CN117383633A - 一种基于气流屏障的污染场地原位防控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于气流屏障的污染场地原位防控系统，通过向污染羽喷射气体，使得污染羽外侧形成气流屏障，将污染羽与外界隔离，避免污染物的迁移和扩散。通过药剂降低地下水表面张力或增加地下水黏稠度，增加气流的通道数量，从而强化气流屏障的阻隔效果。通过检测检监测井内的水，可检测出污染物的种类，并根据污染物的种类调配相应的反应物，与污染物进行化学反应，生成无污染的物质；通过检测药剂的浓度，控制出药孔的药剂含量，从而调整地下水表面张力或黏稠度。本发明相比于传统的阻截材料，施工的时间与成本明显减少，气流不存在被腐蚀的情况；而且向地下注入气体，地层破坏程度小，有利于场地污染控制与修复。

Description

一种基于气流屏障的污染场地原位防控系统

技术领域

本发明涉及地下水污染控制与修复技术领域，具体是一种基于气流屏障的污染场地原位防控系统。

背景技术

地下水污染阻隔技术就是通过阻隔墙将污染地下水或污染物源与未污染地下水隔绝开，快速阻止污染物的迁移和扩散，从而有效地避免污染羽范围的增大。

现有的阻隔技术根据阻隔墙构筑方式和材料可分为灌浆阻截墙、泥浆阻截墙和土工膜复合阻截墙等。阻截材料直接影响污染物的阻截效果。因此，一般阻截材料的选择主要考虑两方面的问题：(1)阻截材料形成的墙体渗透性不能大于10^-7cm/s；(2)阻截材料与污染物能够共存兼容，不会被腐蚀，导致渗透系数变大，阻截效果降低。

由此，阻截材料的特性，造成了较高的成本，而且阻截效率越高，其材料成本也越高。再者，安装阻截材料，还存在施工时间周期长、施工成本高的问题，地层扰动还会对阻截材料造成破坏。

因此，如何在确保污染物不会发生迁移和扩散的情况下，降低成本，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为解决背景技术中的技术问题，本发明公开了一种基于气流屏障的污染场地原位防控系统。

本发明提供一种基于气流屏障的污染场地原位防控系统，包括：

气动力装置，设为多个，分布于污染羽的外侧，包括设置于地底、且上下两端封闭的曝气井，曝气井插入至含水层，其下端深于污染羽；曝气井以供气装置为气源，向外侧喷出气体，并流入含水层，包裹污染羽，将污染羽与外界隔断；

药剂注入装置，安装于靠近气动力装置的位置，包括上下两端封闭的药剂注入井，其顶部通过管路连接有药剂加注泵和配药罐，其底部位于含水层，并设置有出药孔；配药罐中的药剂在加注泵的作用下输入至药剂注入井，并从出药孔流出，降低地下水表面张力或增加地下水黏稠度；

地下水检测装置，安装于靠近气动力装置和药剂注入装置的位置，包括监测井，其底部位于含水层，并设置有进水孔；监测井周围的水通过进水孔进入监测井中；通过提取并检测监测井内的水，检测污染物与药剂的浓度分布。

通过向污染羽喷射气体，使得污染羽外侧形成气流屏障，将污染羽与外界隔离，避免污染物的迁移和扩散。通过药剂降低地下水表面张力或增加地下水黏稠度，增加气流的通道数量，从而强化气流屏障的阻隔效果。通过检测检监测井内的水，可检测出污染物的种类，并根据污染物的种类调配相应的反应物，与污染物进行化学反应，生成无污染的物质；通过检测药剂的浓度，控制出药孔的药剂含量，从而调整地下水表面张力或黏稠度。本发明相比于传统的阻截材料，施工的时间与成本明显减少，气流不存在被腐蚀的情况；而且向地下注入气体，地层破坏程度小，有利于场地污染控制与修复。

气体直接从曝气井流出，气压较小，难以形成稳定的气流屏障，基于此，进一步的改进在于：曝气井的下端、且位于含水层的部分为花管段，花管段内安装有曝气头，其入口连接供气装置。曝气头用于增大气压，花管段上设置有多个均布的孔，使得气体均匀、稳定地流入含水层；在曝气头和花管段的共同作用下，形成的气流屏障更加稳定。

