[发明专利]一种可渗透性反应墙及地下水污染原位生物修复方法

权利要求书

1.一种可渗透性反应墙，包括地下水反应主井、修复井、可渗透性反应处理单元、两翼防渗墙、出水监测池及自动化控制系统；其特征在于：

修复井置于地下水反应主井中，修复井包含抽水井和曝气井，曝气井内设有曝气管，所述曝气管安装于修复井中心底部，曝气井内装有样品自动采集装置，修复井与地下水反应主井之间填充有滤料；曝气管连接地面的空压机，由自动化曝气系统控制；

可渗透性反应处理单元包含若干个为夹层结构的反应单元组件，相邻单个反应单元之间设有定位连接槽，连接后的反应单元放置修复井管内，混合生物填料装载于反应单元的夹层空间内；可渗透性反应单元内安装有水质分析探头；可渗透性反应处理单元的材质为S316L不锈钢；

两翼防渗墙置于修复井两侧翼，两翼防渗墙的作业纵向深度穿透第一层潜水含水层，到达隔水底板以下；

出水监测池设于地面以下，出水监测池内安装有提升泵、流量计和综合仪表组成的水质水位自动化监测系统；

自动化控制系统采用PLC控制系统，包括PLC主机柜和远程I/O控制柜。

2.根据权利要求1所述的可渗透性反应墙，其特征在于，地下水反应主井为混凝土套管，混凝土套管上开设有多个进水孔和一个出水孔，出水孔连接出水监测池。

3.根据权利要求1所述的可渗透性反应墙，其特征在于，地下水反应主井与修复井之间填充的滤料是：底部填充粒径为3mm的精细石英砂，其余高度填充粒径为3cm的碎石。

4.根据权利要求1所述的可渗透性反应墙，其特征在于，反应单元内的混合生物填料为赤铁矿、沸石、淀粉粘合剂的混合物；其中，赤铁矿采用原生赤铁矿，沸石采用天然沸石，其粒径均为3-5cm；淀粉选取糯玉米制得的支链淀粉，其粒径15-100um，通过NaOH苛化预处理至pH＝10-11、震荡、搅拌、晾干后将淀粉粘附至赤铁矿表面形成淀粉-赤铁矿螯合物，淀粉-赤铁矿螯合物与沸石按体积比1:1均匀填充，组成混合生物填料。

5.根据权利要求4所述的可渗透性反应墙，其特征在于，混合生物填料使用土著三价铁还原功能微生物进行挂膜，排空菌液，进行冲洗以去除固相表面多余的培养基营养物质。

6.根据权利要求5所述的可渗透性反应墙，其特征在于，功能微生物采用稻田土作为培养源进行培养，微生物群落结构包括铁还原菌和异养反硝化菌。

7.根据权利要求1所述的可渗透性反应墙，其特征在于，两翼防渗墙采用单轴搅拌桩混凝土式截水帷幕或高密度聚乙烯柔性防渗膜截水帷幕。

8.一种采用权利要求1所述可渗透性反应墙进行垃圾填埋场地下水污染原位生物修复的方法，其特征在于：

两翼防渗墙将地下水污染羽阻隔、使其汇流至地下水反应主井内，经可渗透性反应墙对地下水污染羽进行处理，处理后的地下水进入出水监测池，若出水满足相关地下水标准，溢流至下游含水层；如不达标，则回灌至前端地下水反应井循环处理。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，可渗透性反应墙对地下水污染羽的处理是：

通过自动化控制系统关闭空压机，保持地下水厌氧反应条件，赤铁矿三价铁被铁还原菌生物还原为二价铁，有机物被氧化为碳酸氢根和二氧化碳、部分氨氮被厌氧氧化为亚硝酸盐；与此同时，混合生物填料对污染物有着吸附作用；

通过自动化控制系统打开空压机，创造地下水环境好氧条件，实现非均质污染物在反应单元组件内的均匀分布，好氧条件下二价铁被部分氧化为三价铁，部分二价铁被沸石-赤铁矿所吸附，亚硝酸盐被部分氧化为硝酸盐，氨氮被氧化为硝酸盐、亚硝酸盐；

通过自动化控制系统关闭空压机，使地下水进入厌氧条件，三价铁继续被还原为二价铁，有机物、氨氮被持续氧化；体系内硝酸盐、亚硝酸盐污染物在反硝化菌功能微生物作用下被转化为氮气，即自动化控制空压机曝气，创造间歇性厌氧-好氧环境，实现碳氮污染物的同步去除。