CN211255613U - 一种去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统，包括：均匀分布多个循环井簇，每个所述循环井簇包括竖向且间隔设置在土层中的长井管和短井管，所述长井管和短井管的上下端口均密闭；所述长井管由上到下分为上筛管段、实管段和下筛管段，所述上筛管段的下部低于地下水位；所述短井管上设有短井筛管段，所述上筛管段和所述短井筛管段相通；注气系统，用于向所述下筛管段内的井水通入气体；气体抽提系统，用于抽取所述短井管内的气体。气体与地下水在在两个独立的长井管和短井管之间的循环，简化了循环井的构造，极大地降低了设备成本以及井管现场安装维护的技术要求；增强了循环井的适应性和可靠性。

Description

一种去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统

技术领域

本实用新型涉及地下水修复技术领域，特别是涉及一种去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统。

背景技术

目前在有机污染场地中应用较多的原位修复技术主要有空气扰动技术、生物曝气技术、可渗透反应屏障技术、原位反应带技术、原位化学氧化技术、监测自然衰减及强化监测自然衰减、原位化学冲洗技术及地下水循环井技术等。

现有循环井一般利用曝气泵在内井曝气，气体与地下水在内井混合上升，至内井上沿地下水自由溢出，进入到内井与外井之间的环形区域，通过外井上部穿孔花管返流回含水层，携带污染物的气体经上部尾气口排出，尾气中的气相污染物由挥发性有机物处理设备进行处理，或回注至包气带中，以生物整治方式进行处理。在循环井下部花管处，井内外存在密度差，井外的地下水不断进入内井，通过连续曝气，在循环井周围形成地下水三维循环，而经过气提作用处理后的地下水污染浓度降低，地下水则回注入井内至含水层，通过回注和抽除的程序，以循环方式处理含水层中的污染地下水，在此过程中同时进行土壤间气体抽除。

现有地下水循环井对应的地下水循环启动方式为空气泵提法，即气体由底端注入，形成气水混合物并在内井上升，通过上部花管的气水分离器进行分离，气体由尾气口排出，地下水反流回含水层，通过不断曝气，最终在循环井附近形成地下水的三维循环。

就实际应用表现来看，现有的地下水循环井存在如下缺点：

①相比于单井管的构造，循环井采用的多井管构造(套管)较复杂，现场施工时难度较大，尤其对于存在流砂层、污染深度大的场地难以保证内、外井的轴心完全重合，显著影响气、液在内、外井之间的三维循环，进而影响其治理效果。

②目前国内工程应用的循环井技术为国外引进，缺少配套安装及运行装置，为保证治理效果，一般全套进口，对于场地不同污染物类型及空间分布，需先在工厂定制成套循环井设备，再运输至现场安装、调试、运行，整个过程费时费力，并且对场地前期污染及地勘精准度提出较高要求，若现场施工出现与设计不相符的特殊地质情况，则难以再针对性地调整，进而影响其治理效果。

③循环井内采用的气提装置、曝气装置较特殊，对其更换、维修较麻烦。

④随着治理施工的进行，场地污染空间分布往往会发生变化，因而需适当调整三维循环的位置使其涵盖相对重污染区，但是循环井开筛位置已经固定，三维循环只能通过流量调节在横向上改变，竖向的移动则无法实现，如此会导致后期治理效率偏低，甚至导致治理盲区的出现。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统，有效解决目前循环井构造复杂、维护改装麻烦的问题。

本实用新型所采用的技术方案是一种去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统，包括：

均匀分布多个循环井簇，每个所述循环井簇包括竖向且间隔设置在土层中的长井管和短井管，所述长井管和短井管的上下端口均密闭；

所述长井管由上到下分为上筛管段、实管段和下筛管段，所述上筛管段的下部低于地下水位；

所述短井管上设有短井筛管段，所述上筛管段和所述短井筛管段相通；

注气系统，用于向所述下筛管段内的井水通入气体；

气体抽提系统，用于抽取所述短井管内的气体。

进一步优化，所述上筛管段和短井筛管段之间填充有多孔质填料层。

进一步优化，所述注气系统包括高压气泵和注气管，所述注气管的一端伸入下筛管段内，另一端和高压气泵连接，所述注气管上设有气体流量计和注气阀门。

进一步优化，所述注气管的出气端设有用于均匀曝气的曝气头。

进一步优化，所述气体抽提系统包括吸附罐、真空泵和抽气管，所述抽气管的一端伸入短井管内，另一端通过所述真空泵和所述吸附罐连通，所述抽气管上设有抽气阀门和真空表。

进一步优化，还包括加药系统，所述加药系统包括药剂箱、药剂泵和加药管，所述加药管的一端伸入多孔质填料层内，另一端通过药剂泵与药剂连通，所述加药管上设有加药阀门和药液流量计。

