補救污染水的方法和設備技術

本發明專利技術公開了補救污染水的方法，該污染水例如為地下水、地表水和廢水，例如被下列物質污染的地下水：溶解的和游離的子相烴、金屬如鉻和其他過渡金屬、鈾、石油烴（ＢＴＥＸ）的可溶性成分、高氯酸鹽和六氫－１，３，５－三硝基－１，３，５－三嗪（ＲＤＸ），特別是氯代烴。該方法包括用殘渣例如威士忌生產中大麥發酵過程的固體廢產物來處理水。本發明專利技術也公開了補救污染水的設備。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及補救污染水的方法，該污染水例如地下水、地表水和廢水，例如被下列 物質污染的地下水溶解的和游離的子相烴、金屬如鉻和其他過渡金屬、鈾、石油烴(BTEX) 的可溶性成分、高氯酸鹽和六氫-1，3，5-三硝基-1，3，5-三嗪(RDX)，特別是氯代烴。本發 明也涉及補救污染水的裝置。
技術介紹
氯代烴是水系中普遍的污染物。已知氯代烴對補救和降解具有抵抗能力，并對人 類和野生動物有毒，可能致癌和致突變。例如，四氯乙烯/全氯乙烯(PCE)和三氯乙烯(TCE) 是被美國環境保護局(USEPA)列為《美國環境污染經濟賠償綜合法(CERCLA)》涵蓋的場所 (site)(通常稱為“超級基金(Superfimd)”場所)中的最常見的被檢測地下水污染物之一。由于氯代脂肪烴(CAH)表現出的物理化學性質，用于評估、檢測和補救CAH污染水 的場所的公知技術被認為有問題。CAH導致形成濃厚的非水相層(DNAPL)，使得場所的特性 化和補救變得困難。本領域技術的進步使得確定原始材料的質量和位置更加容易，且最近 的污染物可視化模型能進一步洞察羽流行為。但是，恢復水系(例如蓄水層)到最大污染 水平(MCL)在很大程度上仍然是不可能的。傳統的還原性水補救處理包括使用簡單的電子施主化合物例如乳糖、酒精、牛奶 脂肪、釋氫化合物(HRC)或者復雜的電子施主化合物例如糖蜜、玉米糖漿、零價鐵(ZVI)、有 機覆蓋物、酵母提取物、食用油和生物地球化學還原脫氯(BIRD)。但是這些處理費用昂貴 (HRC)，需要重復應用(乳酸鈉、乳清)，需要復雜的儲存技術(乳清)或者會降低滲透性/ 水通量(ZVI、一些覆蓋物)。本專利技術試圖提供一種補救污染水例如地下水、地表水和廢水的方法，該方法可以 原位使用或異位使用，且有效、可持續和廉價。
技術實現思路
因而，根據本專利技術，提供一種補救污染水的方法，該方法包括用殘渣處理水。本專利技術的方法優選去除或者減少水污染物，該水污染物包括但不局限于氯代烴、 溶解的和游離的子相烴、金屬、BTEX、鉻、鈾、高氯酸鹽和RDX。殘渣是谷物發酵的固體廢產物，例如來自于威士忌或啤酒生產中大麥的發酵。例 如，在威士忌生產中，首先浸泡大麥以誘發谷物的萌芽，然后通過加熱來中斷萌芽(“麥芽制 造”)，在此之后，研磨谷物并在麥芽漿桶(mash tun)中加熱谷物和水(“搗碎”)。搗碎之 后，取走液體(“麥芽汁”)用于蒸餾以制取威士忌，而固體(“殘渣”)作為廢產物被移去， 該廢產物通常被用作動物飼料。雖然本專利技術優選使用的殘渣包括大麥的發酵過程中的固體廢產物，特別是威士忌 生產中的固體廢產物，但本文所用的術語“殘渣”包括任何谷物如玉米、小麥、大米、大麥、高 粱、小米、燕麥、黑麥、黑小麥和蕎麥的發酵過程中的所有固體廢產物。作為谷物發酵過程的廢產物，殘渣是便宜和易于獲得的。殘渣可以被冷藏例如長 達四個月而沒有顯著的性能抑制，且可以被凍結。殘渣的生物/物理/化學成分是不同組分的復雜混合物，不同組分的含量在不同 谷物和發酵過程之間變化。表1顯示的是威士忌殘渣的含量的示例。 雖然沒有受到理論的約束，但是通過來自于化學、生化和物理成分的因素的結合， 殘渣被認為對水補救是有益的。因此，有人認為殘渣保持著有利的氧化還原條件，提供了電子施主化合物、細菌群落的碳源和催化化合物，并且利用生物、非生物和協同途徑實施了積 極的反饋循環。殘渣的化學特性被認為保持著還原環境，麥芽和酵母提供糖和微量營養物， 也有利于谷皮內纖維素的破壞。酒精、油和蛋白質被認為起著表面活性劑的作用，改變污染 水界面的界面張力，殘渣也提供發酵性生物體。本專利技術的方法的實施例包括通過加強自然衰減來補救水。一些水系顯示出期望的 特性，這些特性可加強自然過程，導致增大的衰減率。本專利技術的方法的另一實施例包括通過氯代烴的還原脫氯來補救水。可以通過生物 途徑(例如發酵或呼吸作用)或者非生物途徑(例如氫解作用或親核取代作用)進行還原脫 氯。本專利技術的方法的優選實施例包括還原脫氯的生物途徑和非生物途徑之間的協同作用。在本專利技術的方法中，殘渣可用于原位處理水，例如在處理墻、可滲透反應障礙物 (PRB)或者在利用鉆孔可展開輸送系統的井孔內處理水。作為替代，殘渣也可用于異位處理 水，例如在生物反應器、流化床反應器或沉淀箱中處理水。