(4)中PAM絮凝剂液的浓度为0.5wt％～1wt％，所述稀硫酸溶液的浓度为10wt％～15wt％；所述絮凝沉淀池的尺寸为20m*4m*1.5m，所述絮凝沉淀池内设置隔泥装置，池内泥浆通过真空泵抽至所述储泥罐，所述储泥罐的尺寸为Ф2m*2.6m，所述储泥罐中静置产生的上层清液通过回流管流回至所述絮凝沉淀池，下层污泥通过泥浆泵抽至叠螺机进行泥浆压缩处理，泥浆压缩处理过程中产生的固态污泥存放至污泥存放区，产生的污水回流至进水池；
步骤(5)中所述次氯酸钠溶液的浓度为10wt％，所述二级曝气吹脱池的尺寸为25m*20m*1.5m，且池底设置曝气吹脱装置；
所述一级曝气吹脱池和所述二级曝气吹脱池配备3台罗茨风机进行持续供气；
所述进水池、所述一级曝气吹脱池和所述二级曝气吹脱池在运行过程中，由于抽气作用，都处于负压状态，池内产生的废气经洗气塔和活性炭吸附箱处理后，达标排放。
4.一种的高COD、高氨氮污染场地的地下水处理装置，所述地下水处理装置包括通过管道依次连接的进水池、一级芬顿反应罐、二级芬顿反应罐、一级曝气吹脱池、絮凝沉淀池、二级曝气吹脱池、出水池，其中：
所述絮凝沉淀池依次通过储泥罐和叠螺机与所述进水池相连；
所述地下水处理装置还包括硫酸亚铁加药罐、过氧化氢加药罐、PAM絮凝剂加药罐、氢氧化钠加药罐、次氯酸钠加药罐和稀硫酸加药罐，分别与所述一级芬顿反应罐、所述二级芬顿反应罐、所述一级曝气吹脱池、所述絮凝沉淀池和所述二级曝气吹脱池的其中之一或多个相连；
所述地下水处理装置还包括多个真空泵、多个潜水泵及附属构筑物。
5.根据权利要求4所述的一种的高COD、高氨氮污染场地的地下水处理装置，其特征在于：
各个所述加药罐的尺寸均为Ф1m*1.5m，数量为1～2个，且均分别配置1个机械搅拌器、1个加药泵、1个流量计、1个调节阀门；
所述进水池的尺寸为25m*20m*1.5m，密闭带盖，在其出水口处设置有调节阀门；所述进水池的出水口通过潜水泵及管道与所述一级芬顿反应罐相连；
所述一级芬顿反应罐的尺寸为Ф2m*2.6m，在其进水口处设置有管道混合器、流量计和在线pH计，在其出水口处设置有调节阀门；所述一级芬顿反应罐的进水口通过管道及管道混合器与所述进水池、所述硫酸亚铁加药罐、所述过氧化氢加药罐和所述稀硫酸加药罐相连；所述一级芬顿反应罐的出水口通过管道及管道混合器与所述二级芬顿反应罐相连；
所述二级芬顿反应罐的尺寸为Ф2m*2.6m，在其进水口处设置有管道混合器、流量计和在线pH计，在其出水口处设置有调节阀门；所述二级芬顿反应罐的进水口通过管道及管道混合器与所述一级芬顿反应罐和所述过氧化氢加药罐相连；所述二级芬顿反应罐的出水口通过管道及管道混合器与所述一级曝气吹脱池相连；
所述一级曝气吹脱池的尺寸为25m*20m*1.5m，密闭带盖，在其池底设置有曝气吹脱装置；所述一级曝气吹脱池的进水口通过管道及管道混合器与所述二级芬顿反应罐和所述氢氧化钠加药罐相连；所述一级曝气吹脱池的出水口通过潜水泵及管道与所述絮凝沉淀池相连；
所述絮凝沉淀池的尺寸为20m*4m*1.5m，密闭带盖，其内设置有隔泥装置；所述絮凝沉淀池的进水口通过潜水泵、管道及管道混合器与所述一级曝气吹脱池、所述PAM絮凝剂加药罐和所述稀硫酸加药罐相连；所述絮凝沉淀池的上层出水口通过潜水泵及管道与所述二级曝气吹脱池相连；所述絮凝沉淀池的下层出泥口通过抽泥管和真空泵与所述储泥罐相连；
所述储泥罐的尺寸为Ф2m*2.6m，数量为2个；所述储泥罐的进泥口通过抽泥管和真空泵与所述絮凝沉淀池相连；所述储泥罐的出泥口通过抽泥管和真空泵与所述叠螺机相连；
