CN109848193A - 一种基于水力屏障的地下水原位修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于水力屏障的地下水原位修复方法，包括以下步骤：在待修复区域边界设置若干水力屏障井并持续注入清洁水形成水力屏障；在所述待修复区域内间隔设置若干修复井，所述修复井具有抽提和注入两种工况；根据所述待修复区域的形状使具有相同工况的所述修复井呈间隔设置的若干排或者若干环，通过处于注入工况下的所述修复井往所述待修复区域内注入清洁水，并通过处于抽提工况下的所述修复井抽提所述待修复区域内地下水中的污染物。本发明的优点是：通过在待修复区域边缘持续有压注入清洁水形成水力屏障，保证了修复范围外地下水水位的稳定，降低了对周边环境的影响，并临时阻隔了待修复区域污染物向外迁移，高效地实现地下水原位修复。
Description
技术领域
本发明涉及地下水污染修复领域，具体涉及一种基于水力屏障的地下水原位修复方法。
背景技术
地下水是人类宝贵的淡水资源，但随着社会工业化进程的不断发展，废水排放、工业废渣、农业灌溉、填埋场泄漏、石化原料的运输管线和储罐的破损等都有可能造成地下水污染，使原本紧张的水资源短缺问题更加严重，而且给人居健康、食品安全、饮用水安全、区域生态环境、经济社会可持续发展甚至社会稳定构成严重威胁与挑战，地下水修复已成为当前备受公众和社会关注的环境问题。
地下水污染控制与修复工作的开展对地下水资源的可持续利用有着重要意义，污染地下水的修复技术包括抽提技术、气提技术、空气吹脱技术、生物修复技术、渗透反应墙技术、原位化学修复等。其中，抽提处理是采用水泵将地下水抽出来，在地面得到合理的净化处理，并将处理后的水重新注入地下或排入地表水体；这种处理方式对抽取出来的水中污染物能够进行高效去除，但目前地下水抽提异位修复施工过程中，当抽提一段时间后，常发现出水量变小，但检测原场地下水并没有达标；同时因为大量地下水被抽出，土壤孔隙压缩变小，最终难以根除原场地下水中的污染物。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供了一种基于水力屏障的地下水原位修复方法，该修复方法通过在待修复区域边界设置水力屏障井并持续有压注入清洁水以形成水力屏障，同时结合待修复区域内抽提井的负压抽提作用，利用水位差实现对污染物的抽提。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种基于水力屏障的地下水原位修复方法，其特征在于所述修复方法包括以下步骤：在待修复区域边界间隔设置若干水力屏障井并持续注入清洁水形成水力屏障；在所述待修复区域内间隔设置若干修复井，所述修复井具有抽提和注入两种工况；根据所述待修复区域的形状使具有相同工况的所述修复井呈间隔设置的若干排或者若干环，通过处于注入工况下的所述修复井往所述待修复区域内注入清洁水，并通过处于抽提工况下的所述修复井抽提所述待修复区域内地下水中的污染物。
所述待修复区域内间隔设置有若干过程监测井。
利用所述过程监测井监测所述待修复区域内地下水是否达标，当所述待修复区域内的部分区域地下水未达标时，切换该未达标区域中的所述修复井的工况，并根据所述未达标区域的形状使具有相同工况的所述修复井呈间隔设置的若干排或者若干环，从而抽提出处在抽提工况下的所述修复井影响范围内地下水中的污染物。
利用所述过程监测井监测所述未达标区域内地下水是否达标，当所述未达标区域内的部分区域地下水仍未达标时，使位于该仍未达标的重点区域外的所述修复井的工况为注入工况，而位于所述重点区域中的所述修复井的工况为抽提工况，重点抽提所述重点区域内地下水中的污染物，直至修复达标。
