CN104358269A - 用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构 - Google Patents

用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构 Download PDF

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王蓉
沈婷婷
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Abstract

本发明公开了一种用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构，用于具有一定宽度的狭长面状的受污染区域，其特征在于所述降水结构包括药剂注入井和若干井点管，若干所述井点管封闭包络所述受污染区域，所述受污染区域上具有至少一个由所述井点管封闭包络构成的封闭包络区域，位于所述封闭包络区域内具有至少一个所述药剂注入井。本发明的优点是，呈矩形封闭的井点降水系统结构简单，成本较低，可促使地下水迁移、集中抽取，便于药剂随水定向运移并覆盖整个修复区域，不留死角，修复效率较高，同时还能够疏干预固结地基，且不破坏土体结构，实现了地下水位以下水土一体化的修复。

Description

用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构
技术领域
本发明属于地下水、土壤污染治理技术领域，具体涉及一种用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构。
背景技术
伴随我国经济高速发展，工农业生产和建设活动导致的各类土壤和地下水环境污染事故频发，造成严重的经济损失和负面社会效应，危及人民财产和生命安全。工业生产中有毒有害物质的跑冒滴漏、污水偷排、农药残留、简易垃圾填埋场渗沥液渗漏等，是造成水土污染的主因。因此，随着城市建设的快速发展，地下水与土壤污染的控制与修复需求正在日益增长。
由于地下水污染具有区域性、隐蔽性、难逆转性、滞后性等特点，识别及修复难度极大，因此国内目前针对污染场地的治理大多仅关注土的污染，忽略或回避地下水污染问题，导致一些场地在土壤修复一段时间后，污染物质在地下水作用下再次汇集，使污染土治理的效果大打折扣。因此，从长期性、持续性的角度看，解决场地污染问题，需要采取污染水土联合治理的策略。
地下水和土壤修复技术包括物理方法、化学方法、生物方法和复合方法。地下水赋存于土壤孔隙中，二者相互作用不可分割，但目前对于污染场地的土壤和地下水一般采取分别处置的措施，罕见有效的水土一体化的集成修复方法。常用的地下水修复技术包括抽出异位处理修复技术、原位注气-土壤气相抽提技术（AS-SVE）、原位化学和生物修复技术等，土壤修复技术包括固化/稳定化、气相抽提、淋洗技术和热脱附等。
抽出处理修复技术是传统的地下水污染治理方法，应用较为广泛，但其存在运行成本高，治理耗时长且效果不明显等缺点；固化/稳定化是一种快速、经济的污染土处理技术，但其固化体长期稳定性较差，且药剂搅拌施工对原状土体的扰动较大；原位的化学、生物修复技术具有去除效率高、修复范围广等优势，但由于污染物在地下水含水层中的迁移转化和降解规律研究尚不明确，常导致修复不彻底或污染反弹。总之，目前的水土修复技术普遍存在成本高、工期长、效果难于保障等不足。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构，该降水结构通过设置药剂注入井和井点管，通过药剂注入井向污染水土中注入修复药剂，并通过井点管进行抽水，使修复药剂随水定向运移并覆盖整个受污染区域，实现受污染水土的一体化原位修复。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构，用于具有一定宽度的狭长面状的受污染区域，其特征在于所述降水结构包括药剂注入井和若干井点管，若干所述井点管封闭包络所述受污染区域，所述受污染区域上具有至少一个由所述井点管封闭包络构成的封闭包络区域，位于所述封闭包络区域内具有至少一个所述药剂注入井。
所述的封闭包络区域呈矩形或近似矩形状。
所述药剂注入井的壁面上内置有药剂注入管。
所述具有一定宽度的狭长面状的受污染区域指的是长宽比不大于5:1的面状受污染区域。
所述降水结构还包括位于所述井点管外围的隔水帷幕。
所述受污染区域上具有二个由所述井点管封闭包络构成的封闭包络区域，位于各所述封闭包络区域内具有至少一个所述药剂注入井。
各所述井点管经集水总管与泵系统连接。
所述药剂注入井井深位于所述受污染区域的设计修复深度以上0.2～0.3m。
所述井点管与所述药剂注入井之间的距离不大于                                                ,其中，S为所述井点管设计降深；H0为含水层底板至地下水位的距离；K为所述受污染区域土层渗透系数。
所述井点管长度为，其中，D为设计修复深度；h为所述井点管顶部离地面的距离；SW为所述受污染区域中心处水位与设计修复深度之差；r0为所述井点管之间的排距。
本发明的优点是，呈矩形封闭的井点降水系统结构简单，成本较低，可促使地下水迁移、集中抽取，便于药剂随水定向运移并覆盖整个修复区域，不留死角，修复效率较高，同时还能够疏干预固结地基，且不破坏土体结构，实现了地下水位以下水土一体化的修复。
附图说明
图1为本发明中具有封闭式隔水帷幕的井点降水结构立面图；
图2为本发明中井点降水结构平面布置图；
图3为本发明中修复宽度＞40m时的井点降水结构平面布置图；
图4为本发明中不具有隔水帷幕的井点降水结构立面图；
图5为本发明中具有半封闭式隔水帷幕的井点降水结构立面图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-4，图中标记1-10分别为：隔水帷幕1、井点管2、药剂注入井3、药剂注入管4、中粗砂5、滤管6、泵系统7、受污染区域8、集水总管9、阀门10。
实施例一：如图1、2所示，本实施例具体涉及一种用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构，适用于长宽比不大于5:1的狭长面状受污染区域8，需要说明的是，本实施例中的面状并不局限于标准的方形区域，也可以是不规则的类似于方形的区域，该降水结构包括若干井点管2、药剂注入井3以及隔水帷幕1。
