CN218424776U - 一种土壤和地下水污染防控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种土壤和地下水污染防控系统，包括用于阻隔污染的竖向防渗帷幕，于所述竖向防渗帷幕之内设置有可渗透反应格栅单元、热处理单元以及多相抽提单元，所述热处理单元以及多相抽提单元基于可渗透反应格栅单元设置；所述多相抽提单元包括多相抽提井以及回水注入井，所述多相抽提井和回水注入井于顶部连通；还包括监控单元，所述监控单元包括设置于竖向防水帷幕内的帷幕内监测井以及设置于竖向防水帷幕歪得帷幕外监测井。本实用新型通过将防渗、修复与监控技术结合起来使用，适用于地下水流较为平缓的场地，竖向防渗帷幕最先设置，可以最快的速度防止污染进一步扩散，HDPE防渗膜覆盖于污染场地，污染治理时对周围环境产生不良影响。

Description

一种土壤和地下水污染防控系统

技术领域

本实用新型涉及土壤与地下水污染防控技术，特别涉及一种污染场地土壤和地下水污染防控系统。

背景技术

大多数场地污染的情况是污染源先污染土壤后，污染羽逐步扩大，污染物向周围土壤和地下水中扩散，进而引起地下水的污染，所以场地污染防控往往需要对土壤、地下水同时进行。

目前大多数的地下水污染防控技术主要有污染阻隔技术、污染修复技术和污染监控技术。其中污染阻隔技术包括竖向帷幕技术和水平向防渗膜技术，污染修复技术包括原位修复的电动技术、热处理技术、化学氧化技术、生物修复技术和可渗透反应墙技术以及异位修复的抽出-处理技术、曝气-气提技术和多相抽提技术等，污染监控技术则包括监测与控制两方面的技术。

上述技术各有其不足之处，如污染阻隔技术只是临时性的控制方法，不能治理污染；原位电动技术治理重金属污染时，会和重金属反应生成沉淀堵塞含水层；可渗透反应墙的更换困难；异位处理时带走原场地的土壤和地下水资源；监控技术所需的周期长等等。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本实用新型提出了一种污染场地土壤和地下水污染防控系统及其使用方法，具有可以同时修复土壤和地下水污染、环境友好、污染修复范围广、修复周期短、安装简便、修复效果好、效率高的性能特点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种土壤和地下水污染防控系统，其特征在于，包括用于阻隔污染的竖向防渗帷幕，于所述竖向防渗帷幕之内设置有可渗透反应格栅单元、热处理单元以及多相抽提单元，所述热处理单元以及多相抽提单元基于可渗透反应格栅单元设置；

所述多相抽提单元包括多相抽提井以及回水注入井，所述多相抽提井和回水注入井于顶部连通；

还包括监控单元，所述监控单元包括设置于竖向防水帷幕内的帷幕内监测井以及设置于竖向防水帷幕歪得帷幕外监测井。

进一步地，所述可渗透反应格栅单元设置于竖向防渗帷幕之内，所述可绳头反应格栅单元包括若干可渗透反应模块，所述可渗透反应模块由可渗透反应格栅框架套接拼装而成。

进一步地，于所述可渗透反应格栅模块顶角部分为圆角结构，可渗透反应格栅管井或密封件设置于相邻可渗透反应格栅模块的顶角处。

进一步地，于所述可渗透反应模块之内设置有填充剂，所述填充剂包括吸附剂、还原剂以及释氧化合物中至少一种；

所述吸附剂包括活性炭、粉煤灰、铁的氢氧化物以及沸石，用于去除氨氮和重金属；

所述还原剂包括零价铁，用于去除无机离子及卤代有机物；

所述释氧化合物包括MgO₂、CaO₂，用于为微生物提供氧气降解有机污染物。

进一步地，于所述可渗透反应格栅单元上铺设有HDPE防渗膜，于所述可渗透反应格栅单元和HDPE防渗膜之间设置有抽提取样管，用于收集热处理后从土壤和地下水中脱附上升经过可渗透反应格栅处理后的气体，以分析原位热处理的效果。

