CN112830593B - 地下水污水处理系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种地下水污水处理系统，该地下水污水处理系统包括抽出处理带、可渗透反应格栅和水力截获带，抽出处理带设置在被污染的地下水内部，可渗透反应格栅设置在污染羽的下游，水力截获带设置在可渗透反应格栅的下游，抽出处理带用于将被污染的地下水中重污染区域的污水抽出并进行处理，可渗透反应格栅将污染羽的下游的污水进行处理，水力截获带将通过可渗透反应格栅的污水进行处理。其中，抽出处理带的抽水井可有效处理重污染区域地下水，其它轻污染区域及反弹期内的污染地下水可通过可渗透反应格栅有效修复，水力截获带可确保地下水修复效果，这样从源头、途径、边界多措并举，从而达到不会出现反弹现象。

Description

地下水污水处理系统
技术领域
本公开涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种地下水污水处理系统。
背景技术
地下水是水资源的重要组成部分，在干旱、半干旱地区，甚至是唯一的可用水源。但是，随着经济社会的高速发展，我国地下水污染问题日益突出，呈现出由点向面演化、由城市向农村蔓延、由局部向区域扩散的趋势。目前中国地下水资源面临的形势非常严峻，受金属采选与冶炼、化工、印染等行业发展的影响，一些地区地下水水质超过Ⅳ类或Ⅴ类，主要污染因子为COD、硝酸盐氮、重金属和难降解有毒有机污染物等。另外，中小城镇的农业面源污染，来源包括养殖废水、生活污水、生活垃圾、农药化肥等，导致周围地下水污染不断加剧，严重威胁水源区水质安全，影响居民的身体健康。现有的修复治理方案会出现反弹现象。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种地下水污水处理系统，包括：抽出处理带、可渗透反应格栅和水力截获带；
所述抽出处理带设置在被污染的地下水的内部，所述抽出处理带包括抽水井，所述抽水井的孔深大于污染深度；
所述可渗透反应格栅设置在污染羽的下游，其中，所述可渗透反应格栅包括反应层、释氧层和活性材料层；
所述水力截获带设置在可渗透反应格栅的下游；所述水力截获带包括监测井和集水槽；
所述抽出处理带用于将被污染的地下水中重污染区域的污水抽出并进行处理；
所述可渗透反应格栅用于将所述污染羽的下游的污水进行处理；
所述水力截获带用于将通过所述可渗透反应格栅的污水进行处理。
在一种可能的实现方式中，所述抽出处理带包括多个抽水井；
所述抽水井的影响半径通过抽水井所设置的地下水重污染位置处的水位降深、含水层的厚度以及渗透系数确定；
各所述抽水井为完整井或非完整井中的任意一种。
在一种可能的实现方式中，所述抽水井的孔数为多个；
所述抽水井的下部设置有筛管；
所述筛管内设置有潜水泵。
在一种可能的实现方式中，所述可渗透反应格栅横跨所述污染羽；
所述可渗透反应格栅的深度到达所述被污染的地下水所在含水层底部；
所述可渗透格栅的厚度通过地下水流速、污染物停留时间和安全系数确定。
在一种可能的实现方式中，所述监测井设置在所述集水槽内；所述集水槽内装填大粒径材料；
所述监测井为大口井或抽水井中的至少一种；
所述集水槽的长度大于所述被污染的地下水的宽度；
所述集水槽的深度到达所述被污染的地下水所在的水层底部。
在一种可能的实现方式中，所述监测井的抽出捕获区通过两点的地下水水头、两个所述水头之间的距离、抽出量和渗透系数确定；
所述监测井为多个；
多个所述监测井连续分布设置。
根据本公开的另一方面，还提供了一种污水处理方法，基于前面任一所述的地下水污水处理系统对潜水含水层复合污染的地下水进行修复，包括：
