CN115180714A - 一种处理污染地下水中有机物的循环井修复系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种处理污染地下水中有机物的循环井修复系统，包括设置于循环井钻孔之内的循环井，于所述循环井之内设置有曝气单元、气提单元、抽水单元以及氧化模块，所述氧化模块为固定于循环井底部的氧化柱或氧化剂；所述曝气单元包括深入循环井底部的曝气管以及与曝气管相连的空气泵，用于增加地下水DO含量及循环井内气流强度；所述抽水单元包括深入循环井底部的潜水泵以及与潜水泵相连的抽水主管，于所述抽水主管另一端与污水处理箱连接，用于实现地下水循环与井管内循环。本发明针对现有技术存在的处理污染物有限、效率低、修复周期长、拖尾或反弹的问题，有机物污染修复范围广、安装简便、二次污染少、修复效果好、效率高、经济性好。
Description
技术领域
本发明涉及地下水污染修复技术领域，尤其涉及一种处理污染地下水中有机物的的循环井修复系统。
背景技术
地下水污染多是点位污染，由石油烃类等有机物泄漏、化工企业污水排放或固废堆放，污染物随污水或污染溶液不断地渗入含水层所致。污染物随着地下水运移，污染范围逐渐扩大，资源环境以及人们的健康都受到了不利影响。
如何在不影响在役厂区的生产的情况下，将污染风险管控在一定区域，而后采用合理的处理技术进行污染修复，显得尤为重要。
循环井工艺是基于挥发性有机污染物物理去除原理开发的修复技术之一，将曝气、气提、吹脱集成于一体，是一项新兴的地下水修复技术。但是现有的循环井技术对有机物的处理范围有限，需要通过和其他技术(如原位化学氧化修复)技术组合，才能有良好的修复效果。
原位化学氧化修复(ISCO)技术主要是利用氧化试剂引入地下，与地下水中污染物发生反应而达到净化效果的一种地下水原位修复技术。因该技术具有二次污染小、修复污染物速度快等优点被广泛应用。
传统的药剂直接注入方式，药剂会在短时间内消耗完，虽然可以在短时间内去除大部分污染物，但一旦停止注入，残留在介质中的污染物仍会持续不断的向地下水中释放，出现污染物浓度反弹或污染修复拖尾等问题，所以需要反复注入药剂。此外，直接添加氧化剂会导致地下水中的溶解氧(DO)或过氧化氢(H2O2)浓度超高，进而造成原料浪费和影响持续供给问题，并对地下微生物产生危害。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种处理污染地下水中有机物的的循环井修复系统，针对现有技术存在的处理污染物有限、效率低、修复周期长、拖尾或反弹的问题，有机物污染修复范围广、安装简便、二次污染少、修复效果好、效率高、经济性好。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种处理污染地下水中有机物的循环井修复系统，包括设置于循环井钻孔之内的循环井，于所述循环井之内设置有曝气单元、气提单元、抽水单元以及氧化模块，所述氧化模块为固定于循环井底部的氧化柱或氧化剂；
所述曝气单元包括深入循环井底部的曝气管以及与曝气管相连的空气泵，用于增加地下水DO含量及循环井内气流强度；
所述气提单元包括进入循环井内的抽气管以及与抽气管相连的若干过滤机构，用于抽取溶解于地下水中的有机物；
所述抽水单元包括深入循环井底部的潜水泵以及与潜水泵相连的抽水主管，于所述抽水主管另一端与污水处理箱连接，用于实现地下水循环与井管内循环。
进一步地，所述气提单元还包括气水分离器，所述气水分离器设置于若干过滤机构之前且所述气水分离器与抽水主管连通。
进一步地，于所述抽气管上依次设置有流量计、控制阀以及取样点，所述流量计以及控制阀设置于气水分离器输出端；于所述气水分离器输出端依次连接有颗粒过滤器、真空泵以及活性炭罐，于所述颗粒过滤器以及真空泵之间还设置有一减压阀。
进一步地，于所述循环井内设置有多层滤网，多层滤网包括设置于循环井内上段的上段滤网以及设置于循环井底部的下段滤网，所述曝气管末端以及潜水泵均位于下段滤网之内。
