[发明专利]用于去除地下水中硝酸盐的组合填料及制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及水体净化及水污染防治技术领域，尤其涉及一种去除地下水硝酸盐现场使用的组合填料及其制备工艺。

背景技术

由于农业生产过程中化肥、有机肥的过量施用，及工业生产过程中排放的含氮废水，长期持续地渗入到地下水中，导致地下水中硝酸盐含量升高，尤其在地下饮用水水源地，地下水中硝酸盐氮的含量超标，将会对饮水安全及生态环境构成威胁，严重影响饮用这种水的人民群众的身体健康。

饮用水中含有过量的硝酸盐会对人体的健康造成严重的危害。当饮用水中硝酸盐含量达到90-140mg/L时，就能导致婴儿高铁血红蛋白症，俗称蓝婴病，当血液中高铁血红素的含量达到70%时，即导致窒息而死。人体长期摄取硝酸盐或亚硝酸盐，会造成智力下降，儿童长期饮用硝酸盐或亚硝酸盐含量高的水，听觉和视觉的条件反射都会比较迟钝。地下水硝酸盐的去除可分为抽出处理和原位处理（现场处理），原位处理又可分为原位冲洗法、原位化学氧化法、可渗透反应墙法，上述处理又可分为物理、化学、生物等方法。各类方法均需要通过添加药剂或使水体通过介质反应来达到处理效果。这些介质有的利用自然材料，有的利用人工材料。目前应用较多的有工业铁粉、活性炭、锯末、陶粒、微生物等等。而且也有组合使用的，但未经过实际工程证实。一方面上述试验大多是在实验室进行的试验，由于野外地下水环境复杂，受地下含水层空间异质性、地下水水质、水温等影响。适宜的组合填料尚未见到。另一方面野外应用较多的为PRB可渗透反应墙，其填料安装多为多是地表沟渠直接抛填。目前国内外文献报道的去除材料中，其中与本发明密切相关的文献有2篇。其中文献“工业铁粉去除地下水中硝酸盐的可行性研究及机理探讨”提出：在硝酸盐还原去除过程中，Fe²⁺和Fe³⁺的加入能加快Fe粉对硝酸盐的还原，其中去除其直接作用的是Fe²⁺。而反应生成的Fe³⁺与Fe⁰能够继续反应形成Fe²⁺，形成反应链，实现地下水硝酸盐去除的目的。文献“PRB反应介质修复地下水中硝酸盐的试验研究”通过大量室内试验提出硝酸盐的可渗透反应墙用填充材料（即PRB材料）以经过预处理的铁粉、非金属载体活性炭（C）及中粗砂作为基础介质配比组成。预处理的铁粉、活性炭及粗砂的体积比为4:3:3。同时提出预处理的工艺是水洗。硝酸盐的去除率能够达到90%以上。但是以上成果均是目前国内室内试验的研究成果，经过野外试验论证，在大规模的工程中，仍存在较多的不足：

一、国外PRB反应墙的材料应用工业铁粉、活性炭、锯末、陶粒、微生物居多；国内采用Fe^o去除地下水硝酸盐的材料、工艺等技术均以室内柱状试验为主，尺度规模小，未做过实用性大规模现场工程试验；

二、文献报道的组合填料均未考虑渗透性能，过水能力较差；

三、在温度较低的冬季室外环境下，硝酸盐的水洗预处理过程基本处于停滞状态； 

四、水洗Fe⁰粉进行预处理适用于小型室内规模的试验，工程试验证明：在大规模的野外过程条件下，水洗预处理工艺处理吨级以上的Fe⁰粉效果很差。

基于以上不足，本发明解决了直接填注含水层中组合材料的问题。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种成本低廉、制备方法简单、去除效果显著、高效、经济、环保的去除地下水硝酸盐的组合填料。本发明解决了大量地下水硝酸盐原位修复所使用的填料的预处理过程，通过如下技术方案实现：一种用于去除地下水中硝酸盐的组合填料，其特征在于：该组合填料包括以下原料组成：预处理的铁粉、活性炭、中粗砂及电解质溶液，预处理的铁粉、活性炭及中粗砂的体积比为3:1:6。 

该用于去除地下水中硝酸盐的组合填料具有以下优点：

一、组合填料增加了成分，增加了电解质溶液；

二、组合填料考虑了比例，比例与前人及实验室成果不同，本次参考实际含水层空间的水文地质参数进行设置，本次比例（体积比）3:1:6，组合填料考虑渗透性能参数，即地下水过水能力;

三、本发明明确粒径组成和含量、浓度等参数,考虑了组合填料的预处理工艺;

四、组合填料中掺加了一定比例的中粗砂，增加了渗透系数，避免了反应固结造成的水能力降低;

五、为了提高铁粉处理硝酸盐的能力，对填料使用电解质溶液进行了预处理;

六、组合填料的投放方式不同，在具体实施方案中详细介绍。