CN106001092A - 原位化学注入修复单井多层注入系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了原位化学注入修复单井多层注入系统，包括主井管和多级副井管，所述主井管的直径大于副井管的直径，所述副井管的直径从上到下依次减小；所述主井管与副井管之间、副井管与副井管之间均设有井管变径接头；所述主井管的顶端设有顶盖，最后一级副井管的底端封堵一底盖；所述主井管和副井管的底端均设有一滤管段；所述注入系统还包括设在主井管或副井管内的注入组件，所述注入组件的上端与顶盖连接，下端封堵在井管变径接头处。与现有技术单一注入井管相比，本发明具有组装使用方便，成本经济，可对多污染含水层或存在梯级多层含水层污染或复合型污染的场地进行高效修复等优点。

Description

原位化学注入修复单井多层注入系统

技术领域

本发明涉及一种易于安装及施工的原位化学注入修复系统，尤其涉及一种原位化学注入修复单井多层注入系统。特别是对场地土壤地质环境较为复杂、存在多层污染含水层的情况下，本技术能达到单一注入井完成多层污染含水层介质的化学药剂注入，进行土壤与地下水污染修复工程的目的。

背景技术

原位化学注入修复技术应用于污染场地土壤与地下水修复已有近20年，在美国、欧洲、日本等发达国家及地区已有较为成熟的应用案例，而目前在我国该技术仍处于新兴阶段。原位化学注入技术主要通过向污染场地地层中注入化学药剂，使化学药剂与场地土壤或地下水中污染物反应，达到降解土壤或含水层介质中污染物或削减该污染物浓度、使其转化为无毒或低毒物质的修复过程。根据化学药剂与场地内污染物的反应性质，原位化学注入修复技术分为原位化学氧化注入修复技术与原位化学还原注入修复技术，即以注入的药剂分别与污染物发生氧化或还原反应而命名。

原位化学注入修复技术的实际应用因场地地质条件、污染物特性、污染分布及其他实际条件（如场地空间及地面附属物障碍等）而各有不同，通常根据场地的土层或含水层的渗透系数及污染分布设定注入井或注入点的位置、深度及其他成井规格，例如针对污染地下水的治理，注入井的通孔管段结构间隔将设置在含水层层位的深度范围内。而针对较为复杂的地质环境条件，如含有多层污染含水层的场地条件下，注入井管的布设大多根据含水层的层位深度进行设置，因此在同一注入点区域内，通常需要针对每个含水层安装与之对应深度的注入井，造成注入井数量繁多、注入井设置成本高昂、注入井管路连接耗材浪费等问题。此外，当前中国国内污染场地的污染特性复杂，往往表现为多种污染复合污染的状态，例如重质非水相污染物通常迁移至较深含水层中，而轻质非水相污染物则被截获在上层土层或潜水含水层中，因此，在治理多污染含水层或存在梯级多层含水层污染或复合型污染的场地，单一注入井管的注入系统因成井繁多造成修复成本攀高而存在应用局限性。

为了克服现有原位化学注入系统单一注入井修复多层含水污染场地时，成井数量繁多，成本高昂等问题，本领域的技术人员致力于开发一种单井多级井管，可同时对不同地层的多种污染物进行修复的原位化学注入修复单井多层注入系统。

发明内容

针对上述现有技术的缺点或不足，本发明要解决的技术问题是提供一种组装使用方便、成本经济，可同时对多污染含水层或存在梯级多层含水层污染或复合型污染的场地进行修复的原位化学注入修复单井多层注入系统。

为解决上述技术问题，本发明具有如下构成：

原位化学注入修复单井多层注入系统，包括主井管和多级副井管，所述主井管的直径大于副井管的直径，所述副井管的直径从上到下依次减小；所述主井管与副井管之间、副井管与副井管之间均设有井管变径接头；所述主井管的顶端设有顶盖，最后一级副井管的底端封堵一底盖；所述主井管和副井管的底端均设有一滤管段；所述注入系统还包括设在主井管或副井管内的注入组件，所述注入组件的上端与顶盖连接，下端封堵在井管变径接头处。

所述注入组件由从上到下依次连接的第一空心管、橡胶活塞、管壁设有开口的第二空心管以及橡胶堵头构成；所述橡胶活塞设有连通第一空心管以及第二空心管的通孔；所述橡胶堵头的上端内设有螺纹槽；所述第一空心管的上端通过顶盖与药剂装载系统的药剂导入管连接；所述橡胶堵头堵塞在管道变径接头处。

所述主井管内橡胶活塞的直径略小于主井管直径，但大于与主井管相连通的副井管，以及大于与副井管相连通的下一级副井管的直径；所述副井管内橡胶活塞（如需设置）的直径略小于与该级副井管的直径，但大于与该副井管相连的下一级副井管的直径。

