CN110960904A - 一种用于处理地下水污染的原位修复井及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于处理地下水污染的原位修复井，包括外层井筒、内层井筒、净水组件、反应介质和出水管，地下水由外层井筒上的第一进水孔进入原位修复井，经第一滤料初步过滤地下水中泥砂，然后经内层井筒上的第二进水孔由底部进入到内部净水组件，自下而上经净水单元中的第二滤料再次过滤以去除处理地下水中有机物和氨氮，最后通过出水管排出。进一步，还公开了一种用于处理地下水污染的原位修复系统。通过本发明，可快速、高效、低成本的对氨氮和有机物等污染的地下水进行修复，可单独多个井组合修复地下水，也可与渗透反应墙技术、原位生物修复技术等技术结合，形成复合处理技术，实现修复效益最大化。

Description

一种用于处理地下水污染的原位修复井及系统
技术领域
本发明涉及地下水修复技术领域，更具体地说，涉及一种地下水污染控制的原位修 复技术领域。
背景技术
随着国家经济的发展和城市化进程的加快，人们生活水平得到大大提高，但却带来 了不少的环境污染问题。近年来，由于生活垃圾的不合理填埋，工业污染物违章偷排以及地下油气管道泄漏等原因，导致大量的有害物质进入地下水系统，超过了地下水系统 的自净能力，地下水污染状况日益严重。因此，如何有效修复受污染的地下水，已成为 国内外学者的热点研究问题之一。
现有的地下水污染修复技术有十余种，可根据其修复位置分为原位修复和异位修复。异位修复技术一般将污染水体抽离出来，通过管道输送到地表再进行处理，这种方 式在处理时限要求较紧，处理程度要求不高，污染源比较集中时使用，前期内处理量大 且效果较好，但后期可能出现反弹、效率显著等问题，导致处理效果不佳。原位修复技 术是在人为干预的条件下省去抽出过程在原位将受污染地下水修复的技术，根据修复机 理不同，原位修复技术又可分为物理修复、化学修复、生物修复和可渗透反应格栅修复 技术。与异位修复相比，由于原位修复技术是在原位进行修复，能本质性的改良水体性 质，增强地下水系统的自净能力，对地层及地下水扰动小，一经面世就得到社会各界的 广泛认可，时至今日已经应用到各个类型的地下水修复工程中去。
由于原位修复是通过反应药剂或填料等反应介质在地下进行修复处理，其不可预见 性太强，而且难以控制其反应药剂或填料的更换。例如，可渗透反应格栅技术就是将一个填充有活性反应介质的被动反应区埋入地下，污染物通过与反应介质发生吸附、沉淀、过滤、降解等作用而从地下水中去除的原位修复技术，若反应介质过期后，不及时更换 反应介质，则已吸附饱和的反应介质本身就会成为一种污染源，向四周释放污染物质， 而更换反应介质的工序，首先必须将项目地土层全部挖开，相当于对当初的原位处理工 程重新建设一次，耗时耗力。
发明内容
为解决原位修复技术中难以更换反应药剂或填料等反应介质的技术问题，本发明公 开了一种用于处理地下水污染的原位修复井及系统，可方便更换反应药剂或填料等反应 介质。
本发明提供的技术方案为：
一种用于处理地下水污染的原位修复井，包括外层井筒、内层井筒、净水组件、反应介质和出水管；
所述外层井筒为沿长度方向贯通的中空圆柱体结构，筒壁上开设有若干第一进水孔；
所述内层井筒为沿长度方向贯通的中空圆柱体结构，筒壁底部开设有若干第二进水 孔；所述内层井筒与外层井筒为同轴等高设计，内外之间配置有第一滤料；
所述净水组件包括多个在内层井筒内沿内层井筒长度方向依次布置的净水单元，所 述净水单元内配置有用于处理地下水中有机物和氨氮的第二滤料；
所述出水管布置在外层井筒侧壁上部，并与内层井筒和外层井筒连通；
