CN109874642B - 一种硝酸盐污染的浅层地下水抽出及灌溉联合修复系统 - Google Patents
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Abstract
一种硝酸盐污染的浅层地下水抽出及灌溉联合修复系统，具有若干个修复单元，每个修复单元具有抽水井、潜水泵、储水池、自动断路开关。抽水井的井管的内径≥150mm，井管从地表向下0.9～1米长度段以及最底部0.9～1米长度段为不透水管而形成不透水管上段、不透水管下段，不透水管上段与井壁即钻井孔内壁之间、不透水管下段与井壁即钻井孔内壁之间皆具有止水材料填充层，井管的不透水管上段与不透水管下段之间的中间段为滤水管，滤水管与井壁即钻井孔内壁之间具有填砾层；自动断路开关具有刀开关、可转动的杠杆、连杆、浮子。本发明实现了将地下水中硝酸盐及其它污染组分抽出、同时为农田提供灌溉水源及氮肥的目的，修复成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种地下水污染修复系统，具体是一种硝酸盐污染的浅层地下水抽出及灌溉联合修复系统，用于对地下水的污染进行治理。
背景技术
农业生产过量施用氮肥引起的地下水硝酸盐污染是世界性难题，往往农业越发达的地区其地下水硝酸盐污染越严重。虽然通过改进农业种植制度，改普通化肥为复合肥、缓释肥有助于减少氮肥流失，但农民在利益的趋势下仍然会过量施肥，这使得地下水氮污染难以消除。我国许多城市地下水不同程度地受到硝酸盐污染，其中华北地区的污染尤为严重，华北平原及我国东部其它平原中，大面积浅层地下水中硝酸盐已经超出饮用水标准，不能饮用。大量研究表明，地下水中的硝酸盐主要来自氮肥、无防渗的畜禽粪便池和生活小区、居民点的化粪池。现有修复地下水硝酸盐污染物技术很多，但均为通过添加化学制剂或生物菌剂将地下水中的硝酸盐吸附、还原或吸收去除，不但成本高，而且浪费了硝酸盐本身的肥效，经济性较差。
发明人检索到以下相关专利文献：CN107857388A公开了一种治理浅层地下水污染的系统及治理浅层地下水污染的方法，包括建在地下水污染地区场址的渗透库和设置在渗透库库底的将治理后的地下水从库内抽出水泵，在渗透库库底及库周边坡上覆盖有填充介质层，填充介质层由从上到下厚度为15～50cm的灰岩碎石层、厚度为15～50cm的活性炭层、厚度为15～50cm的沸石和合成离子交换树脂层组成。施工方法包括场地选址、渗透库开挖、边坡及基础处理、填充介质、沉淀物去除、回灌地下。CN108147551A公开了一种浅层地下水氮污染运移双向原位阻断修复系统，其主要包括渗透井，修复填料，滤料层、植被二次吸附截留区以及监测井。所述渗透井垂直污染羽状体一字埋设，揭穿浅层含水层。井壁上平行圆柱体母线等距布设有机质渗透孔。修复填料位于井内。滤料层包覆设置于井外。监测井位于渗透井两侧。植被二次吸附截留区位于渗透井修复出水侧。CN103359895A公开了一种串联式浅层地下水中氧化性污染物的去除方法，通过构建异养生物修复区、联合修复区和植物生态净化修复区三个串联的修复区实现，首先利用改性的棉花杆粉碎体为异养生物膜载体及固体缓释碳源等进行反硝化处理，在还原硝酸盐的同时产生二氧化碳，为后续自养反硝化提供了无机碳源。填料球与纳米铁复合填料混床自身产生氢气，利用前面产生的碳源，用氢气作为电子供体，纤维膜作为生物膜载体，氢气被膜面的微生物利用，硝酸盐被还原氮气，同时氢气还原地下水中的高价重金属，从而达到净水的目的。CN102225793A公开了一种同步去除水中氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的方法，该方法是将待处理水体通过pH调节和溶解氧控制后，用波长为150nm～260nm的紫外光照进行处理。CN104377378A公开了一种修复地下水硝酸盐污染的微生物电化学装置和方法，该装置由电极修复系统、电极控制系统、电极液循环系统以及温度控制/调节系统组成；通过电极控制系统，电极修复系统能够间歇处于微生物电解池状态（MEC）、微生物燃料电池状态（MFC）及开路状态；通过电极液循环系统，能够是控制电解液在阴极室和阳极室之间循环，并不断跟新电极液；温度控制/调节系统能够控制两电极室种电极液的温度，促进微生物新陈代谢。
