CN103303986B - 基于周期性原位抽灌一体化修复地下水污染的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于原位修复受污染地下水技术领域，特别涉及一种基于周期性原位抽灌一体化修复地下水污染的装置及方法。该装置包括受污染地下水抽吸系统、原位修复系统、以及回灌系统三个部分。抽吸系统由抽吸井和抽吸管路两部分组成，抽吸系统与原位修复系统相连，原位修复系统与回灌系统相连，回灌系统包括回灌管路和回灌井两个部分。在实施周期性原位抽灌一体化修复地下水污染前，要对抽吸井和回灌井进行抽水试验及回灌试验。该方法将处理后的地下水回灌回原受污染水层，可对原受污染水层起到稀释作用，降低目标含水层中污染物浓度，对后续处理提供便利，降低治污成本。将处理后的受污地下水及时进行回灌，有效避免引发不良的水文地质和工程地质现象。
Description
技术领域
本发明属于原位修复受污染地下水技术领域，特别涉及一种基于周期性原位抽灌一体化修复地下水污染的装置及方法。
背景技术
地下水是水资源的重要组成部分，随着城市化进程加快，地下水污染问题日益突出，目前我国90%的城市地下水遭受污染，其中60%污染严重，已严重威胁地下水安全。作为重要的人类饮用水和农田灌溉水源，地下水环境安全至关重要，影响人类健康和作物生产质量。因此，治理受污染地下水刻不容缓。在治理过程中，大部分污染地区都需要将受污地下水抽离至地表才能进行彻底的治理和修复，而过度开采地下水，会出现地下水位下降，承压含水层出现地下水漏斗，地面沉降等问题。治污过程中，需要一种既能治理污染，又不会影响地下水水位，从而避免出现地下水漏斗和地面沉降等问题的修复系统和方法。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种基于周期性原位抽灌一体化修复地下水污染的装置及方法。
一种基于周期性原位抽灌一体化修复地下水污染的装置，该装置由抽吸系统、原位修复系统以及回灌系统三个部分组成；其中抽吸系统由一个或多个抽吸井和与其对应的抽吸管路组成，抽吸系统与原位修复系统相连，原位修复系统与回灌系统相连，回灌系统由一个或多个回灌井和与其对应的回灌管路组成；
所述抽吸系统中，抽吸井设置于地下，其混凝土浆层内设置套管，套管的底部设置减径管；套管下方设置砾石过滤层，所述砾石过滤层设置于目标含水层，其顶端分别与减径管和混凝土浆层相连；所述砾石过滤层和目标地下水之间设置筛网，所述筛网上设置多个钻孔；抽吸管路穿过土层伸入套管中，其底端与减径管相连，其顶端与设置于地表的原位修复系统相连；所述抽吸管路底部设置深水泵；
所述回灌系统中，回灌井设置于地下，所述回灌井与其对应的套管、混凝土浆层、减径管、砾石过滤层、筛网和钻孔的位置及连接关系，跟抽吸井与其对应的套管、混凝土浆层、减径管、砾石过滤层、筛网和钻孔的位置及连接关系相同；回灌管路后段穿过土层伸入套管中，回灌管路前段与回灌管路后段通过U型管相连，所述回灌管路后段底端与减径管相连，所述回灌管路前段的另一端与设置于地表的原位修复系统相连；所述回灌管路后段底部设置深水泵；
所述原位修复系统两侧与其相连的抽吸管路和回灌管路内分别设置与其对应的阀门；所述与抽吸管路对应的阀门至地表段抽吸管路分别连接水样采集及检测装置、压力表和流速计；所述与回灌管路对应的阀门至原位修复系统段回灌管路与水样采集及检测装置相连，所述与回灌管路对应的阀门至U型管段回灌管路分别连接压力表和流速计；控制器通过动力轴分别与抽吸管路对应的深水泵和阀门，及回灌管路对应的深水泵和阀门相连。
一种基于周期性原位抽灌一体化修复地下水污染的装置的修复方法，其具体步骤如下：
（1）抽水试验和回灌试验，周期性原位抽灌一体化修复地下水污染的方法在实施前进行的抽水试验及回灌试验满足下列要求：抽水试验应稳定持续周期12以上，且出水量应大于设计出水量，水位降深应不大于5m，回灌试验稳定持续周期36h以上，且回灌量大于设计回灌量；
（2）受污染地下水进入抽吸系统，在控制器控制下，抽吸管路中的深水泵开始工作，阀门开启，受污染地下水经由抽吸系统从目标含水层抽提至地表，进入原位修复系统；跟据受污染地下水量不同，抽吸系统连续运行12～24h，控制器控制抽吸管路中的深水泵停止运行，阀门关闭；
（3）受污染地下水进入原位修复系统，受污染地下水经由抽吸管路抽提至地表并进入原位修复系统，在原位修复系统中进行处理，修复周期为24～48h；
