CN204873911U - 一种预防气相堵塞的地下水回灌装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预防气相堵塞的地下水回灌装置，包括：供水系统，所述供水系统包括储水区，所述储水区具有进水口和出水口，储水区的上部具有排气通道；脱气装置，所述脱气装置包括真空泵和脱气膜元件，所述脱气膜元件由脱气膜填装而成，所述脱气膜元件的侧面与所述真空泵相连，所述脱气膜元件的一端通过增压泵连接所述出水口，另一端连接回灌管。本实用新型安装简便、自动化程度高，除砂效率、脱气率高，具有一定的实用价值和意义。

Description

一种预防气相堵塞的地下水回灌装置

技术领域

本实用新型涉及一种地下水回灌的装置，具体是一种预防气相堵塞的地下水回灌装置，属于地下水回灌领域。

背景技术

由于大气降水受海陆分布、地形地势影响而造成地表水资源时空分布不均，人们在缺水地区和季节开采利用地下水，因此可能造成地下水超采进而引发相关的环境地质问题。此外，地下水源热泵的广泛利用及工业地区的用水大户大量开采地下水也会对地下水资源的合理开发利用构成威胁。

地下水回灌可以有效加速补充地下水，减缓或恢复地下水水位的下降、预防地下水超采引起的环境地质灾害、阻止或减缓海（咸）水的侵入。然而，回灌过程中的堵塞严重制约着其自身的发展，其中气相堵塞无处不在。除了引起直接的含水层堵塞外，回灌水中的微气泡及溶解性气体还能加剧回灌水与砂土的水岩作用，引起化学堵塞；充足的氧源使地下水中的微生物生长、代谢活动增强，微生物的积聚和其代谢的胞外聚合物附着在砂粒上以及代谢产生的气体（如CH₄，H₂S）以极其复杂的机理进一步造成含水层的堵塞。因此，地下水回灌过程气相堵塞的预防具有重要意义。

发明内容

本实用新型旨在解决地下水回灌过程中的气相堵塞，同时可以降低回灌水中的溶解性气体，减缓含水层微生物堵塞及化学堵塞提供一种预防气相堵塞的地下水回灌装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种预防气相堵塞的地下水回灌装置，包括：供水系统，所述供水系统包括储水区，所述储水区具有进水口和出水口，储水区的上部具有排气通道；脱气装置，所述脱气装置包括真空泵和脱气膜元件，所述脱气膜元件由脱气膜填装而成，所述脱气膜元件的侧面与所述真空泵相连，所述脱气膜元件的一端通过增压泵连接所述出水口，另一端连接回灌管。

根据本实用新型实施例的预防气相堵塞的地下水回灌装置的储水区通过排气通道使储水区内压力保持大气压，使回灌水中的大气泡及时溢出水平排除；且通过脱气装置将回灌水中的微气泡、溶解性气体进行脱去，具体说来，脱气膜内装有大量的中空纤维，纤维的壁上有微小的孔，水分子不能通过这种小孔，而气体分子却能够穿过。工作时，回灌水在增压泵的压力下从中空纤维的里面通过，而中空纤维的外面在真空泵的作用下将气体不断的抽走，并形成一定的负压，这样水中的气体就不断从水中经中空纤维向外溢出，从而达到去除水中气体的目的。综上所述，根据本实用新型实施例的预防气相堵塞的地下水回灌装置可以完全去除回灌水中的大气泡、微气泡，溶解性气体含量降低到地下水环境的当量，气泡及溶解性气体的去除也一定程度上减缓了含水层的生物堵塞和化学堵塞。本实用新型安装简便、自动化程度高，除砂效率、脱气率高，具有一定的实用价值和意义。

另外，根据本实用新型实施例的预防气相堵塞的地下水回灌装置还可以具有以下附加技术特征：

优选的，所述储水区内靠近所述进水口设有减速挡板，所述出水口处设有过滤网。

优选的，所述储水区内设有上限水位探头和下限水位探头。

优选的，所述供水系统还包括除砂器，所述除砂器与所述进水口相连。

优选的，所述脱气膜为中空纤维膜，所述中空纤维膜外径200-350μm，壁厚40-60μm，中空纤维膜上均匀分布着微孔，其孔径为0.01-0.03μm，孔隙率30-65%。

优选的，所述脱气膜为疏水性的聚丙烯中空纤维膜。

优选的，所述真空泵为两个，分别与所述脱气膜元件侧面的两端相连。

优选的，所述回灌管的末端设有回罐阀。

根据本实用新型实施例的一种预防气相堵塞的地下水回灌装置，其具体包括：

除砂器，所述除砂器下端设有排污阀；

储水区，所述储水区与除砂器相连，储水区具有进水口和出水口，储水区的上部具有排气通道，储水区内设有上限水位探头和下限水位探头；

脱气装置，所述脱气装置包括真空泵和脱气膜元件，所述脱气膜元件由脱气膜填装而成，所述脱气膜元件的侧面与所述真空泵相连，所述脱气膜元件的一端通过增压泵连接所述出水口，另一端连接回灌管；