以上技术对于如何硝酸盐污染的浅层地下水抽出及灌溉联合修复系统做到能实现将地下水中硝酸盐及其它污染组分抽出、同时为农田提供灌溉水源及氮肥的目的，并未给出具体的指导方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种硝酸盐污染的浅层地下水抽出及灌溉联合修复系统,它能实现将地下水中硝酸盐及其它污染组分抽出、同时为农田提供灌溉水源及氮肥的目的，对硝酸盐污染的浅层地下水的修复成本低。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种硝酸盐污染的浅层地下水抽出及灌溉联合修复系统，具有若干个修复单元，每个修复单元具有抽水井、潜水泵(普通清水潜水泵)，其技术方案在于所述的每个修复单元还具有设置于地表的储水池、自动断路开关，每个修复单元中，所述抽水井的井管（井筒）井管的内径≥150mm，所述井管从地表向下0.9~1米长度段以及最底部0.9~1米长度段为不透水管而形成不透水管上段、不透水管下段，所述不透水管上段与井壁即钻井孔内壁之间、不透水管下段与井壁即钻井孔内壁之间皆具有止水材料填充层，所述井管的不透水管上段与不透水管下段之间的中间段为滤水管，滤水管与井壁即钻井孔内壁之间具有填砾层按供水井成井要求填砾料；当表层含水层厚度小于11米时，抽水井的深度到含水层底部为止，当表层含水层厚度≥11米时，抽水井的深度为伸入含水层9~11米；潜水泵安装于井管内距井底2~2.5米处，其扬程比井深大5-10米，泵量为抽水试验时的最大涌水量。其电源为普通三相动力电源，并且受自动断路开关控制；储水池设置于抽水井井口处（设置于抽水井井口附近），储水池的底部具有带阀门的放水口，放水口与灌溉设施（灌溉渠道，比如喷灌、滴灌等灌溉系统）相连接，潜水泵上引出的排水管从抽水井伸出并从储水池的上端通入储水池内；自动断路开关具有刀开关（闸刀开关）、可转动的杠杆、连杆（连接浮子的可伸缩杆）、浮子（浮球，可以是空心的），刀开关的底座（静触头刀座）固定在储水池的外侧壁上部，刀开关的闸刀末端（手合操作端，动触刀手柄端）为一可伸缩杆并与杠杆的一端（外侧端）铰接（即刀开关的闸刀末端通过可伸缩杆和可转动螺栓与杠杆的外侧端铰接），杠杆的中间与储水池的外侧壁顶端铰接（即杠杆的中间通过可转动螺栓与储水池的外侧壁顶端铰接），杠杆的另一端与储水池相对应且与连杆的上端铰接（即杠杆的另一端通过可转动螺栓与连杆的上端铰接），连杆的底端固定连接有（容量可以在2-5L的）浮子，连杆的中间固定有支撑杆，支撑杆的自由端与储水池的内侧壁铰接，潜水泵的电缆与自动断路开关的刀开关的底座（静触头刀座）电连接，具体是潜水泵的动力电缆接在挂于储水池外壁一个铁盒子内的自动断路开关上，当储水池内的水位上升到警戒水位时，水面上的浮子上升，推动杠杆转动，闸刀与底座上的静触头分离，刀开关处于断开位置，从而切断电源。当需要抽水时由人工合闸启动。
