CN111804717B - 用于土壤及地下水修复的可调节修复井系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于土壤及地下水修复的可调节修复井系统，包括井盖、井体、可调伸缩管和高压药剂注入管；井体包括作为内壁的预制筛管和作为外壁的封孔段、过滤段；可调伸缩管竖直设置于井体内中心位置采用液压驱动，包括最少两根可伸缩管件；每一可伸缩管件的靠近下端的外壁均设有封隔器；所有封隔器均通过控制软管与外部液压控制设备连接，由外部液压控制设备驱动膨胀；高压药剂注入管下部对应每一封隔器下方的位置均设有出药口；井体底部设有潜水泵；潜水泵通过抽出管路与地面抽提泵相连。本发明的应用实现了修复药剂注入深度和注入截面的可调节，从而提高修复药剂注入的针对性和精准性，实现精准修复目标。
Description
技术领域
本发明涉及土壤及地下水污染的修复技术领域，特别涉及用于土壤及地下水修复的可调节修复井系统。
背景技术
随着城市化进程的推进、产业结构调整的加快以及生态文明建设要求的提高，土壤及地下水污染治理已经成为当前城市双修及生态文明建设的重要内容。土壤及地下水污染的主要来源为化工、冶炼、纺织印染、电镀等涉化工业企业长期生产过程中的跑冒滴漏、事故、违法排污等。根据污染物类型，土壤及地下水污染主要可分为重金属、有机污染，目前土壤及地下水修复技术主要有固化稳定化、土壤淋洗、化学氧化/还原、热脱附及生物修复等，相应的又可以分为原位和异位两种形式。
原位土壤及地下水修复技术由于其不需要开挖、环境扰动小、二次污染风险低等优势，近年来在土壤及地下水修复中越来越受到青睐。原位土壤及地下水修复根据修复技术的不同，又可分为原位化学氧化、原位化学还原、原位淋洗、原位生物修复等技术，通常都需要向土壤及地下水中注入修复药剂，注入药剂的方式包括高压旋喷、固定注射井、直推式注入等。我国南方地区浅部地层一般以粘性土-夹砂粉土为主，地层结构中常存在水平夹薄层，含水层非均质特征明显，地下水含水层具有孔隙空腔、优势通道、水位变幅带的毛细作用等，导致局部渗透条件相对较差，药剂的扩散时间较长，往往造成修复盲区。传统的固定注入井由固定的开筛段构成，实际应用过程中存在一些瓶颈，例如深度不可调节、无法对局部残留进行针对性修复、开筛段过长需要较高的注入压力、修复药剂浪费等。
因此，如何提高修复药剂注入的针对性和精准性，实现精准修复目标成为本领域技术人员积雪解决的技术问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供用于土壤及地下水修复的可调节修复井系统，实现的目的是实现修复药剂注入深度和注入截面的可调节，从而提高修复药剂注入的针对性和精准性，实现精准修复目标。
为实现上述目的，本发明公开了用于土壤及地下水修复的可调节修复井系统，包括井盖、井体、可调伸缩管和高压药剂注入管。
其中，所述井体包括作为内壁的预制筛管，以及作为外壁的封孔段和过滤段；
所述预制筛管用于支撑所述封孔段和所述过滤段，并能够渗透水和修复药剂；所述封孔段设置于地下水水面的上方，符合密封止水要求；所述过滤段设置在所述封孔段之下，下端插入所述地下水的抽提层，能够渗透水和修复药剂；
所述可调伸缩管竖直设置于所述井体内中心位置，采用液压驱动方式实现伸缩，包括最少两根相互套接，并能够沿长度方向往复移动的可伸缩管件；其中，设置于最上方的所述可伸缩管件与所述井盖连接；
每一所述可伸缩管件的靠近下端的外壁均设有封隔器；所有所述封隔器均通过控制软管与外部液压控制设备连接，由所述外部液压控制设备驱动膨胀；当所述封隔器膨胀后，所述封隔器与相应位置的所述预制筛管的管壁接触并密闭贴合；
所述高压药剂注入管设置于所述井体内靠近所述预制筛管的位置，上端与外部注药装置连接，下部对应每一所述封隔器下方的位置均设有出药口，且每一所述出药口的位置均能够对应相应的所述封隔器所在位置进行调节；
所述井体底部设有潜水泵；所述潜水泵通过抽出管路与地面抽提泵相连。
优选的，所述封孔段采用黏土、膨润土或混凝土制成；所述过滤段采用石英砂或砾石制成。
优选的，所述井盖与井壁之间密封。
优选的，所述预制筛管的开筛率为20％至30％。
优选的，每一所述可伸缩管件均采用不锈钢材料制成。
优选的，设置于最上方的所述可伸缩管件的内壁设有限位器，限制其他所述可伸缩管件的移动位置。
更优选的，所述可调伸缩管包括两根相互套接，并能够沿长度方向往复移动的可伸缩管件；
