基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙，包括：反应井，其设置在含有铀污染地下水的土壤中，位于地下水水流路径上，且顶部与地面齐平，所述反应井的顶部具有朝上的第一开口；反应介质，其设置在所述反应井内，所述反应介质为生物硫铁复合材料；其中，所述反应井被分割为位于上部的第一容置空间和位于下部的第二容置空间，所述反应介质位于所述第二容置空间内，以供铀污染地下水渗流入所述反应介质。本实用新型制备的材料和装置对水体中铀的去除率高，无二次污染，再生性能好，满足当前地下水铀污染渗透反应墙材料的需要。
【专利说明】
基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙
技术领域
[0001 ]本实用新型属于环境与地下水处理领域，特别涉及一种基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙。
【背景技术】
[0002]过去几十年，由于铀矿的开采和浓缩铀加工工业的广泛开展，造成了大量地下水体的铀污染。尽管放射性核素铀的活度较低，但其半衰期长、废物数量大、分布面广，对环境构成长久潜在危害。铀的危害主要表现在其重金属化学毒性和放射性辐射两种形式上。当其进入人体后，主要蓄积于肝脏、肾脏和骨骼中，根据剂量大小的不同，可引起急性或慢性中毒，并诱发多种疾病，引起肝脏损伤和诱发癌症。
[0003]核素铀随着地下水流动而迀移与弥散是核素向周围环境中扩散的主要途径，特别是在山谷型尾矿库中，地下水水力坡度大，流动速度快，更有利于核素在地下水环境中的扩散迀移，核素进入地下水流后迀移主要有分子扩散迀移、渗流迀移、渗流弥散迀移。核素在运动的地下水中迀移时，同时存在上述3种迀移方式。只是在不同条件下各种迀移方式所占份额不一。
[0004]在被污染的地下水体中，铀主要是以溶解态的六价铀(U(VI)、铀酰(UO22")或多种氢氧化双氧铀和碳酸铀酰盐化合物的形式存在。这种形态的铀溶解度非常高，极易随地下水流动而迀移，如果治理措施不得当，会导致这种形态的铀渗入地下环境，从而使这种形态的铀随地下水不断迀移、扩散，长期如此，将对地下水和周围生态环境造成严重的污染、破坏，从而造成大范围的地下水污染。因此，研究如何防治铀渗透液污染地下水对保护和改善水资源环境具有重要意义。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0006]本实用新型还有一个目的是提供一种基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙，本实用新型采用地下水渗透反应墙技术(PRB)，在铀尾矿等存在铀污染的土地下修建渗透反应墙，利用反应墙中的反应介质来原位修复地下水污染。
[0007]为此，本实用新型提供的技术方案为:
[0008]—种基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙，包括:
[0009]反应井，其设置在含有铀污染地下水的土壤中，位于地下水水流路径上，且顶部与地面齐平，所述反应井的顶部具有朝上的第一开口 ；
[0010]反应介质，其设置在所述反应井内，所述反应介质为生物硫铁复合材料；
[0011]其中，所述反应井被分割为位于上部的第一容置空间和位于下部的第二容置空间，所述反应介质位于所述第二容置空间内，以供铀污染地下水渗流入所述反应介质。
[0012]优选的是，所述的基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙中，还包括:
[0013]介质更换装置，其包括移动装置和驱动所述移动装置沿所述反应井的竖直方向进行往返移动的动力机构，所述移动装置设置在所述反应井内，且所述反应介质被容纳于所述移动装置中，所述动力机构设置于所述反应井的井壁上，在所述动力机构的驱动下，所述移动装置带动所述反应介质沿所述反应井的竖直方向移动.