上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述的不透水管上段、不透水管下段和滤水管的材质可以为UPVC或者PPR或者混凝土。上述止水材料填充层可以为水泥类防水材料填充层(以水泥和硅酸钠为基料配置的促凝灰浆填充层）；填砾层的砾料为填充均匀、干净的石子（即填砾层填充均匀、干净的石子）。上述储水池可以为方形或圆形或椭圆形，储水池的材质为水泥或者UPVC或者PPR（或者PP或者其它不透水材质）。上述井管的滤水管的内径可以为200mm，填砾层的厚度可以为50mm。上述储水池的容量=（50-抽水井稳定涌水量（m3/小时））×（2~5）m3。上述修复单元的数量可以为多个，相邻的两个抽水井的井管的中心距（单井单距）=井管伸入含水层厚度×10（米）±20米。所述的修复系统其建设位置位于已有农田灌溉水井旁边，距现有水井最远距离不超过20米。若现有农田中无灌溉水井，则建于灌溉渠系的渠首位置。本修复系统可用于浅层第四系地下水存在硝酸盐污染的农田中，优先用于硝酸盐污染严重的连片设施农业区。本修复系统其出水水质要定期检测，检测周期不长于1年一次，检测内容至少为硝酸根离子，其余水质指标根据实际情况选测。若其它污染组分超出农田灌溉水质标准时，应当将抽出的水经过适当处理后，使其水质达标后再进行灌溉。
实际上，进入地下水的硝酸盐主要呈水溶态赋存于表层地下水。相对于地表水，由于地下水赋存含水层中，流动性差，溶质在其中的弥散系数也很低，并且由于含水层的水平渗透系数远大于垂向渗透系数，溶解于地下水中的硝酸盐向深层地下水扩散速度很慢，形成表层浓度高，向深层迅速降低的明显梯度。只有在抽水的拉动和扰动下，硝酸盐才发生明显的扩散。若可以将表层地下水直接抽出，而不抽出或少抽出硝酸盐浓度低的深层地下水，就可以起到高效修复地下水硝酸盐污染的效果。并且，由于硝酸盐本身是作物最需要的营养组分，可以直接用于灌溉，不但不用进行人工处理，而且具有很好的肥效。同时，由于除比水重的污染组分如DNAPL(比水重的非水相液体）外，其它所有进入地下水的污染物也均赋集在地下水表层，在去除硝酸盐这一主要污染物的同时，也可以同时去除地下水中的其它污染物。一般情况下，除硝酸盐外，地下水中其它有机或重金属污染物浓度极低，即使检测到污染，也很难超出灌溉用水水质标准，可以用于灌溉，并且其它有机污染组分在农田环境中会由于农田里旺盛的植物蒸腾和微生物作用而分解。因此，本发明（这一方法）可以起到同时去除地下水中的硝酸盐和其它多种污染组分，同时为农田提供灌溉水源及氮肥的四重作用。并且，抽出表层地下水时水泵位置高，提水高程小，能耗低，抽水费用更为低廉。因此，本发明根据这一思路，针对浅层地下水抽水存在的困难，以及利用浅层地下水灌溉时存在的问题，提供出一套浅层地下水硝酸盐污染抽出及灌溉联合系统（修复装置），很好地实现了将地下水中硝酸盐及其它污染组分抽出、同时为农田提供灌溉水源及氮肥的目的，具有良好的推广价值。
本发明提供了一种硝酸盐污染的浅层地下水抽出及灌溉联合修复系统，用来修复因农业过度施肥或其它原因导致的浅层地下水硝酸盐污染。它主要由抽水井、潜水泵、设置于地表的具有一定容量的储水池、自动断路开关构成。其中抽水井伸入表层含水层的深度不超过11米，储水池用来缓解较大流量的灌溉用水与较小流量的浅井出水之间的矛盾。潜水泵的电缆连接在一个安装在储水池外壁上的自动断路开关上，用在以非灌溉时段抽水注满储水池，并且能够在注满后自动切断电源。本系统可以起到同时去除地下水中的硝酸盐和其它多种污染组分，同时为农田提供灌溉水源及氮肥的四重作用。并且，抽出表层地下水时水泵位置高，提水高程小，能耗低，抽水费用更为低廉，投资和运行成本低，对硝酸盐污染的浅层地下水的修复成本低，与已有相关的技术相比，本发明对硝酸盐污染的浅层地下水的修复成本降低了25%以上，经济效益良好。