进一步地，所述抽水系统还包括抽水支管，所述抽水支管自抽水主管之内延伸且所述抽水支管位于上段滤网之内。
进一步地，于所述循环井钻孔之内还设置有填料层，用于填充循环井与循环井钻孔之间的空隙，所述填料层由密实填料和可渗透填料组成，且所述上段滤网以及下段滤网对应部分于循环井外侧填充有可渗透填料。
进一步地，于所述曝气管上还设置有控制阀以及流量计，所述控制阀以及流量计依次设置于空气泵的输出端。
进一步地，于所述气提单元上设置有第一取样点，所述第一取样点设置于气水分离器的输入端；于所述抽水单元上还设置有第二取样点，所述第二取样点设置于污水处理箱的输入端。
进一步地，于所述氧化模块中设置有缓释型氧化柱或颗粒状缓释型氧化剂。
进一步地，所述曝气管以设置于下段滤网之内的曝气头支架对曝气管末端进行固定；所述氧化柱以支架进行限位；所述潜水泵以潜水泵支架完成对潜水泵的固定。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1、本发明将循环井和原位化学氧化工艺的结合起来使用，营造了地下水力循环，适用于地下水、饱和区和非饱和区的有机物污染修复，适用范围广。
2、本发明采用了可控型的缓释型氧化柱，既减少了传统氧化药剂注入的动力供应，又能持续缓慢地生成DO，不仅不会对地下微生物造成危害，还可以和曝气单元一起为好氧型微生物提供氧气，加快生物降解有机物的进程。
3、本发明改进了原有的抽水单元，既可以实现地下水循环井管内循环，也可以将地下水抽出地面检测和处理，可以实现两种运行模式的自由切换。
4、本发明增加了药剂的影响半径、加快了污染物的去除效率，解决了污染处理的拖尾和污染的反弹问题。
5、本发明可显著减少药剂的损耗，经济性较高；且缓释剂的包覆材料对环境友好，二次污染少。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
图1为本发明一种处理污染地下水中有机物的循环井修复系统实施例1的结构示意图。
图2为本发明一种处理污染地下水中有机物的循环井修复系统实施例2的结构示意图。
图中标号：1-循环井钻孔；11-混凝土基础；12-密实填料；13-可渗透填料；2-循环井管；21-密封井盖；22-上段滤网；23-下段滤网；3-曝气单元；31-空气泵；32-第一控制阀；33-第一流量计；34-曝气管；35-曝气头；4-抽水单元；41-潜水泵；42-抽水主管；43-抽水支管；44-压力计；45-第二控制阀；46-第一取样点；47-污水处理箱；48-潜水泵电源线及拉绳；49-潜水泵支架；5-氧化单元；51-缓释型氧化柱或氧化剂；52-氧化柱支架；6-气提单元；61-气水分离器；62-真空泵；63-颗粒过滤器；64-活性碳罐；65-第二流量计；66第三控制阀；67-第二取样点；68-减压阀；69-抽气管。
具体实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种处理污染地下水中有机物的循环井修复系统，包括：循环井钻孔1，其数量和深度按实验室小试和现场中试结果以及相关规范要求进行设计，在现场布设；循环井管2，一般为不锈钢材质，管径为200mm，设置在所述循环井钻孔1内，循环井管2外径小于循环井钻孔1内径；还包括曝气单元3、抽水单元4、氧化单元5和气提单元6。
循环井管2上设置上段滤网22和下段滤网23，上段滤网22的中间位置不低于最低地下水水位线，下段滤网23的最低点在循环井管2最下部，上段滤网上部的井管段和上下段滤网之间的井管段为实管段，循环井管2的底部密封，顶部用密封井盖21密封。上段滤网22和下段滤网23的网孔结构可以为圆孔型或拱桥型，其中拱桥型的过滤效果更好。
循环井钻孔1与循环井管2之间的空隙处对应循环井管2上段滤网22和下段滤网23位置部分用可渗透填料13如砾石或绿豆砂、石英砂等进行填充，对应实管段部分用密实填料12如混凝土、水泥或水泥膨润土进行填充；空隙最上部可以用厚度不少于0.5m的混凝土回填密实。
