[发明专利]处理含铁锰污染地下水的生物过滤系统及PRB系统

说明书

本发明公开了一种处理含铁锰污染地下水的生物过滤系统及PRB系统，包括：第一缓冲单元、铁处理单元、第二缓冲单元、锰处理单元以及第三缓冲单元；其中，所述铁处理单元和锰处理单元内部由上至下依次填充不同材质的填充介质，所述填充介质的材料根据污染物种类及浓度的不同而不同。该系统具有处理彻底、无需添加任何营养物质及菌种、可处理温度范围广等优点。

技术领域

本发明涉及污染地下水修复技术领域，尤其涉及一种处理含铁锰污染地下水的生物过滤系统及PRB系统。

背景技术

铁、锰均为代表性的金属元素，在自然界分布广泛，是地壳的主要构成成分，地下水流经这些地层时会与之发生复杂的化学反应，从而使地下水中含有铁和锰，这是由原生的地质环境所形成，因此，地下水中的铁锰污染一般称为原生污染。由于地下水中含有有机质及二氧化碳气体，有机质在地下水中的降解，一方面消耗水中或土层中的氧，使介质的氧化还原电位降低，另一方面分解产生游离的二氧化碳，使水体的腐质性增强。同时，由于二氧化碳溶解可使水体呈现弱酸性，因此铁、锰等物质在这种特定的介质环境中，稳定性减弱，溶解度增大，从而使铁、锰不断地从含水层中迁出，使地下水体中铁、锰的含量增高。由于地下水通常偏酸性，不含溶解氧或者溶解氧含量很低，铁、锰基本上以溶解的铁(II)和锰(II)的形式存在。水中少量的铁、锰对人体健康并无不利影响，但铁、锰过量摄入对人体可能有慢性毒害，并且水中的铁、锰被氧化后会在卫生设备、器具上留下黄斑，使人厌恶。含铁、锰过量的水会产生“赤水”和“黑水”现象，大量沉积时会严重缩小输水管道的过水断面，大大降低输水能力。工业生产对铁、锰非常敏感，用水中的铁、锰可能会直接导致产品质量的降低。工业循环用水中，铁锰的沉积物会附着在热交换器和管道壁上，影响传热效果，有时还会造成铁细菌繁殖，加速金属腐蚀，并造成管道阻塞。

铁锰同层生物去除研究表明，在中低浓度铁含量的情况下，可以同时成功将铁(II)、锰(II)去除，但当铁浓度过高时，由于铁(II)相较于锰(II)更易被氧化，处理时会产生大量铁泥堵塞滤池，导致在生物滤层培养初期频繁的反冲洗，大大干扰滤层的成熟。为了缩短滤层的成熟期，通常需要先将地下水中的铁(II)去除后再进行锰(II)的去除。针对锰离子的去除，生物过滤促进微生物媒介锰(II)氧化，将可溶性锰(II)转化为不溶性锰(III/IV)的氧化物沉淀，这些沉淀在生物过滤系统中很容易被过滤介质过滤掉。然而，微生物的活动与温度有关。低温严重阻碍嗜中性锰(II)氧化细菌的活性，导致启动时间长。例如在8℃时，嗜中性锰(II)氧化细菌氧化活性被抑制到其在室温时氧化活性的50％-80％。然而，嗜中性锰(II)氧化细菌在深海、河流、湖泊沉积物、峡湾和水管等自然环境和工程环境中普遍存在。提高嗜中性锰(II)氧化细菌的低温适应性对于锰(II)氧化的发生和生物锰氧化物的生成是至关重要的。但是，低温下能快速生成锰氧化物的嗜中性锰(II)氧化细菌在以往的现场研究中尚未得到广泛的报道。此外，在现场进行的生物过滤研究中，低温条件下Mn(II)去除的开始、适应和加速还没有得到广泛的描述。

发明内容

为了克服上述技术的缺点，本发明的目的在于提供一种处理含铁锰污染地下水的生物过滤系统及PRB系统，实现处理彻底、无需添加任何营养物质及菌种、可处理温度范围广等优点。

基于本发明的具体实施方式，第一方面，本发明提供一种处理含铁锰污染地下水的生物过滤系统，包括：第一缓冲单元、铁处理单元、第二缓冲单元、锰处理单元以及第三缓冲单元；其中，所述铁处理单元和锰处理单元内部由上至下依次填充不同材质的填充介质，所述填充介质的材料根据污染物种类及浓度的不同而不同。

可选的，所述铁处理单元包括：铁过滤器曝气跌水设施、铁过滤器溢流管、铁过滤器有效区、铁过滤器无烟煤装填区、铁过滤器细砂装填区、铁过滤器粗砂装填区、铁过滤器砾石装填区、铁过滤器长柄滤头、铁过滤器布水区以及铁反冲洗水箱；

其中，所述铁过滤器曝气跌水设施，用于对待处理地下水进行氧气补充，确保水中微生物顺利进行好氧消化作用；