由于地层结构多样，为适应多种地层结构，进一步的设计是：曝气头设为并联的多个；

当地层结构为层状非均质地层时，曝气头对应层状非均质地层中的每一层，并根据污染羽位于的地层位置，启动相应的曝气头；

当地层结构为非层状非均质地层时，所有曝气头同时启动。

由于曝气头产生的气流会吹向其它的曝气头，从而对其它的曝气头产生的气流造成影响，基于此，进一步的改进在于：曝气头之间设置有隔板。

当污染物具有挥发性时，容易排向空气造成污染，基于此，进一步的设计是：气动力装置围成的区域内安装有气相抽提装置；气相抽提装置包括上下两端封闭的抽气井，其下端高于含水层；抽气井的上端通过管路连接有抽气泵，将污染羽内的污染物跟随气体抽出。抽气泵启动时，会在抽气井附近形成负压，将含有污染物的气体抽取至地面进行处理。

抽取污染物的气体时，为避免泄漏，进一步的设计是：抽气泵的出口通过管路依次连接有药剂反应箱和活性炭管；药剂反应箱内安装有与污染物反应的物质，使得污染物通过化学反应生成无害的物质；活性炭管内安装有活性炭，用于吸附气体中的有害物质。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是气动力装置的结构示意图；

图3是药剂注入装置的结构示意图；

图4是地下水检测装置的结构示意图；

图5是气相抽提装置的结构示意图；

图6是本发明的布局图；

图中：1、气动力装置；2、污染羽；3、含水层；4、药剂注入装置；5、地下水检测装置；6、气相抽提装置；7、地面；11、曝气井；12、供气装置；13、花管段；14、曝气头；；15、隔板；41、药剂注入井；42、药剂加注泵；43、配药罐；44、出药孔；51、监测井；52、进水孔；61、抽气井；62、抽气泵；63、药剂反应箱；64、活性炭管。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例一：

如图1和图6所示，本发明公开一种基于气流屏障的污染场地原位防控系统，包括气动力装置1、药剂注入装置4和地下水检测装置5。

气动力装置1设为多个，包括分布于污染羽2的外侧的曝气井11，其中污染羽2的污染源是非挥发性污染物：硝酸。曝气井11的位置连线构成环形，将污染羽2包围在其中。如图2所示，曝气井11的顶部向上凸出地面7，其余部分插入地底，直至含水层3，且曝气井11的下端深于污染羽2。

曝气井11上下两端封闭。且下半部分为花管段13，具有多个均布的孔。花管段13内安装有多个并联的曝气头14，其入气口通过管路与供气装置12连接。供气装置12为空压机。供气装置12给曝气头14供气，曝气头14喷出的气体从花管段13的孔中喷出，喷入含水层3的水中，从而使得污染羽2外侧形成气流屏障，将污染羽2与外界隔离，避免污染物的迁移和扩散。

曝气头14的连接管路上还安装有电磁阀，用于控制曝气头14启闭。当地层结构为层状非均质地层时，曝气头14对应安装在层状非均质地层中的每一层，并根据污染羽2位于的地层位置，启动相应的曝气头14。当地层结构为非层状非均质地层时，所有曝气头14同时启动。

供气装置12和曝气头14之间还安装有稳压阀、流量传感器、压力传感器，使得曝气头14出口的气压保持稳定。

如图3所示，药剂注入装置4包括安装在曝气井11侧部的药剂注入井41，其顶部凸出地面7，下端也插入至含水层3，且药剂注入井41位于含水层3的部分设置有多个出药孔44。药剂注入井41的顶部通过管路依次连接有药剂加注泵42和配药罐43。当地下水的表面张力过小时，水分子之间的连接稳定性较弱；难以形成稳定的气流通道；当地下水的黏稠度过高，张力过大时，阻力较大，影响气流通道的数量和气流的喷射距离，因此当张力过小时，配药罐43内配置增稠剂，张力过大时，配药罐43内配置活性剂。药剂加注泵42将配药罐43中的药剂抽出，使得药剂进入注入井，并从出药孔44流出，调节地下水的张力，从而增加气流的通道数量、提高气流通道的稳定性，强化气流屏障的阻隔效果。

地下水检测装置5包括监测井51，安装于靠近气动力装置1和药剂注入装置4的位置。如图4所示，监测井51的顶部凸出地面7，底部插入至含水层3。监测井51位于含水层3的部分开设有多个进水孔52；监测井51周围的水通过进水孔52进入监测井51中；通过提取并检测监测井51内的水，可检测出污染物的种类，并根据污染物的种类调配相应的反应物，与污染物进行化学反应，生成无污染的物质；通过检测药剂的浓度，控制出药孔44的药剂含量，从而调整地下水表面张力或黏稠度。