进一步地，所述热处理单元包括设置垂直在竖向防渗帷幕之内的加热井，于所述加热井中布设有加热管以及与加热管连通的加热器；

相邻所述加热井间距为4-6m，所述加热器设置于加热管顶端，加热管另一端伸入加热井内且加热管底部距加热井底部不小于0.5m。

进一步地，所述多相抽提井与加热井间隔布置，于所述多相抽提井底部设置有潜水泵，所述潜水泵以位于多相抽提井底部的潜水泵支架进行固定，于所述潜水泵输出端连接有抽提管，于所述抽提管上设置有压力表。

进一步地，所述回水注入井垂直均匀设置于多相抽提井周围且所述回水注入井数量为多相抽提井的2-4倍；回水管垂直于所述抽提管设置并布设于可渗透反应格栅与HDPE防渗膜之间。

进一步地，所述加热井、帷幕内监测井、多相抽提井的顶端均穿过可渗透反应格栅的预留孔洞和HDPE防渗膜，并高出HDPE防渗膜至少0.5m，帷幕外监测井的顶端高出地面0.5m；

所述加热井、帷幕内监测井、多相抽提井的井壁均为筛管，筛管对应的井壁周围液体绿豆沙回填，井底密封处理。

进一步地，一种土壤和地下水污染防控系统的使用方法，包括如下步骤：

步骤一：根据污染场地内土壤和地下水的详勘和污染调查评价结果和相关设计规范要求，设计竖向防渗帷幕、HDPE防渗膜、加热井以及多相抽提井等的类型、数量、平面位置和埋深等参数；

步骤二：现场用填方的方法对污染场地进行平整，所用填方材料为砂性土；

步骤三：按设计图现场施工竖向防渗帷幕、帷幕内监测井和帷幕外监测井；

步骤四：步骤三的施工内容验收合格后，实施加热井、多相抽提井；如地下水位于渗透系数较大的砂性土层以下，则不设回水注入井；若地下水位于低渗透性的粘性土层以下，则在平整后的地面以下设回水注入井，多相抽提井和回水注入井之间预留回水沟槽，沟槽从多相抽提井向回水注入井倾斜；

步骤五：现场拼装可渗透反应格栅3，可渗透反应格栅内根据污染物类型可以填充活性碳、粉煤灰、铁的氢氧化物、沸石等吸附剂去除氨氮和重金属，也可以填充零价铁等还原剂去除无机离子及卤代有机物，也可以填充MgO₂、CaO₂等释氧化合物为微生物提供氧气降解有机污染物。如存在多种污染物可以填充上述填充剂的混合剂，如活性碳、零价铁和CaO₂；

步骤六：加热井内安装加热器和加热管，加热器接好电源；多相抽提井内安装潜水泵，潜水泵连接好抽提管、回水管、压力表和电源；

步骤七：用HDPE防渗膜铺盖在可渗透反应格栅上部，保证回水注入井以外的所有井均穿过可渗透反应格栅的预留孔洞后也穿过HDPE防渗膜，并做好孔洞的密封处理，同时在可渗透反应格栅和HDPE防渗膜之间预埋水平抽提取样管；

步骤八：首先启动加热器连续运行数天后，将土壤地下水中的可挥发性有机物解吸出来，通过可渗透反应格栅再将解吸后的污染物进行吸附处理，这时可以除去大部分可挥发性有机物；关闭加热器后，开启潜水泵，通过抽提管将地下水抽提至回水管，并通过回水管的通孔向可渗透反应格栅上表面扩散，再流经可渗透反应格栅后要么顺着回水沟槽排入回水注入井，要么直接顺着地表回流至地下构成循环；

步骤八和步骤九循环操作，根据取样点的测试结果判断是否需要继续循环处理；

可渗透反应格栅内的填充剂可以进行取出后进行更换，取出的反应后填充剂拿到处理室进行处理；

如回水注入井的注水速率和注水量不能满足设计要求，可以在可渗透反应格栅下方设置集水槽，将经过可渗透反应格栅处理后的地下水收集后通过地面的注水泵加压注入回水注入井，此时的回水注入井同其他井一样均要伸出可渗透反应格栅和HDPE防渗膜。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：