所述修复井以及所述水力屏障井的井间距在粘性土中为1.5-3.0m、在粉性土中为3-6m、在砂性土中为6-15m。
所述修复井以及所述水力屏障井采用小管井，井管直径为75-110mm。
所述修复井以及所述水力屏障井采用大管井，井管直径为160-200mm。
所述修复井的抽提管路与注入管路相互独立，所述抽提管路中的抽提水泵为水环式真空泵。
本发明的优点是：通过在待修复区域边缘持续有压注入清洁水形成水力屏障，保证了修复范围外地下水水位的稳定，降低了对周边环境的影响，并临时阻隔了待修复区域污染物向外迁移，高效地实现地下水原位修复。
附图说明
图1为本发明中地下水修复系统的示意图；
图2为本发明中第一阶段区域修复的示意图；
图3为本发明中第二阶段区域修复的示意图；
图4为本发明中第三阶段重点修复的示意图；
图5为本发明中地下水区域流场示意图。
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1-5，图中标记1-7分别为：水力屏障井1、井式水力屏障2、修复井3、过程监测井4、待修复区域5、未达标区域6、重点区域7。
实施例：如图所示，本实施例具体涉及一种基于水力屏障的地下水原位修复方法，该修复方法通过在待修复区域边界设置水力屏障井并持续有压注入清洁水以形成水力屏障，同时结合待修复区域内抽提井的负压抽提作用，利用水位差实现对污染物的抽提。
如图1-5所示，本实施例中的一种基于水力屏障的地下水原位修复方法具体包括以下步骤：
（1）确定待修复区域5的范围，在其边界线上间隔设置若干水力屏障井1，通过水力屏障井1向地下持续注入清洁水以形成井式水力屏障2，从而保证修复范围外的地下水水位保持稳定，将地下水修复工程对周边环境的影响降到最低，并临时阻隔了待修复区域5中的污染物向外围迁移；在待修复区域5内间隔设置若干修复井3，修复井3具有抽提和注入两种功能，抽提功能真空抽提污染物，注入功能即有压注入清洁水，并且其抽提管路和注入管路相互独立，功能可自由切换，本实施例中抽提管路中的抽提水泵采用水环式真空泵；在待修复区域5内还间隔设置有若干过程监测井4，通过过程监测井4对地下水修复过程进行监测，以获知地下水修复是否达标的信息。
（2）进行第一阶段区域修复：通过水力屏障井1持续注清洁水形成井式水力屏障2，根据待修复区域5的形状使具有相同工况的修复井3呈间隔设置的若干排或者若干环，具体的，若待修复区域5的形状接近于矩形，则将具有相同工况的修复井3呈间隔设置的若干排，即若第一排的修复井3处于抽提工况下，则第二排的修复井3则处于注入工况下，以此类推；而当待修复区域5的形状接近于圆形时，则将其具有相同工况的修复井3呈径向间隔设置的若干环，即若外圈第一排的修复井3处于抽提工况下，则第二排的修复井3则处于注入工况下，以此类推；通过这样的抽提、注入间隔设置，可以创造短距离、高水位差的局部水力流场，实现水力循环修复，提高修复效率，通过持续抽提和注入清洁水置换，可抽提出待修复区域5范围内地下水中大部分污染物。
（3）进行第二阶段区域修复：第一阶段区域修复完成后，通过过程监测井4获取该范围地下水的污染物是否达标的情况，若待修复区域5内的部分区域地下水未达标时，根据监测情况重新划出缩小后的未达标区域6的范围；切换未达标区域6范围内的修复井3的工况，即原为注入工况的切换为抽提工况，而原为抽提工况的切换为注入工况，并根据未达标区域6的形状使具有相同工况的修复井3同样呈间隔设置的若干排或若干环，从而抽提出处于抽提工况下的修复井3影响范围内的地下水中的大部分污染物；需要说明的是，通过切换修复井3的工况，可改变在第一阶段区域修复中的水位差和水力流场，从而更好地抽提出该未达标区域6中的污染物。