确定被污染的地下水的位置；
在所述被污染的地下水的内部设置抽水井，从所述抽水井中将所述被污染的地下水抽出并通过地面净水设备进行净化，将净化后的地下水注入污染羽下游；
在所述被污染的地下水的污染羽的下游设置可渗透反应格栅；其中，所述可渗透反应格栅包括反应层、释氧层和活性材料层；所述污染羽的下游的地下水通过所述可渗透反应格栅依次进行吸附、沉淀、过滤和降解；
在所述可渗透反应格栅的下游设置水力截获带，所述水力截获带为集水槽，向所述集水槽内装填沙砾，在所述集水槽内设置连续分布的监测井，抽取所述监测井中的被污染的地下水。
在一种可能的实现方式中，在被污染的地下水的内部设置抽水井包括：
依据抽水井降深、含水层厚度和渗透系数计算抽水井的影响半径；
依据所述影响半径和所述抽水井的半径计算抽水量；
依据污染范围、所述抽水量和修复时间计算所述抽水井的孔数。
在一种可能的实现方式中，在被污染的地下水的污染羽的下游设置可渗透反应格栅包括：
根据污染特点、污染范围确定所述可渗透反应格栅的形状；
根据所述被污染的地下水的污染特点和污染范围确定所述可渗透反应格栅的反应层的反应介质；
通过柱实验确定所述反应介质与污染物的反应动力学方程；
通过所述反应动力学方程确定反应速率常数；
通过所述反应速率常数确定所述污染物的停留时间；
通过所述停留时间和地下水的流速确定反应介质的厚度。
在一种可能的实现方式中，在所述可渗透反应格栅的下游设置水力截获带包括：
依据两个不同位置的地下水水头计算捕获区的最大宽度；
依据需要设置的井的个数和所述捕获区的最大宽度计算井距。
通过包括抽出处理带、可渗透反应格栅和水力截获带，抽出处理带设置在被污染的地下水的内部，抽出处理带包括抽水井，抽水井的孔深大于污染深度，可渗透反应格栅设置在污染羽的下游，其中，可渗透反应格栅包括反应层、释氧层和活性材料层，水力截获带设置在可渗透反应格栅的下游，水力截获带包括监测井和集水槽，抽出处理带用于将被污染的地下水中重污染区域的污水抽出并进行处理，可渗透反应格栅用于将污染羽的下游的污水进行处理，水力截获带用于将通过可渗透反应格栅的污水进行处理。其中，抽出处理带的抽水井可有效处理重污染区域地下水，其它轻污染区域及反弹期内的污染地下水可通过可渗透反应格栅有效修复，水力截获带可确保地下水修复效果，这样从源头、途径、边界多措并举，从而达到不会出现反弹现象。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出使出本公开实施例的地下水污水处理系统的俯视示意图；
图2示出使出本公开实施例的地下水污水处理系统的横截面示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
图1示出根据本公开一实施例的地下水污水处理系统的示意图。如图1所示，该地下水污水处理系统包括：
抽出处理带、可渗透反应格栅2和水力截获带3，抽出处理带设置在被污染的地下水的内部，抽出处理带包括抽水井1，抽水井1的孔深大于污染深度，可渗透反应格栅2设置在污染羽的下游，其中，可渗透反应格栅2包括反应层4、释氧层5和活性材料层6，水力截获带3设置在可渗透反应格栅2的下游，水力截获带3包括监测井9和集水槽。抽出处理带用于将被污染的地下水中重污染区域的污水抽出并进行处理，可渗透反应格栅2用于将污染羽的下游的污水进行处理，水力截获带3用于将通过可渗透反应格栅2的污水进行处理。
