CN209206026U - 一种用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置，包括：用于将药剂注射到土壤及地下水的注射系统以及监测系统；所述的监测系统包括若干监测井和设于地面的高密度电法仪，所述监测井内设置若干井下电极，所述的若干井下电极位于监测井内不同的深度，若干井下电极之间通过导线串联后与高密度电法仪连接；所述若干监测井到注射井的距离D均小于或等于注射系统注药的影响半径r。本实用新型根据获得的电位数据确定药剂在不同的时间在待修复土壤或地下水中的分布情况以及修复效果，能够在现场及时掌握注射药剂的时空分布规律和污染物的修复效果，具有经济、高效的优点。

Description

一种用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置

技术领域

本实用新型涉及环境修复技术领域，尤其涉及一种针对污染地块土壤及地下水有机物原位注射修复过程中对注射药剂运移及污染修复效果的用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置。

背景技术

我国化工行业的生产、加油站地下油罐泄漏等导致有机污染场地数量多、分布广、污染重、危害大，已有数十万污染地块亟待修复。这些污染场地主要分布于城市周边人口密集环境敏感区域，往往残留有大量苯系物、多环芳烃、有机氯农药、氯代烃等持久性、高毒性(致癌、致畸、致突变)有机污染物。日益严重的污染场地问题已经给生态环境和人类健康带来严重威胁，成为我国土地资源安全再利用的重大瓶颈。

随着我国城市化进程的加快，大多数污染场地正面临着用地功能的转换和二次开发,尤其不少大城市的原化工生产污染地块已经或准备转换为人居用地，因此，亟须进行场地修复，彻底消除有机污染物对人居安全的威胁。但我国场地修复产业正处于萌芽阶段，修复技术和经验都非常缺乏，有机污染场地修复仍以二次污染风险较高的异位修复技术为主，导致类似2016年初的“常外事件”频发。污染场地的安全修复已成为危害我国城市发展及社会稳定的重要问题，亟待解决。同时我国目前的原位注射修复技术仍处于萌芽阶段，在注射修复过程中一般通过打井取样来掌握原位注射的修复效果，该方法具有滞后性不能在施工现场及时的给出判断以及制定相应的修复方案。

基于此现状，亟待研制一种具有工程应用前景、安全且经济高效，能够实时跟踪和注射修复土壤及地下水有机污染物的装置，为保障人居环境的安全提供技术支撑。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置，能实现在土壤及地下水修复过程中第一时间确定注入药剂的时空运移特征和规律以及污染地层修复效果的评价，为现场施工及修复技术方案的制定提供可靠的依据。

本实用新型采用以下技术方案实现：

一种用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置，包括：用于将药剂注射到土壤及地下水的注射系统以及监测系统；

所述的监测系统包括若干监测井和设于地面的高密度电法仪，所述监测井内设置若干井下电极，所述的若干井下电极位于监测井内不同的深度，若干井下电极之间通过导线串联后与高密度电法仪连接；

所述若干监测井到注入井距离的距离D均小于或等于注射系统注药的影响半径r。

所述若干井下电极在监测井内呈竖向排列。

所述若干井下电极竖向排列的间距设置为0.1～0.5m。

所述若干监测井的井底中心分布在以注射系统的注射井井底中心为圆心、任意两个相邻圆半径差为0.1～0.5m的若干同心圆上,且所述同心圆的最小圆半径为0.1～0.5m。

所述若干监测井设置在注射系统的注射井中心的东南西北四个方向上。

还包括管汇模块，其中管汇模块与注射系统连通，待注射的药剂通过管汇模块进入注射系统的药剂注入口。

所述管汇模块包括注浆泵、连接软管和若干支路管路，连接软管的一端与注浆泵连通，所有支路管路的一端均通过分流管与连接软管的另一端连通，所述支路管路的另一端的端末设有用于向注射系统的药剂注入口注射药剂的注射器。

所述连接软管的另一端经电磁流量计后再与所有支路管路的一端连通。

所述支路管路上设有用于流量控制的球阀。相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置，通过高密度电法仪实时监测监测井内不同深度的电位；根据获得的电位数据确定药剂在不同的时间在待修复土壤或地下水中的分布情况以及污染地层的修复效果。与传统的打井取样分析的监测技术相比，本实用新型中监测技术能够在现场及时掌握注射药剂的时空分布规律和污染物的修复效果，具有经济、高效的优点。

