一种间歇曝气式微电解反应器及地下水循环系统

本发明涉及地下水污染原位修复，具体涉及一种间歇曝气式微电解反应器及地下水循环系统。

背景技术：

1、地下水循环井技术是一种原位修复技术，通过主体井管的特殊设计配合曝气/抽注水驱动作用带动含水层中地下水流动，使得地下水在循环井的周围含水层一定空间范围内形成垂向三维水流循环，在有机物污染地下水修复中有着较广泛的应用。

2、地下水循环井技术主要通过井中汽提和强化生物降解两种方式实现有机污染地下水的原位修复，地下水循环井技术对于以挥发性有机物为主的地下水污染具有很好的修复效果，但也存在如下缺陷：对于难生物降解的地下水有机污染物则需要通过耦合其他污染修复技术才能实现污染物的去除，单一的地下水循环井技术难以达到理想的修复效果。随着技术不断的进步，近些年兴起的一种用于地下水污染修复的铁碳微电解技术是以铸铁和活性炭作为电极材料，借助铁碳元素之间的电位差形成大量微观原电池，通过电化学反应实现对难降解污染物的快速降解。

3、为了实现对有机污染地下水的原位连续高效修复，近些年兴起了将铁碳微电解技术与循环井技术进行结合的研究，但目前铁碳微电解技术与循环井技术的结合应用仍存在以下缺陷：铁碳微电解在循环井中受到氧化还原环境的限制，无法达到在反应器内还原环境和氧化环境的同步实现，导致对地下水有机污染物的降解效果较差。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中铁碳微电解在循环井中受到氧化还原环境的限制，无法达到在反应器内还原环境和氧化环境的同步实现，导致对地下水有机污染物的降解效果较差的缺陷，从而提供一种间歇曝气式微电解反应器及地下水循环系统。

2、根据本发明第一方面提供的一种间歇曝气式微电解反应器，应用于具有抽注水组件的循环井内，抽注水组件用于抽注酸性的受污染地下水在循环井内循环流动，所述微电解反应器包括：

3、反应器主体，用于布置在循环井内，且供酸性的受污染地下水流经，所述反应器主体的内腔沿地下水在所述反应器主体内的流动方向从下至上依次设置有曝气区和材料投加区；所述材料投加区内填充有铁碳填料；

4、自动曝气组件，用于安装在地面上，所述自动曝气组件的出气端与所述曝气区连通，且用于向所述曝气区进行间歇式爆气。

5、根据本发明的一种间歇曝气式微电解反应器，至少具有如下技术效果：

6、通过将自动曝气组件的出气端与曝气区连通，且用于向曝气区进行间歇式曝气，当自动曝气组件向进入曝气区内的地下水曝气输送气流时，将富含氧气的地下水推送到材料投加区内，使得材料投加区达到氧化环境，此时铁碳填料在酸性曝气的氧化环境下，在阴极表面产生h 2o2，与fe 2+发生芬顿反应，氧化去除地下水中难降解的有机污染物，同时部分污染物吸附于铁表面，在阳极实现一定程度的氧化，可高效氧化地下水中的有机污染物；当自动曝气组件停止向进入曝气区内的地下水曝气输送气流时，使得材料投加区从氧化环境切换到还原环境，此时铁碳填料在酸性不曝气的还原环境下，在阴极表面产生新生态的还原氢[h]，以此还原地下水中的部分有机污染物和重金属；达到在反应器主体内的还原环境和氧化环境的同步切换，实现对地下水中的各类有机污染物交替进行氧化和还原，从而实现装配有本微电解反应器的地下水循环系统能够耦合铁碳微电解技术与循环井技术的优势，进而实现对有机污染地下水的原位高效连续修复，提高对地下水有机污染物的降解效果。

7、优选地，所述曝气区内设置有第一分隔板，所述第一分隔板上均布有多个第一布水孔，所述第一布水孔沿地下水的流动方向贯穿所述第一分隔板；所述第一分隔板朝向所述材料投加区的端面均布有多个曝气盲孔，多个所述曝气盲孔背离所述材料投加区的一端通过曝气腔相互连通；所述曝气腔与所述自动曝气组件的出气端连通；