回灌阀，所述回灌阀设在回灌管的末端，在回灌管上设有水压传感器，用于检测回灌管及回灌阀内的水压（参见专利201410465428.3：智能型地下水抽取及回灌装置）；

控制器，所述控制器与所述排污阀、上限水位探头、下限水位探头、增压泵、真空泵和压力传感器相连。

控制器包括水位全自动控制模块、时间控制模块和压力调节模块。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型一种预防气相堵塞的地下水回灌装置示意图；

图2为本实用新型的脱气膜装置剖面及原理示意图；

图3为中空纤维膜膜剖面及脱气原理示意图。

附图标记说明：

1进水口，2减速挡板，3储水罐，4排气通道，5上限水位探头，6控制器，7真空泵，8脱气膜元件，9回灌管，10除砂器，11下限水位探头，12过滤网，13电磁阀，14增压泵，15回灌阀，16回灌水，17抽气口，18中空纤维膜，19气流方向，20脱气水，21微气泡水，22微气泡，23气液分界面，24去除的气泡，25膜孔。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-图3所示，本实施例提供了一种预防气相堵塞的地下水回灌装置，包括供水系统和脱气装置。

供水系统包括储水区，储水区具有进水口1和出水口，储水区的上部具有排气通道4。

脱气装置，脱气装置包括真空泵7和脱气膜元件8，脱气膜元件8由脱气膜填装而成，脱气膜元件8的侧面与真空泵7相连，脱气膜元件8的一端通过增压泵14和电磁阀13连接出水口，另一端连接回灌管9。

储水区可为储水罐3，储水罐3的一端设有进水口1，另一侧设有出水口。储水罐3的顶部设有一个排气通道4使罐内压力保持大气压，回灌水16中的大气泡及时溢出水面排除。为使回灌水16进入储水区后使其水速降低，以使气泡有更多的时间上升，在储水区内靠近进水口1设有减速挡板2，减速挡板2可设置成围绕进水口1的弧形，称为弧形减速器。为了进一步拦截回灌水16中气泡、悬浮物，在出水口处设有过滤网12。为控制储水区内的水位，可在储水区内设有上限水位探头5和下限水位探头11。

供水系统还包括除砂器10，除砂器10与进水口1相连。除砂器10为旋流除砂器10，结构简单、操作简便，使用安全可靠，除砂效率高。旋流除砂器的工作原理是：根据砂水密度不同，在离心力、重力、向心浮力、流体曳力的作用下，使密度较大的砂粒由底部排砂口排出，而密度较低的水上升，由溢流口排出，从而达到除砂的目的。

脱气膜元件8由疏水性的聚丙烯中空纤维膜填装而成，中空纤维膜18外径200-350μm，壁厚约50μm，中空纤维膜18上均匀分布着微孔（膜孔25），其孔径为0.01-0.03μm，孔隙率30-65%。脱气膜元件8可以完全去除微气泡，并且单级脱气膜可以使溶解氧降低到2mg/L，基本和地下水环境的溶解性氧相当。

如图2、图3所示，脱气装置脱气过程：真空泵7通过抽气口17连接脱气膜元件8外壳，脱气膜内装有大量的中空纤维膜18，中空纤维膜18的壁上有微小的膜孔25，水分子不能通过这种膜孔25，而气体分子却能够穿过。工作时，回灌水16在增压泵14的压力下从中空纤维膜18的里面通过，而中空纤维膜的外面在真空泵7的作用下将气体不断的抽走，并形成一定的负压，含微气泡和溶解性气体的回灌水16在负压作用下，溶解性气体也进一步形成微气泡22，形成微气泡水21。在中空纤维膜18内形成气液分界面23，去除的气泡24沿气流方向19不断从水中经中空纤维膜18向外溢出，从而达到去除水中气体的目的，得到脱气水20。

为使脱气装置更快速、完全地脱气，真空泵7设置为两个，分别与脱气膜元件8侧面的两端相连。

回灌管9（可为回灌软管）的末端设有回罐阀，回灌阀15设有用于检测回灌管9中水压的压力传感器。该压力传感器根据回灌软管中的压力自动调节两用阀的滤水孔控制回灌量，保持回灌软管满水状态，防止重力跌水造成管内水流不连续，产生负压，在负压区发生气化。