通过包括抽出处理带、可渗透反应格栅2和水力截获带3，抽出处理带设置在被污染的地下水的内部，抽出处理带包括抽水井1，抽水井1的孔深大于污染深度，可渗透反应格栅2设置在污染羽的下游，其中，可渗透反应格栅2包括反应层4、释氧层5和活性材料层6，水力截获带3设置在可渗透反应格栅2的下游，水力截获带3包括监测井9和集水槽，抽出处理带用于将被污染的地下水中重污染区域的污水抽出并进行处理，可渗透反应格栅2用于将污染羽的下游的污水进行处理，水力截获带3用于将通过可渗透反应格栅2的污水进行处理。其中，抽出处理带的抽水井1可有效处理重污染区域地下水，其它轻污染区域及反弹期内的污染地下水可通过可渗透反应格栅2有效修复，水力截获带3可确保地下水修复效果，这样从源头、途径、边界多措并举，从而达到不会出现反弹现象。
具体的，参见图1，在一种可能的实现方式中，抽出处理带包括多个抽水井1，各抽水井1为完整井或非完整井中的任意一种。
在一种可能的实现方式中，抽水井1的孔数为多个，抽水井1的孔深大于被污染的地下水的深度，抽水井1的下部设置有筛管，筛管内设置有潜水泵。其中，潜水泵用于抽水，抽水量通过污染地下水方量、修复时间要求、处理能力、水文地质条件进行计算，其中，计算单井抽水的影响半径包括：根据松散含水层抽水井1的数据计算单井抽水的影响半径：
Figure BDA0003023950690000051
其中，R表征影响半径，S表征抽水井1降深，H表征含水层厚度，K表征渗透系数。
接着，计算抽水井1抽水量：
Figure BDA0003023950690000061
其中，Q表征抽水井1抽水量，r表征抽水井1半径。
需要说明的是，在多孔抽水时，可根据抽水井1的个数平均分配抽水量。
进一步的，在一种可能的实现方式中，可渗透反应格栅2为带状、U形和漏斗-导门式中的任意一种，修复填料由一种或几种连续分布反应介质组成。另外的，可渗透反应格栅2横跨污染羽，可渗透反应格栅2的深度到达被污染的地下水所在的水层底部，可渗透反应格栅2中的修复材料包括反应层4、释氧层5和活性材料中的至少一种。举例来说，PRB结构(可渗透反应格栅2)形状为带状，长度横跨整个地下水污染羽范围，深度达到污染含水层底板，修复填料包括反应层4、释氧层5和活性材料6，示例性的，可渗透反应格栅2中的修复材料包括沸石、释氧球和降解菌材料。
PBR结构的厚度依据柱试验、装填介质容重、水文地质条件进行计算：
首先记录地下水流入量、流出量、侧壁取样孔及进出水口处的污染物浓度、Eh、pH等指标，进一步的，通过获得的污染物浓度随时间变化的曲线，建立反应介质与污染物的反应动力学方程：
C＝C0e-kt
其中，C表征t时刻的污染物浓度，C0表征污染物的初始浓度，k表征反应速率常数，t表征水流过介质的时间。
确定污染物的反应速率常数(k)和反应半衰期(t1/2)：
Figure BDA0003023950690000062
根据污染物的反应速率常数计算停留时间，污染物所需要的停留时间：
Figure BDA0003023950690000063
其中，tR表征污染物停留时间，C0表征污染物的初始浓度，Cs表征污染物修复或风险管控的目标浓度，k表征反应速率常数。
需要说明的是，如果存在多种污染物，停留时间由反应半衰期最长的污染物确定。
进一步的，确定反应介质的水利性质，首先，确定反应介质的渗透系数，通过柱实验模拟，利用达西定律，估算出K介质的值：
Figure BDA0003023950690000071
其中，K介质表征反应介质的渗透系数，V表征时间t内出水体积，L表征实验柱上两个测点间的距离，A表征实验柱过水断面面积，t表征水流过介质的时间，h表征两个测点间水头差。
进一步的，确定反应介质的有效孔隙度和容重，有效孔隙度(ne)通过实验柱饱水后在重力作用下疏干排出水的体积与饱水反应介质总体积(实验柱过水断面面积乘以饱水段长度)之比计算。当获取地下水实际流速后，需要通过反应介质的ne来估算PRB的污染物流量。容重(B)为单位体积内反应介质的重量，通过柱子中反应介质的装填重量与柱体积之比计算获得，单位为kg/m3。通过容重(B)可初步估算PRB所需反应介质的质量。