所述叠螺机的进泥口通过抽泥管和真空泵与所述储泥罐相连；所述叠螺机的出水口通过管道与所述进水池相连；
所述二级曝气吹脱池的尺寸为25m*20m*1.5m，密闭带盖，在其池底设置有曝气吹脱装置；所述二级曝气吹脱池的进水口通过潜水泵、管道及管道混合器与所述絮凝沉淀池和所述次氯酸钠加药罐相连；所述二级曝气吹脱池的出水口通过潜水泵及管道与所述出水池相连；
所述出水池的尺寸为25m*20m*1.5m；所述出水池的进水口与通过潜水泵及管道与所述二级曝气吹脱池相连；
所述一级曝气吹脱池和所述二级曝气吹脱池均通过3台罗茨风机进行持续供气；
所述地下水处理装置还包括抽风机及相应风管；所述抽风机通过风管向前依次连接所述二级曝气吹脱池、所述一级曝气吹脱池、所述絮凝沉淀池和所述进水池；所述抽风机通过风管向后依次连接洗气塔、活性炭吸附箱和烟囱。
说明书
一种高COD、高氨氮污染场地的地下水处理方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种高COD、高氨氮污染场地的地下水处理方法及其装置，属于地下水处理技术领域。
背景技术
地下水是我们赖以生存的重要资源，但随着现代社会工业化进程的不断发展，众多农药厂、化工厂、焦化厂等搬迁后的厂址，地下水产生了严重有机污染、氨氮污染。地下水污染问题日益严重，并逐渐威胁到人居健康、区域生态环境、经济社会的可持续发展，污染地下水修复已成为当前备受关注的环境问题。
污染地下水修复常采用抽出处理的异位修复方法，污染地下水抽出后，针对有机物及氨氮污染，目前常用的地下水处理方法有高级氧化法、生物法、电化学法、吸附法等。但是有的方法所用装置及原料成本高、操作复杂且无法高效且同时去除有机污染物和氨氮，不易普及应用。因此，急需一种经济、高效、同时针对地下水中有机污染物和氨氮进行处理的处理方法和装置，以满足当今社会对生产及环保的双重需求。
大量研究表明，芬顿(Fenton)高级氧化法能快速高效去除污染水中的多环芳烃、石油烃、苯系物等有机污染物，另外通过折点加氯的方法可有效去除污染水中的氨氮。但目前国内针对同时有有机污染、氨氮污染的高COD、高氨氮地下水的修复处理技术研究较少。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够高效的、能够同时处理高COD、高氨氮污染场地的地下水处理方法及其装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种高COD、高氨氮污染场地的地下水处理方法，所述处理方法包括以下步骤：
通过两级芬顿高级氧化对污染的地下水中的有机污染物进行氧化降解后，利用曝气吹脱，对地下水中的氨氮污染物进行初步降解，再通过添加絮凝剂对地下水中的悬浮物进行沉淀后，最终添加次氯酸钠试剂并再次曝气吹脱，对地下水中剩余的氨氮污染物进一步进行降解，达标排放。
优选的，所述处理方法包括以下步骤：
(1)将含有有机污染物和氨氮污染物的地下水通过潜水泵经进水池持续抽至一级芬顿反应罐，同时添加配制好的硫酸亚铁溶液、过氧化氢溶液及稀硫酸溶液于一级芬顿反应罐，进行芬顿氧化反应，且控制pH值在2～3；
(2)待步骤(1)中一级芬顿反应罐注满后(约30min)，反应液自流至二级芬顿反应罐，继续添加过氧化氢溶液进行芬顿氧化反应，且控制pH值在2～3；
(3)待步骤(2)中二级芬顿反应罐注满后(约30min)，反应液自流至一级曝气吹脱池，同时在自流管道中混合加入氢氧化钠溶液，使一级曝气吹脱池内的pH值维持在11；