本发明取得的有益效果如下：①相对于现有利用化学法和生物法的地下水硝酸盐污染修复技术，本发明（本技术）更简便易行，成本低廉，还避免了化学法和生物法会引入二次污染的问题。②通过优化设计，实现了主要抽出表层重污染地下水，少抽深层洁净地下水的目标，保护了深层优质地下水。③通过地表储水池来解决浅井出水量小，不能在短时间内提供足够灌溉水量的问题，解决了目前农民不愿使用小流量的浅井灌溉的根本问题。④通过简单易行的自动断路开关，实现了无人值守状态下抽水满池后自动断电的目的，解决了抽水时需要有人看管的问题。⑤经过反复优化与验证，获得了抽水修复的最佳井间距，既能保证水井有较好的出水量，又能够保证不留死角、全面抽出浅层地下水。⑥在去除硝酸盐污染的同时，也对浅层地下水中其它污染组分进行了去除。⑦本发明在修复地下水的同时，还为农田提供了灌溉水源和氮肥，可以取得可观的经济效益。⑧相对于普遍应用的灌溉用深井，本发明的抽水井井深度较浅，水泵位置高，提水扬程小，能耗低，抽水费用更为低廉，且对硝酸盐污染的浅层地下水的修复效果良好。
附图说明
图1为本发明的一个修复单元的结构示意图。
图2为本发明的一个修复单元中自动断路开关的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于发明中的实施例，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。
实施例：如图1、图2所示，本发明的硝酸盐污染的浅层地下水抽出及灌溉联合修复系统具有若干个修复单元，每个修复单元具有抽水井1、潜水泵(普通清水潜水泵)6、设置于地表的储水池11、自动断路开关10。图1中附图标记2为含水层底板，附图标记5为浅层含水层，附图标记7为地下水位。每个修复单元中，所述抽水井的井管（井筒）井管的内径≥150mm，所述井管从地表向下0.9~1米（可选用1米）长度段以及最底部0.9~1米（可选用1米）长度段为不透水管而形成不透水管上段3′、不透水管下段3。所述不透水管上段3′与井壁即钻井孔内壁之间、不透水管下段3与井壁即钻井孔内壁之间皆具有止水材料填充层4，所述井管的不透水管上段3′与不透水管下段3之间的中间段为滤水管3″，滤水管3″与井壁即钻井孔内壁之间具有填砾层4′按供水井成井要求填砾料。当表层含水层厚度小于11米时，抽水井1的深度到含水层底部为止，当表层含水层厚度≥11米时，抽水井1的深度为伸入含水层9~11米（可选用11米）；潜水泵6安装于井管内距井底2~2.5米（可选用2米）处，其扬程比井深大5-10米，泵量为抽水试验时的最大涌水量。其电源为普通三相动力电源，并且受自动断路开关控制。储水池11设置于抽水井井口处（设置于抽水井井口附近），其最优容量=（50-抽水井稳定涌水量（m3/小时））×（2~5）m3 ，上式中乘号“×”后面的数字可选用3、4等。储水池11的底部具有带阀门12的放水口，放水口与灌溉设施（灌溉渠道，比如喷灌、滴灌等灌溉系统）相连接。潜水泵6上引出的排水管9从抽水井伸出并从储水池11的上端通入储水池内。自动断路开关10具有刀开关（闸刀开关）1001、可转动的杠杆1002、连杆（连接浮子的可伸缩杆）1003、浮子（浮球，可以是空心的）1005，刀开关的底座（静触头刀座）1001a固定在储水池11的外侧壁上部，刀开关的闸刀1001b末端为一可伸缩杆1001c并与杠杆1002的一端（外侧端）铰接（即刀开关的闸刀末端通过可伸缩杆1001c及可转动螺栓与杠杆1002的外侧端铰接），刀开关的闸刀1001b由缸体（缸筒）和安装于缸体上的可伸缩杆1001c构成，可伸缩杆1001c的顶端与杠杆1002的外侧端铰接。杠杆1002的中间与储水池11的外侧壁顶端铰接（即杠杆的中间通过可转动螺栓与储水池的外侧壁顶端铰接），杠杆1002的另一端与储水池相对应且与连杆1003的上端铰接（即杠杆的另一端通过可转动螺栓与连杆的上端铰接），连杆1003的底端固定连接有容量在2-5L的浮子1005，连杆1003的中间固定有支撑杆1004，支撑杆1004的自由端与储水池11的内侧壁铰接。潜水泵6的电缆8与自动断路开关10的刀开关的底座（静触头刀座）电连接，具体是潜水泵的动力电缆接在挂于储水池外壁一个铁盒子内的自动断路开关上，当储水池11内的水位上升到警戒水位时，水面上的浮子1005上升，推动杠杆1002转动，闸刀1001b与底座1001a上的静触头分离，刀开关1001处于断开位置，从而切断电源。当需要抽水时由人工合闸启动。
