CN110961444B - 一种多相抽提井系统及其安装和清洁处置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多相抽提井系统，包括抽提井管、反冲洗装置、自动清洁装置、筛网箱和外筛网；所述抽提井管下端为具有筛缝的筛管，所述抽提井管内设置有气相抽提管和液相抽提管；所述反冲洗装置包括设置在抽提井管内部的反冲洗管；所述自动清洁装置设置在抽提井管和筛网箱中间，所述自动清洁装置包括上下移动的管道刷；所述筛网箱表面附有生物膜层，内部填充填料层；所述筛网箱外部设置有一层外筛网，所述外筛网上安装筛网振动器，所述筛网振动器由振动控制器控制振动。本发明还涉及一种多相抽提井系统安装和清洁处置方法。本发明操作简单、适配性强，能够在抽提过程中同时进行筛网清洁，使抽提井管及筛网清洁畅通。

Description

一种多相抽提井系统及其安装和清洁处置方法

技术领域

本发明属于污染场地原位多相抽提修复技术领域，涉及一种用于场地土壤污染治理的多相抽提井系统及其安装和清洁处置方法。

背景技术

原位修复技术已广泛应用于国内外污染场地的治理修复中，是土壤修复的主要技术，与异位修复技术相比，原位修复技术直接作用于污染区域上方，具有对土壤扰动作用小，操作简单，耗能低等优点。

多相抽提技术(multi-phase extraction，MPE)是一种重要的原位修复技术，可以同时进行污染土壤和地下水的修复治理。多相抽提技术由多相抽提、多相分离、污染物处理三个主要部分构成，是国内外修复挥发性有机物污染土壤和地下水的主要技术之一。多相抽提是多相抽提技术的核心部分，通过在污染区域上方原位构筑抽提井，由抽提井系统抽离，移除土壤和地下水中不同形态的污染物质，包括液态地下水、非水相液体（NAPL）以及不饱和土壤层中以气相形式存在的挥发性有机物等。多相抽提技术最突出的特征是运用真空提取方式，将地下污染物转移到地表进行处理，实现污染物的绿色清除。与传统修复技术相比，多相抽提技术具有操作方便、绿色清洁和不破坏土壤结构等优点，但是由于抽提管与土壤直接接触，抽提过程中产生的强负压气流带动土壤大颗粒的移动，易造成泥沙淤堵的问题，影响抽提效率和修复效果。解决抽提井堵塞问题，降低抽提井堵塞发生几率，延长抽提井系统使用寿命，对于提高土壤和地下水修复效能，保障修复系统可持续运行具有重要意义。

目前，国内针对多相抽提，抽提井防堵塞的实践研究较少，抽提井清洁防堵塞的设备和方法更少，仅有如申请号201910467566.8，名称为应用于土壤多相抽提的具有防堵塞功能的抽提井系统的发明专利，提供了一种应用于土壤多相抽提的具有防堵塞功能的抽提井系统，其设备和运行成本低，技术成熟，具有一定的防堵塞功能。然而，其防堵塞功能主要为被动式，无法进行自动化的清洁，且清洁处置操作复杂，当堵塞发生后只能开挖清理。因此有必要对现有抽提井防堵塞功能进行进一步改进，使其能实现自动清洁处置，以适应更加严苛的环境，提高多相抽提系统运行的稳定性。

发明内容

本发明提供一种用于场地土壤污染治理的多相抽提井系统及其安装和清洁处置方法，最大程度减少堵塞的发生，实现抽提井清洁的自动化，保证多相抽提系统的稳定运行。

本发明的技术方案：

一种多相抽提井系统，包括抽提井管、反冲洗装置、自动清洁装置、筛网箱和外筛网；

所述抽提井管下端为具有筛缝的筛管，所述抽提井管内设置有气相抽提管和液相抽提管，所述气相抽提管和液相抽提管分别与动力装置相连接；

所述反冲洗装置包括设置在抽提井管内部的反冲洗管，所述反冲洗管一端连接加压装置；

所述自动清洁装置设置在抽提井管和筛网箱中间，所述自动清洁装置包括上下移动的管道刷，所述管道刷由控制装置控制其沿抽提井管外部上下移动；

所述筛网箱表面附有生物膜层，内部填充填料层，所述筛网箱固定于抽提井管底部设置的抽提井管底部卡槽内；

所述筛网箱外部设置有一层外筛网，所述外筛网上安装筛网振动器，所述筛网振动器由振动控制器控制振动。

优选的，所述动力装置为真空泵和潜水泵，所述气相抽提管一端设置在抽提井管内，另一端连接真空泵；所述液相抽提管一端设置在抽提井管内部且底部连接潜水泵，另一端连接分离系统；所述气相抽提管上安装有气体流量计；所述液相抽提管上安装有液体流量计。