曝气单元3包括：设置于循环井管2上部地面的空气泵31、第一控制阀32、第一流量计33，和循环井管2内的曝气头35以及曝气管34。曝气管34一端在井管内末端处设置为U型结构，曝气头35安装在曝气管34的末端，开口朝上；曝气管34的另一端穿过密封井盖21的预留孔洞与空气泵31连接；第一控制阀32和第一流量计33设置在曝气管34伸出密封井盖21的管段上，空气泵31的下游侧；
抽水单元4包括：设置于循环井管2上部地面的污水处理箱47、压力计44、第二控制阀45、第一取样点46，以及设置于循环井管2内的潜水泵41、抽水主管42和抽水支管43。
潜水泵41用潜水泵支架49托举，保证抽水口距离循环井管管底至少1m的距离，便于抽水；潜水泵电源线和拉绳48的一端和潜水泵41连接，另一端穿过密封井盖21的预留孔洞后予以固定；
潜水泵抽水主管42的一端和潜水泵41连接，另一端穿过密封井盖21的预留孔洞与污水处理箱47连接；
压力计44、第二控制阀45、第一取样点46设置在抽水主管42伸出循环井管2的管段上，污水处理箱47的上游侧；
抽水支管43在循环井管2内的抽水主管42的上部，并与抽水主管42垂直设置，抽水支管43上均匀设置喷射口，用以喷射潜水泵抽提到上部的地下水；
污水处理箱47内可以为化学氧化药剂、生物碳吸附剂或微生物处理剂，因水处理量较少，修复制剂用量也较少，可以简单吸附处理或者再次排入循环井管2内进行循环处理。
氧化单元5包括：设置于循环井管2内的缓释型氧化柱51和氧化柱支架52。
缓释型氧化柱51可以为缓释高锰酸钾蜡烛(KMnO4-石蜡或含蜡聚合物)，其高度为最低地下水水位线以上1m到井底，缓释型氧化柱51底端1/3的长度为中空设置，可以套在循环井管2内的氧化柱支架52上；
氧化柱支架52一般为不锈钢材质，均匀成对焊接在循环井管2底部。
气提单元6包括：设置于循环井管2上部地面的气水分离器61、颗粒过滤器63、真空泵62、活性碳罐64、第二流量计65、第三控制阀66、第二取样点67、减压阀68和抽气管69。
抽气管69的抽气端位于循环井管2内的顶部，抽气端头为一个朝向循环井管的扩大头，另一端穿过密封井盖21的预留孔洞与气水分离器61连接；
第二流量计65、第三控制阀66和第二取样点67设置在抽气管69伸出密封井盖21的管段上，气水分离器61的上游侧；经过气水分离器61，真空泵62抽出的气体部分从气水分离器61的上端出口出来后，依次通过颗粒过滤器63、减压阀68、真空泵62、活性碳罐64后排入大气；真空泵62抽出的液体部分从气水分离器61的下端出口出来后，同抽水单元4抽水主管42下游端连接后一起进入污水处理箱47处理，再排入市政管网或回到循环井管2内循环。
现场污染物仅存在VOCs时，开启空气泵31、打开第一控制阀32，将空气引入循环井管2的地下水中，井内曝气增加了地下水中的DO含量及井内气流强度；
关闭抽水主管42上的第二控制阀45，开启潜水泵41，潜水泵49将地下水提升至井顶部后通过抽水支管43的喷射口向下喷淋；真空泵62和第三控制阀66打开，井内曝气和气体抽提可以将溶解于地下水中的有机物VOCs吹脱出来，由抽提单元4抽走处理；
按设计的监测检测时间要求打开抽水主管42上的第二控制阀45，抽取地下水水样，检查地下水修复效果。
在上述过程中，井内地下水位上升，在水位差的作用下，井内地下水从上段滤网22处溢流，再通过可渗透填料13流入井周围地下水区域；同时潜水泵41抽提井内地下水也促使井周围的地下水从下段滤网23处进入井内，实现地下水的内外循环。
实施例2：
如地下水污染物中除VOCs外，还存在超标的轻质非水相液体(LNAPLs)和轻质非水相液体(DNAPLs)有机物污染，这时在循环井管2内的氧化柱支架52上放入缓释型氧化柱51，就可以去除地下水中的轻质非水相液体(LNAPLs)和轻质非水相液体(DNAPLs)有机物。
如图2所示，可以根据污染物的种类选择缓释型氧化柱的类型，或者改用颗粒状、球状等其他形状以及过氧化钙(Ca2O2)等其他类型的缓释型氧化剂，这时可以在密封井盖21上预设药剂投入口。
