CN106531276A - 一种修复放射性污染土壤的化学还原与生物还原系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种修复放射性污染土壤的化学还原与生物还原系统，包括废水收集箱、反应墙、微生物培养装置、膜分离系统装置和紫外线检测系统，所述废水收集箱的废水出液管通接第一泵体的进液端，第一泵体的出液端通接反应墙的进液端，微生物培养装置的出料端通接反应墙的微生物进料管，反应墙的出液端通接第二泵体的进液端，第二泵体的出液端通接膜分离系统装置的进液端，膜分离系统装置的出液端通接第四泵体的进液端，第四泵体的出液端通接紫外线检测系统的进液端，紫外线检测系统上具有出液端；它在活性材料中的零价铁反应体系中不断注入铁还原细菌，可以有效的将铁表面的腐蚀产物还原清除，从而提高铁的还原利用效果。
Description
技术领域：
本发明涉及土壤污染处理技术领域，更具体的说涉及一种修复放射性污染土壤的化学还原与生物还原系统。
背景技术：
随着我国核电的不断发展，核电产生的放射性核废物的处理和处置是当今核能利用必须解决的关键问题，也是关系到核电进一步健康发展的关键问题之一。零价铁(zerovalent iron,ZVI)具有原料廉价易得、操作简单、二次污染少等优点，因而上世纪九十年代，欧美等国提出将ZVI作为安装在含水层中的(permeable reactive barrier,PRB)的活性材料，可以有效处理地下水中UO2 2+、MoO4 2-、TcO4 -等物质。20多年来，Fe0-PRB技术(铁作活性材料的PRB)在地下水中放射性核素的原位修复方面取得了较理想的结果。然而Fe0-PRB技术在使用中还存在不少缺陷：在实际运行中生成的碳酸盐、硫酸盐等腐蚀产物能覆盖在铁表面，使反应活性降低，缩短零价铁的使用寿命。
发明内容：
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种修复放射性污染土壤的化学还原与生物还原系统，它在活性材料中的零价铁反应体系中不断注入铁还原细菌，可以有效的将铁表面的腐蚀产物还原清除，从而提高铁的还原利用效果，此外，铁还原细菌自身也能将铀还原，这样构筑了一个化学还原与生物还原的耦合过程，显著提高了反应墙的净化效果。
本发明解决所述技术问题的方案是：
一种修复放射性污染土壤的化学还原与生物还原系统，包括废水收集箱、反应墙、微生物培养装置、膜分离系统装置和紫外线检测系统，所述废水收集箱的废水出液管通接第一泵体的进液端，第一泵体的出液端通接反应墙的进液端，微生物培养装置的出料端通接反应墙的微生物进料管，反应墙的的出液端通接第二泵体的进液端，第二泵体的出液端通接膜分离系统装置的进液端，膜分离系统装置的出液端通接第四泵体的进液端，第四泵体的出液端通接紫外线检测系统的进液端，紫外线检测系统上具有出液端；
紫外线检测系统将检测到的数据通过数据线输送给控制主机；
所述反应墙包括外墙壳体，外墙壳体的中部具有反应腔体，外墙壳体的上部一侧板上具有进料端，外墙壳体的下部另一侧板上具有出料端，内壳体插套在反应腔体中，内壳体的顶部伸出外墙壳体的顶板，内壳体的一侧壁的上部具有上侧壁通孔，内壳体的另一侧壁的下部具有下侧壁通孔，上侧壁通孔和下侧壁通孔上均覆盖有网孔板，网孔板的侧壁固定在上侧壁通孔或下侧壁通孔的内侧壁上，外墙壳体的进料端与上侧壁通孔相对应，外墙壳体的出料端与下侧壁通孔相对应，内壳体中填充有活性材料，内壳体的顶部通接有微生物进料管。
所述活性材料由碳纳米管、铁粉和砂混合组成。
所述活性材料按重量百分比计碳纳米管含量为5％,铁粉含量为5％，砂含量为90％。
所述上侧壁通孔的下方的内壳体的外侧壁上固定有上环形挡边，下侧壁通孔的上方的内壳体的外侧壁上固定有下环形挡边，上环形挡边和下环形挡边的外侧壁固定在外墙壳体的内侧壁上。
所述内壳体的顶面上压靠有连接板，连接板的底面具有定位柱，定位柱插套在内壳体的顶端面上具有的定位凹孔中，定位凹孔中插套并固定有永磁铁套，定位柱插套并吸附在永磁铁套中。