优选的，所述抽提井管为底部封闭的一整段UPVC井管。

优选的，所述加压装置为加压泵，所述反冲洗管为具有伸缩性能的反冲洗管，所述反冲洗管安装于抽提井管内部的一端位于液面以下。

优选的，所述抽提井管外壁安装有轮滑轨道，所述管道刷安装于滑轮上，所述滑轮设置于所述滑轮轨道内。

优选的，所述抽提井管底部卡槽上固定有定滑轮，所述管道刷分别连接提升绳和下降绳的一端，所述提升绳另一端连接控制装置，所述下降绳另一端通过定滑轮连接控制装置，所述控制装置为PA200微型电动卷扬机。

优选的，所述筛网箱由筛缝为0.5~1.5mm的不锈钢筛网构成，所述清洁装置及筛网箱顶部距离地面500~600mm；所述筛网箱包括上、下两层筛网箱体，下层筛网箱体固定于所述抽提井管底部卡槽内，上层筛网箱体固定于设置在下层筛网箱顶部的筛网箱卡槽内；所述筛网箱内部从上至下依次填充素填土、膨润土和细砂的填料层。

优选的，所述外筛网由筛缝为1.5~2.5mm框架筛网构成，所述筛网振动器为CZ-10仓壁振动器，所述外筛网与筛网箱顶部安装硅胶密封塞。

优选的，所述外筛网与筛网箱间、筛网箱与抽提井管间以及抽提井管内均设置300~500mm的沉砂段。

一种多相抽提井系统安装和清洁处置方法，采用由内向外的方式进行安装，具体包括以下步骤：

步骤1、首先将反冲洗管安装于抽提井管内，反冲洗管的另一端连接加压泵，管道刷安装于组装完毕的抽提井管外壁，采用两个半圆形管道刷组合安装；

步骤2、管道刷安装固定于滑轮上，滑轮置于抽提井管井壁滑轮轨道内；

步骤3、将提升绳一端固定于管道刷上，另一端连接控制装置，下降绳一端固定于管道刷上，通过定滑轮使另一端连接控制装置；

步骤4、筛网箱安装于管道刷外侧，通过设置于抽提井管底部的抽提井管底部卡槽固定，上层筛网箱固定在下层筛网箱顶部的筛网箱卡槽内；

步骤5、外筛网置于筛网箱外部，外筛网上安装筛网振动器，筛网振动器与地面振动控制器相连，外筛网与筛网箱顶部、筛网箱顶部与抽提井管间均安装硅胶密封塞保持系统密闭性；

步骤6、安装好的多相抽提井系统整体放置于井内，筛网箱内填充填料，于清洁装置及筛网箱顶部填充500~600mm的填土层进行封闭；

步骤7、多相抽提运行中，根据气体流量计和液体流量计读数，判断抽提井堵塞状况；

步骤8、在气体流量计和液体流量计运行不稳定，气体流量计下降超过4m³/h（30%左右），液体流量计下降0.075m³/h（25%左右）时，开启连接在管道刷的控制装置，带动管道刷对筛管及筛网箱的筛网进行清刷，同时启动筛网振动器，通过振动筛网使土壤颗粒脱落，气体流量计和液体流量计持续下降时停止抽提，开启反冲洗装置，利用反冲洗装置清洗液面下筛网部分；

步骤9、当自动清洁装置清洁效果不明显，将抽提井上方土壤进行开挖，逐层提取出填充有填料的筛网箱，进行更新替换；

步骤10、替换完毕后，安装好筛网箱和硅胶密封塞，做好密闭处理，回填土壤，完成抽提井的清洁处理。

与现有技术相比，本发明优点为：

本发明设置反冲洗装置，反冲洗管中液体在加压泵动力作用下，能有效清洗液面下堵塞筛管；

本发明设置自动清洁设施，通过安装于管道壁上的滑轮装置以及设置于地面的控制装置，进一步便于管道刷的上下移动，通过与筛网振动器协同作用，实现管道堵塞泥沙的自动清除，其处置方便、操作简单、适配性强，能够在抽提过程中同时进行筛网清洁，使抽提井管及筛网清洁畅通，保证多相抽提系统的稳定运行，从而保证土壤和地下水的修复效果；

