CN214360523U - 一种工业糖浆用于修复氯代烃污染地下水的修复系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种工业糖浆用于修复氯代烃污染地下水的修复系统，包括至少一个设置于地下水污染羽范围内的原位反应带或反应区，每个原位反应带或反应区内均设置有多个用于注入工业糖浆的注入井或注射孔，位于同一原位反应带或反应区内的各相邻注入井或注射孔影响面积具有一定重叠区域以使得该原位反应带或反应区内部不具有修复盲区。本实用新型将工业糖浆注入到地下环境中，形成原位生物刺激反应带，对污染物进行强化生物降解及还原脱氯，并可结合地下水流速，优化反应带布置，缩短修复时间、节约修复成本。

Description

一种工业糖浆用于修复氯代烃污染地下水的修复系统

技术领域

本实用新型是一种工业糖浆用于修复氯代烃污染地下水的修复系统，属于污染地下水原位修复技术领域。

背景技术

目前国内外氯代烃污染地下水修复技术主要包括异位抽出处理、原位生物修复、原位化学修复、原位电动修复等。其中生物修复技术具有相对经济、环境友好、易与其他修复技术联用等优点被广泛关注。地下水里的氯代烃，比如常见的四氯化碳、氯仿、三氯乙烯、四氯乙烯等，可以通过还原脱氯逐步去除氯原子,生成无毒性或者毒性低得多的有机物，从而达到修复效果。

我国地下水修复起步较晚，目前多采用抽出处理，生物修复技术工程应用较少，多为实验室研究阶段，但生物修复更为绿色可持续，也是未来发展的主流方向。

中国专利CN107352657A提供了一种用于原位修复氯代烃污染地下水的零价铁生物碳源复合药剂，包括零价铁粉、生物碳源、稳定剂、增稠剂、乳化剂、微量营养源和水，上述药剂中各物料按重量计的百分比为：零价铁粉5-30％，生物碳源8-30％，水35-85％，稳定剂0.1-1％，增稠剂1.5-3％，乳化剂0.3-1％，微量营养源0.01-0.1％，将上述所需原料用带有高剪切的搅拌设备均匀混合15-30min，得到流动性良好、利于原位注入且可稳定存放的复合浆液。本实用新型制备的零价铁生物碳源复合药剂具备优异的流动性和迁移扩散能力，对同时含有不饱和及饱和氯代烃的复杂污染场地具有良好的修复效果。但其所需原料种类多，配伍复杂，操作耗时，同样存在修复成本高的问题。

工业糖浆是制糖工业产生的一种无法再蒸浓结晶的黑褐色、呈半流动的粘稠浆液，含有大量的糖分(以蔗糖和葡萄糖为主)，总糖量以转换糖量表示约为50％，以及有机酸、矿物质以及植物派生大分子。工业糖浆中的还原性糖以及含有羟基等官能团的植物分子在适当的条件下，具有一定的还原性和抗氧化性，可以极大的刺激微生物代谢作用，强化生物还原作用。但还未见在修复氯代烃污染地下水中应用了工业糖浆的报道。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种工业糖浆用于修复氯代烃污染地下水的修复系统，以解决上述背景技术中提出的修复时间长、修复成本高的技术问题。

发明人在研究中发现地下水里通常存在一些土著微生物能够促进氯代烃还原脱氯的进行，如果在有充足的电子供体(碳源)存在且地下环境也适合的情况下，高度氯化的氯代烃可以实现完全脱氯。在这个过程当中,氯代烃充当了电子受体，而其他碳源充当了电子供体。本实用新型将工业糖浆作为微生物碳源，已在污染地块取得良好的生物刺激修复效果。工业糖浆配制成溶液后流动性较好，可通过直推式注入、高压旋喷注射、井式注入等工艺注入到污染地下水中，去除氯代烃污染。此外，工业糖浆价格低廉，不仅可以保证修复效果，还可以大大降低修复成本。

进一步的，为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种工业糖浆用于修复氯代烃污染地下水的系统，包括至少一个原位反应带或反应区，每个原位反应带或反应区内均设置有多个注入井或注射孔，根据注入扩散半径，布设注入点位，为避免修复盲区，注入井或注射孔影响面积设置一定重叠区域。

优选的，注入井或注射孔中注有工业糖浆。

优选的，所述布设注入点位采用梅花桩布点方法，即位于非边缘位置处的注入井或注射孔的周向可均匀布设有多个注入井或注射孔，以任意两个相邻注入井或注射孔间的孔距为d1，以注入井或注射孔的扩散半径为r，d1＜2r。即相邻注入井或注射孔的影响面积设置一定重叠区域，原位反应带或反应区内部不具有修复盲区。优选的，可根据情况需要在位于非边缘位置处的注入井或注射孔的周向均匀布设有六个注入井或注射孔。

所述的系统包括至少两个原位反应带时，以相邻原位反应带间的间距为d2，地下水渗流流速为v m/d，工业糖浆可至少保持n天的长效性，则d2≤vn，在此区间范围内可保持药剂的有效还原脱氯作用。