（4）处理后地下水进入回灌系统，原位修复系统工作完毕时，控制器控制回灌管路上的阀门开启，深水泵运行，将治污后的地下水回灌至原受污染地下水层；在回灌过程中，处理后的地下水对原受污染水层起到稀释作用，使目标含水层中污染物浓度降低；回灌周期为12～24h，控制器控制回灌管路中的深水泵停止运行，阀门关闭；
（5）回灌系统停止运行的同时，控制器控制抽吸管路中的深水泵开始工作，阀门开启，重复以上第一至第四步的步骤；
（6）当抽吸管路上的水样采集及监测装置检测到，由地下抽出的地下水达到生活饮用水水源水质标准CJ3020-1993规定的二级标准时，周期性原位抽灌一体化修复地下水污染的装置停止运行。
本发明的有益效果为：
1.在治理受污染地下水时采用抽灌一体化进行原位修复，设备结构紧凑，操作便捷，可靠性高；2.将处理后的地下水回灌回原受污染水层，可对原受污染水层起到稀释作用，降低目标含水层中污染物浓度，对后续处理提供便利，降低治污成本；3.将处理后的受污地下水及时进行回灌，避免引发不良的水文地质和工程地质现象；4.该系统灵活性高，适用范围广，根据不同水文地质条件，可设置不同抽灌井个数以及修复周期；5.不产生二次污染，绿色环保治理污染。
附图说明
图1为本发明方法工艺流程示意图；
图2为本发明实施例1装置结构示意图；
图中标号：1-抽吸井、102、202-套管、103、203-混凝土浆层、4-抽吸管路、105、205-深水泵、6-动力轴、107、207-减径管、108、208-砾石过滤层、109、209-筛网、110、210-钻孔、111、211-水样采集及检测装置、112、212-压力表、113、213-流速计、114、214-阀门、15-原位修复系统、16-控制器、17-回灌管路、18-U型管、19-回灌井。
具体实施方式
本发明提供了一种基于周期性原位抽灌一体化修复地下水污染的装置及方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
一种基于周期性原位抽灌一体化修复地下水污染的装置，该装置由抽吸系统、原位修复系统以及回灌系统三个部分组成；其中抽吸系统由一个或多个抽吸井和与其对应的抽吸管路组成，抽吸系统与原位修复系统相连，原位修复系统与回灌系统相连，回灌系统由一个或多个回灌井和与其对应的回灌管路组成；
所述抽吸系统中，抽吸井（1）设置于地下，其混凝土浆层（103）内设置套管（102），套管（102）的底部设置减径管（107）；套管（102）下方设置砾石过滤层（108），所述砾石过滤层（108）设置于目标含水层，其顶端分别与减径管（107）和混凝土浆层（103）相连；所述砾石过滤层（108）和目标地下水之间设置筛网（109），所述筛网（109）上设置多个钻孔（110）；抽吸管路（4）穿过土层伸入套管（102）中，其底端与减径管（107）相连，其顶端与设置于地表的原位修复系统（15）相连；所述抽吸管路（4）底部设置深水泵（105）；
所述回灌系统中，回灌井（19）设置于地下，所述回灌井（19）与其对应的套管（202）、混凝土浆层（203）、减径管（207）、砾石过滤层（208）、筛网（209）和钻孔（210）的位置及连接关系，跟抽吸井（1）与其对应的套管（102）、混凝土浆层（103）、减径管（107）、砾石过滤层（108）、筛网（109）和钻孔（110）的位置及连接关系相同；回灌管路（17）后段穿过土层伸入套管（202）中，回灌管路（17）前段与回灌管路（17）后段通过U型管（18）相连，所述回灌管路（17）后段底端与减径管（207）相连，所述回灌管路（17）前段的另一端与设置于地表的原位修复系统（15）相连；所述回灌管路（17）后段底部设置深水泵（205）；
所述原位修复系统（15）两侧与其相连的抽吸管路（4）和回灌管路（17）内分别设置与其对应的阀门（114）和阀门（214）；所述与抽吸管路（4）对应的阀门（114）至地表段抽吸管路（4）分别连接水样采集及检测装置（111）、压力表（112）和流速计（113）；所述与回灌管路（17）对应的阀门（214）至原位修复系统（15）段回灌管路（17）与水样采集及检测装置（211）相连，所述与回灌管路（17）对应的阀门（14）至U型管（18）段回灌管路（17）分别连接压力表（212）和流速计（213）；控制器（16）通过动力轴（6）分别与抽吸管路（4）对应的深水泵（105）和阀门（114），及回灌管路（17）对应的深水泵（205）和阀门（214）相连。