本发明通过设置模块化分层填料筛网箱结构，解决堵塞发生后填料层难以更换的问题，便于填料层清洁替换；

本发明通过设置筛网箱表面生物膜层，有效分解附着于填料上的污染物，并且在抽提后期，抽提效率降低时，促进污染物的分解抽提；

本发明通过设置多层过滤筛网层及沉砂段，延缓堵塞发生的几率，延长抽提井的使用周期。

附图说明

图1为本发明实施例一种防堵塞抽提井系统结构示意图；

图2为本发明清洁装置结构示意图；

图3为本发明振动筛装置结构示意图。

图中：1、抽提井管；2、气相抽提管；3、真空泵；4、液相抽提管；5、潜水泵；6、筛管；7、硅胶密封塞；8、管道刷；9、滑轮；10、滑轮轨道；11、定滑轮；12、下降绳；13、提升绳；14、控制装置；15、抽提井管底部卡槽；16、筛网箱；17、筛网箱卡槽；18、素填土；19、膨润土；20、细砂；21、外筛网；22、沉砂段；23、气体流量计；24、液体流量计；25、筛网振动器；26、振动控制器；27、加压泵；28反冲洗管。

具体实施方式

为清晰阐明本发明实施例的目的、技术方案及优点，将结合附图和具体实施方式进行清晰、完整说明。

如图1、图2和图3所示，本发明提供一种具有防堵塞、清洁功能的土壤多相抽提井系统，包括：抽提井管1、气相抽提管2、真空泵3、液相抽提管4、潜水泵5、筛管6、硅胶密封塞7、管道刷8、小滑轮9、滑轮轨道10、定滑轮11、下降绳12、提升绳13、控制装置14、抽提井管底部卡槽15、筛网箱16、筛网箱卡槽17、素填土18、膨润土19、细砂20、外筛网21、沉砂段22、气体流量计23、液体流量计24、筛网振动器25、振动控制器26、加压泵27和反冲洗管28。所述控制装置为PA200微型电动卷扬机。所述筛网振动器25为CZ-10仓壁振动器。

本发明的抽提井管1为底部封闭的一整段UPVC井管，下端是具有筛缝的筛管6，气相抽提管2一端连接抽提井管1，另一端连接真空泵3，液相抽提管4一端连接位于抽提井管1内部的潜水泵5，另一端连接分离系统，气相抽提管2和液相抽提管4上分别安装有气体流量计23和液体流量计24。通过真空泵3和潜水泵5提供抽提动力。

本发明的反冲洗装置包括安装于抽提井管1内部的反冲洗管28和连接的加压泵27，反冲洗管28位于液面以下，通过加压泵27提供的动力，冲洗液面下筛管6。

本发明的清洁装置包括控制装置14和管道刷8，滑轮9安装在管道刷8上，并放置于抽提井管1管壁滑轮轨道10内，管道刷8和控制装置14分别与下降绳12和提升绳13相连，并且下降绳12通过固定于抽提井管底部卡槽15上的定滑轮11与控制装置相连。使用时，通过控制装置14将动力传递到下降绳12和提升绳13，通过绳索的移动，进而驱动管道刷8上下清刷，使泥砂落入下端预设的沉砂段22。下降绳12和提升绳13于硅胶密封塞7以上部分位于橡胶管内，保证系统处于密闭状态。

本发明抽提井管1外部设置管道刷8，管道刷8位于抽提井管1和筛网箱16中间，能有效解决多相抽提时土壤颗粒造成抽提井堵塞的难题。

本发明通过设置由筛网构成的筛网箱16装填填料，筛网箱由上下两层组成，上层筛网箱固定于下层筛网箱卡槽17内，筛网箱16表面附有生物膜层，内部依次填充素填土18、膨润土19和细砂20的填料层，筛网箱底部固定于抽提井管底部卡槽15上，筛网箱外部设置外筛网21，外筛网21与筛网箱16顶部安装硅胶密封塞7，保持抽提系统的密闭性。