优选的，在注入井或注射孔扩散范围最外缘及治理范围内修复效果相对薄弱的区域布设有监测井。

可选的，所述的工业糖浆为工业糖浆原液按照0.5～1.5％药剂投加比与清水混合搅拌配制成工业糖浆溶液。

可选的，用于工业糖浆溶液的注入方式包括直推式注入方式、高压旋喷注射方式或井式注入方式。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的工业糖浆修复氯代烃污染地下水的修复系统，当工况为大面积地下水污染羽时，在明晰并优化调控地下水生物修复范围基础上，可采用原位反应带注入方式将工业糖浆注入污染地块的含水层。所述原位反应带注入方式是指由多个注入井或注射孔，将工业糖浆注入到地下环境中，形成原位生物刺激反应带，对污染物进行强化生物降解及还原脱氯，并可结合地下水流速，优化反应带布置，缩短修复时间、节约修复成本。

发明人已在山东某污染地块采用原位井式注入工艺成功应用原位反应带修复技术，是我国首例工业糖浆用于氯代烃污染地下水的修复工程，为我国氯代烃污染地下水生物修复工程提供技术和实践支撑。修复工程实践结果表明，结合上述修复系统，工业糖浆投加比为0.5％～1.5％时可达到高效的修复效果，药剂注入3个月后修复区域内四氯化碳浓度从4.62mg/L降至0.2mg/L以下，且在原位注入区域或迁移到下游的工业糖浆药剂均可至少保持6个月的长效性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型原位反应带内多个注入井或注射孔及监测井布设示意图；

图2为梅花桩布点平面示意图；

图3为布设两个原位反应带的实施例的平面示意图；

图4为采用本实用新型的修复方法的流程图；

图5为实施例1中污染地下水中四氯化碳浓度变化。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1-图3所述，一种工业糖浆用于修复氯代烃污染地下水的修复系统，包括至少一个设置于地下水污染羽范围内的原位反应带或反应区，每个原位反应带或反应区内均设置有多个用于注入工业糖浆的注入井或注射孔1，位于同一原位反应带或反应区内的各相邻注入井或注射孔1影响面积具有一定重叠区域以使得该原位反应带或反应区内部不具有修复盲区。注入井或注射孔中注有工业糖浆。

优选的，如图2所示，所述注入井或注射孔1的布设点位为梅花桩布点状，即位于非边缘位置处的注入井或注射孔的周向可均匀布设有多个注入井或注射孔，以任意两个相邻注入井或注射孔间的孔距为d1，以注入井或注射孔的扩散半径为r，d1＜2r。即相邻注入井或注射孔的影响面积设置一定重叠区域，原位反应带或反应区内部不具有修复盲区。

优选的，可根据情况需要在位于非边缘位置处的注入井或注射孔的周向均匀布设有六个注入井或注射孔。

如图3所示，所述的修复系统包括至少两个原位反应带时，以相邻原位反应带间的间距为d2，地下水渗流流速为v m/d，工业糖浆溶液可至少保持n天的长效性，则d2≤vn，在此区间范围内可保持药剂的有效还原脱氯作用。

优选的，如图1所示，在注入井或注射孔扩散范围最外缘及治理范围内修复效果相对薄弱的区域布设有监测井2。

可选的，所述的工业糖浆溶液为工业糖浆原液按照0.5～1.5％药剂投加比与清水混合搅拌配制成工业糖浆溶液。

可选的，用于工业糖浆溶液的注入方式包括直推式注入方式、高压旋喷注射方式或井式注入方式。

本实用新型提供的工业糖浆用于修复氯代烃污染地下水的修复系统，当工况为大面积地下水污染羽时，在明晰并优化调控地下水生物修复范围基础上，可采用原位反应带注入方式将工业糖浆溶液注入污染地块的含水层。所述原位反应带注入方式是指由多个注入井或注射孔，将工业糖浆溶液注入到地下环境中，形成原位生物刺激反应带，对污染物进行强化生物降解及还原脱氯，并可结合地下水流速，优化反应带布置，缩短修复时间、节约修复成本。

请参阅图4，采用所述修复系统的修复方法，包括以下步骤：

S1、根据实际工况，选择将工业糖浆溶液注入污染地块的含水层注入方式，所述的工业糖浆溶液注入方式包括直推式注入方式、高压旋喷注射方式或井式注入方式；

S2、在明晰并优化调控地下水生物修复范围后，在地块内地下水未污染区域中，进行原位注入扩散半径清水或示踪试验，根据单井/单孔注入药剂量，在注入井或注射孔内注入同体积的清水或示踪剂溶液，监测不同距离之外地下水的水位抬升或示踪剂浓度，确定效果最优的扩散半径；

