CN109570209A - 一种用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置，包括：井管、井底盖、井顶盖、第一水管、第二水管、阻隔器、循环泵和污水处理单元；井底盖和井顶盖分别与井管的顶端和底端连接，井管包括从上至下依次设置的第一筛管、第一壁管和第二筛管；循环泵设置在第一水管、污水处理单元和第二水管三者依次连通形成的水流通路上；第一水管的第一端和第二水管的第一端均伸入井管内，阻隔器套装在第一水管外壁，并与第一水管外壁和第一壁管的内壁密封连接，第二水管的第一端位于阻隔器的上方。应用本技术方案，不会造成地下水位大幅下降或者改变地下水流向，不会导致污染迁移或扩散的问题，可以提高对地下水及其流经土壤的修复处理效率。

Description

一种用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置

技术领域

本发明涉及污染修复技术领域，特别是涉及一种用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置。

背景技术

土壤及地下水的污染会影响人类的身体健康，例如，工业生产过程可能会造成土壤及地下水的污染，如果将污染的地下水作为生活水源，将直接影响人们的健康。同时，如果接触到污染的土壤及地下水，或吸入从污染的土壤及地下水中挥发到空气中的污染物，都将影响人们的健康。如果是农用地的土壤及地下水被污染，则会对农作物造成不良影响，食用该农作物会影响人们的健康。土壤及地下水污染的修复是非常必要的。

实际应用中，相对来说，土壤及地下水的污染是比较难治理的，其原因是：土壤和地下水并不像地表水或大气直接暴露于地表环境中，而是具有隐蔽性和不确定性的特点，导致土壤及地下水污染的区域和范围难以界定；地下环境较为复杂，技术实施受多种因素影响，因此修复时间长，修复成本高。针对土壤及地下水的修复技术，按照是否将其进行清挖后处理分为原位修复技术和异位修复技术。

(1)异位修复技术

异位修复为将受污染的土壤或地下水从场地发生污染的原来位置挖掘或抽提出来，搬运或转移到其它场所位置进行综合治理修复。一般情况下，异位修复技术工期较短、污染物去除效果好；但其实施的费用相对高，可能破坏土壤生态环境，在建筑物分布较多的场址难以实施，且容易造成周边环境的二次污染等。

(2)原位修复技术

原位修复技术为不移动受污染的土壤或地下水，直接在场地发生污染的位置对其进行原地修复或处理的技术，治理费用相对较低，对环境影响小，很多技术可同时处理土壤与地下水，但其通常需要较长的实施周期。

目前，原位修复技术中较为常用的抽出-处理技术所采用的设备包括抽水井和回注井，抽水井捕捉地下的污染羽水体并将其抽出地面，再采用污水处理技术将水净化，然后通过回注井将净化后的水体重新注入地下。具体可以采用抽出-处理-排放的方式，或抽出-处理-上游回注的方式进行地下水及土壤污染处理。采用这两种方式中的任何一种，都会造成抽水井或回注井附近的水位变化，进而影响抽水井或回注井附近的地下水流向，并会对地下水污染产生牵引或推移的作用，即易造成地下水污染扩散，最终导致修复效率较低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置，以提高修复效率。具体技术方案如下：

本发明实施例提供了一种用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置，包括：井管、井底盖、井顶盖、第一水管、第二水管、阻隔器、循环泵和污水处理单元；

所述井底盖与所述井管的底端连接，所述井顶盖与所述井管的顶端连接，所述井管包括从上至下依次设置的第一筛管、第一壁管和第二筛管；

所述循环泵设置在所述第一水管、所述污水处理单元和所述第二水管三者依次连通形成的水流通路上；所述第一水管和所述第二水管均贯穿连接所述井顶盖，所述第一水管的第一端和所述第二水管的第一端均伸入所述井管内，所述阻隔器套装在所述第一水管外壁，并与所述第一水管外壁和所述第一壁管的内壁密封连接，所述第二水管的第一端位于所述阻隔器的上方。

可选的，所述装置还包括第三水管，所述循环泵的进水口与所述第一水管的第二端连接，所述第三水管的一端与所述循环泵的出水口连接，另一端与所述污水处理单元的进水口连接，所述污水处理单元的出水口与所述第二水管的第二端连接。

