CN212916997U - 一种基于水平定向钻孔工艺综合修复土壤与地下水的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于环保技术领域，具体涉及一种基于水平定向钻孔工艺综合修复土壤与地下水的装置，包括使用定向钻孔工艺将HDPE管从地下污染区的一侧穿入、并穿透整个地下污染区，然后从地下污染区的另一侧穿出；HDPE管在与地下污染区接触的部分均匀开设有多个过滤孔；HDPE管的一端端口处安装压力表及控制阀，另一端端口处安装药剂搅拌装置、鼓风装置和真空抽吸装置，三者通过法兰片和带有多接口的钢管与HDPE管连接。本实用新型通过以上三个装置，实现对污染土壤及地下水的原位化学氧化修复、生物修复、曝气修复、抽出处理等综合修复，且修复药剂或空气能够精准、高效注入到污染区，采用该装置能够有效修复障碍物下方的污染区。

Description

一种基于水平定向钻孔工艺综合修复土壤与地下水的装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于水平定向钻孔工艺综合修复土壤与地下水的装置，用于对污染的土壤和地下水进行原位修复，属于环保技术领域。

背景技术

土壤和地下水是构成自然生态系统的基本环境要素，也是人类赖以生存和发展的物质基础，随着工业污染的加剧和农业化学物质广泛使用，特别是城市周边的化工、医药和农药等污染厂家搬迁之后，留下大量的废弃场地，这些场地的地下土壤和地下水往往被污染，土壤和地下水环境中污染物质的存在可能会对附近人体和周边环境产生严重的不良影响，严重时可以危及人的生命安全。

目前，土壤与地下水原位修复技术较多，但主要以垂直钻孔方式进行修复处理，现有土壤与地下水修复技术主要有以下几种：

（1）抽出处理技术：通过在污染区布设一定数量的垂直钻孔，然后以水泵抽水的形式去除污染区内地下水中的有机或无机污染物。

（2）化学氧化技术：通过在污染区布设一定数量的垂直钻孔，然后向钻孔中注入一些具有强氧化功能的化学药剂，通过化学药剂的氧化作用使污染区内土壤或地下水中的有机或无机污染物转化为无毒无害的物质。

（3）原位曝气技术：通过在污染区布设一定数量的垂直钻孔，然后向钻孔中注入空气或氧气，促进土壤或地下水挥发性有机污染物的挥发去除，同时促进好氧微生物降解有机污染物。

（4）热脱附技术：通过在污染区布设一定数量的垂直金属加热棒（电加热或燃气加热），通过金属棒的加热升温功能，促进挥发性有机污染物的挥发去除。

（5）原位生物修复技术：通过在污染区布设一定数量的垂直钻孔，然后向钻孔中注入能促进土壤或地下水中有机污染物降解的微生物菌剂，或注入能够激活土壤或地下水中本身存在的土著微生物快速繁殖的营养液，以此促进微生物降解有机污染物。

上述垂直钻孔方式进行土壤与地下水原位修复的技术的局限性在于其单井有效作业面长度均受限于受污染地下水或土壤层厚度，因此当场地污染区范围较大时可能需要数量较多的垂直钻孔其影响范围才能覆盖整个污染区，甚至很难处理工厂（障碍物）地下被污染的土壤和地下水。

有鉴于此，本发明人提供一种基于水平定向钻孔工艺综合修复土壤与地下水的装置，以解决上述垂直钻孔方式的不足。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供一种基于水平定向钻孔工艺综合修复土壤与地下水的装置，本实用新型装置通过水平定向钻孔工艺，在受污染场地下方污染区内、安装预制带过滤孔的HDPE管，并将该HDPE管的一端连接压力表和控制阀，另一端连接药剂搅拌装置、鼓风装置、真空抽吸装置等，以便在地下污染区原位实现化学氧化修复、曝气修复、生物修复、抽出处理等综合修复。

本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：包括采用定向钻孔工艺将HDPE管从地下污染区的一侧穿入、并穿透整个地下污染区，然后从地下污染区的另一侧穿出；

所述HDPE管在与地下污染区接触的部分均匀开设有多个过滤孔；

所述HDPE管的一端端口处安装有压力表及第一控制阀，所述HDPE管的另一端端口处安装有药剂搅拌装置，所述药剂搅拌装置用于制备各种化学药剂或生物药剂，然后通过自流的方式注入HDPE管，并通过HDPE管上开设的过滤孔渗漏进入地下污染区，用于实现对地下污染物的分解或转化；

还包括鼓风装置，所述鼓风装置和药剂搅拌装置通过法兰片和带有多接口的钢管与HDPE管连接，所述鼓风装置在一定气压下向HDPE管内注入空气或纯氧，用于曝气修复或为好氧微生物提供氧气。

