申请日2016.10.19
公开(公告)日2017.04.19
IPC分类号G21F9/06
摘要
本实用新型公开了一种用于铀污染地下水处理的装置，目的在于解决现有处理低浓度铀污染地下水的方法存在成本高、容易造成二次环境污染等缺点的问题。本实用新型针对铀污染地下水的处理问题，在现有的柱式反应器基础上，利用厌氧颗粒污泥的高效还原除铀能力，设计了一种可用于实验室内铀污染地下水处理研究的新型柱式处理装置。该装置包括惰性气体供应装置、盛水装置、传输泵、反应器、液体收集管、出水收集装置、气体收集管、气体处理装置。采用本实用新型，能够对铀污染地下水进行快速处理，且工艺流程简单，处理效果好，高效、廉价，无二次U(VI)污染，能用于污染水体的修复，具有较好的应用价值，值得大规模推广和应用。
摘要附图
权利要求书
1.一种用于铀污染地下水处理的装置，其特征在于，包括惰性气体供应装置(1)、盛水装置(2)、传输泵(3)、反应器、液体收集管(4)、出水收集装置(5)、气体收集管(6)、气体处理装置(7)，所述反应器包括管状塔体(9)、倒圆锥形塔底(10)、上端盖(11)，所述倒圆锥形塔底(10)、管状塔体(9)、上端盖(11)从下至上依次相连，所述反应器内从下至上依次设置有布水垫片(20)、颗粒拦截网(21)、石英砂层(22)、铀处理层(23)、石英砂层(22);
所述惰性气体供应装置(1)与盛水装置(2)相连且惰性气体供应装置(1)能保证盛水装置(2)处于厌氧或缺氧环境;
所述盛水装置(2)通过传输泵(3)与反应器的倒圆锥形塔底(10)相连，所述盛水装置(2)中的铀污染地下水能经传输泵(3)进入反应器中进行处理;
所述反应器通过液体收集管(4)与出水收集装置(5)相连且反应器处理后的水能经液体收集管(4)进入出水收集装置(5)中，所述液体收集管(4)上设置有倒U型液封弯管且倒U型液封弯管通过液封能实现反应器内的厌氧环境;
所述反应器通过气体收集管(6)与气体处理装置(7)相连且反应器产生的气体能经气体收集管(6)进入气体处理装置(7)中。
2.根据权利要求1所述用于铀污染地下水处理的装置，其特征在于，所述铀处理层(23)采用石英砂和厌氧颗粒污泥混合而成。
3.根据权利要求1所述用于铀污染地下水处理的装置，其特征在于，所述气体处理装置(7)为碱液洗气瓶。
4.根据权利要求1所述用于铀污染地下水处理的装置，其特征在于，所述反应器上设置有取样控制阀(8)且取样控制阀(8)能对反应器处理后的水进行取样。
5.根据权利要求1所述用于铀污染地下水处理的装置，其特征在于，所述布水垫片(20)呈圆形且布水垫片(20)与管状塔体(9)内壁相连，所述布水垫片(20)上设置有若干个通水孔。
6.根据权利要求5所述用于铀污染地下水处理的装置，其特征在于，所述通水孔呈圆形，所述通水孔均布于布水垫片(20)上。
7.根据权利要求1所述用于铀污染地下水处理的装置，其特征在于，所述惰性气体供应装置(1)为惰性气体充气铝袋。
8.根据权利要求7所述用于铀污染地下水处理的装置，其特征在于，所述惰性气体供应装置(1)为氮气铝袋。
9.根据权利要求1~8任一项所述用于铀污染地下水处理的装置，其特征在于，所述管状塔体(9)与上端盖(11)之间采用活动连接。
10.根据权利要求9所述用于铀污染地下水处理的装置，其特征在于，还包括设置有密封垫圈的法兰盘，所述法兰盘设置在管状塔体(9)与上端盖(11)之间。
说明书
一种用于铀污染地下水处理的装置
