CN214218387U - 一种用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及地下水环境修复技术领域，为一种用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统，包括阻隔单元、水力压裂单元、污染地下水抽出单元、抽出水处理单元及处理后回灌单元；阻隔单元用于将污染地下水围合在一个污染区域以防止向外扩散，且阻隔单元的渗透系数小于原状土；水力压裂单元用于扩大污染区域的渗流通道；污染地下水抽出单元用于对污染区域的地下水进行抽取；抽出水处理单元用于对抽取出的地下水进行修复处理；处理后回灌单元用于将修复处理后的地下水回灌至污染区域。该方案抽出及回灌效率显著提高，利用微生物降解后期地下水低浓度有机污染，彻底解决了地下水修复常见的“拖尾”和“反弹”问题。

Description

一种用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统

技术领域

本实用新型涉及地下水环境修复技术领域，具体涉及一种用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统。

背景技术

目前，我国地下水污染形势越来越严重，污染场地类型复杂以及污染物种类多，对地下水污染修复技术需要更高的要求。地下水污染修复技术主要有异位抽出处理和原位修复技术，其中异位抽出技术在实际应用中具备修复周期短、效果明显，可控性强等特点，但其污染解决含水层修复后吸附在颗粒物上的污染物重新释放所形成的拖尾现象。原位处理技术则分为原位空气注入、原位微生物以及渗透性反应墙(PRB)等，特别是PRB技术在地下水修复技术被广泛关注，其主要具有不改变地下水环境的情况下实现对受污染地下水的修复，但同样也具有其自身的局限性，首先其需要地下水达到一定流速，以保证地下水能够穿过所设置的墙体。此外由于要设置墙体材料，需在场地开挖相应深度的沟槽，沟槽深度一般是按照含水层深度设置，因此PRB技术在实际使用中难以在地下水埋深较深的场地应用。

此外，抽出处理是一种常规的污染地下水原位治理技术，具有简单易行、应用广泛和成熟度高的优点，要求含水层介质渗透系数大于5×10-4cm/s。实际情况中，众多场地类型为粘土、粉土类土壤渗透系数较低，抽出处理效率极低，渗透系数的要求极大限制了抽出处理技术的运用。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统，解决了以上所述的技术问题。

本实用新型为解决上述技术问题提供了一种用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统，包括阻隔单元、水力压裂单元、污染地下水抽出单元、抽出水处理单元及处理后回灌单元；

所述阻隔单元用于将污染地下水围合在一个污染区域以防止向外扩散，且阻隔单元的渗透系数小于原状土；

所述水力压裂单元通过压裂井将高压水压入所述污染区域，形成裂缝网络以扩大污染区域的渗流通道；

所述污染地下水抽出单元用于对所述污染区域的地下水进行抽取；

所述抽出水处理单元用于对抽取出的地下水进行依次混凝沉淀-过滤-臭氧氧化-活性炭吸附过程的修复处理；

所述处理后回灌单元用于将修复处理后的地下水回灌至污染区域。

可选地，所述系统还包括风光互补发电单元，所述风光互补发电单元用于给水力压裂单元、污染地下水抽出单元、抽出水处理单元及处理后回灌单元提供电能。

可选地，所述隔单元为多个深层双排水泥搅拌桩结构的止水帷幕首尾连接的围合结构。

可选地，所述水力压裂单元包括压裂井、高压水动压裂泵、支撑剂输送泵和支撑剂储罐，所述高压水动压力泵将高压水通过压裂井压入地下的污染区域内以形成裂缝网络，所述支撑剂输送泵可将储罐中的石英砂支撑剂压入裂缝中，支撑剂起到支撑裂缝的作用，使得被压开的裂缝不再重新闭合。

可选地，所述高压水动压裂泵工作压力范围为5-15MPa。

可选地，所述污染地下水抽出单元包括自启式抽水泵、抽水管道、抽水井和抽出水储罐，所述抽水井内的抽水管道底部深入至污染区域界面或地下水位以下10-20cm，所述自启式抽水泵可根据井内水位自动开启或关闭，确保地下水界面始终位于抽水管道进水口以上，所述抽出水储罐用于将抽出水临时储存，起到水质水量调节和事故缓冲作用。