（4）进行第三阶段重点修复：第二阶段区域修复完成后，同样通过过程监测井4获取该范围地下水的污染物是否达标的情况，若未达标区域6内的部分区域地下水仍未达标时，则根据监测情况进一步重新划出缩小后的重点区域7的范围；然后使位于该重点区域7外的修复井3的工况为注入工况，而位于该重点区域7内的修复井3的工况为抽提工况，从而重点抽提其中的地下水污染物，直至修复达标。
由于不同土质条件下的水压渗流等参数不尽相同，故本实施例中的修复井3以及水利屏障井1的井间距在粘性土中为1.5-3.0m，在粉性土中为3-6m，在砂性土中为6-15m；当本实施例中的修复井3以及水力屏障井1采用小管井形式时，井管的直径选择在75-110mm范围内，对应的井间距取上述范围的较小值；当本实施例中的修复井3以及水力屏障井采用大管井形式时，井管的直径选择在160-200mm范围内，对应的井间距取上述范围的较大值；通过人工形成短距离（修复井3的井间距）、高水位差（有压注入高水位、真空抽提低水位）渗流场，实现水力快速循环修复，提高修复效率；通过“先区域、后重点”的方式实现地下水原位修复，逐步缩小污染范围，最终实现整个待修复场地5达到修复目标
本实施例的有益效果是：通过在待修复区域边缘持续有压注入清洁水形成水力屏障，保证了修复范围外地下水水位的稳定，降低了对周边环境的影响，并临时阻隔了待修复区域污染物向外迁移，高效地实现地下水原位修复。
Claims (8)
1.一种基于水力屏障的地下水原位修复方法，其特征在于所述修复方法包括以下步骤：在待修复区域边界间隔设置若干水力屏障井并持续注入清洁水形成水力屏障；在所述待修复区域内间隔设置若干修复井，所述修复井具有抽提和注入两种工况；根据所述待修复区域的形状使具有相同工况的所述修复井呈间隔设置的若干排或者若干环，通过处于注入工况下的所述修复井往所述待修复区域内注入清洁水，并通过处于抽提工况下的所述修复井抽提所述待修复区域内地下水中的污染物。
2.根据权利要求1所述的一种基于水力屏障的地下水原位修复方法，其特征在于所述待修复区域内间隔设置有若干过程监测井。
3.根据权利要求2所述的一种基于水力屏障的地下水原位修复方法，其特征在于利用所述过程监测井监测所述待修复区域内地下水是否达标，当所述待修复区域内的部分区域地下水未达标时，切换该未达标区域中的所述修复井的工况，并根据所述未达标区域的形状使具有相同工况的所述修复井呈间隔设置的若干排或者若干环，从而抽提出处在抽提工况下的所述修复井影响范围内地下水中的污染物。
4.根据权利要求3所述的一种基于水力屏障的地下水原位修复方法，其特征在于利用所述过程监测井监测所述未达标区域内地下水是否达标，当所述未达标区域内的部分区域地下水仍未达标时，使位于该仍未达标的重点区域外的所述修复井的工况为注入工况，而位于所述重点区域中的所述修复井的工况为抽提工况，重点抽提所述重点区域内地下水中的污染物，直至修复达标。
5.根据权利要求1所述的一种基于水力屏障的地下水原位修复方法，其特征在于所述修复井以及所述水力屏障井的井间距在粘性土中为1.5-3.0m、在粉性土中为3-6m、在砂性土中为6-15m。
6.根据权利要求1所述的一种基于水力屏障的地下水原位修复方法，其特征在于所述修复井以及所述水力屏障井采用小管井，井管直径为75-110mm。
7.根据权利要求1所述的一种基于水力屏障的地下水原位修复方法，其特征在于所述修复井以及所述水力屏障井采用大管井，井管直径为160-200mm。
8.根据权利要求1所述的一种基于水力屏障的地下水原位修复方法，其特征在于所述修复井的抽提管路与注入管路相互独立，所述抽提管路中的抽提水泵为水环式真空泵。
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