需要说明的是，K介质、ne和B三个参数还可通过将购买的反应介质样品送至专门的岩土实验室进行常规分析获得。
进一步的，进行反应介质寿命评估：
Figure BDA0003023950690000072
其中，N表征反应介质的理论寿命，Q1表征每年流过单位反应介质的污染物总量，Q2表征单位反应介质对污染物的最大去除量，W表征反应介质的添加量。
需要说明的是，反应介质寿命可通过理论计算和模拟试验两种方法获得，其中，模拟实验通常采用模拟实验的试验流速高于现场地下水流速，或者试验浓度高于实际污染物浓度，以便在短时间内达到PRB长期运行的效果。但若设置的地下水流速过快或者污染物浓度过高，可能会导致测定的反应介质寿命结果偏低。通过理论计算和模拟试验获得的反应介质寿命仅供实际应用参考，实际反应介质的寿命，应根据PRB运行状况的监测数据确定。
进一步的，确定反应介质厚度，PRB厚度为沿地下水水流方向的实际流速与污染物停留时间及安全系数的乘积：
b＝Vx·tR·SF
其中，b表征PRB的厚度，Vx表征通过PRB的地下水实际流速，tR表征污染物的停留时间，SF表征安全系数。
其中，VX的计算方式为：
Figure BDA0003023950690000081
其中，Vx表征地下水实际流速，K表征反应介质的渗透系数，I表征水力梯度，ne表征反应介质的有效孔隙度。
进一步的，参见图2，在一种可能的实现方式中，水力截获带3包括监测井9和集水槽，监测井9设置在集水槽内，监测井9为大口井或抽水井1中的至少一种，集水槽的长度大于被污染的地下水的宽度，集水槽的深度到达被污染的地下水所在的水层底部。其中，监测井9同时可以作为抽水井1，监测井9为多个，多个监测井9连续分布设置，集水槽内装填大粒径材料。举例来说，大粒径材料包括砾石8和石英砂中的任意一种。首先计算单井的抽出捕获区，捕获区最大宽度ymax：
Figure BDA0003023950690000082
其中，h1表征天然水流条件下x1处的地下水水头，h2表征天然水流条件下x2处的地下水水头，L表征h1和h2之间的距离，Q表征抽出量，K表征渗透系数。
接着计算驻点的坐标：
Figure BDA0003023950690000083
分别将一组小于ymax的y值，计算相应的x值：
Figure BDA0003023950690000091
所得(x，y)值绘制捕获区。
进一步的，在设置多井时，若井间距离过小，各井的捕获区重叠过多，便会造成浪费、增加成本；若井距过大，各井的捕获区互不重叠，则污染物则可能从两口井之间逃逸，影响修复效果。可以采用复变函数理论，采用多井抽出捕获污染羽的最优设计方法。该理论曲线含有3个重要参数，单井抽水量(Q)，含水层厚度(B)和天然地下水流速(U)。
首先在与理论曲线比例相同的图纸上，绘制污染羽分布图，并标明天然地下水流向，接着将单井抽水的理论曲线叠放在污染羽分布图上。将理论曲线的x轴与天然地下水流向保持一致，x轴的位置应在污染羽的中间部位。抽出井应位于地下水流下游污染羽的顶端。最后，读得能够囊括污染羽的理论曲线的Q/(BU)或TCV值，根据读得的TCV值，计算单井抽水量：
Q＝B×U×TCV
根据此流量以及地下水修复所需要时间，采用泰斯公式计算单井抽水所产出的降深。若计算降深足够小于该井的允许降深，则可采用单井抽水，计算结束。否则，利用二、三或四口井的理论曲线，重复以上计算，直至确定出含水层能够支撑的抽水量。其中，二口井抽水的井距为：d＝Q/(πBU)，三口井抽水的井距为：d＝1.26Q/(πBU)，四口井抽水的井距为：d＝1.2Q/(πBU)。