所述废水收集箱包括主箱体和盖体，盖体固定在主箱体上，盖体上螺接有废水进液管，废水进液管与盖体之间夹持有第一密封圈，盖体与主箱体之间夹持有第二密封圈，主箱体的右侧壁上通接有废水出液管，废水进液管处于主箱体的左侧，主箱体的顶板的底面固定有保护隔板，保护隔板将主箱体分隔成上密封室和下流通室，下流通室的中部固定有第一过滤网板和第二过滤网板，第一过滤网板和第二过滤网板的上端固定在保护隔板的底面上，第二过滤网板的下方固定有向左倾斜的斜向板，斜向板的下端固定在主箱体的底面上，第一搅拌电机和第二搅拌电机固定在主箱体的顶板上，第一搅拌电机和第二搅拌电机的输出轴通过联轴器分别连接有第一搅拌轴和第二搅拌轴，第一搅拌轴的上端铰接在保护隔板上，第一搅拌轴的下端铰接在主箱体的底板上，第二搅拌轴铰接在保护隔板上，第一搅拌轴处于盖体与第一过滤网板之间，第二搅拌轴处于第一过滤网板与第二过滤网板之间，第一搅拌轴的上部和下部均固定有搅拌叶轮，第二搅拌轴中部固定有搅拌叶轮；
所述第一过滤网板与第二过滤网板之间的主箱体的底板上通接有废料排料管，废料排料管上固定有堵头。
所述微生物培养装置中培养有铁还原细菌。
本发明的突出效果是：
与现有技术相比，它在活性材料中的零价铁反应体系中不断注入铁还原细菌，可以有效的将铁表面的腐蚀产物还原清除，从而提高铁的还原利用效果，此外，铁还原细菌自身也能将铀还原，这样构筑了一个化学还原与生物还原的耦合过程，显著提高了反应墙的净化效果。
附图说明：
图1是本发明的结构原理示意图；
图2是本发明的反应墙的结构示意图；
图3是本发明的废水收集箱的结构示意图；
图4是图2的局部放大图。
具体实施方式：
实施例，见如图1至图4所示，一种修复放射性污染土壤的化学还原与生物还原系统，包括废水收集箱1、反应墙4、微生物培养装置3、膜分离系统装置5和紫外线检测系统200，所述废水收集箱1的废水出液管101通接第一泵体6的进液端，第一泵体6的出液端通接反应墙4的进液端，微生物培养装置3的出料端通接反应墙4的微生物进料管401，反应墙4的的出液端通接第二泵体7的进液端，第二泵体7的出液端通接膜分离系统装置5的进液端，膜分离系统装置5的出液端通接第四泵体9的进液端，第四泵体9的出液端通接紫外线检测系统200的进液端，紫外线检测系统200上具有出液端；
紫外线检测系统200将检测到的数据通过数据线输送给控制主机100；
所述反应墙4包括外墙壳体41，外墙壳体41的中部具有反应腔体42，外墙壳体41的上部一侧板上具有进料端，外墙壳体41的下部另一侧板上具有出料端，内壳体43插套在反应腔体42中，内壳体43的顶部伸出外墙壳体41的顶板，内壳体43的一侧壁的上部具有上侧壁通孔44，内壳体43的另一侧壁的下部具有下侧壁通孔45，上侧壁通孔44和下侧壁通孔45上均覆盖有网孔板402，网孔板402的侧壁固定在上侧壁通孔44或下侧壁通孔45的内侧壁上，外墙壳体41的进料端与上侧壁通孔44相对应，外墙壳体41的出料端与下侧壁通孔45相对应，内壳体43中填充有活性材料46，内壳体43的顶部通接有微生物进料管401。
进一步的说，所述活性材料46由碳纳米管、铁粉和砂混合组成。
进一步的说，所述活性材料46按重量百分比计碳纳米管含量为5％,铁粉含量为5％，砂含量为90％。
进一步的说，所述上侧壁通孔44的下方的内壳体43的外侧壁上固定有上环形挡边47，下侧壁通孔45的上方的内壳体43的外侧壁上固定有下环形挡边48，上环形挡边47和下环形挡边48的外侧壁固定在外墙壳体41的内侧壁上。
进一步的说，所述内壳体43的顶面上压靠有连接板49，连接板49的底面具有定位柱491，定位柱491插套在内壳体43的顶端面上具有的定位凹孔431中，定位凹孔431中插套并固定有永磁铁套432，定位柱491插套并吸附在永磁铁套432中。
进一步的说，所述废水收集箱1包括主箱体11和盖体12，盖体12固定在主箱体11上，盖体12上螺接有废水进液管102，废水进液管101与盖体12之间夹持有第一密封圈13，盖体12与主箱体11之间夹持有第二密封圈14，主箱体11的右侧壁上通接有废水出液管101，废水进液管101处于主箱体11的左侧，主箱体11的顶板的底面固定有保护隔板15，保护隔板15将主箱体11分隔成上密封室10和下流通室20，下流通室20的中部固定有第一过滤网板16和第二过滤网板17，第一过滤网板16和第二过滤网板17的上端固定在保护隔板15的底面上，第二过滤网板17的下方固定有向左倾斜的斜向板18，斜向板18的下端固定在主箱体11的底面上，第一搅拌电机30和第二搅拌电机40固定在主箱体11的顶板上，第一搅拌电机30和第二搅拌电机40的输出轴通过联轴器分别连接有第一搅拌轴50和第二搅拌轴60，第一搅拌轴50的上端铰接在保护隔板15上，第一搅拌轴50的下端铰接在主箱体11的底板上，第二搅拌轴60铰接在保护隔板15上，第一搅拌轴50处于盖体12与第一过滤网板16之间，第二搅拌轴60处于第一过滤网板16与第二过滤网板17之间，第一搅拌轴50的上部和下部均固定有搅拌叶轮70，第二搅拌轴60中部固定有搅拌叶轮70；