设置于上方的所述可伸缩管件在位于所述限位器下方的管壁上设有进油口，在位于靠近下端的管壁上设有回油口；
设置于下方的另一所述可伸缩管件的上端设有活塞；所述活塞设置于所述进油口和所述回油口之间，通过所述液压驱动方式实现往复移动；
所述进油口和所述回油口分别通过进油管和回油管与外部液压泵以及外部油箱连接。
优选的，每一所述出药口均设有相应的控制阀门。
优选的，所述封孔段的底部位于所述地下水水面的上方高度在1米以上的位置。
本发明的有益效果：
本发明为可调节修复井系统，通过伸缩管结构、液压控制、封隔器封隔、控制阀调节等方法，实现了修复药剂的可调节分层注入，且药剂的注入深度和截面高度范围可调，提高了药剂注入的精准性，减少了药剂的无谓浪费，特别适用于对上层轻质污染物和下层重质污染物进行针对性的处理和抽提，根据非水相污染物的迁移、尺寸变化灵活调节药剂注入深度及注入截面大小，实现精准修复。
本发明的应用可显著提高修复药剂注入的针对性和精准性，实现精准修复目标，显著减少药剂损耗，降低修复成本。亦可强化药剂与污染物的接触效果，减少地质结构对药剂传输的影响，提高对污染物的修复效率。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1示出本发明一实施例的结构示意图。
图2示出本发明一实施例中可调伸缩管的局部放大结构示意图。
图3示出本发明一实施例的横截面结构示意图。
具体实施方式
实施例
如图1至图3所示，用于土壤及地下水修复的可调节修复井系统，包括井盖1、井体2、可调伸缩管3和高压药剂注入管4。
其中，井体2包括作为内壁的预制筛管5，以及作为外壁的封孔段6和过滤段7；
预制筛管5用于支撑封孔段6和过滤段7，并能够渗透水和修复药剂；封孔段6设置于地下水8水面的上方，符合密封止水要求；过滤段7设置在封孔段6之下，下端插入地下水8的抽提层10，能够渗透水和修复药剂；
可调伸缩管3竖直设置于井体2内中心位置，采用液压驱动方式实现伸缩，包括最少两根相互套接，并能够沿长度方向往复移动的可伸缩管件9；其中，设置于最上方的可伸缩管件9与井盖1连接；
每一可伸缩管件9的靠近下端的外壁均设有封隔器11；所有封隔器11均通过控制软管12与外部液压控制设备13连接，由外部液压控制设备13驱动膨胀；当封隔器11膨胀后，封隔器11与相应位置的预制筛管5的管壁接触并密闭贴合；
高压药剂注入管4设置于井体2内靠近预制筛管5的位置，上端与外部注药装置14连接，下部对应每一封隔器11下方的位置均设有出药口15，且每一出药口15的位置均能够对应相应的封隔器11所在位置进行调节；
井体2底部设有潜水泵16；潜水泵16通过抽出管路17与地面抽提泵18相连。
本发明的原理如下：
1、通过可调伸缩管3结构及液压控制，实现注入深度的调节，通过封隔器11封隔，实现分层注入，从而提高药剂注入的准确性和针对性，可解决传统固定注入井难以聚焦局部污染物的难题，减少药剂浪费。
2、采用多级可伸缩管件9的套管结构，可实现注入药剂的可调节多层注入，可选择性的改变地下水注入方式，改变局部流场，强化地下水扰动，克服修复盲区难题，避免修复后污染物反弹。
3、特别适用于具有非水相污染物的地下水污染环境，非水相污染物会随着地下水位的变化而变化，且随着修复的持续，其污染羽形态尺寸将发生较大变化，本技术可根据非水相污染物的迁移、尺寸变化灵活调节药剂注入深度及注入截面大小，实现精准修复。
在某些实施例中，封孔段6采用黏土、膨润土或混凝土制成；过滤段7采用石英砂或砾石制成。
在某些实施例中，井盖1与井壁之间密封。
在某些实施例中，预制筛管5的开筛率为20％至30％。
在某些实施例中，每一可伸缩管件9均采用不锈钢材料制成。
在某些实施例中，设置于最上方的可伸缩管件9的内壁设有限位器19，限制其他可伸缩管件9的移动位置。
在某些实施例中，可调伸缩管3包括两根相互套接，并能够沿长度方向往复移动的可伸缩管件9；
设置于上方的可伸缩管件9在位于限位器19下方的管壁上设有进油口20，在位于靠近下端的管壁上设有回油口21；
设置于下方的另一可伸缩管件9的上端设有活塞22；活塞22设置于进油口20和回油口21之间，通过液压驱动方式实现往复移动；
进油口20和回油口21分别通过进油管23和回油管25与外部液压泵24以及外部油箱26连接。
在某些实施例中，每一出药口15均设有相应的控制阀门。
在某些实施例中，封孔段6的底部位于地下水8水面的上方高度在1米以上的位置。