可选地，所述抽出水处理单元包括一体化污水处理设备，所述一体化水处理设备用于对抽出水进行混凝沉淀-过滤-臭氧氧化-活性炭吸附。

可选地，所述抽出水处理单元还包括生物反应器，所述生物反应器用于当后期抽出水污染浓度较低时取代一体化污水处理设备以对抽出水进行处理。

有益效果：本实用新型提供了一种用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统，包括阻隔单元、水力压裂单元、污染地下水抽出单元、抽出水处理单元及处理后回灌单元；阻隔单元用于将污染地下水围合在一个污染区域以防止向外扩散，且阻隔单元的渗透系数小于原状土；水力压裂单元通过压裂井将高压水压入污染区域，形成裂缝网络以扩大污染区域的渗流通道；污染地下水抽出单元用于对污染区域的地下水进行抽取；抽出水处理单元用于对抽取出的地下水进行依次混凝沉淀-过滤-臭氧氧化-活性炭吸附过程的修复处理；处理后回灌单元用于将修复处理后的地下水回灌至污染区域。该方案用于低渗透性区域有机污染地下水修复，相比于常规抽出处理方法，抽出及回灌效率显著提高，能更快达到修复目标。无污水外排，对周边环境影响小，不会造成二次污染。利用微生物降解后期地下水低浓度有机污染，彻底解决了地下水修复常见的“拖尾”和“反弹”问题。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统的结构原理图；

图2为本实用新型用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统的流程示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-第一水泵，2-第二水泵，3-第三水泵，4-第四水泵；5-支撑剂输送泵，6-高压水动压裂泵；7-第一阀门，8-第二阀门，9-第三阀门，10-第四阀门；11-第一液位计，12-第二液位计；13-进水储罐；14-出水储罐；15-支撑剂储罐；16-生物反应器；17-水处理设备；18-风光互补发电系统；19-止水帷幕；20-抽水井；21-压裂井；22-注水井。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本实用新型提供了一种用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统，包括阻隔单元、水力压裂单元、污染地下水抽出单元、抽出水处理单元及处理后回灌单元；

所述阻隔单元用于将污染地下水围合在一个污染区域以防止向外扩散，且阻隔单元的渗透系数小于原状土；

所述水力压裂单元通过压裂井将高压水压入所述污染区域，形成裂缝网络以扩大污染区域的渗流通道；

所述污染地下水抽出单元用于对所述污染区域的地下水进行抽取；

所述抽出水处理单元用于对抽取出的地下水进行依次混凝沉淀-过滤-臭氧氧化-活性炭吸附过程的修复处理；

所述处理后回灌单元用于将修复处理后的地下水回灌至污染区域。

该方案用于低渗透性区域有机污染地下水修复，相比于常规抽出处理方法，抽出及回灌效率显著提高，能更快达到修复目标。无污水外排，对周边环境影响小，不会造成二次污染。利用微生物降解后期地下水低浓度有机污染，彻底解决了地下水修复常见的“拖尾”和“反弹”问题。相比于常规抽出处理方法，本实用新型提供的一种适用于低渗透性区域有机污染地下水修复方法更具实用性，抽出及回灌效率显著提高，能更快达到修复目标。

进一步地方案，所述阻隔单元为深层双排水泥搅拌桩结构的止水帷幕19，深层双排水泥搅拌桩结构的止水帷幕19是通过搅拌桩钻机钻入地下，利用水泥灰浆泵将浆体喷入地下并与场地土壤原位强制搅拌，经过一系列物理化学作业形成具有整体性和一定强度的水泥土搅拌桩，水泥土搅拌桩通过多桩搭接形成连续密实的墙体，渗透系数远小于原状土，有一定防破坏能力的桩墙隔断地下水的渗流，起到止水的目的，从根本上杜绝了修复实施过程地下水中污染物向周边环境扩大的风险。此外，所述止水帷幕的构建彻底解决了常规抽出处理对修复区域周边地下水水位干扰大的问题。