S3、在地下水污染羽范围内，布设至少一个原位反应带，如图1、图3所示，每个原位反应带或反应区内均设置有多个注入井或注射孔1，根据注入扩散半径，布设注入点位，为避免修复盲区，注入井或注射孔1影响面积设置一定重叠区域；

S4、将工业糖浆原液按照0.5～1.5％药剂投加比与清水混合搅拌配制成工业糖浆溶液，通过步骤S1确定的注入方式将工业糖浆溶液注入污染地块的含水层；

S5、于注入井或注射孔1扩散范围最外缘及治理范围内修复效果相对薄弱的区域布设监测井2，如图1所示，监测生物刺激修复效果。

所述步骤S1中，当工况为含水层介质为高渗透性、岩石较少、地下管路简单、污染深度较浅、工期较紧张、不需重复注入时，采用直推式注入方式将工业糖浆溶液注入污染地块的含水层。进一步的，所述的直推式注入方式是指利用钻机将注浆管钻进到预定位置后注射工业糖浆溶液。

所述步骤S1中，当工况为含水层介质为低渗透性或裂隙、剧烈扰动无影响、不需重复注入时，采用高压旋喷注射方式将工业糖浆溶液注入污染地块的含水层。进一步的，所述的高压旋喷注射方式是指通过带喷嘴的注浆管将工业糖浆溶液和空气以20～40MPa的高压射流喷射出，同时钻杆以一定速度提升，实现工业糖浆溶液与含水层的充分混合。

所述步骤S1中，当工况为保障修复需重复注入时，采用井式注入方式将工业糖浆溶液注入污染地块的含水层。进一步的，所述的井式注入方式是指通过固定井注入工业糖浆溶液。

所述步骤S3中，布设注入点位采用梅花桩布点方法，如图2所示，即位于非边缘位置处的注入井或注射孔的周向可均匀布设有多个注入井或注射孔，以任意两个相邻注入井或注射孔间的孔距为d1，以注入井或注射孔的扩散半径为r，d1＜2r。即相邻注入井或注射孔的影响面积设置一定重叠区域，原位反应带或反应区内部不具有修复盲区。优选的，可根据情况需要在位于非边缘位置处的注入井或注射孔的周向均匀布设有六个注入井或注射孔。

所述步骤S3中，地下水污染羽范围内，布设至少两个原位反应带时，如图3所示，以相邻原位反应带间的间距为d2，地下水渗流流速为v m/d，工业糖浆溶液可至少保持n天的长效性，则d2≤vn，在此区间范围内可保持药剂的有效还原脱氯作用。

所述步骤S5中，监测生物刺激修复效果的监测指标包括目标污染物、地球化学参数等。

可选的，所示的示踪剂可采用溴离子溶液。

实施例1：

山东某化工厂历史生产氟利昂，原料泄漏导致地下水中氯代烃超标，主要污染物为四氯化碳，最高浓度为4.62mg/L。地块污染含水层介质为中粗砂，渗透性较好，地下水埋深为4.5-6m，采用井式注入工业糖浆形成原位反应带，进行生物刺激修复。在其中一条反应带内布设12口注入井、3口地下水监测井，如图1所示。工业糖浆投加比采用1％，药剂注入3个月后修复区域内四氯化碳浓度降至0.2mg/L以下，达到修复目标值，如图5所示。该地块地下水渗流流速为0.3m/d，工业糖浆药剂可至少保持6个月的长效性，原位注入反应带的带间距最长可设为54m(0.3*6*30)，如图3所示，在此区间范围内可保持药剂的有效还原脱氯作用。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制，此类表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施。

Claims (5)

1.一种工业糖浆用于修复氯代烃污染地下水的修复系统，其特征在于：包括至少一个设置于地下水污染羽范围内的原位反应带或反应区，每个原位反应带或反应区内均设置有多个注入井或注射孔，位于同一原位反应带或反应区内的各相邻注入井或注射孔影响面积具有一定重叠区域以使得该原位反应带或反应区内部不具有修复盲区，注入井中注有工业糖浆。

2.根据权利要求1所述的一种工业糖浆用于修复氯代烃污染地下水的修复系统，其特征在于：所述注入井或注射孔的布设点位为梅花桩布点状，位于非边缘位置处的注入井或注射孔的周向均匀布设有多个注入井，以任意两个相邻注入井或注射孔间的孔距为d1，以注入井或注射孔的扩散半径为r，d1＜2r。

3.根据权利要求2所述的一种工业糖浆用于修复氯代烃污染地下水的修复系统，其特征在于：位于非边缘位置处的注入井或注射孔的周向均匀布设有六个注入井。

4.根据权利要求1所述的一种工业糖浆用于修复氯代烃污染地下水的修复系统，其特征在于：在注入井或注射孔扩散范围最外缘及治理范围内修复效果相对薄弱的区域布设有监测井。

5.根据权利要求1所述的一种工业糖浆用于修复氯代烃污染地下水的修复系统，其特征在于：用于工业糖浆的注入方式包括直推式注入方式、高压旋喷注射方式或井式注入方式。

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