[发明专利]一种模拟地下水氧化还原带的沙柱装置及使用方法

说明书

一种模拟地下水氧化还原带的沙柱装置及使用方法，主要结构包括：1)水箱；2a)橡胶导水管一；2b)橡胶导水管二；3a)蠕动泵一；3b)蠕动泵二；4)进水漏斗；5)柱体；6a)尼龙网一；6b)尼龙网二；7)出水漏斗；8)水化学参数探针/探头；9)微生物培养液输入瓶。本发明通过针对性设置模拟地下水中N₂和O₂比例，调控模拟柱体形成地下介质不同氧化还原区带，设计的成套沙柱体系可以用于地下水有机污染机理研究和修复药剂研制，该装置可灵活调控水体氧化还原电势、操作简便，是地下水研究的得力装置。

技术领域

本发明属于水体污染修复技术领域，特别涉及一种模拟地下水氧化还原带的沙柱装置及使用方法。

背景技术

目前，卤代烃的大规模使用，已使其成为地下水中分布最广的污染物种类之一。因其在地下水中结构稳定，毒性较大，难以降解，使得地下水卤代烃污染成为目前国际上地下水污染防治和保护的热点之一。在众多的卤代烃处理技术中，以原位微生物修复处理技术最为经济有效。

原位微生物修复技术是通过刺激自然环境中的土著微生物生长繁殖或注入特定菌群，在人为促进条件下，利用微生物的代谢作用将卤代烃降解或转化为毒性较小或无毒产物。目前，各类针对刺激微生物的药剂研发模型中仍存在着无法较好地反应出卤代烃污染水体在不同氧化还原带的垂向迁移机理及污染修复药剂作用效果和影响因素的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种模拟地下水氧化还原带的沙柱装置以及利用该装置进行卤代烃氧化还原条件研究的方法，

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种模拟地下水氧化还原带的沙柱装置，包括由装有填充试剂的柱体，柱体的上端连接进水漏斗，下端连接出水漏斗，进水漏斗的入口连接带有蠕动泵一的橡胶导水管一的一端和带有蠕动泵二的橡胶导水管二的一端，橡胶导水管一的另一端连接用于盛放模拟卤代烃污染地下水的水箱，橡胶导水管二的另一端连接微生物培养液输入瓶，柱体在不同高度处连接有水化学参数探针/探头。

本发明中所述模拟地下水氧化还原带的沙柱装置，其特征在于，所述水箱和微生物培养液输入瓶都为带有刻度的棕色细口装置，封口后能够避免气体的泄露并带有避光作用；柱体为实验的主体部分，材质为聚四氟材质，高15cm，内径3-5cm，外径4-6cm，一侧沿高度方向设有4个不小于0.1cm的等距圆孔，供样本采集和水化学参数探针/探头使用，在实验前盛装满足实验要求的填充试介质，柱体两端分别设置一层尼龙网，以防止填充试介质散逸；所述填充试介质为模拟地下水介质，包括中砂、细砂、粉细砂和黏土等，具体视模拟污染场地当地情况而定，保证渗透系数为6×10^-3～3×10^-6cm/s。

上述模拟地下水氧化还原带的沙柱装置的进行卤代烃氧化还原条件研究的方法，包括：

(1)将柱体中盛装满足实验要求的填充试介质；

(2)向模拟地下水中加入不同浓度的卤代烃，模拟卤代烃地下水污染，将欲测验的模拟卤代烃污染地下水样品放入水箱中，将卤代烃地下水修复药剂(药剂中可包含功能菌剂也可不包含)放入微生物培养液输入瓶中；

(3)O₂和N₂通过氧气瓶和氮气瓶由导管接入模拟地下水箱中，并插入到液面以下至水箱底部，调整模拟卤代烃污染地下水样品的N₂和O₂充气比例和时间，在不同柱体中依次形成不同的氧化还原带；

(4)实验应由三个阶段形成由强氧化还原向弱氧化还原阶段逐步过渡，以增强氧化还原带的稳定性，这种逐步形成过程也比较符合自然条件下不同氧化还原带的形成特征；

(5)通过蠕动泵一调节模拟卤代烃污染地下水的流速，通过蠕动泵二控制卤代烃污染地下水修复药剂的流速，精确还原地下水受污场地地；