所述橡胶活塞的外壁设有环形棱结构，所述环形棱结构与主井管或副井管的内壁形成挤压密封。

所述橡胶堵头为三角圆锥体结构。

所述第二空心管设在与滤管段相对应深度的主井管或副井管的内部。

所述顶盖包括空心的上顶盖和空心的下顶盖，所述上顶盖的上端与药剂导流管螺纹连接，下端与主井管顶壁的外侧螺纹连接；所述下顶盖的上端与主井管顶壁的内侧螺纹连接，下端与注入组件中的第一空心管的上端螺纹连接。

所述主井管和副井管均由聚四氯乙烯（PVC）材料制成。

与现有技术相比，本发明采用单井多层注入系统，即采用井管变径接头连接多级井管且井管直径随含水层深度位置变化而逐级减小，克服了单井单层注入修复重复成井的缺陷，也降低了一定的经济成本；本发明中的主井管、副井管的深度可根据场地调查出的实际污染范围进行灵活调整；注入组件可以根据污染层对应的主井管或副井管更换对应尺寸的橡胶活塞、带有开口的第二空心管以及橡胶堵头，该结构灵活多变，可操作性强；注入组件和多级井管的配合使用，可实现多污染含水层或存在梯级多层含水层污染或复合型污染场地的修复工程工作。

附图说明

图1：本发明原位化学注入修复单井多层注入系统的外部结构图。

图2：本发明原位化学注入修复单井多层注入系统的纵向剖视图。

图3：本发明中顶盖结构的分解示意图。

图4：本发明中注入组件的分解示意图。

图5：本发明原位化学注入修复单井多层注入系统应用时的结构示意图。

本发明中：10 主井管；20副井管；30井管变径接头；40 滤管段；50顶盖；51上顶盖；52下顶盖；60底盖；70药剂导流管；80注入组件；81第一空心管；82橡胶活塞；821通孔；822环形棱结构；83第二空心管；831开口；84橡胶堵头；841螺纹槽； 001底面；002粉质粘土；003第一层污染含水层；004第一层隔水层；005第二层污染含水层；006第二层隔水层；007第三层污染含水层；008隔水底板；009注入药剂流动方向；010土孔内分层封堵层；011石英砂；D孔径。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

如图1至图2所示，本发明原位化学注入修复单井多层注入系统，包括主井管10和多级副井管20，所述主井管10的直径大于副井管20的直径，所述副井管20的直径从上到下依次减小。所述主井管10与副井管20之间、副井管20与副井管20之间均设有井管变径接头30。所述主井管10的顶端设有与药剂导流管70连通的顶盖50（顶盖50的具体结构见下文描述），最后一级副井管20的底端封堵一底盖60，所述底盖60将井管底部封实，避免井管底部的泥沙淤积或上涌。所述主井管10和副井管20的底端均设有一滤管段40。所述主井管10和副井管20均采用聚四氯乙烯（PVC）材料制成。

如图3所示，所述顶盖50包括空心的上顶盖51和空心的下顶盖52，所述上顶盖51的上端与药剂导流管70螺纹连接，下端与主井管10顶壁的外侧螺纹连接；所述下顶盖52的上端与主井管10顶壁的内侧螺纹连接，下端与设置在主井管10或副井管20内注入组件80的上端连接，注入组件80的下端则封堵在管径变径接头30处。

所述药剂导流管70与系统动力系统和药剂装载系统连接，药剂装载系统采用人工操作，也可通过控制面板预先设定好装载程序，对需要注入的药剂进行分批装载，可以根据实际使用情况，选择合适的药剂装载系统。

所述注入系统还包括设置在主井管10或副井管20内的注入组件80（如图4所示），所述注入组件80由从上到下依次连接的第一空心管81、橡胶活塞82、外壁设有开口831的第二空心管83以及橡胶堵头84构成，所述橡胶活塞82的中心设有连接第一空心管81以及第二空心管83的通孔821。所述橡胶堵头84为三角圆锥体结构，其上端内设有一螺纹槽841。所述第一空心管81的上端与顶盖50螺纹连接，下端与橡胶活塞82的上端螺纹连接。所述第二空心管83上端和下端分别与橡胶活塞82的下端和橡胶堵头84的上端螺纹连接。所述橡胶堵头84堵塞在管道变径接头30处，所述橡胶活塞82的作用是防止药剂串流至上一级井管，所述橡胶堵头84的作用是防止药剂在压力作用下串流至下一级井管，主要起封堵作用。所述第二空心管83设在与滤管段40位置相对应深度的主井管10或副井管20的内部，药剂通过第一空心管81注入至井管，并通过第二空心管83上的开口831流出，进一步经滤管段40注入至井管外的土层或含水层内，进而与污染物反应，达到消除污染物的目的。所述第一空心管81选用PVC或钢材制成。

作为进一步的改进，所述橡胶活塞82的直径小于主井管10或副井管20的直径，且大于与主井管10相连通的副井管20或大于与副井管20相连通的下一级副井管20的直径。这样的设置可以保证该系统在安装的过程中注入井管内的空气能通过第一空心管81排出系统以外。