[0014]优选的是，所述的基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙，还包括:
[0015]扶梯，其设置于所述第一容置空间内。
[0016]优选的是，所述的基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙中，所述移动装置包括底托和铁链，所述底托设置于所述反应介质的底部，所述铁链的一端固定在所述底托上，所述铁链的另一端与所述动力机构连接，所述铁链和所述底托形成一容纳空间，所述反应介质位于所述容纳空间内。
[0017]优选的是，所述的基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙中，所述铁链设置有三条，其中一条铁链的一端固定在所述底托的中心处，剩余两条铁链沿所述底托的纵向轴线对称固定于所述底托的外圈上。
[0018]优选的是，所述的基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙中，所述铁链与所述动力机构之间还设置有定滑轮。
[0019]优选的是，所述的基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙，还包括:
[0020]井盖，其设置在所述反应井的上方，封闭所述第一开口，所述井盖包括第一井盖和第二井盖，所述第一井盖上开设有第二开口，所述第二井盖设置于所述第一井盖上，以封闭或打开所述第二开口。
[0021 ]本实用新型至少包括以下有益效果:
[0022]本实用新型的装置是以渗透反应墙为理论基础设计的反应井，渗透反应墙的深度由地下水径流深度决定，井的直径由铀污染现状决定。本实用新型的装置设计了上部第一容置空间结构，能增大截留的地下水量，同时也为更换反应介质提供了方便，降低成本。本装置的自动化程度高，用三根铁链固定在底托上并将其上拉，提高了更换装置的可靠性，提高了铀去除的工作效率。当铀尾矿中的铀进入地下水流后，随地下水迀移，被污染的地下水体流向低处的渗透反应墙，进入本装置的反应介质材料，经过一系列的生物化学反应，从而去除水体中的铀。本实用新型制备的材料和装置对水体中铀的去除率高，无二次污染，再生性能好，满足当前地下水铀污染渗透反应墙材料的需要。
[0023]本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型其中一个实施例中基于生物硫铁铀污染处理的渗透反应墙的结构示意图。
[0025]图2是本实用新型其中一个实施例中基于生物硫铁的铀污染处理的渗透反应墙的俯视结构示意图。
[0026]图3为本实用新型其中一个实施例中基于生物硫铁的铀污染处理的渗透反应墙运行示意图。
[0027]图4为本实用新型其中一个实施例中基于生物硫铁的铀污染处理的渗透反应墙侧视结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0029]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0030]如图1?图4所示，本实用新型还提供一种基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙，包括:
[0031]反应井，其设置在含有铀污染地下水的土壤中，位于地下水水流路径上，且顶部与地面齐平，所述反应井的顶部具有朝上的第一开口 ；
[0032]反应介质6，其设置在所述反应井内，所述反应介质6为生物硫铁复合材料。本实用新型用新型材料，利用细菌细胞膜上电子传递链系统将高价态的铀转化成低价态的铀，并进行吸附固定，以此来修复铀的地下水污染。
[0033]其中，所述反应井被分割为位于上部的第一容置空间4和位于下部的第二容置空间，所述反应介质6位于所述第二容置空间内，以供铀污染地下水渗流入所述反应介质6。第一容置空间4的存在能阻断地下水的正常水平流动，使地下水渗流方向向下进入反应介质6，使地下水得到净化;在建造时只需在打完井后，在井壁上做一些简单的加固处理，即可形成第一容置空间4，从而为整套装置极大的节约了成本，经济实惠。第一容置空间4为更换反应介质6提供方便，节约时间，节约人力和物力。当更换反应介质6变得方便后，能周期性的更换，使反应介质6的修复效率能稳定在较高的水平。
[0034]在本实用新型的其中一个实施例中，当在检查时发现反应介质6的处理能力和处理效果不理想时，便需要更换反应介质6，此时，作为优选，该基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙还包括:
[0035]介质更换装置8，其包括移动装置和驱动所述移动装置沿所述反应井的竖直方向进行往返移动的动力机构，所述移动装置设置在所述反应井内，且所述反应介质6被容纳于所述移动装置中，所述动力机构设置于所述反应井的井壁上，在所述动力机构的驱动下，所述移动装置带动所述反应介质6沿所述反应井的竖直方向移动。
[0036]在本实用新型的其中一个实施例中，作为优选，还包括:扶梯3，其设置于所述第一容置空间4内。
[0037]在本实用新型的其中一个实施例中，作为优选，所述移动装置包括底托7和铁链5，所述底托7设置于所述反应介质6的底部，所述铁链5的一端固定在所述底托7上，所述铁链5的另一端与所述动力机构连接，所述铁链5和所述底托7形成一容纳空间，所述反应介质6位于所述容纳空间内。该动力机构可采用电机，通过电动机拉动铁链5，将底托7及托在底托7上的反应介质6提起，当上提到适当高度后，停止电动机运行，实现反应介质6的更换。本实用新型的介质更换装置8，结构设计简单，节约成本，且操作方式简便，安全可靠，维护简单，更换介质无需太大工程量。为介质的更换节约了时间，提高了效率。
[0038]在本实用新型的其中一个实施例中，作为优选，所述铁链5设置有三条，其中一条铁链5的一端固定在所述底托7的中心处，剩余两条铁链5沿所述底托7的纵向轴线对称固定于所述底托7的外圈上。