本发明通过向污染羽2喷射气体，使得污染羽2外侧形成气流屏障，将污染羽2与外界隔离，避免污染物的迁移和扩散。相比于传统的阻截材料，本发明施工的时间与成本明显减少，气流不存在被腐蚀的情况；而且向地下注入气体，地层破坏程度小，有利于场地污染控制与修复。

实施例二：

与实施例一相比，区别之处为：曝气头14之间设置有隔板15，用于将曝气头14隔开，避免曝气头14产生的气流吹向其它的曝气头14，从而对其它的曝气头14产生的气流造成影响。

实施例三：

与实施例一相比，区别之处为：污染源为有机污染物：苯酚，供气装置12使用臭氧发生器，不仅能够形成气流屏障，还可以降解污染物。

实施例四：

与实施例一相比，区别之处为：污染源为有机污染物：甲苯，具有挥发性，容易挥发至地表，造成污染，危害人体生命健康。因此作如下设计：气动力装置1围成的区域内安装有多个气相抽提装置6。如图5所示，气相抽提装置6包括上下两端封闭的抽气井61，其上端凸出地面7，下端插入地面7并位于含水层3的上方。抽气井61的上端通过管路连接有抽气泵62，抽气泵62启动时，会在抽气井61附近形成负压，将含有污染物的气体抽取至地面7进行处理。抽气泵62的出口通过管道依次连接有药剂反应箱63和活性炭管64。药剂反应箱63内放置有细菌菌株，比如中国专利CN02159879.7公开降解甲苯的细菌菌株，以甲苯为碳源，进行生长和繁殖，从而降解甲苯。活性炭管64内安装有活性炭，用于吸附残留未降解的的甲苯，从而达到有效净化。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种基于气流屏障的污染场地原位防控系统，其特征在于，包括：

气动力装置(1)，设为多个，分布于污染羽(2)的外侧，包括设置于地底、且上下两端封闭的曝气井(11)，所述曝气井(11)插入至含水层(3)，其下端深于所述污染羽(2)；所述曝气井(11)以供气装置(12)为气源，向外侧喷出气体，并流入所述含水层(3)，包裹所述污染羽(2)，将所述污染羽(2)与外界隔断；

药剂注入装置(4)，安装于靠近所述气动力装置(1)的位置，包括上下两端封闭的药剂注入井(41)，其顶部通过管路连接有药剂加注泵(42)和配药罐(43)，其底部位于所述含水层(3)，并设置有出药孔(44)；所述配药罐(43)中的药剂在加注泵(42)的作用下输入至药剂注入井(41)，并从所述出药孔(44)流出，降低地下水表面张力或增加地下水黏稠度；

地下水检测装置(5)，安装于靠近所述气动力装置(1)和药剂注入装置(4)的位置，包括监测井(51)，其底部位于所述含水层(3)，并设置有进水孔(52)；所述监测井(51)周围的水通过所述进水孔(52)进入监测井(51)中；通过提取并检测所述监测井(51)内的水，检测污染物与药剂的浓度分布。

2.根据权利要求1所述的一种基于气流屏障的污染场地原位防控系统，其特征在于：所述曝气井(11)的下端、且位于所述含水层(3)的部分为花管段(13)，所述花管段(13)内安装有曝气头(14)，其入口连接所述供气装置(12)。

3.根据权利要求2所述的一种基于气流屏障的污染场地原位防控系统，其特征在于：所述曝气头(14)设为并联的多个；

当地层结构为层状非均质地层时，所述曝气头(14)对应层状非均质地层中的每一层，并根据所述污染羽(2)位于的地层位置，启动相应的所述曝气头(14)；

当地层结构为非层状非均质地层时，所有所述曝气头(14)同时启动。

4.根据权利要求3所述的一种基于气流屏障的污染场地原位防控系统，其特征在于：所述曝气头(14)之间设置有隔板(15)。

5.根据权利要求1所述的一种基于气流屏障的污染场地原位防控系统，其特征在于：所述气动力装置(1)围成的区域内安装有气相抽提装置(6)；

所述气相抽提装置(6)包括上下两端封闭的抽气井(61)，其下端高于所述含水层(3)；

所述抽气井(61)的上端通过管路连接有抽气泵(62)，将所述污染羽(2)内的污染物跟随气体抽出。

6.根据权利要求5所述的一种基于气流屏障的污染场地原位防控系统，其特征在于：所述抽气泵(62)的出口通过管路依次连接有药剂反应箱(63)和活性炭管(64)；

所述药剂反应箱(63)内安装有与污染物反应的物质，使得污染物通过化学反应生成无害的物质；

所述活性炭管(64)内安装有活性炭，用于吸附气体中的有害物质。