本实施例的装置还包括控制器6，控制器6与排污阀、上限水位探头5、下限水位探头11、增压泵14、真空泵7和压力传感器相连。

控制器6包括水位全自动控制模块和压力调节模块。水位全自动控制模块即上限水位探头5、下限水位探头11检测储水区中的水位高度，并将信号传输给控制器6，控制器6控制进水或停水，使当储水区里的水位处于正常状态。

压力调节模块即：回灌管上设有水压传感器，根据压力大小效应调节回灌流量；压力越大，流量变小，压力越小，流量变大。

回灌阀的结构（参考专利201420519244.6一种内置式地下抽水回灌两用阀和专利201420526205.9一种外置式地下水抽水回灌液压两用阀）：回灌时在油压差作用力下推动上活塞带动活塞杆向下移动，套环也随之向下移动，在套环移动过程中出水孔打开，可以根据回灌水流量大小控制出水孔的开启数量，水从上内管流入到环形阀体内部，在水的冲击力下压住挡板堵住下内管，使水完全从出水孔流出，实现节流，减小回灌管末端水作用力，避免了回灌时水流量过大导致井管和含水层阻塞，防止回灌时水管摆动破坏井壁，实现回灌。

本实施例的预防气相堵塞的地下水回灌装置可以有效解决和去除回灌水16中的大气泡、微气泡及溶解性气体，并且能够预防地下水回灌过程中气泡的产生，降低含水层的堵塞程度，提高回灌效率。

工作过程：回灌水经除砂器10去除绝大部分的颗粒悬浮物由进水口1进入储水罐3，水流被减速挡板2阻挡后流速降低，回灌水中粒径较大的气泡有更多的时间上升溢出水面，排气通道4与大气相同，避免了储水罐3中的气压过高致使水中的气泡不能溢出。电磁阀13和增压泵14处于关闭状态，储水罐3中的水位上升，当储水罐3里的水位到达上限水位时，上限水位探头5将信号传输到控制器6。控制器6启动电磁阀13、增压泵14和真空泵7，回灌水经过过滤网12、电磁阀13、增压泵14后进入脱气膜元件8进行回灌水的脱气。电磁阀13和增压泵14开启的同时，井下回灌管9中的水压上升，回灌阀15的压力传感器将检测到的水压信号传输到控制器6，控制器6调节回灌阀15出水口的数量增加，开始回灌；随着储水罐3的水位降低，回灌阀15的压力传感器继续将信号传输到控制器6，控制器6调节回灌阀15出水口的数量减少，回灌量减小，保持回灌管9内满水避免形成负压。

控制器6同时控制储水罐3的进水口1，使储水罐3中的水位保持在一个正常状态（指水位位于上限水位探头5和下限水位探头11之间时）。当进水口1水量降低或被关掉时，储水罐3中水位不能满足正常状态，导致储水罐3的水位下降到下限水位时，下限水位探头11将信号传输到控制器6，控制器6关闭电磁阀13、增压泵14和真空泵7。此时，回灌阀15的压力传感器将信号传输到控制器6，控制器6关闭回灌阀15的出水口。回灌过程结束。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例；本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型；本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种预防气相堵塞的地下水回灌装置，其特征在于，包括：

供水系统，所述供水系统包括储水区，所述储水区具有进水口和出水口，储水区的上部具有排气通道；

脱气装置，所述脱气装置包括真空泵和脱气膜元件，所述脱气膜元件由脱气膜填装而成，所述脱气膜元件的侧面与所述真空泵相连，所述脱气膜元件的一端通过增压泵连接所述出水口，另一端连接回灌管。

2.根据权利要求1所述的预防气相堵塞的地下水回灌装置，其特征在于，所述储水区内靠近所述进水口设有减速挡板，所述出水口处设有过滤网。

3.根据权利要求1所述的预防气相堵塞的地下水回灌装置，其特征在于，所述储水区内设有上限水位探头和下限水位探头。

4.根据权利要求1所述的预防气相堵塞的地下水回灌装置，其特征在于，所述供水系统还包括除砂器，所述除砂器与所述进水口相连。

5.根据权利要求1所述的预防气相堵塞的地下水回灌装置，其特征在于，所述脱气膜为中空纤维膜，所述中空纤维膜外径200-350μm，壁厚40-60μm，中空纤维膜上均匀分布着微孔，其孔径为0.01-0.03μm，孔隙率30-65%。

6.根据权利要求1所述的预防气相堵塞的地下水回灌装置，其特征在于，所述脱气膜为疏水性的聚丙烯中空纤维膜。

7.根据权利要求1所述的预防气相堵塞的地下水回灌装置，其特征在于，所述真空泵为两个，分别与所述脱气膜元件侧面的两端相连。

8.根据权利要求1所述的预防气相堵塞的地下水回灌装置，其特征在于，所述回灌管上设有水压传感器，回灌管的末端设有回罐阀。