可选的，所述污水处理单元采用以下至少一种方式处理污水：

吸附法、反渗透法、气浮法、吹脱法、混凝沉淀法、氧化还原法、活性污泥法和生物膜法。

可选的，所述阻隔器包括隔离套和夹皮胶管，以及与所述夹皮胶管连接的充气管线，所述隔离套包括：板状的隔离部和沿所述隔离部的外边缘向下延伸的固定筒；

所述隔离套通过所述隔离部上开设的通孔套装在所述第一水管外，并与所述第一水管外壁密封连接；所述夹皮胶管套装在所述固定筒外，所述隔离套通过夹皮胶管的弹性力与所述第一壁管的内壁密封连接。

可选的，所述第一水管包括上水管和下水管，所述下水管内填充有净水材料填充；所述下水管的底端悬置于所述井孔内，所述下水管与所述井管之间设有流水间隙；

所述阻隔器套装在所述上水管外壁，并与所述上水管外壁密封连接。

可选的，所述下水管的内腔的截面积大于所述上水管的内腔的截面积。

可选的，所述井管还包括设置于第一筛管顶端的第二壁管，所述井顶盖与所述第二壁管的顶端连接。

可选的，所述井管还包括设置于所述第二筛管底端的第三壁管，所述井底盖与所述第三壁管的底端连接，所述井底盖上设有过滤孔。

可选的，所述装置还包括填充于所述井管与井孔之间的第一隔离层、第一过滤层、第二隔离层、第二过滤层和第三隔离层，所述第一隔离层环绕所述第二壁管，所述第一过滤层环绕所述第一筛管，所述第二隔离层环绕所述第一壁管，所述第二过滤层环绕所述第二筛管，所述第三隔离层环绕所述第三壁管。

可选的，所述装置还包括水位传感器、空压机和控制装置；

所述水位传感器固定于所述井管的内壁或所述第一水管的外壁，所述控制装置分别所述水位传感器和所述循环泵电连接；

所述空压机通过充气管线与所述夹皮胶管连接，所述控制装置与所述空压机连接。

本发明实施例提供了一种用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置，包括：包括：井管、井底盖、井顶盖、第一水管、第二水管、阻隔器、循环泵和污水处理单元；井底盖与井管的底端连接，井顶盖与井管的顶端连接，井管包括从上至下依次设置的第一筛管、第一壁管和第二筛管；循环泵设置在第一水管、污水处理单元和第二水管三者依次连通形成的水流通路上；第一水管和第二水管均贯穿连接井顶盖，第一水管的第一端和第二水管的第一端均伸入井管内，阻隔器套装在第一水管外壁，并与第一水管外壁和第一壁管的内壁密封连接，第二水管的第一端位于阻隔器的上方。在循环泵的作用下，土壤中的污染的地下水从阻隔器的一侧流入井管中，并在经过污水处理单元对污水的净化处理后，从阻隔器的另一侧重新注回土壤中。这样可以使得在地下的含水层与用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置之间产生抽注平衡的循环作用，不会造成地下水位大幅下降或者改变地下水流向，也就不会导致污染迁移或扩散的问题，从而可以提高对地下水及其流经土壤的修复处理效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中基于抽出-处理修复技术，采用抽水井和回注井进行污水处理时，采用抽出-处理-排放的方式，或抽出-处理-上游回注的方式进行地下水及土壤污染处理会造成抽水井或回注井附近的水位变化，进而影响抽水井或回注井附近的地下水流向，并会对地下水污染产生牵引或推移的作用，即易造成地下水污染扩散，最终导致修复效率较低。为了解决该技术问题，本发明实施例提供了一种用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置。

参照图1，该用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置包括：井管1、井底盖2、井顶盖3、第一水管4、第二水管5、阻隔器6、循环泵7和污水处理单元8；

井底盖2与井管1的底端连接，井顶盖3与井管1的顶端连接，井管1包括从上至下依次设置的第一筛管11、第一壁管12和第二筛管第二筛管13；其中，第一筛管11和第二筛管13是透水的，具体的，第一筛管11是井管1上注水位置设置的带有孔隙的井管1段，第二筛管13是井管1上抽水位置设置的带有孔隙的井管1段。第一壁管12是不透水的。