本发明通过在外筛网21上安装筛网振动器25，与地面振动控制器26相连构成振动筛装置，筛网振动器26振动筛网，使附着的土壤颗粒脱落。

下面结合2019年5月应用于某石化公司老厂区修复实施例对本发明提供的防堵塞抽提井清洁处置方法做更进一步描述。

该厂区土壤和地下水主要受到石油类、苯、乙苯等有机物污染，地下水埋深7~14m，含水层成分为含土卵砾石，厚度为2~4m。

多相抽提系统运行时，土壤中气体和地下水在真空泵3和潜水泵5抽出动力下，首先经过筛缝为1.5~2.5mm的外筛网21，筛去粒径大于2.5mm的土壤颗粒，再次经过由0.5~1.5mm筛网组成的筛网箱16填料层，进一步筛去粒径大于1.5mm的土壤颗粒，最后通过筛缝小于0.5mm的筛管6。由筛网拦截的土壤大颗粒在重力作用下沉降到预设的底部沉砂段22中。定期启动清洁装置和筛网振动器，将附着在筛网和筛管6上的土壤颗粒清除，保证系统的稳定运行。

本发明中气体流量计23和液体流量计24用于监控抽提井的运行状态，当气体流量计23和液体流量计24下降幅度大或运行状态不稳定时，开启清洁装置和筛网振动器25，必要时停止抽提，利用反冲洗装置清洗筛管6。当清洁效果不明显时，整体提出筛网箱16，更换网箱内的填料，进行彻底清洁，从而保证多相抽提系统的稳定运行。

本发明还提供一种防堵塞抽提井安装和清洁处置方法，采用由内向外的方式进行安装，具体包括以下步骤：

步骤1、首先将反冲洗管28安装于抽提井管1内，反冲洗管28的另一端连接加压泵27，管道刷8安装于组装完毕的抽提井管1外壁，采用两个半圆形管道刷1组合安装；

步骤2、管道刷1安装固定于滑轮9上，滑轮9置于抽提井管1井壁滑轮轨道10内；

步骤3、将提升绳13一端固定于管道刷8上，另一端连接控制装置14，下降绳12一端固定于管道刷8上，通过定滑轮11使另一端连接控制装置14；

步骤4、筛网箱16安装于管道刷8外侧，通过设置于抽提井管1底部的抽提井管底部卡槽15固定，上层筛网箱固定在下层筛网箱顶部的筛网箱卡槽17内；

步骤5、外筛网21置于筛网箱16外部，外筛网21上安装筛网振动器25，筛网振动器25与地面振动控制器26相连，外筛网21与筛网箱16顶部、筛网箱16顶部与抽提井管1间均安装硅胶密封塞7保持系统密闭性；

步骤6、安装好的多相抽提井系统整体放置于井内，筛网箱16内填充填料，于清洁装置及筛网箱16顶部填充500~600mm的填土层进行封闭；

步骤7、多相抽提运行中，根据气体流量计23和液体流量计24读数，判断抽提井堵塞状况；

步骤8、在气体流量计23和液体流量计24运行不稳定，，气体流量计下降超过4m³/h（30%左右），液体流量计下降0.075m³/h（25%左右）时，开启连接在管道刷8的控制装置14，带动管道刷8对筛管6及筛网箱16的筛网进行清刷，同时启动筛网振动器25，通过振动筛网使土壤颗粒脱落，气体流量计和液体流量计持续下降时停止抽提，开启反冲洗装置，利用反冲洗装置清洗液面下筛网部分；

步骤9、当自动清洁装置清洁效果不明显，将抽提井上方土壤进行开挖，逐层提取出填充有填料的筛网箱16，进行更新替换；

步骤10、替换完毕后，安装好筛网箱16和硅胶密封塞7，做好密闭处理，回填土壤，完成抽提井的清洁处理。

Claims (1)

1.一种多相抽提井系统，其特征在于，包括抽提井管（1）、反冲洗装置、自动清洁装置、筛网箱（16）和外筛网（21）；

所述抽提井管（1）下端为具有筛缝的筛管（6），所述抽提井管（1）内设置有气相抽提管（2）和液相抽提管（4），所述气相抽提管（2）和液相抽提管（4）分别与动力装置相连接；

所述反冲洗装置包括设置在抽提井管（1）内部的反冲洗管（28），所述反冲洗管（28）一端连接加压装置；

所述自动清洁装置设置在抽提井管（1）和筛网箱（16）中间，所述自动清洁装置包括上下移动的管道刷（8），所述管道刷（8）由控制装置（14）控制其沿抽提井管（1）外部上下移动；

所述筛网箱（16）表面附有生物膜层，内部填充填料层，所述筛网箱（16）固定于抽提井管底部设置的抽提井管底部卡槽（15）内；

所述筛网箱（16）外部设置有一层外筛网（21），所述外筛网（21）上安装筛网振动器（25），所述筛网振动器（25）由振动控制器（26）控制振动；

所述动力装置为真空泵（3）和潜水泵（5），所述气相抽提管（2）一端设置在抽提井管内，另一端连接真空泵（4）；所述液相抽提管（4）一端设置在抽提井管内部且底部连接潜水泵（5），另一端连接分离系统；所述气相抽提管（2）上安装有气体流量计（23）；所述液相抽提管（4）上安装有液体流量计（24）；