地下水由外层井筒上的第一进水孔进入原位修复井，经第一滤料初步过滤地下水中 泥砂，然后经内层井筒上的第二进水孔由底部进入到内部净水组件，自下而上经净水单元中的第二滤料再次过滤以去除处理地下水中有机物和氨氮，最后通过出水管排出。
作为一种优选方案，所述净水单元为中空圆柱体结构，内部设有多个相对独立的填 料放置腔，并配置有上盖板和底板，所述上盖板上设有吊耳和限位耳，所述底板和中空圆柱体的侧壁上设有若干孔洞。
作为一种优选方案，所述底板和中空圆柱体的侧壁上的开孔率为5％，孔洞直径为1 厘米。
作为一种优选方案，所述上盖板和底板还设有配合使用的连接机构，用于与相邻净 水单元固定连接。
作为一种优选方案，所述净水单元中具有一功能件放置区，各净水单元的功能放置 区上下连通。
作为一种优选方案，所述外层井筒的材质为预制混凝土，所述内层井筒的材质为HDPE，所述净水单元选用不锈钢材料制作。
作为一种优选方案，所述第一滤料包括粒径为3～5厘米的碎石、石英砂中的至少一 种。
作为一种优选方案，所述第一进水孔包括沿外层井筒长度方向等间隔分布的多组， 每一组又包括沿外层井筒周向均匀分布的多个。
作为一种优选方案，所述第二进水孔分布在距所述内层井筒底部两米以下的筒壁处，且呈梅花状均匀分布。
作为一种优选方案，所述外层井筒的直径为2米，井深15米，壁厚8厘米；所述 内层井筒的直径为1米，井深15米，壁厚8厘米；所述净水单元的直径为0.95米，高 1米。
作为一种优选方案，所述第一进水孔的直径为2厘米，沿筒壁长度方向每隔3米设置一圈；所述第二进水孔的直径为0.8厘米，孔间距为10厘米，均匀分布在距所述内 层井筒底部两米以下的筒壁处。
本发明还公开一种用于处理地下水污染的原位修复系统，其包括PRB地下围挡、出水调节池，以及上述任一种方案的原位修复井，所述PRB地下围挡用于将地下水引导至 所述原位修复井，所述原位修复井的出水管连接出水调节池。
本发明具有以下有益效果：
(1)通过原位修复井的内部净水组件的使用，方便更换反应药剂或填料等反应介质，快速、高效、低成本的对氨氮和有机物等污染的地下水进行修复。
(2)该原位修复井既可单独多个井组合修复地下水，也可与渗透反应墙技术(PRB，Permeable Reaction Barrier)、原位生物修复技术(ISB，In-Situ Bioremediation)等技术 结合，形成复合处理技术，从而实现修复效益最大化。
(3)该原位修复井中，地下水可通过重力及自身压力进行水力流动，不需另外增加动力装置来进行水力分布及流动，节省能耗。
附图说明
图1是实施例中所公开的原位修复井结构示意图；
图2是实施例中所公开的外层井筒结构示意图，其中：(a)为外层井筒的正视图，(b) 为外层井筒的俯视图；
图3是实施例中所公开的内层井筒结构示意图；
图4是实施例中所公开的净水单元结构示意图，其中：(a)为净水单元的上盖板的结构示意图，(b)为净水单元的正视图，(c)为净水单元的底板的结构示意图；
图5是实施例中所公开的原位修复井水流方向的示意图，其中的箭头表示水流方向；
图6是实施例中的复合处理技术平面布置示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，下面结合附图和具体实施例进行说明。
结合图1至图5所示，实施例中公开一种用于处理地下水污染的原位修复井(以下简称原位修复井)，其主要包括外层井筒1、外层滤料2、内层井筒3、内部净水组件4、 填料5以及出水管6。
