CN112775168B - 一种原位分段筛孔井修复地下水的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种原位分段筛孔井修复地下水的系统和方法，包括设置在待修复区域地下的筛孔井，筛孔井内部具有供修复液注入的空腔，筛孔井的侧壁上由上至下依次设置多个筛孔层，筛孔层上包括多组筛孔。还公开了一种方法，包括以下步骤：获取地下水污染区域的水文地质参数和污染物参数；基于水文地质参数和污染物参数，确定修复液参数、最优注水间距；在地下水污染区域的下游布设筛孔井；根据最优注水间距，在筛孔井的井壁上设置分段筛孔层；向筛孔井中注入修复液。本发明通过分段筛孔井将修复液输送到地下，将修复液通过分段筛孔层分离成多条羽流，从而扩大修复液和地下水污染物之间的接触面积，提高污染物和修复液的质量交换通量和反应混合效率。

Description

一种原位分段筛孔井修复地下水的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种原位分段筛孔井修复地下水的系统和方法，属于地下水原位修复技术领域。
背景技术
随着世界范围内地下水污染的日益严重和人们对水资源需求的不断增长，地下水修复的效率问题变得越来越重要。原位地下水修复技术是将修复液注入被污染的含水层，并通过生物化学反应使得污染物得到降解。然而，地下水系统中由于水流速度慢，产生的弥散系数小，导致修复液与污染物不能充分混合。因此，本发明提出一种提高地下水污染修复效率、降低能源损耗和人工成本的原位分段筛孔井修复地下水的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中因无法实现修复液与地下水污染物充分混合导致地下水修复效率低的不足，提供一种原位分段筛孔井修复地下水的系统和方法，技术方案如下：
一种原位分段筛孔井修复地下水的系统，包括设置在待修复区域地下的筛孔井，筛孔井内部具有供修复液注入的空腔，筛孔井的侧壁上由上至下依次设置多个筛孔层，筛孔层上包括多组筛孔。
进一步地，多组筛孔均匀分布。
进一步地，还包括修复液药剂罐，修复液药剂罐连通水泵，水泵的输出管道深入筛孔井的空腔内，向空腔内持续注入修复液。
一种原位分段筛孔井修复地下水的方法，包括以下步骤：
获取地下水污染区域的水文地质参数和污染物参数；
基于水文地质参数和污染物参数，确定修复液参数、最优注水间距；
在地下水污染区域的下游布设筛孔井；
根据最优注水间距，在筛孔井的井壁上设置分段筛孔层；
向筛孔井中注入修复液。
进一步地，最优注水间距通过公式(1)计算：
Figure BDA0002822127620000021
式中，Dt指横向弥散系数，L为修复羽的长度，v为地下水流速，w为单个筛孔层的高度；
L通过公式(2)计算：
Figure BDA0002822127620000022
式中：Dt指横向弥散系数，v指地下水流速，w指单个筛孔层的高度，Xc为修复液和污染物浓度的临界混合比，其值为
Figure BDA0002822127620000023
其中，fa和fb为化学方程式faA+fbB→fcC中修复液A和污染物B的化学计量数。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明的地下水修复系统及修复方法能够在提高地下水污染修复效率的同时降低人力物力资源的损耗。通过分段筛孔井有效地将修复液输送到地下，将筛孔注入的修复液通过分段筛孔层分离成多条羽流，从而扩大修复液和地下水污染物之间的接触面积，提高污染物和修复液的质量交换通量和反应混合效率，相对于传统提升地下水修复的方法更简单、新颖，可在不增加额外的能源或劳动力成本的情况下提高地下水修复效率。本发明可以有效增强物质交换和反应混合，同时减少了额外能源和人工成本的投入，进一步降低工程造价。
附图说明
图1为本发明的原位分段筛孔井修复系统示意图；
图中：1-地下水污染区域；2-地下水潜水面；3-修复液药剂罐；4-水泵；5-监测井；6-筛孔井；601-筛孔层；602-不透水粘土层；7-修复液溶质羽流。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种原位分段筛孔井修复地下水的系统，包括设置在待修复区域1地下的筛孔井6，筛孔井6内部具有供修复液注入的空腔，筛孔井6的侧壁上由上至下依次设置多个筛孔层601，筛孔层601上包括多组筛孔。
本实施例中具体地，多组筛孔均匀分布。
本实施例中具体地，还包括修复液药剂罐3，修复液药剂罐3连通水泵4，水泵4的输出管道深入筛孔井6的空腔内，向空腔内持续注入修复液。
本实施例中具体地，水泵4的输出管道伸入空腔底部。伸入空腔底部可以防止沉淀，保持液面稳定。
本实施例中具体地，还包括监测井5，用于监测修复后地下水中污染物的浓度。本实施例中，监测井5设置在分段筛孔井下游。
本实施例中具体地，还包括多个不透水粘土层602，不透水粘土层602与多个筛孔层601依次间隔设置。