根据实际的污染物种类和数量，实际操作时，可以先只开启曝气单元和抽水单元，曝气单元采用先连续曝气后脉冲曝气的方案运行设备，也可以采用等时间间隔的方案运行设备，此时的抽水单元运行周期同曝气单元，运行一段时间后再开启气提单元进行气提。
在某些实施例中，可以只开启抽水单元4和氧化单元5，氧化单元5可以长期有效，抽水单元4可以扩大氧化剂的影响范围。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种处理污染地下水中有机物的循环井修复系统，其特征在于，包括设置于循环井钻孔(1)之内的循环井，于所述循环井之内设置有曝气单元(3)、气提单元(6)、抽水单元(4)以及氧化模块，所述氧化模块为固定于循环井底部的氧化柱或氧化剂；
所述曝气单元(3)包括深入循环井底部的曝气管(34)以及与曝气管(34)相连的空气泵(31)，用于增加地下水DO含量及循环井内气流强度；
所述气提单元(6)包括进入循环井内的抽气管(69)以及与抽气管(69)相连的若干过滤机构，用于抽取溶解于地下水中的有机物；
所述抽水单元(4)包括深入循环井底部的潜水泵(41)以及与潜水泵(41)相连的抽水主管(42)，于所述抽水主管(42)另一端与污水处理箱(47)连接，用于实现地下水循环与井管内循环。
2.根据权利要求1所述的处理污染地下水中有机物的循环井修复系统，其特征在于，所述气提单元(6)还包括气水分离器(61)，所述气水分离器(61)设置于若干过滤机构之前且所述气水分离器(61)与抽水主管(42)连通。
3.根据权利要求2所述的处理污染地下水中有机物的循环井修复系统，其特征在于，于所述抽气管(69)上依次设置有流量计、控制阀以及取样点，所述流量计以及控制阀设置于气水分离器(61)输出端；于所述气水分离器(61)输出端依次连接有颗粒过滤器(63)、真空泵(62)以及活性炭罐(64)，于所述颗粒过滤器(63)以及真空泵(62)之间还设置有一减压阀(68)。
4.根据权利要求1所述的处理污染地下水中有机物的循环井修复系统，其特征在于，于所述循环井内设置有多层滤网，多层滤网包括设置于循环井内上段的上段滤网(22)以及设置于循环井底部的下段滤网(23)，所述曝气管(34)末端以及潜水泵(41)均位于下段滤网(23)之内。
5.根据权利要求4所述的处理污染地下水中有机物的循环井修复系统，其特征在于，所述抽水系统还包括抽水支管(43)，所述抽水支管(43)自抽水主管(42)之内延伸且所述抽水支管(43)位于上段滤网(22)之内。
6.根据权利要求4所述的处理污染地下水中有机物的循环井修复系统，其特征在于，于所述循环井钻孔(1)之内还设置有填料层，用于填充循环井与循环井钻孔(1)之间的空隙，所述填料层由密实填料(12)和可渗透填料(13)组成，且所述上段滤网(22)以及下段滤网(23)对应部分于循环井外侧填充有可渗透填料(13)。
7.根据权利要求1所述的处理污染地下水中有机物的循环井修复系统，其特征在于，于所述曝气管(34)上还设置有控制阀以及流量计，所述控制阀以及流量计依次设置于空气泵(31)的输出端。
8.根据权利要求2所述的处理污染地下水中有机物的循环井修复系统，其特征在于，于所述气提单元(6)上设置有第一取样点，所述第一取样点设置于气水分离器(61)的输入端；于所述抽水单元(4)上还设置有第二取样点，所述第二取样点设置于污水处理箱(47)的输入端。
9.根据权利要求1所述的处理污染地下水中有机物的循环井修复系统，其特征在于，于所述氧化模块中设置有缓释型氧化柱或颗粒状缓释型氧化剂。
10.根据权利要求1-9任一所述的处理污染地下水中有机物的循环井修复系统，其特征在于，所述曝气管(34)以设置于下段滤网(23)之内的曝气头(35)支架对曝气管(34)末端进行固定；所述氧化柱以支架进行限位；所述潜水泵(41)以潜水泵支架(49)完成对潜水泵(41)的固定。
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