作为进一步的改进，所述橡胶活塞82的外壁设有环形棱结构822。该环形棱结构通过与主井管10或副井管20的内壁挤压以实现密封作用。

本发明原位化学注入修复单井多层注入系统具体使用时的示意图见图5所示。图中第一层污染含水层003的土质为粉质砂土，第二层污染含水层的土质005为细砂土，第三层污染含水层007的土质为砂土夹砂砾，第一层隔水层004、第二层隔水层006以及隔水底板008的土质均为粉质粘土或黏土。

采用钻机钻探成孔，孔径D必须大于主井管10的井管直径，成孔方法可以采用常用的土孔钻探方式，如垂直贯入、螺旋钻进等；完成土孔钻探后，根据场地地层的性质，记录多层含水层的层位标高和深度，依据含水层底板高度设定注入井管的主井管10或副井管20上滤管段40的埋设深度，然后安装好最底层的副井管20后，连接井管变径接头30，再衔接上一级副井管20；根据含水层的数量决定安装注入井管的级数，组装好上述注入井管后，将井管放入钻孔中，采用泥浆泵将水泥泥浆注入土孔地层作为隔水层，注至含水层底板深度时，再注入石英砂012作为含水层的滤料，滤料注入完毕后再向上注入水泥泥浆，以此重复操作，直至孔口地面；安装好注入井管后，再安装井管内注入组件80中的第一空心管81；根据需要注入的含水层及注入井管的直径，选取相应尺寸的注入组件80的其他结构，依次将橡胶活塞82、第二空心注入管83和橡胶堵头84连接完成，橡胶堵头84堵塞在井管变径接头30处，橡胶活塞82的上端连接第一空心管81，根据孔深和土孔地质情况决定第一空心管81的长度，直至井管口；将安装好的注入组件80压入注入井管内，直至变径位置后，再将注入组件80中的第一空心管81连接至顶盖50，封好顶盖50后，连接药剂导流管70，药剂导流管70再连接注入动力系统和药剂装载系统，即完成全部注入系统的安装工作，再根据土层或含水层的位置以及所需要注入的药剂，实现单井多级分层注入的修复目的。

根据本实施例的教导，本技术领域的技术人员完全可实现其它本发明保护范围内的技术方案。

Claims (8)

1.原位化学注入修复单井多层注入系统，其特征在于，

包括主井管（10）和多级副井管（20），所述主井管（10）的直径大于副井管（20）的直径，所述副井管（20）的直径从上到下依次减小；

所述主井管（10）与副井管（20）之间、副井管（20）与下一级副井管（20）之间均设有井管变径接头（30）；

所述主井管（10）的顶端设有顶盖（50），最后一级副井管（20）的底端封堵一底盖（60）；

所述主井管（10）和副井管（20）的底端均设有一的滤管段（40）；

所述注入系统还包括设在主井管（10）或副井管（20）内的注入组件（80），所述注入组件（80）的上端与顶盖（50）连接，下端封堵在井管变径接头（30）处。

2.根据权利要求1所述的原位化学注入修复单井多层注入系统，其特征在于，

所述注入组件（80）由从上到下依次连接的第一空心管（81）、橡胶活塞（82）、管壁设有开口（831）的第二空心管（83）以及橡胶堵头（84）构成；

所述橡胶活塞（82）设有连通第一空心管（81）以及第二空心管（83）的通孔（821）；

所述橡胶堵头（84）的上端内设有一螺纹槽（841）；

所述第一空心管（81）的上端通过顶盖（50）与药剂装载系统的药剂导入管（70）连接；

所述橡胶堵头（84）堵塞在管道变径接头（30）处。

3.根据权利要求2所述的原位化学注入修复单井多层注入系统，其特征在于，所述主井管内的橡胶活塞（82）的直径略小于主井管（10）的直径，但大于与主井管（10）相连通的副井管（20）以及大于与副井管（20）相连通的下一级副井管（20）的直径。

4.根据权利要求2所述的原位化学注入修复单井多层注入系统，其特征在于，所述橡胶活塞（82）的外壁设有环形棱结构（822），所述环形棱结构（822）与主井管（10）或副井管（20）的内壁形成挤压密封。

5.根据权利要求2所述的原位化学注入修复单井多层注入系统，其特征在于，所述橡胶堵头（84）为三角圆锥体结构。

6.根据权利要求2所述的原位化学注入修复单井多层注入系统，其特征在于，所述第二空心管（83）设在与滤管段（40）相对应深度的主井管（10）或副井管（20）的内部。

7.根据权利要求1所述的原位化学修复单井多层注入系统，其特征在于，所述顶盖（50）包括空心的上顶盖（51）和空心的下顶盖（52），所述上顶盖（51）的上端与药剂导流管（70）螺纹连接，下端与主井管（10）顶壁的外侧螺纹连接；所述下顶盖（52）的上端与主井管（10）顶壁的内侧螺纹连接，下端与注入组件（80）中的第一空心管（81）的上端螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的原位化学注入修复单井多层注入系统，其特征在于，所述主井管（10）和副井管（20）均由聚四氯乙烯材料制成。