CN107857329B - 用于污染地下水修复的横向去污吸附管 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污染地下水处理技术领域，更具体地说，提供了一种用于污染地下水修复的横向去污吸附管，所述横向去污吸附管为包括从外往内依次设置的外管、内网管和填充内芯，所述填充内芯由所述内网管包覆、并套设在所述外管的管道内，所述外管开设有孔洞，所述内网管为管状金属丝网，所述填充内芯的填充材料为活性炭，且所述管状金属丝网的网孔小于所述活性炭的粒径。本发明提供的用于污染地下水修复的横向去污吸附管，所述填充内芯由所述内网管包覆、并套设在所述外管的管道内，可强化地下水收集效果，便于活性材料的安装与更换。
Description
技术领域
本发明属于地下水污染修复领域，尤其涉及一种用于污染地下水修复的横向去污吸附管。
背景技术
人类在生产、生活中产生的污染物直接或间接排放到地下水环境中，造成地下水污染。目前，针对地下水污染的修复技术包括可渗透反应墙(PRB)技术、循环井技术(GCW)等。PRB技术需大量开挖、工程量大，其活性反应墙体易发生阻塞、更换修复方案难度大，修复成本较高，仅适用于修复浅层地下水。GCW技术受当地的水文水质条件限制，对重力大于水的污染物质处理效果甚微，工程量大，运行成本高，后期维护困难，仅能适用于修复近地表的浅层地下水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于污染地下水修复的横向去污吸附管，以解决现有地下水修复技术工程量大、造价高、仅能对浅层地下水修复、后期维护困难的技术问题。
本发明是这样实现的，一种用于污染地下水修复的横向去污吸附管，所述横向去污吸附管为辐射型用于污染地下水修复系统中的一部分，所述辐射型用于污染地下水修复系统包括：
布设于地下水修复区域的集水竖井，所述集水竖井深至需处理污染地下水层位以下；
开设在所述集水竖井的内壁的孔道组，所述孔道组包括以同一所述集水竖井的轴线为中心呈辐射状分布的若干水平孔道；以及
设置在所述孔道组内且用于汇集地下水并对地下水去污的横管组，所述横管组包括对应设置于各个所述水平孔道的横向去污吸附管，经过所述横管组处理后的地下水进入所述集水竖井；
其中，所述横向去污吸附管包括从外往内依次设置的外管、内网管和填充内芯，所述填充内芯由所述内网管包覆、并套设在所述外管的管道内，所述外管开设有孔洞，所述内网管为管状金属丝网，所述填充内芯的填充材料为活性炭，且所述管状金属丝网的网孔小于所述活性炭的粒径。
本发明提供的用于污染地下水修复的横向去污吸附管，可用于深层污染地下水的修复。首先，将活性炭制成填充内芯，由内网管包覆处理后，置于开设有孔洞的外管内，从而形成渗透系数较大的透镜体，有助于深层的污染地下水渗入所述横向去污吸附管，并通过所述活性炭高效吸附污染地下水中污染物；同时，所述活性炭上拦截或生长的微生物进一步分解污染物，提高地下污水的去污效果。
其次，将活性炭制成填充内芯，由内网管包覆处理后，置于开设有孔洞的外管内，可强化地下水收集效果，便于活性材料的安装与更换。
再次，本发明充分利用活性炭孔隙结构发达、比表面积大、表面官能团丰富、可起到催化作用的优势，实现高效的污染地下水原位处理。
此外，本发明提供的用于污染地下水修复的横向去污吸附管克服了可渗透性反应墙(PRB)技术开挖量大、更换活性材料难的缺陷，极大改善了PRB反应墙体易堵塞的问题。本发明提供的所述横向去污吸附管安装难度小，工程量小，安装成本较低，后期运行维护费用低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的辐射型污染地下水修复系统的结构示意图一；
图2是本发明实施例提供的辐射型污染地下水修复系统的结构示意图二；
图3是本发明实施例提供的用于污染地下水修复的横向去污吸附管的沿横向去污吸附管长度方向的截面示意图；
图4是本发明实施例提供的用于污染地下水修复的横向去污吸附管的横向截面示意图；
图5是本发明实施例提供的设置有过水槽的用于污染地下水修复的横向去污吸附管的一种实施方式截面示意图；
图6是本发明实施例提供的设置有过水槽的用于污染地下水修复的横向去污吸附管的另一种实施方式截面结构示意图；
图7是本发明实施例提供的设置有过水槽的用于污染地下水修复的横向去污生物管的又一种实施方式截面结构示意图；