循环泵7设置在第一水管4、污水处理单元8和第二水管5三者依次连通形成的水流通路上，第一水管4和第二水管5均贯穿连接井顶盖3，第一水管4的第一端和第二水管5的第一端均伸入井管1内，阻隔器6套装在第一水管4外壁，并与第一水管4外壁和第一壁管12的内壁密封连接，第二水管5的第一端位于阻隔器6的上方。井顶盖3上开设有第一通孔31和第二通孔32，第一水管4穿过第一通孔31，第二水管5穿过第二通孔32，第一水管4和第二水管5都可以固定于井顶盖3。其中，阻隔器6套装在第一水管4外壁，并与第一水管4外壁和第一壁管12的内壁密封连接，阻断了第一筛管11和第二筛管13的直接连通，使得第一筛管11和第二筛管13之间只能通过循环泵7连通。

实际应用时，根据待修复的地下水的深度来设计用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置各部分的具体尺寸。在待处理场地的地面上开设井孔1’，所开设的井孔1’用于埋放用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置，所开设的井孔1’的孔径是大于用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置的直径的，用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置的直径即井管1的直径。将用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置埋设在所开设的井孔1’内，可以在井孔1’和井管1之间的间隙可以采用土壤填充，当然，也可以采用其他材料填充，如图1所示，在井管1与井孔1’内壁之间先后填充物料以形成环绕井管1的第一过滤层、第二隔离层和第二过滤层，其中，过滤层是透水的，可以通过填充物料如石英砂形成，隔离层是不透水的，可以通过填充物料如膨润土或水泥形成。第一过滤层11’环绕第一筛管11，第二隔离层12’环绕第一壁管12，第二过滤层13’环绕第二筛管13。形成第一滤料层和第二滤料层的滤料可以根据实际的污染物来选择，如果污染物的颗粒较大，则可以选择孔隙率较大的材料；如果污染物颗粒较小，则可以选择孔隙率较小的材料。

在循环泵7的作用下，土壤中的污染的地下水从阻隔器6的一侧流入井管1中，并在经过污水处理单元8对污水的净化处理后，从阻隔器6的另一侧重新注回土壤中。这样可以使得在地下的含水层与用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置之间产生抽注平衡的循环作用，不会造成地下水位大幅下降或者改变地下水流向，也就不会导致污染迁移或扩散的问题，从而可以提高对地下水及其流经土壤的修复处理效率。

该用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置还包括第三水管9，循环泵7的进水口与第一水管4的第二端连接，第三水管9的一端与循环泵7的出水口连接，另一端与污水处理单元8的进水口连接，污水处理单元8的出水口与第二水管5的第二端连接。

具体应用时，如图1中箭头所表示的水流方向，在循环泵7的作用下，地下水经过第二筛管13的管壁流入第二筛管13内，然后经过第一水管4流到污水处理单元8中。经过污水处理单元8处理后的地下水经过第三水管9进入第一筛管11，第一筛管11中经过净化的地下水从第一筛管11的管壁流出即地下水被重新注回地下，通过这种方式可以保持地下水的水位在预设水位处。

另外，采用这种结构使得抽水位置在阻隔器6下方，注水位置位于阻隔器6上方，有利于抽水注回可以通过第二水管5的设置，来控制净化后的地下水的回注位置。

污水处理单元8可以采用物理方式、化学方式和/或生物方式来处理污水，具体的，可以采用以下至少一种方式处理污水：

吸附法、反渗透法、气浮法、吹脱法、混凝沉淀法、氧化还原法、活性污泥法和生物膜法。

在其他实施方式中，该用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置还包括第三水管9，循环泵7的出水口与第一水管4的第二端连接，第三水管9的一端与循环泵7的进水口连接，另一端与污水处理单元8的出水口连接，污水处理单元8的进水口与第二水管5的第二端连接。在循环泵7的作用下，地下水经过第一筛管11的管壁流入第一筛管11内，然后经过第二水管5流到污水处理单元8中，地下水经过污水处理单元8的净化处理后，经过第三水管9、循环泵7和第一水管4流道第二筛管13内，第二筛管13中经过净化的地下水从第二筛管13的管壁流出即地下水被重新注回地下。