如图1、2所示，井点管2位于呈面状受污染区域8的外围，各井点管2之间间隔设置，构成封闭包络整个受污染区域8的井点系统，以使井点系统中的各井点管2能全部作用到受污染区域8内，由井点系统围设构成的封闭包络区域呈矩形或近似矩形状；井点管2的埋深位于含水层内，其底部为滤管6，用于透水；前述的井点系统还包括集水总管9、阀门10以及泵系统7，各井点管2经集水总管9与位于地面的泵系统7相连接，泵系统7包括抽水泵和真空泵，在泵系统7对面的集水总管9上安置有阀门10,以使集水总管9内水流分向流入泵系统7内，避免紊流，根据受污染区域8的面积大小，可选择多台泵系统7，其中，井点管2与滤管6均采用48mm内径的钢管制作，集水总管9则采用内径为100mm的钢管制作，集水总管9在与泵系统7和井点管2连接时采用法兰盘加橡胶垫圈的结构，以防止漏气漏水。
如图1、2所示，本实施例中药剂注入井3共具有两口，位于受污染区域8内，也即由井点管2封闭包络构成的封闭包络区域中，并沿受污染区域8长度方向分布；药剂注入井3中内置药剂注入管4，管周与井壁之间装填干净的中粗砂5，药剂注入井3的井深应为设计修复深度以上0.2～0.3m,本实施例中其井深具体位于设计修复深度上方0.2m，以使之后注入的修复药剂能够在自上而下的定向运移过程中全部覆盖到受污染的水土，同时确保必要的压力差；需要说明的是，根据受污染区域8的大小，可以设置不同数量的药剂注入井3，各药剂注入井3的井径取决于单井的药剂容积（即总药剂体积除以井的数量）；药剂总供药量应不小于供药区域所有井点管2的总出水量。
如图1、2所示，隔水帷幕1设置于受污染区域8的外围用于围护井点管2，隔水帷幕1深入至含水层下方的隔水层，构成封闭式围护，以隔断处理区域内含水层与外部含水层之间的地下水水力联系；其中，隔水帷幕采用钢板桩形式，不造成额外污染，施工完毕后可回收。
如图1、2所示，本实施例中的封闭井点降水结构的施工及工作方法如下：
（1）首先确定场地受污染区域8的范围，根据场地的受污染情况，在受污染区域8的外围打设隔水帷幕1，隔水帷幕1深入至含水层下方的隔水层，以构成封闭式围护；
（2）挖除处理区域地下水位以上污染土并妥善处置；
（3）在前述的封闭式隔水帷幕1内进行井点系统的埋设施工，即在受污染区域8的外围一圈埋设竖向井点管2，各井点管2间隔布设以构成封闭包络整个受污染区域8的井点系统；井点管2的埋深位于含水层内，其底部为滤管6，用于透水；之后将各井点管2通过集水总管9连接在一起，并同位于地面的泵系统7相连接，组成井点系统；此外，在泵系统7对面的集水总管9上设置阀门10；
（4）在前述由井点系统构成的封闭包络区域内，即受污染区域8内，设置两口沿受污染区域8长度方向排列的药剂注入井3，内置药剂注入管4，管周与井壁之间装填干净的中粗砂5，药剂注入井3的井深位于设计修复深度上方0.2m；
（5）向药剂注入管4内注入修复药剂溶液，修复药剂的液面不低于地下水位，以确保足够的压力差，使修复药剂注入下部污染水土中；同时启动井点系统中的泵系统对井点管2进行抽水，抽水期间，由于修复药剂逐步进入污染水土中并向井点管2定向运移，因此应持续向药剂注入管4中注入修复药剂以保持药剂液面稳定，使压力差不变；当井点管2处的地下水位降至降水漏斗液面且液面水位稳定一段时间后停止抽水，漏斗液面具体可参见图1中所示；待水位恢复后再继续抽水，如此反复，直至从井点管2中抽水出现修复药剂成份为止，抽出的水应妥善处置；
（6）静置一段时间，使修复药剂同受污染水土进行充分反应，待水位恢复且满足修复药剂的反应时间后继续抽水，重复上述抽水静置的操作，待水土取样检测达标后，即完成修复。
需要说明的是，
A.在本实施例中，当场地条件允许且周边无其它污染源时，可考虑如图4所示不设隔水帷幕，也可如图5所示设置半封闭式隔水帷幕1，即隔水帷幕1的埋深位于含水层中，而不是隔水层中；
B.在本实施例中，每个药剂注入井3均有其相对应的若干个井点管2，药剂注入井3与其相对应的井点管2之间的距离不大于,即两者之间的距离应在井点管2的降水影响半径之内，以确保修复药剂能顺利到达井点管2中，其中，S为所述井点管设计降深；H0为含水层底板至地下水位的距离；K为所述受污染区域土层渗透系数；且R不小于井点管2至隔水帷幕1或受污染区域8边缘的最大距离；井点管设计降深S的计算公式如下：，其中,D为设计修复深度(m)；hw为初始地下水位埋深(m)；SW为场地中心处水位与设计修复深度之差(m)；井点系统中井点管长度L的计算公式如下：，h为井点顶部离地面的距离(m)；r 0 为井点管排距；其余符号意义同前；井点系统中修复区域总出水量Q，计算如下：，Q为修复区域单日总出水量（m3/d），其余符号意义同前；井点系统中每根井点管2的最大允许出水量qmax，采用经验公式计算如下：，因此井点系统中的井点管数量为，每根井点管的实际出水量，q＜q max ，则符合要求。q max为单根井点管的允许最大出水量(m3/d)；r w 为滤水管的半径(m)；L为滤水管的长度(m)；k为疏干层的渗透系数(m/d)。
本实施例的有益效果为：
①降水疏干预固结地基，且不破坏土体结构；
②水促使地下水迁移、集中抽取，便于药剂随水运移覆盖至受污染区域；
③实现地下水位以下水土一体化修复,经本实施例中降水结构修复后的受污染地下水质量等级能按需修复，达场地修复目标，达到同样的修复目标所需时间相比于一般的抽水处理修复结构可节省至少一半以上的时间；
④降水结构简单，施工方便，相比于一般的抽水处理修复技术，可节约成本50%以上。
实施例二：如图1、3所示，本实施例具体涉及一种用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构，适用于长宽比不大于5:1的狭长面状受污染区域8且该受污染区域8的宽度＞40m，本实施例中的狭长面状并不局限于标准的方形区域，也可以是不规则的类似于方形的区域，该降水结构包括若干井点管2、药剂注入井3以及隔水帷幕1。
如图1、3所示，受污染区域8上共具有两个由若干井点管2封闭包络构成的封闭包络区域，两个封闭包络区域将受污染区域8的所有区域封闭于内，各封闭包络区域呈矩形或近似矩形的形状。在各封闭包络区域内，分别设置有一个药剂注入井3，以确保每个封闭包络区域内的污染水土均能在药剂注入井3和井点管2的协同作用范围之内，不留修复死角。本实施例中降水结构的其余部分同于实施例一中的降水结构。
需要说明的是，根据受污染区域的大小，可以在受污染区域上设置若干个由井点管封闭包络构成的封闭包络区域，并确保各个封闭包络区域内均至少设置有一个药剂注入井。