8、和/或，所述自动曝气组件包括曝气管，所述曝气管的出气端连通所述曝气区，所述曝气管的进气端连通有空气泵，所述空气泵用于安装在地面上，所述空气泵电连接有控制器，所述控制器用于间歇式的控制所述空气泵启动；

9、和/或，所述曝气区和所述材料投加区之间设置有第二布水隔板，所述第二布水隔板上均布有多个第二布水孔，所述第二布水孔沿地下水的流动方向贯穿所述第二布水隔板；所述第二布水孔的孔径小于所述铁碳填料的粒径。

10、优选地，所述自动曝气组件还包括气体流量计，所述气体流量计设置于所述空气泵与所述曝气管之间，所述气体流量计电连接所述控制器。

11、优选地，所述反应器主体的内腔还设置有水质指标测定区，所述水质指标测定区连通于所述材料投加区背离所述曝气区的端面；所述水质指标测定区内设有水质指标测定组件，所述水质指标测定组件用于检测流入所述水质指标测定区的地下水的ph值和溶氧量。

12、优选地，所述水质指标测定组件包括和ph传感器和溶解氧传感器，所述ph传感器电连接有酸度计，所述溶解氧传感器电连接有溶氧仪。

13、优选地，所述反应器主体包括曝气部和投料部，所述曝气部的内腔形成所述曝气区，所述投料部的内腔形成所述材料投加区；所述曝气部与所述投料部相互朝向的两端可拆卸连接成一体。

14、优选地，所述曝气部朝向所述投料部的一端外壁设置有第一外螺纹部，所述投料部朝向所述曝气部的一端内壁设置有第一内螺纹部，所述第一内螺纹部和所述第一外螺纹部相匹配；

15、和/或，所述反应器主体还包括水质测定部，所述水质测定部的内腔形成所述水质指标测定区，所述水质测定部与所述投料部相互朝向的两端可拆卸连接成一体。

16、优选地，所述投料部朝向所述水质测定部的一端内壁设置有第二内螺纹部，所述水质测定部朝向所述投料部的一端外壁设置有第二外螺纹部，所述第二外螺纹部与所述第二内螺纹部相匹配；

17、和/或，所述曝气部背离所述投料部的一端设置有进水口，所述进水口连通所述曝气区；所述水质测定部背离所述投料部的一端侧壁上设置有出水口，所述出水口连通所述水质指标测定区。

18、优选地，所述材料投加区与所述水质指标测定区之间设置第三布水隔板，所述第三布水隔板上均布有多个第三布水孔，所述第三布水孔沿地下水的流动方向贯穿所述第三布水隔板。

19、根据本发明第二方面提供的一种地下水循环系统，包括循环井和抽注水组件，所述抽注水组件用于抽注酸性的受污染地下水在所述循环井内循环流动；所述循环井内沿地下水的流动方向布置有微电解反应器，所述微电解反应器采用上述第一方面提供的微电解反应器。

20、根据本发明的一种地下水循环系统，至少具有如下技术效果：

21、通过将循环井内的微电解反应器中的自动曝气组件的出气端与曝气区连通，且自动曝气组件用于向曝气区进行间歇式曝气，当自动曝气组件向进入曝气区内的地下水曝气输送气流时，将富含氧气的地下水推送到材料投加区内，使得材料投加区达到氧化环境，此时铁碳填料在酸性曝气的氧化环境下，在阴极表面产生h 2o2，与fe 2+发生芬顿反应，氧化去除地下水中难降解的有机污染物，同时部分污染物吸附于铁表面，在阳极实现一定程度的氧化，可高效氧化地下水中的有机污染物；当自动曝气组件停止向进入曝气区内的地下水曝气输送气流时，使得材料投加区从氧化环境切换到还原环境，此时铁碳填料在酸性不曝气的还原环境下，在阴极表面产生新生态的还原氢[h]，以此还原地下水中的部分有机污染物和重金属；达到在反应器主体内的还原环境和氧化环境的同步切换，实现对地下水中的各类有机污染物交替进行氧化和还原，从而实现本地下水循环系统能够耦合铁碳微电解技术与循环井技术的优势，进而实现对有机污染地下水的原位高效连续修复，提高对地下水有机污染物的降解效果。

22、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。