进一步优化，多个所述循环井簇按梅花形、正方形或六面体型中的一种或多种组合分布。

进一步优化，所述上筛管段、下筛管段和短井筛管段上均设有筛孔，所述筛孔的缝宽0.5mm，缝间距5mm。

进一步优化，所述短井管和长井管的长度比为1/10-1/2，管心间距为2-4倍管径。

本实用新型的有益效果：本申请的去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统，具有如下优点：

1、将气体与地下水在内外井之间的上升与下降转变为两个独立的长井管和短井管之间的循环，简化了循环井的构造，极大地降低了设备成本以及井管现场安装维护的技术要求；

2、可对长井管和短井管进行独立的安装操作，通过注气系统、液体抽提系统、气体抽提系统灵活控制三维循环的形式，显著增强了循环井的适应性和可靠性；

3、由于长井管和短井管相对独立，因而可以根据实际情况对长井管和短井管灵活调节。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的实施例的去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示的种去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统，包括：

均匀分布多个循环井簇，每个循环井簇包括竖向且间隔设置在土层中的长井管100和短井管200，长井管100和短井管200的上下端口均密闭；

长井管100由上到下分为上筛管段110、实管段120和下筛管段 130，上筛管段110的下部低于地下水位；

短井管200上设有短井筛管段210，上筛管段110和短井筛管段 210相通；

注气系统，用于向下筛管段130内的井水通入气体；

气体抽提系统，用于抽取短井管200内的气体。

本申请的修复系统由多个循环井簇组成，多个循环井簇可以根据实际情况布置成梅花形、正方形或六面体型中的一种或多种组合。

将循环井簇安装于地面下且上筛管段110的下部低于地下水位，循环井簇由长井管100和短井管200组成，管心间距为2-4倍管径，管心间距太小单井施工较难控制，填料量也较少，太大会增加地下水在多孔介质中的流动阻力，不易形成内循环。

长井管100和短井管200的顶端设有密封井盖，底端封闭且不低于地下水污染深度，井管材质为不锈钢，井管外为填充层。长井管100 管底位于污染物最深层或是接近隔水底板，短井管200长度为长井管 100的1/10-1/2。

长井管100由上到下分为上筛管段110、实管段120和下筛管段 130，管外相对应高度的填充层依次为石英砂粗滤料、膨润土水泥混合料、石英砂粗滤料，筛管段缝宽0.5mm，缝间距5mm；

短井管200仅需在中部开筛，短井筛管段210的缝宽0.5mm，缝间距5mm，管外填充层由石英砂粗滤料、膨润土水泥混合料构成。上筛管段110和短井筛管段210相通。

地下水有机物的修复过程如下：

注气系统和气体抽提系统同时开启，往下筛管段130内的井水通入气体进行曝气，一方面将空气中的氧溶解于水中，提高土壤中微生物活性，强化自然降解有机物能力，另一方面可将地下水中的挥发性污染物放逐到空气中。

曝气形成的气泡在长井管100中由下筛管段130上升至上筛管段 110，混合有有机物的废气随后进入短井管200中。

进入短井管200中的气体被气体抽提系统抽走后处理，从而达到修复地下水中有机物的作用。

进一步的，上筛管段110和短井筛管段210之间填充有多孔质填料层400。多孔质填料层400既可使地下水在长井管100和短井管200 之间流通，又可以强化水体和气体中的污染物去除。同时，起到水汽分离作用。因为在曝气过程中，有时候会出现气泡，而且这些气泡特别难消除，多孔质填料层400可以很好解决这一问题。

多孔质填料层400中的填料可以是人工筛板，或是卵石、砾石、或是对污染物有去除作用的多孔介质，如活性炭吸附材料、零价铁- 炭粉混合材料、沸石、石灰石、离子交换树脂、铁的氧化物和氢氧化物、磷酸盐以及有机材料城市堆肥物料、木屑等。

其中，注气系统包括高压气泵510和注气管520，注气管520的一端伸入下筛管段130内，另一端和高压气泵510连接，注气管520 上设有气体流量计530和注气阀门540。

注气系统开启的时候，高压气泵510将空气、高氧空气或臭氧经由气体流量计530和注气阀门540注入到下筛管段130中，空气流量通过气体流量计530和注气阀门540调节。

特别的，注气管520的出气端设有用于均匀曝气的曝气头521，曝气头521可破碎压缩气体形成细密的气泡，强化气质传输。

其中，气体抽提系统包括吸附罐810、真空泵820和抽气管830，抽气管830的一端伸入短井管200内，另一端通过真空泵820和吸附罐810连通，抽气管830上设有抽气阀门831和真空表832。