一种基于周期性原位抽灌一体化修复地下水污染的装置的修复方法，其具体步骤如下：
（1）抽水试验和回灌试验，周期性原位抽灌一体化修复地下水污染的方法在实施前进行的抽水试验及回灌试验满足下列要求：抽水试验应稳定持续周期12～24h，且出水量应大于设计出水量，水位降深应不大于5m，回灌试验稳定持续周期36h以上，且回灌量大于设计回灌量；
（2）受污染地下水进入抽吸系统，在控制器控制下，抽吸管路中的深水泵开始工作，阀门开启，受污染地下水经由抽吸系统从目标含水层抽提至地表，进入原位修复系统；跟据受污染地下水量不同，抽吸系统连续运行12～24h，控制器控制抽吸管路中的深水泵停止运行，阀门关闭；
（3）受污染地下水进入原位修复系统，受污染地下水经由抽吸管路抽提至地表并进入原位修复系统，在原位修复系统中进行处理，修复周期为24～48h；
（4）处理后地下水进入回灌系统，原位修复系统工作完毕时，控制器控制回灌管路上的阀门开启，深水泵运行，将治污后的地下水回灌至原受污染地下水层；在回灌过程中，处理后的地下水对原受污染水层起到稀释作用，使目标含水层中污染物浓度降低；回灌周期为12～24h，控制器控制回灌管路中的深水泵停止运行，阀门关闭；
（5）回灌系统停止运行的同时，控制器控制抽吸管路中的深水泵开始工作，阀门开启，重复以上第一至第四步的步骤；
（6）当抽吸管路上的水样采集及监测装置检测到，由地下抽出的地下水达到生活饮用水水源水质标准CJ3020-1993规定的二级标准时，周期性原位抽灌一体化修复地下水污染的装置停止运行。
Claims (1)
1.一种基于周期性原位抽灌一体化修复地下水污染的装置的修复方法，其特征在于，所述装置的结构如下：
该装置由抽吸系统、原位修复系统以及回灌系统三个部分组成；其中抽吸系统由一个或多个抽吸井和与其对应的抽吸管路组成，抽吸系统与原位修复系统相连，原位修复系统与回灌系统相连，回灌系统由一个或多个回灌井和与其对应的回灌管路组成；
所述抽吸系统中，抽吸井设置于地下，其混凝土浆层内设置套管，套管的底部设置减径管；套管下方设置砾石过滤层，所述砾石过滤层设置于目标含水层，其顶端分别与减径管和混凝土浆层相连；所述砾石过滤层和目标地下水之间设置筛网，所述筛网上设置多个钻孔；抽吸管路穿过土层伸入套管中，其底端与减径管相连，其顶端与设置于地表的原位修复系统相连；所述抽吸管路底部设置深水泵；
所述回灌系统中，回灌井设置于地下，所述回灌井与其对应的套管、混凝土浆层、减径管、砾石过滤层、筛网和钻孔的位置及连接关系，跟抽吸井与其对应的套管、混凝土浆层、减径管、砾石过滤层、筛网和钻孔的位置及连接关系相同；回灌管路后段穿过土层伸入套管中，回灌管路前段与回灌管路后段通过U型管相连，所述回灌管路后段底端与减径管相连，所述回灌管路前段的另一端与设置于地表的原位修复系统相连；所述回灌管路后段底部设置深水泵；
所述原位修复系统两侧分别设置与其相连的抽吸管路和回灌管路；所述抽吸管路和回灌管路内分别设置与其对应的阀门；所述与抽吸管路对应的阀门至地表段抽吸管路分别连接水样采集及检测装置A、压力表A和流速计A；所述与回灌管路对应的阀门至原位修复系统段回灌管路与水样采集及检测装置B相连，所述与回灌管路对应的阀门至U型管段回灌管路分别连接压力表B和流速计B；控制器通过动力轴分别与抽吸管路对应的深水泵和阀门，及回灌管路对应的深水泵和阀门相连；
所述方法的具体步骤如下：
（1）抽水试验和回灌试验，周期性原位抽灌一体化修复地下水污染的方法在实施前进行的抽水试验及回灌试验满足下列要求：抽水试验应稳定持续周期12h以上，且出水量应大于设计出水量，水位降深应不大于5m，回灌试验稳定持续周期36h以上，且回灌量大于设计回灌量；
（2）受污染地下水进入抽吸系统，在控制器控制下，抽吸管路中的深水泵开始工作，阀门开启，受污染地下水经由抽吸系统从目标含水层抽提至地表，进入原位修复系统；跟据受污染地下水量不同，抽吸系统连续运行12～24h，控制器控制抽吸管路中的深水泵停止运行，阀门关闭；
（3）受污染地下水进入原位修复系统，受污染地下水经由抽吸管路抽提至地表并进入原位修复系统，在原位修复系统中进行处理，修复周期为24～48h；
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