如图2所示，外层井筒1为上下贯通的中空圆柱体结构，材质为预制混凝土，筒壁上均匀分布数个进水孔11。在具体应用时，可根据实际情况确定其井筒直径、深度、壁 厚及筒壁进水孔的大小分布。本实施例中，外层井筒1的直径为2米，井深15米，壁 厚8厘米，沿筒壁长度方向每隔3米设置一圈进水孔11，每圈进水孔呈“米”字排布(每 圈8个进水孔)，每个进水孔的直径为2厘米。如图2所示，外层井筒1为整个原位修 复井的最初进水布水点，地下水由外层井筒1的进水孔11进入修复井内后，渗入到外 层滤料2。外层滤料2可选择碎石、石英砂或其它各种滤料，滤料的粒径视具体情况而 定。本实施例中外层滤料2选择粒径为3～5厘米的碎石。外层滤料2将过滤掉地下水中 大部分的泥砂等污染物，初步处理地下水。
如图3所示，内层井筒3也为圆柱体结构，与外层井筒1同轴等高，材质为HDPE， 筒壁底部1～2米范围内均匀分布数个进水孔31。在具体应用时，可根据实际情况确定其 井筒直径、深度、壁厚及筒壁进水孔的大小分布。本实施例中，井筒直径为1米，井深 15米，壁厚8厘米，筒壁底部1米呈梅花状均匀分布数个进水孔31，孔间距为10厘米， 每个进水孔31的直径为0.8厘米。经外层滤料2过滤后的地下水由内层井筒3底部进 入到内部净水组件4中。
净水组件4为该修复井处理地下水的核心部分，净水组件4可根据实际情况做成多种形式。如图4所示，本实施例中的净水组件具有吊装、限位、可更换等功能，组件内 部放置各种滤料。具体的，内部净水组件分为15个净水单元，每个净水单元均为1米 高、直径0.95米的316L不锈钢中空圆柱体结构，主要包括圆柱形本体41、上盖板42、 底板43。圆柱形本体41内部被分隔为四个大小相等的填料放置腔44和一个功能件安装 区45，功能件安装区45布置在圆柱形本体41的中心位置，填料放置腔44以功能件安 装区45为中心周向均匀排布，其中，各填料放置腔44及功能件安装区45均沿圆柱形 本体41长度方向贯通至上盖板42和底板43。上盖板42主要用于相邻两个净水单元的 连接和安装，边缘配置有吊耳46和限位耳47，可方便将净水单元放入井中以及从井中 提取。各净水单元之前可相互连接，也可不连接，需要连接时，在上盖板42和底板43 上设置能配合使用的连接机构即可。。上盖板42与填料放置腔44和功能件安装区45相 对应的位置为漏空结构，这样不用开盖即可装卸填料。底板43与功能件安装区45相对 应的位置为漏空结构，使各功能件安装区45上下贯通。圆柱形本体41侧壁和底板43 上均开设有多个均匀分布的进水孔48，开孔率为5％，开孔直径为1cm。实施例中这种净 水单元的设计，圆柱形本体41、上盖板42、底板43可以一体成形，净水单元内部具有 多个填料放置腔，当然，除此之外，还可以其它设计，只要满足各净水单元内的填料5 能与外部污水接触即可。功能件安装区45也可以根据需求进行设计，包括是否处于中 心位置，空间大小等，可用于放置曝气管、传感器、检测仪。每节净水单元的填料放置腔44里装配有用于处理地下水中有机物和氨氮的填料5，例如沸石、锰砂等吸附材料。 在实际应用时，可通过吊机与吊耳相配合提出原位修复井内部的净水组件来更换填料， 从而解决了原位修复技术中难以更换反应药剂或填料等反应介质的技术问题。
原位修复井上部水平设置出水管6，出水管6连通内层井筒3及外层井筒1，从内 部净水组件4底部进入的地下水经填料5处理后通过上部出水管6排出原位修复井。实 施例中，地下水最低水面的相对高程为地面以下2.3米，原位修复井的出水管6中心轴 高程选择为地面以下2.8米。
如图6所示，实施例中还公开一种用于处理地下水污染的原位修复系统，其包括PRB 地下围挡7、出水调节池8，以及上述任一种方案的原位修复井9，出水管6后可通过管道连接一调节池8，用于缓存修复后的地下水。