技术领域
本实用新型涉及铀污染地下水处理领域，尤其是铀污染地下水微生物处理领域，具体为一种用于铀污染地下水处理的装置。
背景技术
近年来，随着我国经济的快速发展，对于能源的需求日益增加。核能作为一种重要的能源，越来越受到人们的重视。铀不仅是核能的重要核燃料，而且在国防领域中有着重要的影响。随着国防建设和核电建设的快速发展，对于铀的需求也越来越大，也使得铀矿开采、铀矿加工及铀水冶的规模日益增大。
在铀的开采、地表堆积、常规水冶等过程中，会产生铀污染地下水。在被铀污染的地下水中，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。虽然这类放射性污染水体中U(VI)的浓度较低，但其具有很强的迁移性，会通过食物链最终进入人体，蓄积于人的肝脏、肾脏和骨骼中，并依剂量大小，会引起急性或慢性中毒，诱发多种疾病。我国国家标准GB23727-2009规定，排放废水中铀的浓度不能高于0.05mg/L。
目前，现有处理低浓度铀污染地下水的方法主要为物理化学修复方法，包括以零价铁、活性炭等为填充物的可渗透反应墙等。然而，采用传统方法处理这类U(VI)污染水体时，存在运行成本高、容易造成二次环境污染等缺点。许多环境中本身存在的微生物(如硫酸盐还原菌、铁还原菌、希瓦氏菌等)被报道可以在厌氧环境中通过生物酶促反应作用将可溶性U(VI)还原为不可溶的U(VI)。而由多种厌氧微生物及其胞外大分子物质所构成的微生物聚集体—厌氧颗粒污泥，已被证明可高效还原U(VI)且可以耐受高浓度阈值的铀。因此，如果将厌氧颗粒污作为填充物置于可渗透反应墙中，即可通过还原矿化作用来固定地下水体中的铀以修复铀污染。该方法将具有运行成本低、铀去除率高且无二次污染等优点。
为此，迫切需要一种新的装置和/或方法，以满足铀污染地下水处理的需要。
实用新型内容
本实用新型的发明目的在于：针对现有处理低浓度铀污染地下水水的方法存在成本高、容易造成二次环境污染等缺点的问题，提供一种用于铀污染地下水处理的装置。本实用新型针对铀污染地下水的处理问题，在现有的柱式反应器基础上，利用厌氧颗粒污泥的高效还原除铀能力，设计了一种可用于实验室内铀污染地下水处理研究的新型柱式处理装置。采用本实用新型，能够对铀污染地下水进行快速处理，且工艺流程简单，处理效果好，高效、廉价，无二次U(VI)污染，能够用于污染水体的修复，具有较好的应用价值，值得大规模推广和应用。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种用于铀污染地下水处理的装置，包括惰性气体供应装置、盛水装置、传输泵、反应器、液体收集管、出水收集装置、气体收集管、气体处理装置，所述反应器包括管状塔体、倒圆锥形塔底、上端盖，所述倒圆锥形塔底、管状塔体、上端盖从下至上依次相连，所述反应器内从下至上依次设置有布水垫片、颗粒拦截网、石英砂层、铀处理层、石英砂层;
所述惰性气体供应装置与盛水装置相连且惰性气体供应装置能保证盛水装置处于厌氧或缺氧环境;
所述盛水装置通过传输泵与反应器的倒圆锥形塔底相连，所述盛水装置中的铀污染地下水能经传输泵进入反应器中进行处理;
所述反应器通过液体收集管与出水收集装置相连且反应器处理后的水能经液体收集管进入出水收集装置中，所述液体收集管上设置有倒U型液封弯管且倒U型液封弯管通过液封能实现反应器内的厌氧环境;
所述反应器通过气体收集管与气体处理装置相连且反应器产生的气体能经气体收集管进入气体处理装置中。