总的来说，实施时以抽出-处理为主，不仅加快修复进度，这样可快速清除重污染区域，有利于提升地下水流向下游的PRB结构和水力截获带3的处理效果，同时监测PRB结构监测井9和水力截获带3中竖井水质，以监控地下水处理效果，若均达到要求，则污染地下水修复达标。
进一步的，还可以在PRB结构与水力截获带的中间设置监测井7，这样可以提前监测地下水水质，为后面的水力截获带是否进行抽水做出判断。若PRB结构外监测井7水质不达标，则抽取水力截获带3中监测井9地下水，经处理后达标排放。
需要说明的是，尽管以上述各个实施例作为示例介绍了本公开的地下水污水处理系统如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定地下水污水处理系统，只要达到所述功能即可。
这样，通过包括抽出处理带、可渗透反应格栅2和水力截获带3，抽出处理带设置在被污染的地下水的内部，抽出处理带包括抽水井1，抽水井1的孔深大于污染深度，可渗透反应格栅2设置在污染羽的下游，其中，可渗透反应格栅2包括反应层4、释氧层5和活性材料层6，水力截获带3设置在可渗透反应格栅2的下游，水力截获带3包括监测井9和集水槽。抽出处理带用于将被污染的地下水中重污染区域的污水抽出并进行处理，可渗透反应格栅2用于将污染羽的下游的污水进行处理，水力截获带3用于将通过可渗透反应格栅2的污水进行处理。其中，抽出处理带的抽水井1可有效处理重污染区域地下水，其它轻污染区域及反弹期内的污染地下水可通过可渗透反应格栅2有效修复，水力截获带3可确保地下水修复效果，这样从源头、途径、边界多措并举，从而达到不会出现反弹现象。
根据本公开的另一方面，本公开还提供了一种污水处理方法，包括：步骤S100，确定被污染的地下水的位置，步骤S200，在被污染的地下水的内部设置抽水井1，从抽水井1中将被污染的地下水抽出并通过地面净水设备进行净化，将净化后的地下水注入污染羽下游，步骤S300，在被污染的地下水的污染羽的下游设置可渗透反应格栅2，其中，可渗透反应格栅2包括反应层4、释氧层5和活性材料层6，污染羽的下游的地下水通过可渗透反应格栅2依次进行吸附、沉淀、过滤和降解，步骤S400，在可渗透反应格栅2的下游设置水力截获带3，水力截获带3为集水槽，向集水槽内装填沙砾，在集水槽内设置连续分布的监测井9，抽取监测井9中的被污染的地下水。
通过确定被污染的地下水的位置，在被污染的地下水的内部设置抽水井1，从抽水井1中将被污染的地下水抽出并通过地面净水设备进行净化，将净化后的地下水注入污染羽下游，在被污染的地下水的污染羽的下游设置可渗透反应格栅2，其中，可渗透反应格栅2包括反应层4、释氧层5和活性材料层6，污染羽的下游的地下水通过可渗透反应格栅2依次进行吸附、沉淀、过滤和降解，在可渗透反应格栅2的下游设置水力截获带3，水力截获带3为集水槽，向集水槽内装填沙砾，在集水槽内设置连续分布的监测井9，抽取监测井9中的被污染的地下水。抽水井1可有效处理重污染区域地下水，其它轻污染区域及反弹期内的污染地下水可通过可渗透反应格栅2有效修复，水力截获带3可确保地下水修复效果，这样从源头、途径、边界多措并举，从而达到不会出现反弹现象。
具体的，参见图2，在一种可能的实现方式中，步骤S200在被污染的地下水的内部设置抽水井1包括：依据抽水井1降深、含水层厚度和渗透系数计算抽水井1的影响半径，依据影响半径和抽水井1的半径计算抽水量。举例来说，计算单井抽水的影响半径包括：根据松散含水层抽水井1的数据计算单井抽水的影响半径：
Figure BDA0003023950690000111