进一步的，本实施例中的原位修复井还可与漏斗门式PRB技术、生物修复技术相结合，形成复合处理技术。受污染的地下水通过PRB地下水围挡8进入作为漏斗的原 位修复井中，经过与吸附、生物修复技术相结合的原位修复井修复后，进入下游。
最后需要说明的是，尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明 并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发 明所保护的范围的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施 例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于处理地下水污染的原位修复井，其特征在于：包括外层井筒、内层井筒、净水组件、反应介质和出水管；
所述外层井筒为沿长度方向贯通的中空圆柱体结构，筒壁上开设有若干第一进水孔；
所述内层井筒为沿长度方向贯通的中空圆柱体结构，筒壁底部开设有若干第二进水孔；所述内层井筒与外层井筒为同轴等高设计，内外之间配置有第一滤料；
所述净水组件包括多个在内层井筒内沿内层井筒长度方向依次布置的净水单元，所述净水单元内配置有用于处理地下水中有机物和氨氮的第二滤料；
所述出水管布置在外层井筒侧壁上部，并与内层井筒和外层井筒连通；
地下水由外层井筒上的第一进水孔进入原位修复井，经第一滤料初步过滤地下水中泥砂，然后经内层井筒上的第二进水孔由底部进入到内部净水组件，自下而上经净水单元中的第二滤料再次过滤以去除处理地下水中有机物和氨氮，最后通过出水管排出。
2.根据权利要求1所述的原位修复井，其特征在于，所述净水单元为中空圆柱体结构，内部设有多个相对独立的填料放置腔，并配置有上盖板和底板，所述上盖板上设有吊耳和限位耳，所述底板和中空圆柱体的侧壁上设有若干孔洞。
3.根据权利要求2所述的原位修复井，其特征在于，所述底板和中空圆柱体的侧壁上的开孔率为5％，孔洞直径为1厘米。
4.根据权利要求1所述的原位修复井，其特征在于，所述上盖板和底板还设有配合使用的连接机构，用于与相邻净水单元固定连接。
5.根据权利要求1所述的原位修复井，其特征在于，所述净水单元中具有一功能件放置区，各净水单元的功能放置区上下连通。
6.根据权利要求1所述的原位修复井，其特征在于，所述外层井筒的材质为预制混凝土，所述内层井筒的材质为HDPE，所述净水单元选用不锈钢材料制作。
7.根据权利要求1所述的原位修复井，其特征在于，所述第一滤料包括粒径为3～5厘米的碎石、石英砂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的原位修复井，其特征在于，所述第一进水孔包括沿外层井筒长度方向等间隔分布的多组，每一组又包括沿外层井筒周向均匀分布的多个；所述第二进水孔分布在距所述内层井筒底部两米以下的筒壁处，且呈梅花状均匀分布。
9.根据权利要求1所述的原位修复井，其特征在于，所述外层井筒的直径为2米，井深15米，壁厚8厘米；所述内层井筒的直径为1米，井深15米，壁厚8厘米；所述净水单元的直径为0.95米，高1米；所述第一进水孔的直径为2厘米，沿筒壁长度方向每隔3米设置一圈；所述第二进水孔的直径为0.8厘米，孔间距为10厘米，均匀分布在距所述内层井筒底部两米以下的筒壁处。
10.一种用于处理地下水污染的原位修复系统，其特征在于：包括PRB地下围挡、出水调节池，以及如权利要求1至9任意一项所述的用于处理地下水污染的原位修复井，所述PRB地下围挡用于将地下水引导至所述原位修复井，所述原位修复井的出水管连接出水调节池。
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