图8是本发明实施例提供的用于污染地下水修复的横向去污吸附管，填充内芯和外管内径内切时的截面示意图。
其中，图中各附图标记：
| 横向去污吸附管 | 10 | 集水竖井 | 20 |
| 水平孔道 | 30 | 外管 | 11 |
| 孔洞 | 111 | 内网管 | 12 |
| 填充内芯 | 13 | 过水槽 | 14 |
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
结合图1-7，本发明实施例提供了一种用于污染地下水修复的横向去污吸附管10，横向去污吸附管10为辐射型污染地下水修复系统中的一部分，所述辐射型污染地下水修复系统包括：
布设于地下水修复区域的集水竖井20，集水竖井20深至需处理污染地下水层位以下；
开设在集水竖井20的内壁的孔道组，所述孔道组包括以同一集水竖井20的轴线为中心呈辐射状分布的若干水平孔道30；以及
设置在所述孔道组内且用于汇集地下水并对地下水去污的横管组，所述横管组包括对应设置于各个所述水平孔道30的横向去污吸附管10，经过所述横管组处理后的地下水进入所述集水竖井20；
其中，横向去污吸附管10包括从外往内依次设置的外管11、内网管12和填充内芯13，填充内芯13由内网管23包覆、并套设在外管11的管道内，外管11开设有孔洞111，内网管12为管状金属丝网，填充内芯13的填充材料为活性炭，且所述管状金属丝网的网孔小于所述活性炭的粒径。本发明实施例中，地下立体管网系统的结构如图1、2所示，横向去污吸附管10沿横向去污吸附管10长度方向和横向的截图分别如图3、图4所示。
本发明中，
所述辐射型污染地下水修复系统在地下水修复区域开设孔道组并放置横管组，横管组及集水竖井20共同作用，能够极大的增加地下水收集面积，有效提高地下水收集处理效率，实现深层地下水原位修复处理，精确控制地下水处理高程范围。利用集水竖井20结合水平横管10收集地下水的方式，代替传统管井群抽提处理地下水方式，可大量减少给水竖井数量，降低工程造价，减少施工困难及安全风险。克服了采用管井群排出地下水的方法难以精确控制地下水的处理高程范围，克服了可渗透反应墙无法对深层地下水修复的困难。采用辐射型布置水平横管修复污染地下水的方法，技术工程量小，造价低，水平横管20打入地下后可长期收集处理地下水，后期运行维护费用低。
集水竖井20通过水平孔道30设置横向去污吸附管10，利用水平横管10及集水竖井20共同作用收集并处理地下水，避免打大量集水井容易引起集水井坍塌的施工危险，施工安全性得到提高。其中，横向去污吸附管10具有极高的表面渗水能力和内部通水能力；并具有较好的抗压能力及适应形变的能力；横向去污吸附管10在地下为一透水性大的透镜体，地下水流在遇到横向去污吸附管10时向其汇集。横向去污吸附管10及集水竖井20共同组成地下立体管网，收集处理污染地下水效率更高，实现对污染地下水的高效修复处理。需要说明的是，横向去污吸附管10可以是完全水平或者稍微倾斜两种状态。
在优选实施例中，水平孔道30具有2％至3％的坡度，便于横向去污吸附管10处理后的地下水进入集水竖井20。
进一步的，本发明提供的用于污染地下水修复的横向去污吸附管10，可用于深层污染地下水的修复。首先，将活性炭制成填充内芯，由内网管12包覆处理后，置于开设有孔洞111的外管11内，从而形成渗透系数较大的透镜体，有助于深层的污染地下水渗入所述横向去污吸附管，并通过所述活性炭高效吸附污染地下水中污染物；同时，所述活性炭上拦截或生长的微生物进一步分解污染物，提高地下污水的去污效果。
其次，将活性炭制成填充内芯，由内网管12包覆处理后，置于开设有孔洞111的外管11内，可强化地下水收集效果，便于活性材料的安装与更换。
再次，本发明充分利用活性炭孔隙结构发达、比表面积大、表面官能团丰富、可起到催化作用的优势，实现高效的污染地下水原位处理。
此外，本发明提供的用于污染地下水修复的横向去污吸附管克服了可渗透性反应墙(PRB)技术开挖量大、更换活性材料难的缺陷，极大改善了PRB反应墙体易堵塞的问题。本发明提供的所述横向去污吸附管安装难度小，工程量小，安装成本较低，后期运行维护费用低。
具体的，本发明实施例中，外管11可以选择金属材质外管11，也可以选择有机高分子材质外管11，包括但不限于PVC管。优选的，外管11的厚度为2-10mm，从而当其设置在地下水位以下时，有利于保证其强度。优选的，外管11的内径为50-100mm，更优选为80-100mm。若外管11管径过大，机械承受能力有限；若外管11管径过小，去污能力有限，且由于活性修复材料易于饱和，会造成频繁更换活性填充材料的麻烦。