当然，在其他实施方式中，循环泵7也可以连接于第一水管4的第一端或第二水管5的第一端，同样，水流的方向取决于与第一水管4的第一端或第二水管5的第一端连接的是循环泵7进水口还是循环泵7出水口，具体的水流过程以及处理地下水的过程，与将循环泵7设置于第一水管4的第二端的情况类似，在此不做赘述。

在循环泵7的作用下，土壤中污染的地下水从阻隔器6一侧的筛管的管壁流入井管1中，并在经过污水处理单元8的净化作用后，从阻隔器6另一侧的筛管的管壁流出井管1即地下水被重新注回土壤中。这样可以使得在地下的含水层与循环井之间产生抽注平衡的循环作用，不会造成地下水位大幅下降或者改变地下水流向，也就不会导致污染迁移或扩散的问题，从而可以提高对地下水及其流经土壤的修复处理效率。

阻隔器6包括隔离套61、夹皮胶管62和与夹皮胶管42连接的充气管线(图1中未示出)，隔离套61包括：板状的隔离部611和沿隔离部611的外边缘向下延伸的固定筒612；

隔离套61通过隔离部611上开设的通孔套装在第一水管4外，并与第一水管4外壁密封连接；夹皮胶管62套装在固定筒612外，隔离套61通过夹皮胶管62的弹性力与第一壁管12的内壁密封连接。

例如，板状的隔离部611为中部带有通孔的圆板，固定筒612为与圆板直径相同的，且固定于圆板外边缘的圆筒。圆环形的夹皮胶管62环绕圆筒，且与圆筒连接。

隔离套61、夹皮胶管62以及第一水管4一起被放入第一壁管12内，充气管线一端预留到井管1的上端口外，用于与外部的充气设备连接，另一端与夹皮胶管62连接，随后利用充气设备如空压机通过充气管线向夹皮胶管62内充气，使得夹皮胶管62膨胀而紧贴于第一壁管12内壁和固定筒612的外壁，实现隔离套61与第一壁管12的密封连接，从而可以将第一筛管11和第二筛管13的管内空间隔离，使得这两部分仅通过循环泵7连通。当需要第一水管4内的净水材料10需要更换时，通过充气管线进行排气，排气后，可以将隔离套61、夹皮胶管62以及第一水管4一起拉出井管1，便于维护。净水材料10的设置，可以进一步提高净水效率。

本发明实施例的另一实施方式中，阻隔器6为隔离板，隔离板通过其上开设的通孔装于第一水管4，隔离板的内边缘与第一水管4的外壁密封连接，且外边缘与第一壁管12的内壁密封连接。其中，隔离板可以采用金属如不锈钢制成，也可以采用树胶如高密度聚乙烯(HDPE)制成。隔离板的外边缘可以通过焊接或粘合的方式与第一壁管12的内壁连接。

第一水管4包括上水管41和下水管42，下水管42内填充有净水材料10；下水管42的底端悬置于井孔1’内，下水管42与井管1之间设有流水间隙；阻隔器6套装在上水管41外壁，并与上水管41外壁密封连接。地下水透过第二筛管13进入这个流水间隙，进而从下水管42下段侧壁的进水口进入净水材料10中，提高了地下水经过净水材料10的长度，从而提高净水效率。采用图1中所示的阻隔器6，通过控制夹皮胶管62的充气与排气，将隔离套61、夹皮胶管62以及第一水管4安装在井管1内，或从井管1内抽出，基于此，当净水材料10使用一段时间后，可以将第一水管4抽出，并更换净水材料10。

进一步的，下水管42的内腔的截面积大于上水管41的内腔的截面积。下水管42的内腔的截面积具体是垂直于下水管42长度方向的横向截面积，上水管41的内腔的截面积具体是指垂直于上水管41长度方向的横向截面积，可以方便填装净水材料10，提高净水材料10的填充量，进而提高净水效率。