附图说明

图1为本实用新型的一种用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置的管汇模块的结构示意图；

图2为本实用新型一种用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置的注射系统的结构示意图；

图3为本实用新型一种用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置的监测系统的结构示意图；

图4为本发明的一种用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置的监测井的位置分布图。

其中：1、连接软管；2、电磁流量计；3、分流管；4、球阀；5、支路管路；6、注射器；7、井下电极；8、监测井；9、导线；10、高密度电法仪；11、顶外钻杆；12、顶内钻杆；13、钻头；14、外加长杆。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例：

本实用新型提供了一种用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置，为使更好理解本实用新型，现通过实施例对本实用新型进行描述：

一种用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置，包括：用于将药剂注射到土壤及地下水的注射系统以及监测系统；

具体的，如图3所示为本实用新型以地球物理探测中的电法为基础在土壤及地下水修复过程中构建四维跟踪技术体系，包括若干监测井8和设于地面的高密度电法仪10，监测井8内设置若干井下电极7，若干井下电极7位于监测井8内不同的深度，若干井下电极7之间通过导线9串联后与高密度电法仪10连接,监测井8到的距离D均小于注射系统注药的影响半径r；井下电极7在监测井8内呈竖向排列。井下电极7竖向排列的间距设置为0.1～0.5m。如图4所示，所述若干监测井8的井底中心分布在以注射系统的注射井井底中心为圆心、任意两个相邻圆半径差为0.1～0.5m的若干同心圆上,且所述同心圆的最小圆半径为0.1～0.5m。优选的，若干监测井8设置在注射系统的注射井中心的东南西北四个方向上。

在实际运用中可采用如下步骤实施：

根据实际修复地层的渗透性、注药压力等因素确定注药的影响半径(r)，在以注射井为圆心每0.5m为半径的圆上的东、西、南、北各方向上布设一口监测井8(可适当增减)，最外圆的一圈监测井8 到注射井的距离D小于等于注药的影响半径r。为实现实时跟踪的效果，在监测井8内放入井下电极7，井下电极7之间通过导线9串联起来，井下电极7之间的间距设置为0.1～0.5m(可根据实际做相应的调整)，井下电极7通过导线9串联与地面的高密度电法仪10相连接，该井下电极7所处地层的电导率通过导线9把电信号传至高密度电法仪10中，高密度电法仪10可实时显示测量层的电位变化过程，根据获得的电位数据确定药剂在不同的时间在待修复土壤或地下水中的分布情况以及污染地层的修复效果，即可半定量的确定修复药剂的时空运移情况和修复目标层污染物的修复效果。

优选的，用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置还包括管汇模块，其中管汇模块与注射系统连通，待注射的药剂通过管汇模块进入注射系统的药剂注入口。

具体的，如图1所示，管汇模块包括注浆泵、连接软管1和若干支路管路5，连接软管1的一端与注浆泵连通，支路管路5的一端均通过分流管3与连接软管1的另一端连通，支路管路5的另一端的端末设有用于向注射系统的药剂注入口注射药剂的注射器6。连接软管 1的另一端经电磁流量计2后再与所有支路管路5的一端连通。

通过电磁流量计2可以控制和观测整个管汇模块药剂的注入量，从而也可以控制各支路管路5的注药量，在连接软管1的末端分出各分流管3，支路管路上5设有用于流量控制的球阀4，根据各支路管路5对应的钻孔的渗透性和污染程度调节合适的注药量，管汇模块的各支流末端通过螺纹与注射系统的药剂注入口连接，使其密封不漏气。

通过本实用新型集成的管汇模块，可实现远距离点位有效注射，缩短高压注射管路的距离，减少水头损失，由于管汇模块为可移动管汇模块，使用时，可以将管汇模块移动至待注射点位附近。

当需要实现双药剂或多药剂同时注射时，可以两套或多套管汇模块配合直接推进式多液注射头或多液注射井，以实现双液或多液注射；当待注射点位较多时，可多套管汇模块与多套可移动注射泵配合使用，实现更多点位同时注射，与传统单孔注射相比效率更高；