(4)待步骤(3)中处理的反应液经过9～11小时的吹脱曝气处理后，将一级曝气吹脱池中的反应液通过潜水泵抽至絮凝沉淀池，同时在水抽管道内混合加入PAM絮凝剂液和稀硫酸溶液，调节絮凝沉淀池内的pH值在7～8，待絮凝沉淀池中污泥达到一定量(视实际情况而定)时通过真空泵将污泥抽至储泥罐内静置；
(5)待步骤(4)中絮凝沉淀池内上层清液达到一定量(视实际情况而定)时，通过潜水泵将上层清液抽至二级曝气吹脱池，同时在水抽管道内混合加入次氯酸钠溶液，且使二级曝气吹脱池内的pH值维持在6～7；
(6)待步骤(5)中二级曝气吹脱池内曝气吹脱反应9～11小时后，将二级曝气吹脱池中处理后的地下水通过真空泵抽至出水池，验收合格外排。
优选的，步骤(1)中所述进水池的尺寸为25m*20m*1.5m；所述硫酸亚铁溶液的浓度为20wt％～25wt％，所述过氧化氢溶液的浓度为5wt％～10wt％，所述稀硫酸溶液的浓度为10wt％～15wt％，均通过加药泵及管道混合器添加，各加药桶的尺寸均为Ф1m*1.5m，均具备搅拌功能；所述一级芬顿反应罐的尺寸为Ф2m*2.6m，且内设液体混合装置，运行中控制进液流量为0.27m3/min。
优选的，步骤(2)中所述过氧化氢溶液的浓度为5wt％～10wt％；所述二级芬顿反应罐的尺寸为Ф2m*2.6m，且内设液体混合装置，运行中控制进液流量为0.27m3/min。
优选的，步骤(3)中所述氢氧化钠溶液的浓度为20wt％～25wt％；所述一级曝气吹脱池的尺寸为25m*20m*1.5m，且池底设置曝气吹脱装置。
优选的，步骤(4)中PAM絮凝剂液的浓度为0.5wt％～1wt％，所述稀硫酸溶液的浓度为10wt％～15wt％；所述絮凝沉淀池的尺寸为20m*4m*1.5m，所述絮凝沉淀池内设置隔泥装置，池内泥浆通过真空泵抽至所述储泥罐，所述储泥罐的尺寸为Ф2m*2.6m，所述储泥罐中静置产生的上层清液通过回流管流回至所述絮凝沉淀池，下层污泥通过泥浆泵抽至叠螺机进行泥浆压缩处理，泥浆压缩处理过程中产生的固态污泥存放至污泥存放区，产生的污水回流至进水池。
优选的，步骤(5)中所述次氯酸钠溶液的浓度为10wt％，所述二级曝气吹脱池的尺寸为25m*20m*1.5m，且池底设置曝气吹脱装置。
优选的，所述一级曝气吹脱池和所述二级曝气吹脱池配备3台罗茨风机进行持续供气。
优选的，所述进水池、所述一级曝气吹脱池和所述二级曝气吹脱池在运行过程中，由于抽气作用，都处于负压状态，池内产生的废气经洗气塔和活性炭吸附箱处理后，达标排放。
本发明还提供了一种的高COD、高氨氮污染场地的地下水处理装置，所述地下水处理装置包括通过管道依次连接的进水池、一级芬顿反应罐、二级芬顿反应罐、一级曝气吹脱池、絮凝沉淀池、二级曝气吹脱池、出水池，其中：
所述絮凝沉淀池依次通过储泥罐和叠螺机与所述进水池相连；
所述地下水处理装置还包括硫酸亚铁加药罐、过氧化氢加药罐、PAM絮凝剂加药罐、氢氧化钠加药罐、次氯酸钠加药罐和稀硫酸加药罐，分别与所述一级芬顿反应罐、所述二级芬顿反应罐、所述一级曝气吹脱池、所述絮凝沉淀池和所述二级曝气吹脱池的其中之一或多个相连；
所述地下水处理装置还包括多个真空泵、多个潜水泵及附属构筑物。
优选的，各个所述加药罐的尺寸均为Ф1m*1.5m，数量为1～2个，且均分别配置1个机械搅拌器、1个加药泵、1个流量计、1个调节阀门。