进一步地方案，所述水力压裂单元包括压裂井21、高压水动压裂泵6、支撑剂输送泵5和支撑剂储罐15。所述高压水动压力泵6可将高压水通过压裂井21压入地下，在污染区域内创造出大量裂缝，这些裂缝可形成一个裂缝网络，增加低渗透区域地下水的流动性。所述支撑剂输送泵5可将储罐15中的石英砂支撑剂压入裂缝中，支撑剂起到支撑裂缝的作用，使得被压开的裂缝不再重新闭合。通过压裂作业，可在低渗透区域人为地创造出一个高渗透性网络，极大改善了污染区域的渗流环境，地下水可通过高渗网络通道自由流动，地下水修复效率显著提高。

进一步地方案，所述水力压裂单元在压裂作业时需对裂缝大小及范围进行监测，确保不破坏止水帷幕桩体及下部粘土层，高压水动压裂泵6工作压力一般为5-15MPa。

进一步地方案，地下水修复运行至后期，抽出污染物浓度变低，常规抽出修复效果越来越差，极易发生“拖尾”和“反弹”现象。本实用新型可在地下水运行后期往支撑剂储罐15中加入生物菌剂和必要的营养物质，所述生物菌剂和营养物质可根据地下水中污染类型确定。通过压裂系统将生物菌剂和营养物质注入地下水中，微生物可继续降解后期地下水中低浓度有机污染，彻底解决了地下水修复常见的“拖尾”和“反弹”问题。

进一步地方案，所述污染地下水抽出单元包括第一水泵1即自启式抽水泵、抽水管道、抽水井20和抽出水储罐13，抽出水储罐13内设有第一液位计11，用于检测液位并进行报警。抽出水储罐13的出口通过第二水泵2抽吸，然后分别经过第一阀门7到生物反应器16，或通过第二阀门8到水处理设备17。生物反应器16出水口经过第三阀门9与水处理设备17出水口经过第四阀门10汇集后经过第三水泵3抽吸到出水储罐14内。出水储罐14的出水口经过第四阀门4抽吸到地下水污染区域内。

抽水井内的抽水道底部深入至污染区域界面或地下水位以下10-20cm。所述自启式抽水泵可根据井内水位自动开启或关闭，确保地下水界面始终位于抽水管道进水口以上。所述抽出水储罐，即水处理设备进水储罐，可将抽出水临时储存，起到水质水量调节和事故缓冲作用。

进一步地方案，所述抽出水处理单元包括一体化污水处理设备17和生物反应器16，前期抽出水污染浓度较高，须采用一体化水处理设备处理。一体化水处理设备主要工艺流程为混凝沉淀-过滤-臭氧氧化-活性炭吸附。后期抽出水污染浓度较低，可切换至生物反应器处理。一体化污水处理设备17和生物反应器16出水均需进行检测，确保达标后方可进入后续回灌单元。

进一步地方案，所述处理后回灌单元包括第四水泵4、水处理后出水储罐14、注水管道和注水井22。抽出水经水处理单元处理达标后暂存于出水储罐14，通过注水管道和注水井22回灌至地下。所述出水储罐14起到出水暂存和事故缓冲作用，设置有第二液位计12，对储罐水位进行实时监测，在出现水位过高或过低异常情况时及时向控制中心报警。

进一步地方案，所述风光互补发电单元为风光互补发电系统18，主要包括太阳能电池和风力发电阵列，可将项目空间范围内的风光资源转换为电能，然后对蓄电池进行充电，通过配套的逆变器将直流电转换为交流电，并对现场用电设备进行供电。风光互补发电单元可根据日照强度、风力大小和用电负载进行自动旋转调节。实用性强，节能性好，可充分利用风和光自然资源，大幅降低地下水修复系统运行成本。