所述铀处理层采用石英砂和厌氧颗粒污泥混合而成。
所述气体处理装置为碱液洗气瓶。
所述反应器上设置有取样控制阀且取样控制阀能对反应器处理后的水进行取样。
所述布水垫片呈圆形且布水垫片与管状塔体内壁相连，所述布水垫片上设置有若干个通水孔。
所述通水孔呈圆形，所述通水孔均布于布水垫片上。
所述惰性气体供应装置为惰性气体充气铝袋。
所述惰性气体供应装置为氮气铝袋。
所述传输泵为蠕动泵。
所述管状塔体与上端盖之间采用活动连接。
还包括设置有密封垫圈的法兰盘，所述法兰盘设置在管状塔体与上端盖之间。
针对前述问题,本实用新型提供一种用于铀污染地下水处理的装置, 其能够满足低浓度铀污染地下水处理的需要，操作工艺简单，成本低，不会造成二次污染。该装置包括惰性气体供应装置、盛水装置、传输泵、反应器、液体收集管、出水收集装置、气体收集管、气体处理装置。其中，反应器包括管状塔体、倒圆锥形塔底、上端盖，倒圆锥形塔底、管状塔体、上端盖从下至上依次相连，反应器内从下至上依次设置有布水垫片、颗粒拦截网、石英砂层、铀处理层、石英砂层。
本实用新型中，将惰性气体供应装置与盛水装置相连，使得盛水装置处于厌氧或缺氧环境。盛水装置通过传输泵与反应器的倒圆锥形塔底相连，盛水装置中的铀污染地下水通过传输泵进入反应器中，进行除铀处理。反应器通过液体收集管与出水收集装置相连，反应器处理后的水经液体收集管进入出水收集装置中，进行收集。其中，液体收集管上设置有倒U型液封弯管，倒U型液封弯管通过液封能保证反应器内的厌氧环境，使得反应器中除铀反应顺利进行。
本实用新型工作时，盛水装置中的铀污染地下水通过传输泵输送到反应器中,并在密闭的盛水装置中形成负压环境，此时，惰性气体供应装置中的气体进入盛水装置中，保存盛水装置内的气压平衡，并使惰性气体供应装置始终处于厌氧或缺氧环境中。进入反应器中的铀污染地下水在布水垫片的作用下，均匀分布于反应器内，铀污染地下水依次经颗粒拦截网、石英砂层进入铀处理层中进行处理。在铀处理层的作用下，铀污染地下水中的铀被去除，再经石英砂层后，实现出水的澄清。处理后的清水通过液体收集管进入出水收集装置中进行收集，反应器中产生的气体通过气体收集管进入气体处理装置中。
进一步，铀处理层采用石英砂和厌氧颗粒污泥混合而成。铀处理层中，厌氧颗粒污泥能够与铀污染地下水反应，而石英砂则能够为反应提供必要的支撑和空间，保证反应的顺利进行。
气体处理装置为碱液洗气瓶;反应器上设置有取样控制阀，取样控制阀能对反应器处理后的水进行取样。通过取样控制阀能够方便的对出水进行取样，进而对水质进行监控。
布水垫片呈圆形且布水垫片与管状塔体内壁相连，布水垫片上设置有若干个通水孔。采用该结构，布水垫片能够起到支撑和均匀步水的作用，且其结构简单，使用方便。
惰性气体供应装置为惰性气体充气铝袋，作为优选，惰性气体供应装置为氮气铝袋。传输泵可以为蠕动泵。
管状塔体与上端盖之间采用活动连接，还包括设置有密封垫圈的法兰盘，法兰盘设置在管状塔体与上端盖之间。采用该结构，管状塔体与上端盖可拆卸连接，便于反应器的维护。
本实用新型能够有效解决现有处理低浓度放射性废水的方法存在成本高、容易造成二次环境污染等缺点的问题。本实用新型构思巧妙，结构合理，处理量大，处理效率高，成本低。
本实用新型结构简单紧凑，安全可靠，具有较大的实用价值和社会经济效益，能够广泛用于铀污染地下水微生物处理领域，有效减少铀污染，避免对环境的二次污染，值得大规模推广和应用。
