CN109650571A - 一种循环井 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种循环井，包括：井管、井顶盖、井底盖、第一水管、第二水管、阻隔器、循环泵、气泵、气管和气体净化装置；井管包括第一筛管、第一壁管和第二筛管；循环泵的进水口与第一水管的顶端连接，阻隔器套装在第一水管外，第二的一端与循环泵的出水口连接；气体净化装置的进气口与阻隔器上方的空间连通，在气泵的作用下，井管内的气体通过气管进入气体净化装置。在处理地下水中污染物的过程中，地下水经过阻隔器下方的第二筛管渗入，并从阻隔器上方的第一筛管渗出被重新注回含水层中。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。

Description

一种循环井

技术领域

本发明涉及污染修复技术领域，特别是涉及一种循环井。

背景技术

地下水及其流经土壤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地下水及其流经土壤的污染，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，如果接触到污染的地下水及其流经土壤，或吸入从污染的地下水及其流经土壤中挥发到空气中的污染物，都将影响人们的健康。如果是农用地的地下水及其流经土壤被污染，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。因此，地下水及其流经土壤污染的修复是非常必要的。

相对来说，地下水及其流经土壤的污染是比较难治理的，其原因包括：土壤和地下水并不像地表水或大气是直接暴露于地表环境中的，而是具有隐蔽性和不确定性的特点，导致地下水及其流经土壤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。针对地下水及其流经土壤的修复技术，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循环井，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循环井，所述循环井包括：井管、井顶盖、井底盖、气泵、气管、气体净化装置，以及设置于所述井管内的第一水管、第二水管、阻隔器和循环泵；

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

所述循环泵的进水口与所述第一水管的顶端连接，所述阻隔器套装在所述第一水管外，并与所述第一水管外壁和所述第一壁管的内壁密封连接，所述第二水管的一端与所述循环泵的出水口连接，另一端位于所述阻隔器的上方；

所述气体净化装置的进气口通过贯穿所述井顶盖的气管与所述井管中所述阻隔器上方的空间连通，在所述气泵的作用下，所述井管内的气体通过所述气管进入所述气体净化装置。

可选的，所述气管包括第一气管和第二气管，所述第一气管的一端与所述气体净化装置的进气口连接，所述气泵位于所述井管外，所述第一气管的另一端与所述气泵的出气口连接，所述第二气管的一端与所述气泵的进气口连接，另一端贯穿所述井顶盖并与所述井管中所述阻隔器上方的空间连通。

可选的，所述循环井还包括排气管，所述排气管与所述气体净化装置的出气口连接。

可选的，所述第一水管内填充有净水材料。

可选的，所述阻隔器包括隔离套、夹皮胶管，以及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；所述夹皮胶管环绕设置在所述固定筒外，所述隔离套通过夹皮胶管的膨胀压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，所述净水材料填充在所述下水管内；所述下水管的底端抵持于所述井底盖，所述下水管下段侧壁设有进水口，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，所述阻隔器为隔离板，所述隔离板通过其上开设的通孔套装于所述第一水管外，所述隔离板的内边缘与所述第一水管的外壁密封连接，且外边缘与所述第一壁管的内壁密封连接。

可选的，所述井管还包括设置于第一筛管顶端的第二壁管、设置于所述第二壁管顶端的法兰，所述井顶盖盖于所述法兰上。

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。

可选的，所述循环井还包括填充于所述井管与井孔之间的第一过滤层、隔离层和第二过滤层，所述第一过滤层环绕所述第一筛管，所述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。

可选的，所述循环井还包括水位传感器、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，所述控制装置分别与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电连接。

本发明实施例提供了一种循环井，所述循环井包括：井管、井顶盖、井底盖，以及设置于所述井管内的第一水管、阻隔器、循环泵、气泵、气管和气体净化装置；所述井顶盖盖于所述井管的顶端，所述井底盖与所述井管的底端连接，所述井管包括从上至下依次连接的第一筛管、第一壁管和第二筛管；所述循环泵连接于所述第一水管的端部，所述阻隔器套装在所述第一水管外，并与所述第一水管外壁和所述第一壁管的内壁密封连接；所述气体净化装置的进气口通过贯穿所述井顶盖的气管与所述井管中所述阻隔器上方的空间连通，在所述气泵的作用下，所述井管内的气体通过所述气管进入所述气体净化装置。