气体抽提系统启动的时候，真空泵820提供抽提动力，抽气管830 位于短井管200的水位上方，污染气体经由抽气阀门831和真空表832 和真空泵820之后进入吸附罐810进行吸附处理，处理达标后外排。吸附罐810为活性炭，处理抽提出的废气，达标排放，活性炭吸附饱和后需定期更换。

进一步的还包括加药系统，加药系统包括药剂箱710、药剂泵720 和加药管730，加药管730的一端伸入多孔质填料层400内，另一端通过药剂泵720与药剂箱710连通，加药管730上设有加药阀门731 和药液流量计732。

药剂为强化微生物菌和含氮、磷、钾、有机质的矿物盐(或者是化学氧化剂、化学还原剂)。两者在药剂箱710中混合后同时注入，当气体抽提系统开启时，短井管200内呈现负压，药剂可被虹吸至多孔质填料层400中，可选择关闭药剂泵720。

当短井管200内呈现负压不够时，需开启药剂泵720以提高药剂压力。药剂在多孔质填料层400，有利于药剂与气体和液体混合，提高修复效率。药剂流速通过加药阀门731和药液流量计732调节。可以根据处理废气的速率适时调整。

同时，由达西定律可知，上筛管段110和短井筛管段210区域提供了较高的渗透系数及较大的缓冲空间，可以极大地减少药剂在井管周边的迁移速度，也即减少了流体对土壤的压力，有效地避免了高压注入产生的土壤裂缝，避免药剂短流这一负面情况的出现，从而可以极大地减少短流的出现，使药剂注入效果更均匀。

调节地下水回流量和药剂泵720流量，同时记录井中的水位变化情况。流量监测应符合下列规定：开始先按1min间隔测5次，5min 间隔测5次，以后每隔30min观测一次并至少观测两次，直至长井管 100和短井管200中水位维持相对稳定。药剂每天按照3批次注入，每批次注入3小时，注入压力0.2MPa，注入速率200-400mL/min。注入药剂5天后，停止注药1天。

当然，本实用新型并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统，其特征在于,包括：

均匀分布多个循环井簇，每个所述循环井簇包括竖向且间隔设置在土层中的长井管(100)和短井管(200)，所述长井管(100)和短井管(200)的上下端口均密闭；

所述长井管(100)由上到下分为上筛管段(110)、实管段(120)和下筛管段(130)，所述上筛管段(110)的下部低于地下水位；

所述短井管(200)上设有短井筛管段(210)，所述上筛管段(110)和所述短井筛管段(210)相通；

注气系统，用于向所述下筛管段(130)内的井水通入气体；

气体抽提系统，用于抽取所述短井管(200)内的气体。

2.根据权利要求1所述的去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统，其特征在于：所述上筛管段(110)和短井筛管段(210)之间填充有多孔质填料层(400)。

3.根据权利要求1或2所述的去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统，其特征在于：所述注气系统包括高压气泵(510)和注气管(520)，所述注气管(520)的一端伸入所述下筛管段(130)内，另一端和高压气泵(510)连接，所述注气管(520)上设有气体流量计(530)和注气阀门(540)。

4.根据权利要求3所述的去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统，其特征在于：所述注气管(520)的出气端设有用于均匀曝气的曝气头(521)。

5.根据权利要求1或2所述的去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统，其特征在于：所述气体抽提系统包括吸附罐(810)、真空泵(820)和抽气管(830)，所述抽气管(830)的一端伸入所述短井管(200)内，另一端通过所述真空泵(820)和所述吸附罐(810)连通，所述抽气管(830)上设有抽气阀门(831)和真空表(832)。

6.根据权利要求2所述的去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统，其特征在于：还包括加药系统，所述加药系统包括药剂箱(710)、药剂泵(720)和加药管(730)，所述加药管(730)的一端伸入所述多孔质填料层(400)内，另一端通过药剂泵(720)与药剂箱(710)连通，所述加药管(730)上设有加药阀门(731)和药液流量计(732)。

7.根据权利要求4所述的去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统，其特征在于：多个所述循环井簇按梅花形、正方形或六面体型中的一种或多种组合分布。

8.根据权利要求4所述的去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统，其特征在于：所述上筛管段(110)、下筛管段(130)和短井筛管段(210)上均设有筛孔，所述筛孔的缝宽0.5mm，缝间距5mm。

9.根据权利要求4所述的去除地下水中有机污染物的原位循环井簇修复系统，其特征在于：所述短井管(200)和长井管(100)的长度比为1/10-1/2，管心间距为2-4倍管径。

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