[0039]在本实用新型的其中一个实施例中，作为优选，所述铁链5与所述动力机构之间还设置有定滑轮10。
[0040]在本实用新型的其中一个实施例中，作为优选，还包括:
[0041]井盖，其设置在所述反应井的上方，封闭所述第一开口，所述井盖包括第一井盖2和第二井盖I，所述第一井盖2上开设有第二开口，所述第二井盖I设置于所述第一井盖2上，以封闭或打开所述第二开口。第一井盖2即是用钢筋混凝土封住被挖去的土地表面并在一侧留出一个圆形孔洞，在这个圆形孔洞上盖上第二井盖1，第二井盖I可活动，为检修反应墙和更换反应介质6提供了方便。该部分位于土地或者道路表面，但不会影响地面上人、车及动物的正常活动。
[0042]在本实用新型的其中一个实施例中，一种基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙装置，主要由井盖I，第一容置空间4，反应介质6和介质更换装置8这四部分构成。铁链5—端通过定滑轮固定在电动机9上，底托7放置在反应介质6的下部，托住介质的底部，三条铁链5另一端固定底托7上。
[0043]在了解到受铀污染的地下水的水位和污染情况后，修建本装置。
[0044]正常工作工况:
[0045]在正常工况下，第二井盖I关闭，反应墙处于封闭状态。
[0046]地下水在渗流过程中，遇到渗透反应墙后，一部分水位较高的地下水沿第一容置空间井壁下渗到反应介质区域并进入反应介质6中，在其中与反应介质发生生化反应得到净化后，流出反应墙;另一部分水位较低低至与下部的反应介质6同高度的地下水渗流直接通过反应介质6，在得到净化后流出反应墙。
[0047]检查修理工况:
[0048]对渗透反应墙定期进行检查时，可打开第二井盖I，通过设置在第二井盖一侧的扶梯3下行到反应墙中进行检查修理。
[0049]反应介质6更换工况:
[0050]当在检查时发现反应介质6的处理能力和处理效果不理想时，需要更换反应介质
6。首先打开第二井盖I，启动电动机9，拉动三条铁链，此时介质处于底托7上。三条铁链5通过定滑轮将底托7从渗透反应墙底部拉升至适当高度后，关闭电动机，更换反应介质6。更换介质操作简单，可靠性高。
[0051]这里说明的模块数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的生物硫铁、反应介质和介质更换装置的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
[0052]如上所述，根据本实用新型，反应介质基于新型介质材料对铀污染良好的处理效果而设计的，本装置能实现对铀污染的地下水进行原位修复净化，本装置整体结构合理，修建成本较低，检修方便，处理效果好。
[0053]尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.一种基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙，其特征在于，包括: 反应井，其设置在含有铀污染地下水的土壤中，位于地下水水流路径上，且顶部与地面齐平，所述反应井的顶部具有朝上的第一开口 ； 反应介质，其设置在所述反应井内，所述反应介质为生物硫铁复合材料； 其中，所述反应井被分割为位于上部的第一容置空间和位于下部的第二容置空间，所述反应介质位于所述第二容置空间内，以供铀污染地下水渗流入所述反应介质。2.如权利要求1所述的基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙，其特征在于，还包括: 介质更换装置，其包括移动装置和驱动所述移动装置沿所述反应井的竖直方向进行往返移动的动力机构，所述移动装置设置在所述反应井内，且所述反应介质被容纳于所述移动装置中，所述动力机构设置于所述反应井的井壁上，在所述动力机构的驱动下，所述移动装置带动所述反应介质沿所述反应井的竖直方向移动。3.如权利要求1所述的基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙，其特征在于，还包括: 扶梯，其设置于所述第一容置空间内。4.如权利要求2所述的基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙，其特征在于，所述移动装置包括底托和铁链，所述底托设置于所述反应介质的底部，所述铁链的一端固定在所述底托上，所述铁链的另一端与所述动力机构连接，所述铁链和所述底托形成一容纳空间，所述反应介质位于所述容纳空间内。5.如权利要求4所述的基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙，其特征在于，所述铁链设置有三条，其中一条铁链的一端固定在所述底托的中心处，剩余两条铁链沿所述底托的纵向轴线对称固定于所述底托的外圈上。6.如权利要求4所述的基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙，其特征在于，所述铁链与所述动力机构之间还设置有定滑轮。7.如权利要求1所述的基于生物硫铁的铀污染地下水处理渗透反应墙，其特征在于，还包括: 井盖，其设置在所述反应井的上方，封闭所述第一开口，所述井盖包括第一井盖和第二井盖，所述第一井盖上开设有第二开口，所述第二井盖设置于所述第一井盖上，以封闭或打开所述第二开口。
【文档编号】G21F9/18GK205680452SQ201620459706
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月19日 公开号201620459706.9, CN 201620459706, CN 205680452 U, CN 205680452U, CN-U-205680452, CN201620459706, CN201620459706.9, CN205680452 U, CN205680452U
【发明人】曾涛涛, 祝鹏烽, 廖伟, 初雨薇, 周玉林, 蒋小梅, 李仕友
【申请人】南华大学