如图1和图2所示，本实用新型的操作说明，打开高压水动压裂泵6，将高压水通过压裂井21压入地下形成裂缝，随后打开支撑剂输送泵5，将支撑剂压入裂缝中。打开第一水泵1，污染地下水抽出单元启动运行，抽出水通过管道进入进水储罐13中。打开第二水泵2和第三水泵3，打开第一阀门7和第三阀门9，污染水通过水处理设备17处理达标后进入出水储罐14暂存；地下水修复运行后期，可关闭第一阀门7和第三阀门9，打开第二阀门8和第四阀门10，污染水通过生物反应器16处理达标后进入出水储罐14暂存。打开第四水泵4，处理后回灌单元开始运行，将出水储罐14中的达标水通过管道回灌至地下。

本实用新型灵活性强，压裂系统、抽水系统和注水系统可独立或联合运行，对区域土壤渗透情况和地下水污染程度适应性广。

如图2所示，本实用新型实施例还提供了一种用于低渗透性区域有机污染地下水修复方法，包括：

将污染地下水围合在一个污染区域以防止向外扩散，且阻隔单元的渗透系数小于原状土；

通过压裂井将高压水压入所述污染区域，形成裂缝网络以扩大污染区域的渗流通道；

对所述污染区域的地下水进行抽取；

对抽取出的地下水进行依次混凝沉淀-过滤-臭氧氧化-活性炭吸附过程的修复处理；

将修复处理后的地下水回灌至污染区域。

该修复方法用到的是前述的用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统，其原理一样，在此不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统，其特征在于：包括阻隔单元、水力压裂单元、污染地下水抽出单元、抽出水处理单元及处理后回灌单元；

所述阻隔单元用于将污染地下水围合在一个污染区域以防止向外扩散，且阻隔单元的渗透系数小于原状土；

所述水力压裂单元通过压裂井将高压水压入所述污染区域，形成裂缝网络以扩大污染区域的渗流通道；

所述污染地下水抽出单元用于对所述污染区域的地下水进行抽取；

所述抽出水处理单元用于对抽取出的地下水进行依次混凝沉淀-过滤-臭氧氧化-活性炭吸附过程的修复处理；

所述处理后回灌单元用于将修复处理后的地下水回灌至污染区域。

2.根据权利要求1所述的用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统，其特征在于：所述系统还包括风光互补发电单元，所述风光互补发电单元用于给水力压裂单元、污染地下水抽出单元、抽出水处理单元及处理后回灌单元提供电能。

3.根据权利要求1所述的用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统，其特征在于：所述隔单元为多个深层双排水泥搅拌桩结构的止水帷幕首尾连接的围合结构。

4.根据权利要求1所述的用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统，其特征在于：所述水力压裂单元包括压裂井、高压水动压裂泵、支撑剂输送泵和支撑剂储罐，所述高压水动压力泵将高压水通过压裂井压入地下的污染区域内以形成裂缝网络，所述支撑剂输送泵可将储罐中的石英砂支撑剂压入裂缝中，支撑剂起到支撑裂缝的作用，使得被压开的裂缝不再重新闭合。

5.根据权利要求4所述的用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统，其特征在于：所述高压水动压裂泵工作压力范围为5-15MPa。

6.根据权利要求1所述的用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统，其特征在于：所述污染地下水抽出单元包括自启式抽水泵、抽水管道、抽水井和抽出水储罐，所述抽水井内的抽水管道底部深入至污染区域界面或地下水位以下10-20cm，所述自启式抽水泵可根据井内水位自动开启或关闭，确保地下水界面始终位于抽水管道进水口以上，所述抽出水储罐用于将抽出水临时储存，起到水质水量调节和事故缓冲作用。

7.根据权利要求1所述的用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统，其特征在于：所述抽出水处理单元包括一体化污水处理设备，所述一体化水处理设备用于对抽出水进行混凝沉淀-过滤-臭氧氧化-活性炭吸附。

8.根据权利要求7所述的用于低渗透性区域有机污染地下水修复系统，其特征在于：所述抽出水处理单元还包括生物反应器，所述生物反应器用于当后期抽出水污染浓度较低时取代一体化污水处理设备以对抽出水进行处理。

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