进一步地，所述修复装置还包括真空抽吸装置，所述真空抽吸装置与药剂搅拌装置和鼓风装置三者通过法兰片和带有多接口的钢管连接，所述真空抽吸装置通过负压作用将液态污染物或易挥发的气态污染物从地下污染区中抽出。

进一步地，所述HDPE管直径为30-100mm。

进一步地，所述过滤孔直径为0.5-1mm。

进一步地，所述HDPE管根据地下污染区的体积大小横向、竖向均匀交错布设。

进一步地，所述药剂搅拌装置、鼓风装置和真空抽吸装置与HDPE管连接的钢管上分别安装有第二控制阀，所述第二控制阀用于切换或者控制不同的修复模式。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1、本实用新型一种基于水平定向钻孔工艺综合修复土壤与地下水的装置，采用定向钻孔工艺，通过手持式地面电磁探测仪对钻杆的前进方向和角度进行控制，然后将带有过滤孔的HDPE管穿过整个地下污染区，最后在HDPE管的一端端口处安装压力表及控制阀，另一端端口处安装药剂搅拌装置、括鼓风装置和真空抽吸装置，其中：药剂搅拌装置用于制备各种化学药剂或生物药剂，通过HDPE管注入到地下污染区，实现对地下污染物的分解或转化；鼓风装置在一定气压下向HDPE管内注入空气或纯氧，用于曝气修复或为好氧微生物提供氧气；真空抽吸装置通过负压作用，用于将液态污染物或易挥发的气态污染物从地下污染区中抽出。通过上述方式实现对污染土壤及地下水的原位化学氧化修复、原位曝气修复、原位生物修复、原位抽出处理等综合修复。

2、本实用新型一种基于水平定向钻孔工艺综合修复土壤与地下水的装置，本实用新型装置基于水平定向钻孔工艺，钻孔有效长度不受污染区厚度的限制，且能够实现修复药剂或空气精准、高效注入地下污染区，特别适用于不宜开展大规模垂直钻孔施工的区域，如污染区上部存在有大量建筑物时，垂直钻孔不易布置的状况。

附图说明

图1是本实用新型一种基于水平定向钻孔工艺综合修复土壤与地下水的装置结构示意图。

图中：1、HDPE管；2、地下污染区；3、过滤孔；4、第一控制阀；5、药剂搅拌装置；6、鼓风装置； 7、法兰片；8、钢管；9、真空抽吸装置； 11、过滤孔；81、第二控制阀；A、泄露点。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例：本实用新型修复装置参阅图1所示，一种基于水平定向钻孔工艺综合修复土壤与地下水的装置，包括使用定向钻孔工艺将HDPE管1从地下污染区2的一侧穿入、并穿透整个地下污染区2，然后从地下污染区2的另一侧穿出。

具体的，如图1所示，当泄露点A泄露污染后，探测后得到地下污染区2位置和形状后，在远离建筑物的一侧放置水平定向钻机，其钻杆以一定角度陆续倾斜进入地层后，通过手持式地面电磁探测仪对钻杆的前进方向和角度进行控制，使钻杆尽可能水平穿透整个污染区，然后从建筑物的另一侧以一定角度倾斜穿出地层，钻杆头部穿出地层后，更换一个直径更大（大于HDPE管1外圈直径）的钻头，钻头末端连接一根预制的HDPE管1，钻杆在逐步回拉过程中，拖拽预制的HDPE管1进入到预定位置形成水平井。

其中，在HDPE管1与地下污染区2接触的部分预先均匀开设多个过滤孔11，过滤孔11的直径为0.5-1mm，通过过滤孔11实现修复药剂或空气精准、高效注入到地下污染区2中；HDPE管1直径一般设置为30-100mm，HDPE管1选用优质的高密度聚乙烯制作，其具有耐腐蚀、内壁光滑、流动阻力小、强度高、韧性好、重量轻等特点，能够很好的适应地下污染环境。

最后在HDPE管1露出地面的一端端口处安装压力表3及第一控制阀4，在HDPE管1的另一端口处安装药剂搅拌装置5，药剂搅拌装置5包括搅拌筒和设置搅拌筒下方的第二控制阀81，搅拌筒用于制备化学药剂、微生物菌剂、或促进微生物繁殖所需的营养液等，制备完成后，打开搅拌筒下方的第二控制阀81，药剂、菌剂或营养液通过重力自流的方式进入含过滤孔11的HDPE管1内，并通过过滤孔11缓慢渗漏进入受污染的土壤或地下水中，实现对地下污染物的分解或转化，从而达到对地下污染区原位化学氧化修复或原位微生物修复目的。