在实际应用中，通过可调伸缩管3的控制可实现注入深度调节，根据需要调整两个相邻的封隔器11分别位于待修复层上方，和待修复层下方，使得两封隔器11在封隔后形成的覆盖整个待修复层的独立内腔，药剂从两封隔器11形成的内腔注入待修复层。
当待修复层埋厚度较厚时，可伸缩管件9可以较大幅度伸长保证两个封隔器11形成的内腔足以覆盖待修复层。
此外，可以根据需要设计多段可伸缩管件9，从上向下每两个相邻的可伸缩管件9都形成一组如液压缸和活塞杆的液压驱动方式，以此获得更长注入深度和覆盖范围，实现多层可调节注入。
通过可调伸缩管3的控制可实现注入截面的调节，例如当两封隔器11已分别处于待修复层的上方和下方时，若待修复层较薄，而两封隔器11中间空腔较高，药剂注入范围过大会导致药剂浪费，可通过调节两封隔器11之间间距调整空腔高度，从而实现精准修复，并节约药剂成本。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (6)
1.用于土壤及地下水修复的可调节修复井系统，包括井盖（1）、井体（2）、可调伸缩管（3）和高压药剂注入管（4）；其特征在于，所述井体（2）包括作为内壁的预制筛管（5），以及作为外壁的封孔段（6）和过滤段（7）；
所述预制筛管（5）用于支撑所述封孔段（6）和所述过滤段（7），并能够渗透水和修复药剂；所述封孔段（6）设置于地下水（8）水面的上方，符合密封止水要求；所述过滤段（7）设置在所述封孔段（6）之下，下端插入所述地下水（8）的抽提层（10），能够渗透水和修复药剂；
所述可调伸缩管（3）竖直设置于所述井体（2）内中心位置，采用液压驱动方式实现伸缩，包括最少两根相互套接，并能够沿长度方向往复移动的可伸缩管件（9）；其中，设置于最上方的所述可伸缩管件（9）与所述井盖（1）连接；
每一所述可伸缩管件（9）的靠近下端的外壁均设有封隔器（11）；所有所述封隔器（11）均通过控制软管（12）与外部液压控制设备（13）连接，由所述外部液压控制设备（13）驱动膨胀；当所述封隔器（11）膨胀后，所述封隔器（11）与相应位置的所述预制筛管（5）的管壁接触并密闭贴合；
所述高压药剂注入管（4）设置于所述井体（2）内靠近所述预制筛管（5）的位置，上端与外部注药装置（14）连接，下部对应每一所述封隔器（11）下方的位置均设有出药口（15），且每一所述出药口（15）的位置均能够对应相应的所述封隔器（11）所在位置进行调节；
所述井体（2）底部设有潜水泵（16）；所述潜水泵（16）通过抽出管路（17）与地面抽提泵（18）相连；
所述封孔段（6）采用黏土、膨润土或混凝土制成；所述过滤段（7）采用石英砂或砾石制成；
设置于最上方的所述可伸缩管件（9）的内壁设有限位器（19），限制其他所述可伸缩管件（9）的移动位置；
所述可调伸缩管（3）包括两根相互套接，并能够沿长度方向往复移动的可伸缩管件（9）；
设置于上方的所述可伸缩管件（9）在位于所述限位器（19）下方的管壁上设有进油口（20），在位于靠近下端的管壁上设有回油口（21）；
设置于下方的另一所述可伸缩管件（9）的上端设有活塞（22）；所述活塞（22）设置于所述进油口（20）和所述回油口（21）之间，通过所述液压驱动方式实现往复移动；
所述进油口（20）和所述回油口（21）分别通过进油管（23）和回油管（25）与外部液压泵（24）以及外部油箱（26）连接。
2.根据权利要求1所述的用于土壤及地下水修复的可调节修复井系统，其特征在于，所述井盖（1）与井壁之间密封。
3.根据权利要求1所述的用于土壤及地下水修复的可调节修复井系统，其特征在于，所述预制筛管（5）的开筛率为20%至30%。
4.根据权利要求1所述的用于土壤及地下水修复的可调节修复井系统，其特征在于，每一所述可伸缩管件（9）均采用不锈钢材料制成。
5.根据权利要求1所述的用于土壤及地下水修复的可调节修复井系统，其特征在于，每一所述出药口（15）均设有相应的控制阀门。
6.根据权利要求1所述的用于土壤及地下水修复的可调节修复井系统，其特征在于，所述封孔段（6）的底部位于所述地下水（8）水面的上方高度在1米以上的位置。
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2020
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