如图1、图2所示，上述的不透水管上段3′、不透水管下段3和滤水管3″的材质可以为UPVC或者PPR或者混凝土（即可以为混凝土、UPVC或者PPR或者其它常用井管材质）。上述止水材料填充层4为水泥类防水材料填充层(以水泥和硅酸钠为基料配置的促凝灰浆填充层）。填砾层4′的砾料为填充均匀、干净的石子（即填砾层4′由砾石形成）。上述储水池11为方形或圆形或椭圆形，储水池的材质为水泥或者UPVC或者PPR（或者PP或者其它不透水材质）。上述井管的滤水管3″的内径可以为200mm；填砾层4′的厚度可以为50mm。上述修复单元的数量可以为多个，相邻的两个抽水井的井管的中心距（单井单距）=井管伸入含水层厚度×10（米）±20米。所述的修复系统其建设位置位于已有农田灌溉水井旁边，距现有水井最远距离不超过20米。若现有农田中无灌溉水井，则建于灌溉渠系的渠首位置。本修复系统可用于浅层第四系地下水存在硝酸盐污染的农田中，优先用于硝酸盐污染严重的连片设施农业区。本修复系统其出水水质要定期检测，检测周期不长于1年一次，检测内容至少为硝酸根离子，其余水质指标根据实际情况选测。若其它污染组分超出农田灌溉水质标准时，应当将抽出的水经过适当处理后，使其水质达标后再进行灌溉。
应用实例1：利用本发明所述的抽出及灌溉联合修复系统对硝酸盐污染的浅层地下水进行修复：
1、案例区的水文地质条件：华北平原西部某连片设施农业区，第一含水层中潜水水位在40-50米之间，厚度在20-50米之间。第一含水层表层地下水中硝酸根离子浓度在80-230mg/L之间，底部地下水中硝酸根离子浓度在5-20mg/L之间。自上世纪80年代以来，当地地下水中硝酸根离子持续上升，据某监测井的观测资料，1982年其硝酸根离子为5.0mg/L，1992年上升到25mg/L，2002年上升到98mg/L，2015年上升到136mg/L，显示出明显的污染态势，N15同位素分析结果表明，其地下水中的硝酸盐52%来自化肥，48%来自畜禽粪便。
2、农业种植情况：地表为连片的蔬菜大棚，通过遥感解译，地表大棚覆盖面积占总面积的55%。主要种植西红柿、黄瓜、芹菜、茄子、青椒、韭菜等。冬季为温室，夏季为敞口大棚。冬季每亩大棚要施用1500kg左右的鸡粪或猪粪，并且施加大量复合肥。
3、共在案例区建造四个修复单元，四口井之间的距离（中心距）均在100米左右。每口井的井深均为地下水位以下11米，井内地下水位初始埋深分别为41米、42米、42.5米和43米，四口井的深度分别为51米、52米、52.5米和53米。成井时的填砾段（即填砾层4′）皆为地面以下1米到距离井底1米的深度，钻孔终孔内径为380mm，填砾层4′的厚度为50mm（止水材料填充层4的厚度也可以为50mm）。上述不透水管上段3′、不透水管下段3、滤水管3″均为混凝土管（滤水管3″属于混凝土滤水管），其内径为200mm。抽水试验结果表明，其水位降深在8米时的稳定单井涌水量均在500-700m3/d。井内下入额定抽水量为50m3/h、扬程为60米的深井泵。每个井口用水泥浇筑直径为4米，高1.8米的圆形储水池11一座，其安全水容量为20m3。潜水泵上引出的排水管（铸铁水管）9从抽水井伸出并从储水池11的上端通入储水池内，浮子的容量为3L。当储水池11内的水位上升到1.6米的警戒水位时，水面上的浮子1005上升，推动杠杆1002转动，闸刀1001b与底座1001a上的静触头分离，刀开关1001处于断开位置，从而切断电源。储水池的底部引出带阀门的放水口与水龙带相接），引水灌溉。或者所述放水口直接通入水泥灌渠中。
4、此灌溉系统建成后，经过对四口井井内的硝酸根离子浓度测量，经过1年的修复，四口井中硝酸根离子浓度下降了15-30mg/L，取得了明显的修复效果。