1、本实用新型将防渗、修复与监控技术结合起来使用，适用于地下水流较为平缓的场地，竖向防渗帷幕最先设置，可以最快的速度防止污染进一步扩散，HDPE防渗膜覆盖于污染场地，污染治理时对周围环境产生不良影响；

2、本实用新型将原位热处理和多相抽提以及可渗透反应墙技术结合起来使用，可以同步处理土壤和地下水污染，污染修复适用范围广，污染处理时间较短；

3、本实用新型采用了可渗透反应墙技术，并采用地面水平拼装，减少了可渗透反应墙的钻井等施工，其现场控制、回收处理再生利用都比竖向置入地下的防渗墙环保方便，且不受地下水流速的影响；

4、本实用新型的多相抽提单元都在HDPE防渗膜下处理，地下水处理后回注回地下含水层，减少了对地下含水层的影响；

5、本实用新型的防控系统均为原位处理，减少了土壤异位处理时的运输成本。

附图说明

参照附图来说明本实用新型的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：

图1为本实用新型一种土壤和地下水污染防控系统剖面结构示意图；

图2为本实用新型一种土壤和地下水污染防控系统平面布置示意图；

图3为本实用新型一种土壤和地下水污染防控系统A局部放大图；

图4为本实用新型一种土壤和地下水污染防控系统可渗透反应格栅组件拼装示意图；

图5为本实用新型一种土壤和地下水污染防控系统可渗透反应格栅组成件大样图；

其中，1-竖向防渗帷幕；2-HDPE防渗膜；3-可渗透反应格栅；31-可渗透反应格栅模块； 32-可渗透反应格栅框架；33-1/4可渗透反应格栅密封件；34-1/2可渗透反应格栅密封件；35- 可渗透反应格栅密封件；36-抽提取样管；4-加热井；41-加热器；42-加热管；5-多相抽提井； 51-潜水泵；52-抽提管；53-潜水泵支架；54-回水管；55-压力表；56-通孔；6-回水注入井； 7-帷幕内监测井；8-帷幕外监测井。

具体实施方式

容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。

如图1至图3所示，本实用新型提供一种土壤和地下水污染防控系统，包括：

污染阻隔单元、可渗透反应格栅单元、热处理单元、多相抽提单元和监控单元。

上述的污染阻隔单元包括竖向防渗帷幕1和HDPE防渗膜2。

其中的竖向防渗帷幕1为灌注水泥浆的深搅桩，桩底进入隔水层≥2m，将受污染的土壤和地下水场区圈禁起来，使得污染区与未污染区分隔开来，防止污染物扩散；

HDPE防渗膜2水平布设，并完全覆盖整个需要防治的污染场地，防止污染治理时污染气体的外溢；

上述的可渗透反应格栅单元包括可渗透反应格栅3和抽提取样管36。

如图4、图5所示，可渗透反应格栅3水平设置在已填方平整的污染场地地面上，位于 HDPE防渗膜2的下方，所有的可渗透反应格栅3由多个可渗透反应模块31通过可渗透反应格栅框架32套接拼装而成，套接后的可渗透反应模块缺角部分按照需要选用相应的密封件 33～35进行密封；其中的1/1可渗透反应格栅密封件35位置可以为穿过可渗透反应格栅3管井的预留孔洞，如没有管井穿过，则用1/1可渗透反应格栅密封件35进行密封；

抽提取样管36水平设置在可渗透反应格栅3和HDPE防渗膜2之间，用来收集热处理后从土壤和地下水中脱附上升经过可渗透反应格栅3处理后的气体，以分析原位热处理的效果。

上述的热处理单元包括：设置在被竖向防渗帷幕1圈禁的污染场地范围内垂直安装的加热井4、加热井井中布设的加热管42以及加热井井外布设的加热器41。

加热井4其间距为4m；加热器41安装在加热管42顶端，加热器41的电源端统一接至配电箱，并作有效接地处理；加热管42一端和加热器41连接，另一端垂直伸入加热井4，距离加热井4底部保留0.5m以上的高度。