一种原位分段筛孔井修复地下水的方法，包括以下步骤：
获取地下水污染区域的水文地质参数和污染物参数；本实施例中的水文地质参数通过实地勘测获得。获取含水层中地下水污染物B的类型及污染范围、污染物浓度cb，确定修复液A的类型。
基于水文地质参数和污染物参数，确定修复液参数、最优注水间距；本实施例中，修复液参数具体为修复液种类、修复液浓度、用量；
在地下水污染区域的下游布设筛孔井6；
根据最优注水间距，在筛孔井6的井壁上设置分段筛孔层601；
向筛孔井6中注入修复液。本实施例中，需要在预先布设的筛孔井内连续注入地下水污染物修复液，使修复液与地下水污染物能进行较强的混合和反应。
本实施例中具体地，最优注入间距为相邻两个筛孔层中心的距离，最优注水间距通过公式(1)计算：
Figure BDA0002822127620000041
式中，Dt指横向弥散系数，L为修复羽的长度，v为地下水污染区域的地下水流速，w为单个筛孔层601的高度；
L通过公式(2)计算：
Figure BDA0002822127620000042
式中：Dt指横向弥散系数，v指地下水流速，w指单个筛孔层601的高度，Xc为修复液和污染物浓度的临界混合比，其值为
Figure BDA0002822127620000043
其中，fa和fb为化学方程式faA+fbB→fcC中修复液A和污染物B的化学计量数。
筛孔层的布置前需确定单条修复液的注入浓度ca和注入宽度w，根据单条修复液的浓度ca和宽度w通过公式(2)计算出修复羽的长度L，由计算得到的修复羽的长度L通过公式(1)确定筛孔层的高度w。本实施例中，地下水潜水面2为被污染的潜水地下水的自由水面。
本实施例中具体地，水文地质参数包括地下水流速、渗透系数、横向弥散系数、含水层厚度、地形地貌特征，污染物参数包括污染物类型及污染物浓度。水文地质参数和污染物参数通过实地勘测获得。
本发明的地下水修复系统及修复方法能够在提高地下水污染修复效率的同时降低人力物力资源的损耗。通过分段筛孔井有效地将修复液输送到地下，将筛孔注入的修复液通过分段筛孔层分离成多条羽流，从而扩大修复液和地下水污染物之间的接触面积，提高污染物和修复液的质量交换通量和反应混合效率，相对于传统提升地下水修复的方法更简单、新颖，可在不增加额外的能源或劳动力成本的情况下提高地下水修复效率。本发明可以有效增强物质交换和反应混合，同时减少了额外能源和人工成本的投入，进一步降低工程造价。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种原位分段筛孔井修复地下水的方法，其特征在于，包括设置在待修复区域地下的筛孔井，所述筛孔井内部具有供修复液注入的空腔，所述筛孔井的侧壁上由上至下依次设置多个筛孔层，所述筛孔层上包括多组筛孔；
所述方法包括以下步骤：
获取地下水污染区域的水文地质参数和污染物参数；
基于所述水文地质参数和污染物参数，确定修复液参数、最优注水间距；
在地下水污染区域的下游布设筛孔井；
根据所述最优注水间距，在所述筛孔井的井壁上设置分段筛孔层；
向所述筛孔井中注入修复液；
所述最优注水间距通过公式(1)计算：
Figure FDA0003284764180000011
式中，Dt指横向弥散系数，L为修复羽的长度，v为地下水流速，w为单个筛孔层的高度；
L通过公式(2)计算：
Figure FDA0003284764180000012
式中：Dt指横向弥散系数，v指地下水流速，w指单个筛孔层的高度，Xc为修复液和污染物浓度的临界混合比，其值为
Figure FDA0003284764180000013
其中，fa和fb为化学方程式faA+fbB→fcC中修复液A和污染物B和反应生成物C的化学计量数，fa，fb，fc——化学反应式中反应物与生成物的化学计量数。
2.根据权利要求1所述的一种原位分段筛孔井修复地下水的方法，其特征在于，所述水文地质参数包括地下水流速、渗透系数、横向弥散系数、含水层厚度、地形地貌特征，所述污染物参数包括污染物类型及污染物浓度。
3.根据权利要求1所述的一种原位分段筛孔井修复地下水的方法，其特征在于，多组所述筛孔均匀分布。
4.根据权利要求1所述的一种原位分段筛孔井修复地下水的方法，其特征在于，还包括修复液药剂罐，所述修复液药剂罐连通水泵，水泵的输出管道深入所述筛孔井的空腔内，向所述空腔内持续注入修复液。
5.根据权利要求4所述的一种原位分段筛孔井修复地下水的方法，其特征在于，所述水泵的输出管道伸入所述空腔底部。
6.根据权利要求1所述的一种原位分段筛孔井修复地下水的方法，其特征在于，还包括监测井，用于监测修复后地下水中污染物的浓度。
7.根据权利要求1所述的一种原位分段筛孔井修复地下水的方法，其特征在于，还包括多个不透水粘土层，所述不透水粘土层与多个所述筛孔层依次间隔设置。
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