所述抽提井管（1）为底部封闭的一整段UPVC井管；

所述加压装置为加压泵（27），所述反冲洗管（28）为具有伸缩性能的反冲洗管，所述反冲洗管（28）安装于抽提井管（1）内部的一端位于液面以下；

所述抽提井管（1）外壁安装有滑轮轨道（10），所述管道刷（8）安装于滑轮（9）上，所述滑轮（9）设置于所述滑轮轨道（10）内；

所述抽提井管底部卡槽（15）上固定有定滑轮（11），所述管道刷（8）分别连接提升绳（13）和下降绳（12）的一端，所述提升绳（13）另一端连接控制装置（14），所述下降绳（12）另一端通过定滑轮（11）连接控制装置（14）；

所述筛网箱（16）由筛缝为0 .5~1 .5mm的不锈钢筛网构成，所述清洁装置及筛网箱（16）顶部距离地面500~600mm；所述筛网箱（16）包括上、下两层筛网箱体，下层筛网箱体固定于所述抽提井管底部卡槽（15）内，上层筛网箱体固定于设置在下层筛网箱顶部的筛网箱卡槽（17）内；所述筛网箱（16）内部从上至下依次填充素填土（18）、膨润土（19）和细砂（20）的填料层；

所述外筛网（21）由筛缝为1 .5~2 .5mm框架筛网构成，所述筛网振动器（25）为CZ-10仓壁振动器，所述外筛网（21）与筛网箱（16）顶部安装硅胶密封塞（7）；

所述外筛网（21）与筛网箱（16）间、筛网箱（16）与抽提井管（1）间以及抽提井管（1）内均设置300~500mm的沉砂段（22）；

该多相抽提井系统安装和清洁处置方法，采用由内向外的方式进行安装，具体包括以下步骤：

步骤1、首先将反冲洗管（28）安装于抽提井管（1）内，反冲洗管（28）的另一端连接加压泵（27），管道刷（8）安装于组装完毕的抽提井管（1）外壁，采用两个半圆形管道刷（1）组合安装；

步骤2、管道刷（1）安装固定于滑轮（9）上，滑轮（9）置于抽提井管（1）井壁滑轮轨道（10）内；

步骤3、将提升绳（13）一端固定于管道刷（8）上，另一端连接控制装置（14），下降绳（12）一端固定于管道刷（8）上，通过定滑轮（11）使另一端连接控制装置（14）；

步骤4、筛网箱（16）安装于管道刷（8）外侧，通过设置于抽提井管（1）底部的抽提井管底部卡槽（15）固定，上层筛网箱固定在下层筛网箱顶部的筛网箱卡槽（17）内；

步骤5、外筛网（21）置于筛网箱（16）外部，外筛网（21）上安装筛网振动器（25），筛网振动器（25）与地面振动控制器（26）相连，外筛网（21）与筛网箱（16）顶部、筛网箱（16）顶部与抽提井管（1）间均安装硅胶密封塞（7）保持系统密闭性；

步骤6、安装好的多相抽提井系统整体放置于井内，筛网箱（16）内填充填料，于清洁装置及筛网箱（16）顶部填充500~600mm的填土层进行封闭；

步骤7、多相抽提运行中，根据气体流量计（23）和液体流量计（24）读数，判断抽提井堵塞状况；

步骤8、在气体流量计（23）和液体流量计（24）运行不稳定，气体流量计下降超过4m³/h或30%，液体流量计下降0 .075m³/h或25%时，开启连接在管道刷（8）的控制装置（14），带动管道刷（8）对筛管（6）及筛网箱（16）的筛网进行清刷，同时启动筛网振动器（25），通过振动筛网使土壤颗粒脱落，气体流量计和液体流量计持续下降时停止抽提，开启反冲洗装置，利用反冲洗装置清洗液面下筛网部分；

步骤9、当自动清洁装置清洁无效果，将抽提井上方土壤进行开挖，逐层提取出填充有填料的筛网箱（16），进行更新替换；

步骤10、替换完毕后，安装好筛网箱（16）和硅胶密封塞（7），做好密闭处理，回填土壤，完成抽提井的清洁处理。