其中，R表征影响半径，S表征抽水井1降深，H表征含水层厚度，K表征渗透系数。
接着，计算抽水井1抽水量：
Figure BDA0003023950690000112
其中，Q表征抽水井1抽水量，r表征抽水井1半径。
进一步的，参见图2，在一种可能的实现方式中，步骤S300在被污染的地下水的污染羽的下游设置可渗透反应格栅2包括：根据被污染的地下水的污染特点和污染范围确定可渗透反应格栅2的反应介质，通过柱实验确定反应介质与污染物的反应动力学方程，通过反应动力学方程确定反应速率常数，通过反应速率常数确定污染物的停留时间，通过停留时间和地下水的流速确定反应介质的厚度。举例来说，首先记录地下水流入量、流出量、侧壁取样孔及进出水口处的污染物浓度、Eh、pH等指标，进一步的，通过获得的污染物浓度随时间变化的曲线，建立反应介质与污染物的反应动力学方程：
C＝C0e-kt
其中，C表征t时刻的污染物浓度，C0表征污染物的初始浓度，k表征反应速率常数，t表征水流过介质的时间。
确定污染物的反应速率常数(k)和反应半衰期(t1/2)：
Figure BDA0003023950690000121
根据污染物的反应速率常数计算停留时间，污染物所需要的停留时间：
Figure BDA0003023950690000122
其中，tR表征污染物停留时间，C0表征污染物的初始浓度，Cs表征污染物修复或风险管控的目标浓度，k表征反应速率常数。
需要说明的是，如果存在多种污染物，停留时间由反应半衰期最长的污染物确定。
进一步的，确定反应介质的水利性质，首先，确定反应介质的渗透系数，通过柱实验模拟，利用达西定律，估算出K介质的值：
Figure BDA0003023950690000123
其中，K介质表征反应介质的渗透系数，V表征时间t内出水体积，L表征实验柱上两个测点间的距离，A表征实验柱过水断面面积，t表征水流过介质的时间，h表征两个测点间水头差。
进一步的，确定反应介质的有效孔隙度和容重，有效孔隙度(ne)通过实验柱饱水后在重力作用下疏干排出水的体积与饱水反应介质总体积(实验柱过水断面面积乘以饱水段长度)之比计算。当获取地下水实际流速后，需要通过反应介质的ne来估算PRB的污染物流量。容重(B)为单位体积内反应介质的重量，通过柱子中反应介质的装填重量与柱体积之比计算获得，单位为kg/m3。通过容重(B)可初步估算PRB所需反应介质的质量。
需要说明的是，K介质、ne和B三个参数还可通过将购买的反应介质样品送至专门的岩土实验室进行常规分析获得。
进一步的，进行反应介质寿命评估：
Figure BDA0003023950690000131
其中，N表征反应介质的理论寿命，Q1表征每年流过单位反应介质的污染物总量，Q2表征单位反应介质对污染物的最大去除量，W表征反应介质的添加量。
需要说明的是，反应介质寿命可通过理论计算和模拟试验两种方法获得，其中，模拟实验通常采用模拟实验的试验流速高于现场地下水流速，或者试验浓度高于实际污染物浓度，以便在短时间内达到PRB长期运行的效果。但若设置的地下水流速过快或者污染物浓度过高，可能会导致测定的反应介质寿命结果偏低。通过理论计算和模拟试验获得的反应介质寿命仅供实际应用参考，实际反应介质的寿命，应根据PRB运行状况的监测数据确定。
进一步的，确定反应介质厚度，PRB厚度为沿地下水水流方向的实际流速与污染物停留时间及安全系数的乘积：
b＝Vx·tR·SF
其中，b表征PRB的厚度，Vx表征通过PRB的地下水实际流速，tR表征污染物的停留时间，SF表征安全系数。
其中，Vx的计算方式为：
Figure BDA0003023950690000132