应用实例2：利用本发明所述的抽出及灌溉联合修复系统对硝酸盐污染的浅层地下水进行修复：
1、案例区的水文地质条件：华北平原中部某连片果园，主要种植梨树、桃树和李子树。第一含水层中潜水水位在40米左右，厚度在60米左右。第一含水层表层地下水中硝酸根离子浓度在60-180mg/L之间，底部地下水中硝酸根离子浓度在5-10mg/L之间。自上世纪80年代以来，当地地下水中硝酸根离子持续上升，据某监测井的观测资料，1980年其硝酸根离子为3.0mg/L，1990年上升到30mg/L，1999年上升到80mg/L，2010年上升到143mg/L，显示出明显的污染态势。
2、农业种植情况：地表为连片的果园，通过遥感解译，地表果树覆盖面积占总面积的80%左右。
3、共在案例区建造三个修复单元，三口井之间的距离（中心距）均在100米左右，其位置呈三角形分布。每口井的井深均为地下水位以下11米，井内地下水位初始埋深分别为40米、40.5米、40.6米，三口井的深度分别为51米、52米、52米。成井时的填砾段（即填砾层4′）皆为地面以下1米到距离井底1米的深度，钻孔终孔内径为380mm，填砾层4′的厚度为50mm（止水材料填充层4的厚度也可以为50mm）。上述不透水管上段3′、不透水管下段3、滤水管3″均为混凝土管（滤水管3″属于混凝土滤水管），其内径为200mm。抽水试验结果表明，其水位降深在7米时的稳定单井涌水量均在400-600m3/d。井内下入额定抽水量为40m3/h、扬程为60米的深井泵。每个井口用水泥浇筑直径为5.5米、高为1.8米的圆形储水池11一座，其安全水容量为38m3。潜水泵上引出的排水管（铸铁水管）9从抽水井伸出并从储水池11的上端通入储水池内，浮子的容量为3L。当储水池11内的水位上升到1.6米的警戒水位时，水面上的浮子1005上升，推动杠杆1002转动，闸刀1001b与底座1001a上的静触头分离，刀开关1001处于断开位置，从而切断电源。储水池的底部引出带阀门的放水口与水龙带相接），引水灌溉。或者所述放水口直接通入水泥灌渠中。
4、此灌溉系统建成后，经过对三口井井内的硝酸根离子浓度测量，经过15个月的修复，三口井中硝酸根离子浓度下降了20-30mg/L，取得了明显的修复效果。
应用实例3：利用本发明所述的抽出及灌溉联合修复系统对硝酸盐污染的浅层地下水进行修复：
1、案例区的水文地质条件：华北平原东部某蔬菜基地，主要种植黄瓜、豆角、西红柿、芹菜等蔬菜。第一含水层中潜水水位在3米左右，含水层厚度在8米左右。第一含水层表层地下水中硝酸根离子浓度在50-190mg/L之间，第一含水层底部地下水中硝酸根离子浓度在20-35mg/L之间。自1981年有水质监测资料以来，当地地下水中硝酸根离子持续上升，1981年其硝酸根离子为4.2mg/L，1991年上升到25mg/L，2002年上升到85mg/L，2013年上升到153mg/L。
2、农业种植情况：地表为连片的蔬菜基地，面积在800亩左右，外围为小麦和玉米种植区。
3、共在案例区建造三个修复单元，三口井之间的距离（中心距）均在60米左右，其位置呈三角形分布。每口井的井深均为地下水位以下9米，其中末端伸入构成含水层底板的隔水层1米左右。成井时的填砾段（即填砾层4′）皆为地面以下1米到距离井底1米的深度，钻孔终孔内径为380mm，填砾层4′的厚度为50mm（止水材料填充层4的厚度也可以为50mm）。上述不透水管上段3′、不透水管下段3、滤水管3″均为混凝土管（滤水管3″属于混凝土滤水管），其内径为200mm。抽水试验结果表明，其水位降深在7米时的稳定单井涌水量均在100-200m3/d。井内下入额定抽水量为10m3/h、扬程为20米的潜水泵。每个井口用水泥浇筑直径为8米，高1.8米的圆形储水池11一座，其安全水容量为80m3。潜水泵上引出的排水管（铸铁水管）9从抽水井伸出并从储水池11的上端通入储水池内，浮子的容量为3L。当储水池11内的水位上升到1.6米的警戒水位时，水面上的浮子1005上升，推动杠杆1002转动，闸刀1001b与底座1001a上的静触头分离，刀开关1001处于断开位置，从而切断电源。储水池的底部引出带阀门的放水口与水龙带相接），引水灌溉。或者所述放水口直接通入水泥灌渠中。