Claims (10)

1.一种用于受污染水土一体化原位修复的狭长面封闭井点降水结构，用于具有一定宽度的狭长面状的受污染区域，其特征在于所述降水结构包括药剂注入井和若干井点管，若干所述井点管封闭包络所述受污染区域，所述受污染区域上具有至少一个由所述井点管封闭包络构成的封闭包络区域，位于所述封闭包络区域内具有至少一个所述药剂注入井。
2.根据权利要求1所述的一种用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构，其特征在于所述的封闭包络区域呈矩形或近似矩形状。
3.根据权利要求1所述的一种用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构，其特征在于所述药剂注入井的壁面上内置有药剂注入管。
4.根据权利要求1所述的一种用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构，其特征在于所述具有一定宽度的狭长面状的受污染区域指的是长宽比不大于5:1的面状受污染区域。
5.根据权利要求1所述的一种用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构，其特征在于所述降水结构还包括位于所述井点管外围的隔水帷幕。
6.根据权利要求1所述的一种用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构，其特征在于所述受污染区域上具有二个由所述井点管封闭包络构成的封闭包络区域，位于各所述封闭包络区域内具有至少一个所述药剂注入井。
7.根据权利要求1或6所述的一种用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构，其特征在于各所述井点管经集水总管与泵系统连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构，其特征在于所述药剂注入井井深位于所述受污染区域的设计修复深度以上0.2～0.3m。
9.根据权利要求1所述的一种用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构，其特征在于所述井点管与所述药剂注入井之间的距离不大于                                               ,其中，S为所述井点管设计降深；H0为含水层底板至地下水位的距离；K为所述受污染区域土层渗透系数。
10.根据权利要求1所述的一种用于受污染水土一体化原位修复的狭长面井点降水结构，其特征在于所述井点管长度为，其中，D为设计修复深度；h为所述井点管顶部离地面的距离；SW为所述受污染区域中心处水位与设计修复深度之差；r0为所述井点管之间的排距。
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