其中，Vx表征地下水实际流速，K表征反应介质的渗透系数，I表征水力梯度，ne表征反应介质的有效孔隙度。
进一步的，参见图2，在一种可能的实现方式中，步骤S400在可渗透反应格栅2的下游设置水力截获带3包括：依据两处的地下水水头计算捕获区的最大宽度，依据需要设置的井的个数和捕获区的最大宽度计算井距。举例来说，首先计算单井的抽出捕获区，捕获区最大宽度ymax：
Figure BDA0003023950690000133
其中，h1表征天然水流条件下x1处的地下水水头，h2表征天然水流条件下x2处的地下水水头，L表征h1和h2之间的距离，Q表征抽出量，K表征渗透系数。
接着计算驻点的坐标：
Figure BDA0003023950690000141
分别将一组小于ymax的y值，计算相应的x值：
Figure BDA0003023950690000142
所得(x，y)值绘制捕获区。
进一步的，在设置多井时，若井间距离过小，各井的捕获区重叠过多，便会造成浪费、增加成本；若井距过大，各井的捕获区互不重叠，则污染物则可能从两口井之间逃逸，影响修复效果。可以采用复变函数理论，采用多井抽出捕获污染羽的最优设计方法。该理论曲线含有3个重要参数，单井抽水量(Q)，含水层厚度(B)和天然地下水流速(U)。
首先在与理论曲线比例相同的图纸上，绘制污染羽分布图，并标明天然地下水流向，接着将单井抽水的理论曲线叠放在污染羽分布图上。将理论曲线的x轴与天然地下水流向保持一致，x轴的位置应在污染羽的中间部位。抽出井应位于地下水流下游污染羽的顶端。最后，读得能够囊括污染羽的理论曲线的Q/(BU)或TCV值，根据读得的TCV值，计算单井抽水量：
Q＝B×U×TCV
根据此流量以及地下水修复所需要时间，采用泰斯公式计算单井抽水所产出的降深。若计算降深足够小于该井的允许降深，则可采用单井抽水，计算结束。否则，利用二、三或四口井的理论曲线，重复以上计算，直至确定出含水层能够支撑的抽水量。其中，二口井抽水的井距为：d＝Q/(πBU)，三口井抽水的井距为：d＝1.26Q/(πBU)，四口井抽水的井距为：d＝1.2Q/(πBU)。
通过确定被污染的地下水的位置，在被污染的地下水的内部设置抽水井1，从抽水井1中将被污染的地下水抽出并通过地面净水设备进行净化，将净化后的地下水注入污染羽下游，在被污染的地下水的污染羽的下游设置可渗透反应格栅2，其中，可渗透反应格栅2包括反应层4、释氧层5和活性材料层6，污染羽的下游的地下水通过可渗透反应格栅2依次进行吸附、沉淀、过滤和降解，在可渗透反应格栅2的下游设置水力截获带3，水力截获带3为集水槽，向集水槽内装填沙砾，在集水槽内设置连续分布的监测井9，抽取监测井9中的被污染的地下水。抽水井1可有效处理重污染区域地下水，其它轻污染区域及反弹期内的污染地下水可通过可渗透反应格栅2有效修复，水力截获带3可确保地下水修复效果，这样从源头、途径、边界多措并举，从而达到不会出现反弹现象。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (7)

1.一种地下水污水处理系统，其特征在于，包括：抽出处理带、可渗透反应格栅和水力截获带；
所述抽出处理带设置在被污染的地下水的内部，所述抽出处理带包括抽水井，所述抽水井的孔深大于污染深度；
所述抽水井为多个，各所述抽水井为完整井或非完整井中的任意一种；
所述抽水井的影响半径通过抽水井所设置位置处的地下水水位降深、含水层的厚度以及渗透系数确定；
所述影响半径、所述地下水水位降深、所述含水层的厚度和所述渗透系数存在下式所示的关系：
其中，R表征影响半径，S表征抽水井1降深，H表征含水层厚度，K表征渗透系数；
