[發明專利]一種基于硫酸鹽還原的地下水原位除砷方法

有效

• 申請號: 201410781085.1
• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN104787830A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 謝先軍;王志強;皮坤福;柳亞清;朱亞鵬;馬騰;蘇春利;丁貞玉;郝義國;王焰新
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/52;C02F1/62
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

1.一種基于硫酸鹽還原的地下水原位除砷方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)、確定工作區，明確工作區的局部水文地質條件、水化學條件，選定目標高砷含水層(1)；確定含水層的下列參數：含水層厚度B(m)，滲透系數K(m/d)，有效孔隙度n_e，儲水系數S，區域水力梯度I，區域地下水流速U(m/d)，彌散系數(m²/s)，并確定地下水流向；

(2)、根據已有含水層水文地質參數及實際抽水量將工作區進一步劃分為若干工作區單元單元，工作區單元的確定步驟如下：a、建立坐標軸，設置抽水井(2)作為坐標原點，抽水量設為Q，井徑設為rw，x軸與區域地下水流向平行，在上游最大跨度處垂直地下水流向等距設置4口注入井(3)；b、該抽水井能夠覆蓋的范圍可以用以下方程表示：

yD=±12-12πtan-1yDxD]]>

其中，y_D及x_D均為系數，y_D＝BUy/Q,x_D＝BUx/Q；Uy表示地下水y向流速，Ux表示地下水x向流速；

(3)、完成抽水井(2)、注入井(3)的布設，確定工作區單元及面積后，抽水井(2)開始以流量Q抽水；通過以抽水量Q持續抽水，形成穩定的水力梯度來控制地下水流速；

(4)、持續抽水直至抽水井降深穩定，形成局部穩定流場(4)后，通過注入井(3)開始注入FeSO₄溶液(5)；注入采用脈沖注入方式，即首先利用自吸泵連續泵入濃度10mM的FeSO₄溶液23.2L，11.6L/h；而后注入0.7HL水將試劑完全壓至目標含水層內，其中H為目標含水層距地表深度，m；每2h為一周期，持續30天；

(5)、FeSO₄溶液在局部穩定流場的引導下運移擴散至覆蓋整個工作區單元目標含水層范圍；注入的FeSO₄被土著微生物(7)還原生成HS^-，并沉淀生成硫化亞鐵固相包覆介質顆粒的表面，在微生物的進一步作用下發生礦物相轉變，形成能穩定存在的，主要成分為鐵硫化物的致密的硫化亞鐵鍍膜(6)；硫化亞鐵鍍膜(6)不僅抑制了固相砷的釋放，而且可以通過共沉淀和化學吸附水相砷或生成砷黃鐵礦，使得地下水中的砷向含水介質富集；

(6)、在工作區單元均勻布設地下水監測井，對Fe²⁺、HS^-進行定期監測；當地下水中Fe監測濃度不斷升高穩定后停止注入，完成該單元工作；重復以上步驟，直至完成整個工作區的原位鍍鐵工作。

2.根據權利要求1所述的一種基于硫酸鹽還原的地下水原位除砷方法，其特征在于：所述的注入井(3)采用手工式回旋鉆成孔，注入井的深度由目標含水層確定并在井口位置連接自吸泵和注入容器。

3.根據權利要求1所述的一種基于硫酸鹽還原的地下水原位除砷方法，其特征在于：所述的抽水井采用回旋鉆進方式成井，抽水井的深度由目標含水層確定；抽水井的結構包括井管(8)、花管(12)、沉淀管(13)、混凝土封井層(9)、止水層(10)、濾料層(11)、粘土層(14)，花管(12)的上端與井管(8)的下端相連通，沉淀管(13)的上端與花管(12)的下端相連通，沉淀管(13)的下端為封閉端；沉淀管(13)外的空隙由紅粘土球緊密填充形成粘土層(14)；花管(12)上設有水孔，所述的花管(12)外由透水紗網包裹，透水紗網外填充有河砂形成濾料層(11)；濾料層(11)的上方空隙由紅粘土球緊密填充形成止水層(10)，該止水層(10)的上部注入混凝土填充至地面形成混凝土封井層(9)。

4.根據權利要求1所述的一種基于硫酸鹽還原的地下水原位除砷方法，其特征在于：所述的在上游最大跨度處是距抽水井(2)的距離為Q/BU。