注射系统可参考如图2所示的现有技术，在药剂注入时采用的是两根同心的空心钻杆来实现，药剂通过管汇模块的支流出来与药剂A 和药剂B注入口链接，药剂A和B之所以通过不同的入口注入是为了避免两种药剂在地表混合后使其活性降低，例如：在注入芬顿药剂(双氧水和硫酸亚铁溶液混合)时如果双氧水和硫酸亚铁溶液在地面混合则两种药剂在混合时立即会发生反应这样会使得药剂与污染物接触时药性降低，所以注入采用的是双层空心套管结构，使药剂在修复目标层充分接触反应。顶外钻杆11和顶内钻杆12都通过螺纹连接，钻头13和外加长杆14通过NPT螺纹连接，根据修复目标层的深度调控接入钻杆的数量。

本实用新型的用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置的使用方法如下：在注射系统向待修复土壤或地下水注射药剂后，通过高密度电法仪10实时检测监测井8内不同深度的电位；根据获得的电位数据确定药剂在不同的时间在待修复土壤或地下水中的分布情况以及修复效果。

电法测量原理主要是通过土壤和水中可溶性离子的量来表征出地层中的电导率，例如当药剂(双氧水、高锰酸钾、过硫酸钠为三种最常用氧化剂)迁移到监测井8附近时土壤和地下水中的可溶性离子增加，对应的导电性增强，这时通过电导率可半定量的确定修复药剂的迁移途径和扩散范围；

高密度电法探测仪技术可以通过充电井下电极和接收井下电极测定地层中不同深度的电阻率，根据不同物质电导率的差异我们可以利用此方法来实时跟踪修复药剂的运移分布及污染地层的修复效果，从而能从四维的角度了解掌握药剂的分布情况和污染区域的修复效果。

本实用新型以地球物理探测中的电法为基础在土壤及地下水修复过程中构建四维跟踪技术体系，本实用新型的为四维跟踪和原位注射修复土壤及地下水有机污染物的装置及方法，能获得原位注入修复土壤、地下水过程中药剂时空分布规律和特征以及土壤、地下水修复效果的实时动态情况，能够靶向、高效、快速的对土壤中的有机物进行修复治理。

与传统的打井取样分析的监测技术相比，本实用新型中地球物理探测的监测技术能够在现场及时掌握注射药剂的时空分布规律和污染物的修复效果，具有经济、高效的优点。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置，其特征在于，包括：用于将药剂注射到土壤及地下水的注射系统以及监测系统；

所述的监测系统包括若干监测井和设于地面的高密度电法仪，所述监测井内设置若干井下电极，所述的若干井下电极位于监测井内不同的深度，若干井下电极之间通过导线串联后与高密度电法仪连接；

所述若干监测井到注射井的距离D均小于或等于注射系统注药的影响半径r。

2.根据权利要求1所述的用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置，其特征在于，所述若干井下电极在监测井内呈竖向排列。

3.根据权利要求2所述的用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置，其特征在于，所述若干井下电极竖向排列的间距设置为0.1～0.5m。

4.根据权利要求1所述的用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置，其特征在于，所述若干监测井的井底中心分布在以注射系统的注射井井底中心为圆心、任意两个相邻圆半径差为0.1～0.5m的若干同心圆上,且所述同心圆的最小圆半径为0.1～0.5m。

5.根据权利要求4所述的用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置，其特征在于，所述若干监测井设置在注射系统的注射井中心的东南西北四个方向上。

6.根据权利要求1所述的用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置，其特征在于，还包括管汇模块，其中管汇模块与注射系统连通，待注射的药剂通过管汇模块进入注射系统的药剂注入口。

7.根据权利要求6所述的用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置，其特征在于，所述管汇模块包括注浆泵、连接软管和若干支路管路，连接软管的一端与注浆泵连通，所有支路管路的一端均通过分流管与连接软管的另一端连通，所述支路管路的另一端的端末设有用于向注射系统的药剂注入口注射药剂的注射器。

8.根据权利要求7所述的用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置，其特征在于，所述连接软管的另一端经电磁流量计后再与所有支路管路的一端连通。

9.根据权利要求7所述的用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置，其特征在于，所述支路管路上设有用于流量控制的球阀。

10.根据权利要求7所述的用于四维跟踪和注射修复土壤及地下水的装置，其特征在于，所述连接软管与注浆泵之间还设置有防泄漏缓冲槽和用于探测污染物泄漏的传感器。