在循环泵的作用下，地下水经过第二筛管的管壁流入井管内也即阻隔器的下方，然后经过第一水管、循环泵和第二水管，喷涌到阻隔器的上方，气管深入到井管中的端部要高于井管中阻隔器上方的水位，地下水从第二水管中涌出后释放出污染气体，污染气体进入阻隔器上方水位之上的空间中。在气泵的作用下，污染气体通过气管进入到气体净化装置中，经过气体净化装置可以对污染气体进行处理，处理后的气体可以经过净化处理装置排出。地下水中的污染气体通过挥发作用去除后，从第一筛管的管壁流出即地下水被重新注回地下。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。

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循环井的结构示意图。

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循环井。

参照图1，本发明实施例提供的一种循环井，包括：井管1、井顶盖8、井底盖2、气泵202、气管、气体净化装置205，以及设置于井管1内的第一水管3、第二水管7、阻隔器4和循环泵5，其中，气体净化装置205是用来处理污染气体的，污染气体如VOCs类(VolatileOrganic Compounds，挥发性有机物)。

井顶盖8盖于井管1的顶端，井底盖2与井管1的底端连接，井管1包括从上至下依次连接的第一筛管11、第一壁管12和第二筛管13；其中，第一筛管11和第二筛管13均是带有孔隙的井管段，也就是说第一筛管11和第二筛管13都是透水的，第一壁管12是不透水的，第一筛管11和第二筛管13被第一壁管12隔离开。

循环泵5的进水口与第一水管3的顶端连接，阻隔器4套装在第一水管3外，第二水管7的一端与循环泵5的出水口连接，另一端位于阻隔器4的上方，并与第一水管3外壁和第一壁管12的内壁密封连接。阻隔器4套装在第一水管3外，并与第一水管3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13两者内腔的直接连通，使得第一筛管11和第二筛管13两者的内腔只能通过循环泵5连通。

气体净化装置205的进气口通过贯穿井顶盖8的气管与井管1中阻隔器4上方的空间连通，在气泵202的作用下，井管1内的气体通过气管进入气体净化装置205。

实际应用时，根据待修复的地下水的深度来设计循环井各部分的具体尺寸。在待处理场地9的地面上开设井孔10，所开设的井孔10孔径是大于循环井的直径的，用于埋放循环井，其中，循环井的直径即井管1的直径。将循环井埋设在所开设的井孔10内，井孔10和井管1之间的间隙可以采用土壤填充。如图1所示，在污染区域的位置开设井孔10，井管1插装在井孔10内。

当然，井孔10和井管1之间的间隙也可以采用其他材料填充，如在井管1与井孔10内壁之间先后填充滤料、填料和滤料，其中，滤料是透水的，如石英砂，填料是不透水的如膨润土和水泥，使得在第二筛管13与井孔10之间填充有滤料，在第一壁管12和井孔10之间填充有填料，在第一筛管11与井孔10之间的间隙可以填充有滤料。如图1所示，在井孔10内壁和井管1之间形成的从上至下依次分布的第一过滤层11’、隔离层12’和第二过滤层13’，第一过滤层11’环绕第一筛管11，隔离层12’环绕第一壁管12，第二过滤层13’环绕第二筛管13。

在循环泵5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3、循环泵5和第二水管7，喷涌到阻隔器4的上方，气管深入到井管1中的端部高于井管1中阻隔器4上方的水位，地下水从第二水管7中涌出后释放出污染气体，污染气体进入阻隔器4上方水位之上的空间中。在气泵202的作用下，污染气体通过气管进入到气体净化装置205中，经过气体净化装置205可以对污染气体进行处理，处理后的气体可以经过净化处理装置205排出。地下水中的污染气体通过挥发作用去除后，从第一筛管11的管壁流出即地下水被重新注回地下。具体应用时，可以保持地下水的水位在预设水位A处。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。