所述抽水井抽水量根据下式得到：
其中，Q表征所述抽水井的抽水量，r表征所述抽水井的半径；
所述可渗透反应格栅设置在污染羽的下游，其中，所述可渗透反应格栅依次包括反应层、释氧层和活性材料层；
所述水力截获带设置在可渗透反应格栅的下游，所述水力截获带包括监测井和集水槽，所述监测井设置在所述集水槽内，所述集水槽内装填有砂砾；
所述抽出处理带用于将被污染的地下水中重污染区域的污水抽出并进行处理；
所述可渗透反应格栅用于将所述污染羽的下游的污水进行处理；
所述水力截获带用于将通过所述可渗透反应格栅的污水进行处理；
所述监测井的抽出捕获区通过两点的地下水水头、两个所述水头之间的距离、抽出量和渗透系数确定；
所述监测井为多个；
多个所述监测井连续分布设置；
监测井同时作为抽水井，计算单井的抽出捕获区，捕获区最大宽度ymax：
其中，h1表征天然水流条件下x1处的地下水水头，h2表征天然水流条件下x2处的地下水水头，L表征h1和h2之间的距离，Q表征抽出量，K表征渗透系数；
接着计算驻点的坐标：
分别将一组小于ymax的y值，计算相应的x值：
所得（x，y）值绘制捕获区；
在PRB结构与所述水力截获带的中间设置监测井。
2.根据权利要求1所述的地下水污水处理系统，其特征在于，所述抽水井的影响半径通过抽水井所设置位置处的地下水水位降深、含水层的厚度以及渗透系数确定；
各所述抽水井为完整井或非完整井中的任意一种。
3.根据权利要求1或2所述的地下水污水处理系统，其特征在于，所述抽水井的孔数为多个；
所述抽水井的下部设置有筛管；
所述筛管内设置有潜水泵。
4.根据权利要求1所述的地下水污水处理系统，其特征在于，所述可渗透反应格栅横跨所述污染羽；
所述可渗透反应格栅的深度到达所述被污染的地下水所在含水层底部；
所述可渗透反应格栅的厚度通过地下水流速、污染物停留时间和安全系数确定。
5.根据权利要求1所述的地下水污水处理系统，其特征在于，所述监测井为大口井或抽水井中的至少一种；
所述集水槽的长度大于所述被污染的地下水的宽度；
所述集水槽的深度到达所述被污染的地下水所在的水层底部。
6.一种污水处理方法，其特征在于，基于权利要求1至5任一项所述的地下水污水处理系统对潜水含水层复合污染的地下水进行修复，包括：
确定被污染的地下水的位置；
在所述被污染的地下水的内部设置抽水井，由所述抽水井将所述被污染的地下水抽出并通过地面净水设备进行净化，将净化后的地下水注入污染羽下游；
在所述被污染的地下水的污染羽的下游设置可渗透反应格栅；其中，所述可渗透反应格栅包括反应层、释氧层和活性材料层；所述污染羽的下游的地下水通过所述可渗透反应格栅依次进行吸附、沉淀、过滤和降解；
在所述可渗透反应格栅的下游设置水力截获带，所述水力截获带包括集水槽，所述集水槽内装填有沙砾，在所述集水槽内设置有连续分布的监测井，抽取所述监测井中的被污染的地下水；
在所述可渗透反应格栅的下游设置水力截获带包括：
依据两个不同位置的地下水水头计算捕获区的最大宽度；
依据需要设置的井的个数和所述捕获区的最大宽度计算井距。
7.根据权利要求6所述的污水处理方法，其特征在于，在被污染的地下水的污染羽的下游设置可渗透反应格栅包括：
根据污染特点、污染范围确定所述可渗透反应格栅的形状；
根据所述被污染的地下水的污染特点和污染范围确定所述可渗透反应格栅的反应层的反应介质；
通过柱实验确定所述反应介质与污染物的反应动力学方程；
通过所述反应动力学方程确定反应速率常数；
通过所述反应速率常数确定所述污染物的停留时间；
通过所述停留时间和地下水的流速确定反应介质的厚度。
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