进一步的，外管11设置有孔洞111，从而为深层地下污水的渗入提供了途径。优选的，孔洞111的孔径为5-10mm，合适的孔径大小，既有利于深层地下污水的渗入，又不会影响外管11在地下水位以下横向设置时的强度。孔洞111的形状没有明确限定，包括但不限于圆形、椭圆形、方形。优选的，孔洞111在外管11上均匀设置。
本发明实施例中，为了保证外管11在地下水位以下的强度，同时保证地下污水有效渗入管道内，优选的，相邻的孔洞111相距5-6cm。若相邻的孔洞111相距太近，即设置的孔洞111过密，则外管11的强度过低，不足以承受设置在地下水位以下时所需的强度；若相邻的孔洞111相距太远，则设置的孔洞111过稀，地下污水渗入外管11管道的效率过低，难以达到高效去除深层地下污染物的效果。
本发明实施例中，横向去污吸附管10包括设置在外管11管道内的填充内芯13，填充内芯13是提高地下污水去污效果的物质基础。填充内芯13可以为一个整体，由内网管12包覆后套设在外管11中，也可以先单独形成多个由内网管12包覆的填充内芯包覆段，再将各填充内芯包覆段拼接形成用于污水处理的填充内芯包覆体。当然，应当理解，所述填充内芯包覆体中，各填充内芯包覆段之间可以保留一定的间距，如相邻的填充内芯包覆段之间相距0.1-20mm。
本发明实施例采用活性炭作为填充内芯13的材料，从而将渗入外管11管道的地下污水中的污染物进行吸附，实现去污处理。所述活性炭具有较强的化学稳定性，其孔隙结构比较发达、比表面积大并且表面官能团(如羧基、羟基、内酯等)很独特，因此对污染液中的无机物或者有机物有高效的吸附能力；此外，在有些吸附过程中，活性炭往往起到催化的作用，可提高反应活性。故此，作为去污吸附管10的填充材料，具有优异的去污效果。
优选的，填充内芯13中活性炭的粒径为0.5-2mm，所述活性炭的填充密度为0.35-0.40g/ml。应当理解，此处所指的填充密度，是指填充有活性炭的填充区域的填充密度。本发明实施例中，所述活性炭的粒径不宜过大或过小，若所述活性炭的粒径过大，则填充材料的比表面积较小，影响吸附管的去污能力；若所述活性炭的粒径过小，在水环境中很容易堵塞，均不利于用于地下污水的去污。本发明实施例中，合适的填充密度，可以保证污水顺利地流经填充内芯13、并实现污染物的去除。具体的，若活性炭的填充密度过小，活性炭的填充区域的孔隙率较大，将较大的削弱吸附管的去污效果；若活性炭的填充密度过大，活性炭的填充区域的孔隙率较小，则水流效率受阻，且当截留的污染物增多时，可能导致渗入的地下水无法进一步流通。作为一种优选实施方式，在满足上述粒径要求的基础上，可以将大小粒径的活性炭混合组成填充内芯，具体优选的，大粒径的活性炭的粒径为1.5-2mm；小粒径活性炭的粒径为0.5-1mm，所述大粒径的活性炭和所述小粒径活性炭的质量比为0.2-0.4：0.6-0.8，优选的填充内芯不仅可降低成本，而且在保持较高效的吸附能力的同时，可以增加整个内芯的导水能力。作为另一种优选实施方式，可以将不同填充密度的活性炭分别包覆在外网管12内，分别形成填充内芯包覆段，再将各填充内芯包覆段拼接形成用于污水处理的填充内芯包覆体。当然，应当理解，所述填充内芯包覆体中，各填充内芯包覆段之间可以保留一定的间距，如相邻的填充内芯包覆段之间相距0.1-20mm。
优选的，填充内芯13的活性炭中设置有用于吸附有毒有害物质的吸附剂及药剂，从而更加高效的收集并处理受污染的地下水体。优选地，所述吸附剂为高分子吸附剂，吸附效果好。
进一步的优选的，所述吸附管设置有沿所述吸附管长度方向延伸的过水槽14，使得污染地下水经活性炭填充区域去污后，通过过水槽14汇流，进入纵向集水井20中。进一步优选的，为了保障活性炭的填充量，从而保证去污效果，过水槽14的横截面积小于等于填充内芯13的横截面积的1/3。
作为一种具体优选实施方式，如图5，过水槽14设置在吸附管的内部，即填充内芯13形成空心管道，且填充内芯13的内表面包覆内网管12。进一步优选的，过水槽14设置在吸附管的正中间，从而使得从不同方向渗入外管11的地下污水能够经过均匀厚度的纤维去污处理后，经过水槽14汇入纵向集水井20中。作为另一种优选实施方式，过水槽14设置在内管网12包覆的填充内芯13的外表面。使用横向去污吸附管10时，使得过水槽14朝下设置，从而从横向管上方渗入外管11中的地下污水，经活性炭的去污处理后，汇入下端的过水槽14，流至纵向集水井20中。过水槽14在内管网12包覆的填充内芯13外表面的设置形式没有严格限定，只需保留一定的过水通道即可，可以为图6、图7所示情形，但不限于此。