如图1所示，气管包括第一气管203和第二气管201，第一气管203的一端与气体净化装置205的进气口连接，气泵202位于井管1外，第一气管203的另一端与气泵202的出气口连接，第二气管201的一端与气泵202的进气口连接，另一端贯穿井顶盖8并与井管1中阻隔器4上方的空间连通。

另外，循环井还可以包括排气管204，排气管204与气体净化装置205的出气口连接，经过气体净化装置205净化后的气体可以从排出管204排出。

进一步的，还可以在第一水管3内填充净水材料6，净水材料6用于过滤掉地下水中的污染物。在循环泵5的作用下，地下水经过第一水管3的过程中，净水材料6可以对地下水进行污染物净化处理，与气体净化装置205共同作用，提高地下水中污染物的处理效率，并进一步改善处理效果。

形成第一过滤层和第二过滤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。这样设置可以使井管1外的地下水中的污染物随着地下水一同进入到井管1中，便于对地下水中的污染物进行处理，从而提高地下水中污染物的处理效率。

参照图1，阻隔器4包括隔离套41、夹皮胶管42，以及夹皮胶管42连接的充气管线(图1中未示出)，隔离套41包括：板状的隔离部411和沿隔离部411的外边缘向下延伸的固定筒412；可以通过充气管线对夹皮胶管42进行充气或排气。

隔离套41通过隔离部411上开设的通孔套装在第一水管3外，并与第一水管3外壁密封连接；夹皮胶管42环绕设置在固定筒412外，隔离套41通过夹皮胶管42的膨胀压力与第一壁管12的内壁密封连接。

例如，板状的隔离部411为中部带有通孔的圆板，固定筒412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42环绕圆筒，且与圆筒连接。

隔离套41、夹皮胶管42以及第一水管3一起被放入第一壁管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42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42内充气，使得夹皮胶管42膨胀而紧贴于第一壁管12内壁和固定筒412的外壁，实现隔离套41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5连通。当需要第一水管3内的净水材料6需要更换时，通过充气管线进行排气，排气后，可以将隔离套41、夹皮胶管42以及第一水管3一起拉出井管1，从而便于更换净水材料6。

本发明实施例的另一实施方式中，阻隔器4为隔离板，隔离板通过其上开设的通孔装于第一水管3，隔离板的内边缘与第一水管3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。

参照图1，第一水管3包括上水管31和下水管32，净水材料6填充在下水管32内；下水管32的底端抵持于井底盖2，下水管32下段侧壁设有进水口，下水管32与井管1之间设有流水间隙；阻隔器4套装在上水管31外壁，并与上水管31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32下段侧壁的进水口进入净水材料6中，提高了地下水经过净水材料6的长度，从而提高净水效率。

下水管32的内腔的截面积大于上水管31的内腔的截面积，下水管32的内腔的截面积具体是垂直于下水管32长度方向的横向截面积，上水管31的内腔的截面积具体是指垂直于上水管31长度方向的横向截面积，可以方便填装净水材料6，提高净水材料6的填充量，进而提高净水效率。

在其他实施方式中，下水管32的底端也可以不抵持于井底盖2，而是悬置于井管1内，在这种情况下，下水管32与井管1之间可以预留间隙，只要下水管32不全部覆盖第二筛管13就可以实现。当然，净水材料6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。

继续参照图1，循环井还包括第二水管7，循环泵5的进水口与第一水管3的顶端连接，第二水管7的一端与循环泵5的出水口连接，另一端位于阻隔器4的上方。采用这种结构使得抽水位置在阻隔器4下方，注水位置位于阻隔器4上方，有利于抽水注回可以通过第二水管7的设置，来控制净化后的地下水的回注位置。

井管1还包括设置于第一筛管11顶端的第二壁管14、设置于第二壁管14顶端的法兰15，井顶盖8盖于法兰15上。安装时，法兰15置于井孔10的开口处，通过第二壁管14的设置，可以避免地面的污染水经过地表层再直接从第一筛管11进入井管1内回注净化后的地下水的位置，通过法兰15和井顶盖8的设置，可以避免地表的水直接通过井管1的管口流入井管1内回注净化后的地下水的位置，同时，还可以避免挥发到阻隔器4上方的污染气体进入到地表以上而污染空气。因此，通过设置的第二壁管14、法兰15和井顶盖8，可以避免地表的水直接污染待回注的地下水，同时，避免污染空气。具体应用时，在第二壁管14的周围可以填充上述的填料或滤料或者土壤等。