所述第一过滤网板16与第二过滤网板17之间的主箱体11的底板上通接有废料排料管103，废料排料管103上固定有堵头104。
进一步的说，所述微生物培养装置3中培养有铁还原细菌。
工作原理：将具有放射性污染的土壤的废水倒入废水收集箱1中，通过第一过滤网板16与第二过滤网板17的过滤作用，将大颗粒物质等进行过滤，其中通过第一搅拌电机30和第二搅拌电机40的运行，防止过滤的大颗粒物质不会堵住第一过滤网板16与第二过滤网板17，从而保证废水的正常流动输送，而当大颗粒物质过多时，可以打开盖体12和打开堵头104进行倾倒，非常方便；
过滤后的废水通过第一泵体6的运行，将其进入反应墙4中进行处理，同时，通过将微生物培养装置3中的铁还原细菌进入内壳体43中，使得活性材料46的铁表面的腐蚀产物还原清除，从而提高铁的还原利用效果，通过活性材料46的还原反应，除去放射性元素，然后通过第二泵体7将废水进入膜分离系统装置5中将处理后的颗粒或者是内部含有的杂质成分进行分离，得到相对纯净的水液，将此水液通过第四泵体9的作用进入紫外线检测系统200中进行检测，并将检测数据输送给控制主机100，控制主机100将得到的数据通过显示器显示。
其中，活性材料46中的碳纳米管具有高效吸附性能，零价铁具有还原作用，碳纳米管的表面积大，可以将零价铁与反应产生的铁的氧化物和氢氧化物进行吸附，从而保证零价铁的反应活性，延长其使用寿命，从而使得本实施例的使用寿命得到增强。
本实施例中，微生物培养装置3、膜分离系统装置5和紫外线检测系统200均为现有已知设备，不再详述。
最后，以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (7)
1.一种修复放射性污染土壤的化学还原与生物还原系统，包括废水收集箱(1)、反应墙(4)、微生物培养装置(3)、膜分离系统装置(5)和紫外线检测系统(200)，其特征在于：所述废水收集箱(1)的废水出液管(101)通接第一泵体(6)的进液端，第一泵体(6)的出液端通接反应墙(4)的进液端，微生物培养装置(3)的出料端通接反应墙(4)的微生物进料管(401)，反应墙(4)的的出液端通接第二泵体(7)的进液端，第二泵体(7)的出液端通接膜分离系统装置(5)的进液端，膜分离系统装置(5)的出液端通接第四泵体(9)的进液端，第四泵体(9)的出液端通接紫外线检测系统(200)的进液端，紫外线检测系统(200)上具有出液端；
紫外线检测系统(200)将检测到的数据通过数据线输送给控制主机(100)；
所述反应墙(4)包括外墙壳体(41)，外墙壳体(41)的中部具有反应腔体(42)，外墙壳体(41)的上部一侧板上具有进料端，外墙壳体(41)的下部另一侧板上具有出料端，内壳体(43)插套在反应腔体(42)中，内壳体(43)的顶部伸出外墙壳体(41)的顶板，内壳体(43)的一侧壁的上部具有上侧壁通孔(44)，内壳体(43)的另一侧壁的下部具有下侧壁通孔(45)，上侧壁通孔(44)和下侧壁通孔(45)上均覆盖有网孔板(402)，网孔板(402)的侧壁固定在上侧壁通孔(44)或下侧壁通孔(45)的内侧壁上，外墙壳体(41)的进料端与上侧壁通孔(44)相对应，外墙壳体(41)的出料端与下侧壁通孔(45)相对应，内壳体(43)中填充有活性材料(46)，内壳体(43)的顶部通接有微生物进料管(401)。
2.根据权利要求1所述的一种修复放射性污染土壤的化学还原与生物还原系统，其特征在于：所述活性材料(46)由碳纳米管、铁粉和砂混合组成。
3.根据权利要求1所述的一种修复放射性污染土壤的化学还原与生物还原系统，其特征在于：所述活性材料(46)按重量百分比计碳纳米管含量为5％,铁粉含量为5％，砂含量为90％。
4.根据权利要求1所述的一种修复放射性污染土壤的化学还原与生物还原系统，其特征在于：所述上侧壁通孔(44)的下方的内壳体(43)的外侧壁上固定有上环形挡边(47)，下侧壁通孔(45)的上方的内壳体(43)的外侧壁上固定有下环形挡边(48)，上环形挡边(47)和下环形挡边(48)的外侧壁固定在外墙壳体(41)的内侧壁上。