当然，作为另一种实施方式，如图8所示，填充内芯13为实心的填充内芯13，填充内芯13的直径小于等于外管11内径的1/3，且填充内芯13与外管11内切。使用时，填充内芯13与外管11的切点处于横向去污吸附管10的最上端。
上述实施例的基础上，优选的，内网管12与外管11之间存在空隙，有利于内网管12内包覆的填充内芯13的更换，还可以增强管道外地下水进入横向去污吸附管内的能力，即增加横向去污吸附管的集水能力。
本发明实施例中，当将填充内芯13直接填充到外管11时，不仅不方便填充，而且不方便更换填充材料。更重要的是，填充材料可能会从外管11的孔洞111中流失，导致填充内芯13丧失去污效果。有鉴于此，本发明实施例中，填充内芯13包覆到管状金属丝网12内后，套设在外管11管道中。
优选的，为了避免纤维丝穿过管状金属丝网12，管状金属丝网12的网孔大小为0.1-5mm，更优选为0.45-2mm。本发明实施例中，管状金属丝网12的材质没有明确限定，可以采用铁丝、铝丝等制成，优选的，管状金属丝网12由铁丝制成，形成的管状铁丝网不仅具有合适的强度，在包覆完填充材料后塞进外管11管道时，可以保证较好的强度；同时，铁丝成本低廉，有助于降低成本。
在上述实施例的基础上，进一步优选的，外管11外表面包覆一层反滤层，用于阻挡砂石等固体，从而延长填充内芯13的使用。反滤层为土工布层或纤维层，且反滤层的厚度为1-8mm，以避免反滤层厚度过厚不利于地下污水渗入外管11管道中。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于污染地下水修复的横向去污吸附管，其特征在于，所述横向去污吸附管为辐射型用于污染地下水修复系统中的一部分，所述辐射型用于污染地下水修复系统包括：
布设于地下水修复区域的集水竖井，所述集水竖井深至需处理污染地下水层位以下；所述横向去污吸附管及所述集水竖井共同组成地下立体管网；
开设在所述集水竖井的内壁的孔道组，所述孔道组包括以同一所述集水竖井的轴线为中心呈辐射状分布的若干水平孔道；以及
设置在所述孔道组内且用于汇集地下水并对地下水去污的横管组，所述横管组包括对应设置于各个所述水平孔道的横向去污吸附管，经过所述横管组处理后的地下水进入所述集水竖井；
其中，所述横向去污吸附管包括从外往内依次设置的外管、内网管和填充内芯，所述填充内芯由所述内网管包覆、并套设在所述外管的管道内，所述外管开设有孔洞，所述内网管为管状金属丝网，所述填充内芯的填充材料为活性炭，且所述管状金属丝网的网孔小于所述活性炭的粒径，所述孔洞的孔径为5-10mm，相邻的所述孔洞相距5-6cm；所述填充内芯由大小粒径的活性炭混合组成，大粒径的活性炭的粒径为1.5-2mm，小粒径活性炭的粒径为0.5-1mm，且不同填充密度的活性炭分别包覆在所述内网管内，分别形成填充内芯包覆段，各所述填充内芯包覆段拼接形成用于污水处理的填充内芯包覆体，各所述填充内芯包覆段之间保留0.1-20mm的间距。
2.如权利要求1所述的用于污染地下水修复的横向去污吸附管，其特征在于，所述吸附管设置有沿所述吸附管长度方向延伸的过水槽。
3.如权利要求1或2所述的用于污染地下水修复的横向去污吸附管，其特征在于，所述内网管与所述外管之间存在空隙。
4.如权利要求1或2所述的用于污染地下水修复的横向去污吸附管，其特征在于，所述管状金属丝网的网孔大小为0.45-2mm。
5.如权利要求1或2所述的用于污染地下水修复的横向去污吸附管，其特征在于，所述活性炭的填充密度为0.35-0.40g/ml。
6.如权利要求1或2所述的用于污染地下水修复的横向去污吸附管，其特征在于，所述外管外表面包覆一层反滤层。
7.如权利要求1或2所述的用于污染地下水修复的横向去污吸附管，其特征在于，所述外管的内径为80-100mm。
8.如权利要求1或2所述的用于污染地下水修复的横向去污吸附管，其特征在于，所述管状金属丝网由铁丝、铝丝中的至少一种制成。
9.如权利要求1或2所述的用于污染地下水修复的横向去污吸附管，其特征在于，所述外管的厚度为2-10mm。
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