井管1还包括设置于第二筛管13底端的第三壁管16，井底盖2与第二壁管14的底端连接。这样设置，可以使经过第二筛管13渗入井管1内的泥沙沉降在第三壁管16内，在很大程度上减缓泥沙堆积到第二筛管13侧壁处的速度，从而可以提高循环井进行污水修复的效率。具体应用时，在第三壁管16的周围可以填充上述的填料或滤料或者土壤等。

循环井还包括水位传感器和控制装置(图1中未示出)，水位传感器固定于井管1的内壁或第一水管3的外壁，控制装置分别与水位传感器和循环泵5电连接；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5的运行与停止。

需要说明的是，水位传感器可以与井管1的内壁直接连接，也可以与井管1的内壁间接连接。水位传感器可以与第一水管3的外壁直接连接，也可以与第一水管3的外壁间接连接。

循环井还可以包括空压机，空压机与充气管线连接，空压机通过充气管线与夹皮胶管42连接，控制装置与空压机电连接，控制装置可以控制空压机，以使空压机对夹皮胶管42进行充气或排气。进一步的，控制装置和空压机可以设置在同一控制箱中。井顶盖8上可以设置开孔，充气管线可以穿设于该开孔。

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)

1.一种循环井，其特征在于，所述循环井包括：井管、井顶盖、井底盖、气泵、气管、气体净化装置，以及设置于所述井管内的第一水管、第二水管、阻隔器和循环泵；

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

所述循环泵的进水口与所述第一水管的顶端连接，所述阻隔器套装在所述第一水管外，并与所述第一水管外壁和所述第一壁管的内壁密封连接，所述第二水管的一端与所述循环泵的出水口连接，另一端位于所述阻隔器的上方；

所述气体净化装置的进气口通过贯穿所述井顶盖的气管与所述井管中所述阻隔器上方的空间连通，在所述气泵的作用下，所述井管内的气体通过所述气管进入所述气体净化装置。

2.根据权利要求1所述的循环井，其特征在于，所述气管包括第一气管和第二气管，所述第一气管的一端与所述气体净化装置的进气口连接，所述气泵位于所述井管外，所述第一气管的另一端与所述气泵的出气口连接，所述第二气管的一端与所述气泵的进气口连接，另一端贯穿所述井顶盖并与所述井管中所述阻隔器上方的空间连通。

3.根据权利要求1所述的循环井，其特征在于，所述循环井还包括排气管，所述排气管与所述气体净化装置的出气口连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的循环井，其特征在于，所述第一水管内填充有净水材料。

5.根据权利要求1-3任一项所述的循环井，其特征在于，所述阻隔器为隔离板，所述隔离板通过其上开设的通孔套装于所述第一水管外，所述隔离板的内边缘与所述第一水管的外壁密封连接，且外边缘与所述第一壁管的内壁密封连接。

6.根据权利要求1-3任一项所述的循环井，其特征在于，所述阻隔器包括隔离套、夹皮胶管，以及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；所述夹皮胶管环绕设置在所述固定筒外，所述隔离套通过夹皮胶管的膨胀压力与所述第一壁管的内壁密封连接。

7.根据权利要求4所述的循环井，其特征在于，所述第一水管包括上水管和下水管，所述净水材料填充在所述下水管内；所述下水管的底端抵持于所述井底盖，所述下水管下段侧壁设有进水口，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。

8.根据权利要求1-3任一项所述的循环井，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、设置于所述第二壁管顶端的法兰，所述井顶盖盖于所述法兰上。

9.根据权利要求1-3任一项所述的循环井，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。

10.根据权利要求5所述的循环井，其特征在于，所述循环井还包括水位传感器、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，所述控制装置分别与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电连接。