5.根据权利要求4所述的一种修复放射性污染土壤的化学还原与生物还原系统，其特征在于：所述内壳体(43)的顶面上压靠有连接板(49)，连接板(49)的底面具有定位柱(491)，定位柱(491)插套在内壳体(43)的顶端面上具有的定位凹孔(431)中，定位凹孔(431)中插套并固定有永磁铁套(432)，定位柱(491)插套并吸附在永磁铁套(432)中。
6.根据权利要求1所述的一种修复放射性污染土壤的化学还原与生物还原系统，其特征在于：所述废水收集箱(1)包括主箱体(11)和盖体(12)，盖体(12)固定在主箱体(11)上，盖体(12)上螺接有废水进液管(102)，废水进液管(101)与盖体(12)之间夹持有第一密封圈(13)，盖体(12)与主箱体(11)之间夹持有第二密封圈(14)，主箱体(11)的右侧壁上通接有废水出液管(101)，废水进液管(101)处于主箱体(11)的左侧，主箱体(11)的顶板的底面固定有保护隔板(15)，保护隔板(15)将主箱体(11)分隔成上密封室(10)和下流通室(20)，下流通室(20)的中部固定有第一过滤网板(16)和第二过滤网板(17)，第一过滤网板(16)和第二过滤网板(17)的上端固定在保护隔板(15)的底面上，第二过滤网板(17)的下方固定有向左倾斜的斜向板(18)，斜向板(18)的下端固定在主箱体(11)的底面上，第一搅拌电机(30)和第二搅拌电机(40)固定在主箱体(11)的顶板上，第一搅拌电机(30)和第二搅拌电机(40)的输出轴通过联轴器分别连接有第一搅拌轴(50)和第二搅拌轴(60)，第一搅拌轴(50)的上端铰接在保护隔板(15)上，第一搅拌轴(50)的下端铰接在主箱体(11)的底板上，第二搅拌轴(60)铰接在保护隔板(15)上，第一搅拌轴(50)处于盖体(12)与第一过滤网板(16)之间，第二搅拌轴(60)处于第一过滤网板(16)与第二过滤网板(17)之间，第一搅拌轴(50)的上部和下部均固定有搅拌叶轮(70)，第二搅拌轴(60)中部固定有搅拌叶轮(70)；
所述第一过滤网板(16)与第二过滤网板(17)之间的主箱体(11)的底板上通接有废料排料管(103)，废料排料管(103)上固定有堵头(104)。
7.根据权利要求1所述的一种修复放射性污染土壤的化学还原与生物还原系统，其特征在于：所述微生物培养装置(3)中培养有铁还原细菌。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110530695A (zh) * | 2019-09-11 | 2019-12-03 | 中国人民解放军军事科学院国防工程研究院工程防护研究所 | 一种用于放射性污染清除率检测试验的模具 |
Citations (6)
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| WO2002065478A1 (fr) * | 2001-02-13 | 2002-08-22 | Framatome Anp | Procede et dispositif de traitement d'un liquide contamine par au moins un radio-element et d'elimination du radio-element_______ |
| JP2007064732A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 放射性排水処理装置及び処理方法 |
| CN104961166A (zh) * | 2010-11-15 | 2015-10-07 | 阿彻丹尼尔斯米德兰德公司 | 组合物及其在转化污染物中的用途 |
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| CN105880276A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-08-24 | 上海大学 | 镉、铅污染土壤的修复方法及电动-微生物联合可渗透反应墙修复装置 |
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2016
- 2016-12-01 CN CN201611092658.5A patent/CN106531276A/zh active Pending
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