HDPE管1的安装压力表3和第一控制阀4，其作用一方面是防止HDPE管1内气压过大或过低，另一方面是防止修复剂溢出。

本实用新型还包括鼓风装置6，所述鼓风装置6和药剂搅拌装置5通过法兰片7和带有多接口的钢管8与HDPE管1连接，鼓风装置6主要由鼓风机、压力表及第二控制阀81组成，打开第二控制阀81，空气或纯氧（需要人为提供）进入HDPE管1内，在鼓风机压力下沿HDPE管1的过滤孔11不断注入到受污染的土壤或地下水中，实现对地下污染区2的原位曝气修复，另外通过该装置也可以配合生物修复，为好氧生物提供氧气。

如图1所示，本实用新型修复装置还包括真空抽吸装置9，所述真空抽吸装置9、搅拌装置5和鼓风装置6三者通过法兰片7和带有多接口的钢管8与HDPE管1连接，其中在多接口的钢管8上分别安装有第二控制阀81，第二控制阀81用于切换或者控制以上三种装置（真空抽吸装置9、搅拌装置5和鼓风装置6）不同的修复模式；真空抽吸装置9主要由真空泵、压力表和第二控制阀81组成，打开第二控制阀81，真空泵将HDPE管1内原有的气体抽出，使得HDPE管1内形成负压状态，受污染的地下水或挥发出的气态污染物在负压作用下陆续进入HDPE管内，并最终从真空抽吸装置9末端抽出，实现污染物的抽出处理。

本实用新型装置HDPE管可根据地下污染区2的体积大小均匀布设多根，即可以横向、竖向间隔布置，以便更有效修复地下污染区。

本实用新型装置一种基于水平定向钻孔工艺综合修复土壤与地下水的装置，通过采用定向钻孔工艺，可根据实际污染区的形态分布，预先规划处钻孔的轨迹，能够绕过地下管线等障碍物，或穿越高速公路、铁路以及建筑物等，钻孔轨迹可以是直的，也可以是逐渐弯曲的，最后在逐步安装本装置，本装置通过设置在HDPE管一端的药剂搅拌装置、鼓风装置和真空抽吸装置，实现对污染土壤及地下水的原位化学氧化修复、生物修复、曝气修复、抽出处理等综合修复，本装置克服了现有垂直钻孔修复的不足，其结构科学合理有效，方便实施，经济可行，而且效率高/效果好。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于水平定向钻孔工艺综合修复土壤与地下水的装置，其特征在于：包括使用定向钻孔工艺将HDPE管(1)从地下污染区(2)的一侧穿入、并穿透整个地下污染区(2)，然后从地下污染区(2)的另一侧穿出；

所述HDPE管(1)在与地下污染区(2)接触的部分均匀开设有多个过滤孔(11)；

所述HDPE管(1)的一端端口处安装有压力表(3)及第一控制阀(4)，所述HDPE管(1)的另一端端口处安装有药剂搅拌装置(5)，所述药剂搅拌装置(5)用于制备各种化学药剂或生物药剂，然后通过自流的方式注入HDPE管(1)内，并通过HDPE管(1)上开设的过滤孔(11)渗漏进入地下污染区(2)，用于实现对地下污染物的分解或转化；

还包括鼓风装置(6)，所述鼓风装置(6)和药剂搅拌装置(5)通过法兰片(7)和带有多接口的钢管(8)与HDPE管(1)连接，所述鼓风装置(6)在一定气压下向HDPE管(1)内注入空气或纯氧，用于曝气修复或为好氧微生物提供氧气。

2.根据权利要求1所述的一种基于水平定向钻孔工艺综合修复土壤与地下水的装置，其特征在于：所述修复土壤与地下水的装置还包括真空抽吸装置(9)，所述真空抽吸装置(9)、药剂搅拌装置(5)和鼓风装置(6)三者通过法兰片(7)和带有多接口的钢管(8)与HDPE管(1)连接，所述真空抽吸装置(9)通过负压作用将液态污染物或易挥发的气态污染物从地下污染区(2)中抽出。

3.根据权利要求1所述的一种基于水平定向钻孔工艺综合修复土壤与地下水的装置，其特征在于：所述HDPE管(1)直径为30-100mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于水平定向钻孔工艺综合修复土壤与地下水的装置，其特征在于：所述过滤孔(11)直径为0.5-1mm。

5.根据权利要求1所述的一种基于水平定向钻孔工艺综合修复土壤与地下水的装置，其特征在于：所述HDPE管(1)根据地下污染区(2)的体积大小横向、竖向均匀交错布设。

6.根据权利要求2所述的一种基于水平定向钻孔工艺综合修复土壤与地下水的装置，其特征在于：所述药剂搅拌装置(5)、鼓风装置(6)和真空抽吸装置(9)与HDPE管(1)连接的钢管(8)上分别安装有第二控制阀(81)，所述第二控制阀(81)用于切换或者控制不同的修复模式。

Images