优选的，所述进水池的尺寸为25m*20m*1.5m，密闭带盖，在其出水口处设置有调节阀门；所述进水池的出水口通过潜水泵及管道与所述一级芬顿反应罐相连。
优选的，所述一级芬顿反应罐的尺寸为Ф2m*2.6m，在其进水口处设置有管道混合器、流量计和在线pH计，在其出水口处设置有调节阀门；所述一级芬顿反应罐的进水口通过管道及管道混合器与所述进水池、所述硫酸亚铁加药罐、所述过氧化氢加药罐和所述稀硫酸加药罐相连；所述一级芬顿反应罐的出水口通过管道及管道混合器与所述二级芬顿反应罐相连。
优选的，所述二级芬顿反应罐的尺寸为Ф2m*2.6m，在其进水口处设置有管道混合器、流量计和在线pH计，在其出水口处设置有调节阀门；所述二级芬顿反应罐的进水口通过管道及管道混合器与所述一级芬顿反应罐和所述过氧化氢加药罐相连；所述二级芬顿反应罐的出水口通过管道及管道混合器与所述一级曝气吹脱池相连。
优选的，所述一级曝气吹脱池的尺寸为25m*20m*1.5m，密闭带盖，在其池底设置有曝气吹脱装置；所述一级曝气吹脱池的进水口通过管道及管道混合器与所述二级芬顿反应罐和所述氢氧化钠加药罐相连；所述一级曝气吹脱池的出水口通过潜水泵及管道与所述絮凝沉淀池相连。
优选的，所述絮凝沉淀池的尺寸为20m*4m*1.5m，密闭带盖，其内设置有隔泥装置；所述絮凝沉淀池的进水口通过潜水泵、管道及管道混合器与所述一级曝气吹脱池、所述PAM絮凝剂加药罐和所述稀硫酸加药罐相连；所述絮凝沉淀池的上层出水口通过潜水泵及管道与所述二级曝气吹脱池相连；所述絮凝沉淀池的下层出泥口通过抽泥管和真空泵与所述储泥罐相连。
优选的，所述储泥罐的尺寸为Ф2m*2.6m，数量为2个；所述储泥罐的进泥口通过抽泥管和真空泵与所述絮凝沉淀池相连；所述储泥罐的出泥口通过抽泥管和真空泵与所述叠螺机相连。
优选的，所述叠螺机的进泥口通过抽泥管和真空泵与所述储泥罐相连；所述叠螺机的出水口通过管道与所述进水池相连。
优选的，所述二级曝气吹脱池的尺寸为25m*20m*1.5m，密闭带盖，在其池底设置有曝气吹脱装置；所述二级曝气吹脱池的进水口通过潜水泵、管道及管道混合器与所述絮凝沉淀池和所述次氯酸钠加药罐相连；所述二级曝气吹脱池的出水口通过潜水泵及管道与所述出水池相连。
优选的，所述出水池的尺寸为25m*20m*1.5m；所述出水池的进水口与通过潜水泵及管道与所述二级曝气吹脱池相连。
优选的，所述一级曝气吹脱池和所述二级曝气吹脱池均通过3台罗茨风机进行持续供气。
优选的，所述地下水处理装置还包括抽风机及相应风管，以对池内可能产生的废气进行处理；所述抽风机通过风管向前依次连接所述二级曝气吹脱池、所述一级曝气吹脱池、所述絮凝沉淀池和所述进水池；所述抽风机通过风管向后依次连接洗气塔、活性炭吸附箱和烟囱。
相较于现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的地下水处理方法及其装置针对同时有有机污染、氨氮污染的高COD、高氨氮地下水，首先通过芬顿高级氧化将地下水中的有机污染物去除，再通过曝气吹脱、絮凝、折点加氯将水中的氨氮污染物去除，使水中COD值、氨氮值达到合格标准，整个工艺流程可连续进行，处理能力可达60m3/小时，同时，对污水处理过程中产生的污泥、废气进行收集处理，不会对环境造成二次污染，满足生产和环保要求，具有原料易得、工艺简便、处理效率高及易操作等优点，能够高效地去除污染地下水中的有机及氨氮污染物，保障地下水安全和人类健康，具有很好的应用前景。
（发明人：高卫国;蒋能辉;李万斌;吴丁雨;王瑜瑜;陈凯;杨勇;王海东;殷晓东;姜伟）