4、此灌溉系统建成后，经过对三口井井内的硝酸根离子浓度测量，经过14个月的修复，三口井中硝酸根离子浓度下降了30-60mg/L，取得了明显的修复效果。
本发明实现了将地下水中硝酸盐及其它污染组分抽出、同时为农田提供灌溉水源及氮肥的目的，对硝酸盐污染的浅层地下水的修复成本低。
Claims (7)
1.一种硝酸盐污染的浅层地下水抽出及灌溉联合修复系统，具有若干个修复单元，每个修复单元具有抽水井（1）、潜水泵（6），其特征在于所述的每个修复单元还具有设置于地表的储水池（11）、自动断路开关（10），每个修复单元中，所述抽水井的井管的内径≥150mm，所述井管从地表向下0.9~1米长度段以及最底部0.9~1米长度段为不透水管而形成不透水管上段（3′）、不透水管下段（3），所述不透水管上段（3′）与井壁即钻井孔内壁之间、不透水管下段（3）与井壁即钻井孔内壁之间皆具有止水材料填充层（4），所述井管的不透水管上段（3′）与不透水管下段（3）之间的中间段为滤水管(3″)，滤水管(3″)与井壁即钻井孔内壁之间具有填砾层（4′）；当表层含水层厚度小于11米时，抽水井（1）的深度到含水层底部为止，当表层含水层厚度≥11米时，抽水井（1）的深度为伸入含水层9~11米；潜水泵（6）安装于井管内距井底2~2.5米处；储水池（11）设置于抽水井井口处，储水池（11）的底部具有带阀门（12）的放水口，潜水泵（6）上引出的排水管（9）从抽水井伸出并从储水池（11）的上端通入储水池内；自动断路开关（10）具有刀开关（1001）、可转动的杠杆（1002）、连杆（1003）、浮子（1005），刀开关的底座（1001a）固定在储水池(11)的外侧壁上部，刀开关的闸刀（1001b）末端为一可伸缩杆（1001c）并与杠杆(1002)的一端铰接，杠杆(1002)的中间与储水池(11)的外侧壁顶端铰接，杠杆(1002)的另一端与储水池相对应且与连杆(1003)的上端铰接，连杆(1003)的底端固定连接有浮子(1005)，连杆(1003)的中间固定有支撑杆(1004)，支撑杆(1004)的自由端与储水池(11)的内侧壁铰接，潜水泵（6）的电缆（8）与自动断路开关（10）的刀开关的底座电连接。
2.根据权利要求1所述的硝酸盐污染的浅层地下水抽出及灌溉联合修复系统，其特征在于上述不透水管上段（3′）、不透水管下段（3）和滤水管(3″)的材质为UPVC或者PPR或者混凝土。
3.根据权利要求1所述的硝酸盐污染的浅层地下水抽出及灌溉联合修复系统，其特征在于上述止水材料填充层（4）为水泥类防水材料填充层；填砾层（4′）的砾料为填充均匀、干净的石子。
4.根据权利要求1所述的硝酸盐污染的浅层地下水抽出及灌溉联合修复系统，其特征在于上述储水池（11）为方形或圆形或椭圆形，储水池（11）的材质为水泥或者UPVC或者PPR。
5.根据权利要求1所述的硝酸盐污染的浅层地下水抽出及灌溉联合修复系统，其特征在于上述井管的滤水管(3″)的内径为200mm；填砾层（4′）的厚度为50mm。
6.根据权利要求1所述的硝酸盐污染的浅层地下水抽出及灌溉联合修复系统，其特征在于上述储水池（11）的容量=（50-抽水井稳定涌水量（m3/小时））×（2~5）m3。
7.根据权利要求1所述的硝酸盐污染的浅层地下水抽出及灌溉联合修复系统，其特征在于上述修复单元的数量为多个，相邻的两个抽水井的井管的中心距=井管伸入含水层厚度×10 米±20米。
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