可被動地處理水，例如通過啟動 和/或增加自然的和可持續的凈化和衰減機制。例如，可以將殘渣放置在地下水通過的土 壤里，例如，通過鉆出鉆孔，并沿著鉆孔向下放置鉆孔可展開輸送系統，例如含有殘渣的濾 毒罐或連接的濾毒罐鏈。作為替代，可以挖掘溝渠，并在溝渠里放置殘渣。作為替代，可以 主動地處理水，例如通過將待處理的地下水捕獲或集中到含有殘渣的處理區域。殘渣可單 獨地使用或與非活性物質如沙子或木屑混合在一起。例如，在溝渠或者鉆孔可配置傳輸系 統中，殘渣可被夾在沙層、木屑層或其他非活性物質層之間。根據本專利技術，還提供在補救污染水的方法中使用的設備，該方法包括用殘渣處理 水，該設備包括含有殘渣的容器和允許水在通過該容器時接觸殘渣的裝置。該容器可包括細長的濾毒罐，且可由在預期使用環境中基本惰性和抗蝕性的材料 例如不銹鋼制成。該容器可包含網孔，該網孔的尺寸足夠小以便充分阻止殘渣從容器中流出，同時 允許地下水穿過網孔和容器中的殘渣。該設備可包括連接成鏈的多個容器。該設備可沿井孔向下使用，即該設備是鉆孔可展開的。附圖說明本專利技術現在將參考附圖進行詳細描述，其中圖1是穿過用于測試殘渣的水補救效果的系統的水流的處理系列示意圖；圖2是穿過包括圖2所示的四個處理系列的系統的水流示意圖；圖3顯示使用殘渣補救水庫中受TCE污染的人工地下水的結果；圖4顯示使用殘渣補救直接將TCE注入處理系列的人工地下水的結果；圖5顯示使用殘渣補救水庫中受六種不同污染物污染的人工地下水的結果；以及圖6a和圖6b分別顯示適用于本專利技術的方法中的鉆孔可展開輸送系統以及正在使 用中的鉆孔可展開輸送系統。具體實施例方式實施例1按照圖1示意性所示設計通過系統的水流的處理系列。含有熱壓處理過的蒸餾水 的20L儲水池10通過PTFE管連接到蠕動泵12，蠕動泵12連接到三個串聯的不銹鋼柱體 14a、14b和14c。柱體14a、14b和14c包括直徑為76mm、高為300mm的不銹鋼核和不銹鋼 蓋。進口 16a、16b和16c以及出口 18a、18b和18c安置在距離每個柱體14a、14b和14c的 頂部和底部20mm處，并配備細鋼絲網(圖1中未顯示)以防止顆粒堵塞。另外的泵20安 置在出口 18b和進口 16c之間。在每個試驗中，同時運行三個處理系列(標示為A、B和C) 和一個控制系列(沒有處理，標示為系列Z)，如圖2示意性所示。每個系列A、B、C的第一和第三柱體(分別為14a和14c)和系列Z中只包含酸洗 砂。柱體 A、B 和 C 中含有威士忌殘漁(來自于 Strathisla distillery, Scotland,Moray, Keith)的第二柱體14b位于中間柱體位置(圖1中的箭頭X)，該威士忌殘渣構成柱體14b 內部的5% v/v(67. 5g的殘渣)。系列Z的柱體14b不包含殘渣。處理系列A、B、C和Z被用于處理TCE濃度為100mL/L的人工地下水，該本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種補救污染水的方法，所述方法包括用殘渣處理水。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】GB 2007-9-27 0718989.7一種補救污染水的方法，所述方法包括用殘渣處理水。2.根據權利要求1所述的方法，其中所述水是被氯代烴、溶解的和游離的子相烴、金 屬、BTEX、鉻、鈾、高氯酸鹽和/或RDX污染的水。3.根據權利要求1或2所述的方法，其中所述殘渣包括玉米、小麥、大米、大麥、高粱、小 米、燕麥、黑麥、黑小麥或蕎麥的發酵過程中的固體廢產物。4.根據前述任一權利要求所述的方法，其中所述殘渣包括大麥的發酵過程中的固體廢 產物。5.根據前述任一權利要求所述的方法，其中所述殘渣包括威士忌生產中大麥的發酵過 程中的固體廢產物。 5.根據前述任一權利要求所述的方法，其包括通過加強自然衰減來補救地下水。6.根據前述任一權利要求所述的方法，其中所述水是被氯代烴污染的地下水，并且所 述方法包括通過所述氯代烴的還原脫氯來補救地下水。7.根據權利要求6所述的方法，其中所述還原脫氯是通過生物途徑和/或非生物途徑 進行的。8.根據權利要求7所述的方法，其中所述還原脫氯是通過生物途徑和非生物途徑的結 合進行的。9.根據前述任一權利要求所述的方法，其中所述水是經原位處理的地下水。10.根據權利要求9所述的方法，其中所述原位處理包括使用處理墻、滲透反應障礙物 或利用鉆孔可展開傳輸系統的鉆孔。11.根據權利要求1至9中任一權利要求所述的方法，其中所述水是經異位處理的地下水。12...

【專利技術屬性】
技術研發人員：KS奇爾哈姆，
申請(專利權)人：阿伯丁大學大學評議會，
類型：發明
國別省市：GB[英國]