当然，在其他实施方式中，净水材料10可以直接填充在井管1内，填充的高度可以覆盖第二筛管13的部分或全部。

井管1还包括设置于第一筛管11顶端的第二壁管14，井顶盖3与第二壁管14的顶端连接。井管1还包括设置于第二筛管13底端的第三壁管15，井底盖2与第三壁管15的底端连接，井底盖2上设有过滤孔。

该用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置还包括填充于井管1与井孔1’之间的第一隔离层14’、第一过滤层11’、第二隔离层12’、第二过滤层13’和第三隔离层，第一隔离层14’环绕第二壁管14，第一过滤层11’环绕第一筛管11，第二隔离层12’环绕第一壁管12，第二过滤层13’环绕第二筛管13，第三隔离层15’环绕第三壁管15。

该用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置还包括水位传感器和控制装置(图中未示出)；水位传感器固定于井管1的内壁或第一水管4的外壁，控制装置分别水位传感器和循环泵7电连接；该用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置还包括空压机，空压机通过充气管线与夹皮胶管62连接，控制装置与空压机连接。7控制装置可以根据水位传感器检测到的水位来控制循环泵7的运行与停止。可以通过控制空压机对夹皮胶管62进行充气或排气。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于修复污染地下水及其流经污染土壤的装置，其特征在于，包括：井管、井底盖、井顶盖、第一水管、第二水管、阻隔器、循环泵和污水处理单元；

所述井底盖与所述井管的底端连接，所述井顶盖与所述井管的顶端连接，所述井管包括从上至下依次设置的第一筛管、第一壁管和第二筛管；

所述循环泵设置在所述第一水管、所述污水处理单元和所述第二水管三者依次连通形成的水流通路上；所述第一水管和所述第二水管均贯穿连接所述井顶盖，所述第一水管的第一端和所述第二水管的第一端均伸入所述井管内，所述阻隔器套装在所述第一水管外壁，并与所述第一水管外壁和所述第一壁管的内壁密封连接，所述第二水管的第一端位于所述阻隔器的上方。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第三水管，所述循环泵的进水口与所述第一水管的第二端连接，所述第三水管的一端与所述循环泵的出水口连接，另一端与所述污水处理单元的进水口连接，所述污水处理单元的出水口与所述第二水管的第二端连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述污水处理单元采用以下至少一种方式处理污水：

吸附法、反渗透法、气浮法、吹脱法、混凝沉淀法、氧化还原法、活性污泥法和生物膜法。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阻隔器包括隔离套和夹皮胶管，以及与所述夹皮胶管连接的充气管线，所述隔离套包括：板状的隔离部和沿所述隔离部的外边缘向下延伸的固定筒；

所述隔离套通过所述隔离部上开设的通孔套装在所述第一水管外，并与所述第一水管外壁密封连接；所述夹皮胶管套装在所述固定筒外，所述隔离套通过夹皮胶管的弹性力与所述第一壁管的内壁密封连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一水管包括上水管和下水管，所述下水管内填充有净水材料填充；所述下水管的底端悬置于所述井孔内，所述下水管与所述井管之间设有流水间隙；

所述阻隔器套装在所述上水管外壁，并与所述上水管外壁密封连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述下水管的内腔的截面积大于所述上水管的内腔的截面积。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述井管还包括设置于第一筛管顶端的第二壁管，所述井顶盖与所述第二壁管的顶端连接。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述井管还包括设置于所述第二筛管底端的第三壁管，所述井底盖与所述第三壁管的底端连接，所述井底盖上设有过滤孔。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括填充于所述井管与井孔之间的第一隔离层、第一过滤层、第二隔离层、第二过滤层和第三隔离层，所述第一隔离层环绕所述第二壁管，所述第一过滤层环绕所述第一筛管，所述第二隔离层环绕所述第一壁管，所述第二过滤层环绕所述第二筛管，所述第三隔离层环绕所述第三壁管。

10.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括水位传感器、空压机和控制装置；

所述水位传感器固定于所述井管的内壁或所述第一水管的外壁，所述控制装置分别所述水位传感器和所述循环泵电连接；

所述空压机通过充气管线与所述夹皮胶管连接，所述控制装置与所述空压机连接。