上述的多相抽提单元包括：设置在被竖向防渗帷幕1圈禁的污染场地范围内与加热井4 间隔布置的多相抽提井5、潜水泵51、抽提管52、潜水泵支架53、回水管54、压力表55、通孔56和回水注入井6。

回水注入井6垂直均匀设置在多相抽提井周围，数量为多相抽提井的4倍；潜水泵51用潜水泵支架53托举，保证抽水口距离多相抽提井5底至少1m的距离，便于抽水；潜水泵51 的电源线和拉绳的一端和潜水泵51连接，另一端穿过多相抽提井5密封井盖的预留孔洞后予以固定；潜水泵51抽提管52一端和潜水泵51连接，另一端穿过多相抽提井5密封井盖的预留孔洞接出地面，抽提管52顶端安装压力表55；回水管54和抽提管52通过四通连接垂直设置，布设在可渗透反应格栅3与HDPE防渗膜2之间；

上述的监控单元包括：设置在竖向阻隔帷幕1内侧的帷幕内监测井7和设置在竖向阻隔帷幕外侧的帷幕外监测井8。

加热井4的底端至少进入含水层2m以下，多相抽提井5的底端至少进入隔离层1m以下，加热井4、帷幕内监测井7、多相抽提井5的顶端都穿过可渗透反应格栅3的预留孔洞和HDPE 防渗膜2，并高出HDPE防渗膜2至少0.5m，帷幕外监测井8的顶端高出地面0.5m，上述所有井管顶端开始到进入地面以下2m长度范围内的井壁为实心管，实心管在地面以下对应的井壁周围用水泥回填密实，实心管底到加热井管底端部位的井壁为筛管，筛管对应的井壁周围用绿豆砂回填，井底密封处理。

上述土壤和地下水污染防控系统的使用方法为：

步骤一：根据污染场地内土壤和地下水的详勘和污染调查评价结果和相关设计规范要求，设计竖向防渗帷幕1、HDPE防渗膜2、加热井4以及多相抽提井5等的类型、数量、平面位置和埋深等参数。

步骤二：现场用填方的方法对污染场地进行平整，所用填方材料为砂性土。

步骤三：按设计图现场施工竖向防渗帷幕1、帷幕内监测井7和帷幕外监测井8。

步骤四：步骤三的施工内容验收合格后，实施加热井4、多相抽提井5。如地下水位于渗透系数较大的砂性土层以下，则不设回水注入井6；若地下水位于低渗透性的粘性土层以下，则在平整后的地面以下设回水注入井6，多相抽提井5和回水注入井6之间预留回水沟槽，沟槽从多相抽提井5向回水注入井6倾斜。

步骤五：现场拼装可渗透反应格栅3，可渗透反应格栅3内根据污染物类型可以填充活性碳、粉煤灰、铁的氢氧化物、沸石等吸附剂去除氨氮和重金属，也可以填充零价铁等还原剂去除无机离子及卤代有机物，也可以填充MgO₂、CaO₂等释氧化合物为微生物提供氧气降解有机污染物。如存在多种污染物可以填充上述填充剂的混合剂，如活性碳、零价铁和CaO₂。

步骤六：加热井4内安装加热器41和加热管42，加热器42接好电源；多相抽提井5内安装潜水泵51，潜水泵51连接好抽提管52、回水管54、压力表55和电源。

步骤七：用HDPE防渗膜2铺盖在可渗透反应格栅3上部，保证回水注入井6以外的所有井均穿过可渗透反应格栅3的预留孔洞后也穿过HDPE防渗膜2，并做好孔洞的密封处理，同时在可渗透反应格栅3和HDPE防渗膜2之间预埋水平抽提取样管36。

步骤八：首先启动加热器41连续运行数天后，将土壤地下水中的可挥发性有机物解吸出来，通过可渗透反应格栅3再将解吸后的污染物进行吸附处理，这时可以出去大部分可挥发性有机物。

步骤九：关闭加热器41后，开启潜水泵51，通过抽提管52将地下水抽提至回水管54，并通过回水管54的通孔在可渗透反应格栅3上表面扩散，再流经可渗透反应格栅3后要么顺着回水沟槽排入回水注入井，要么直接顺着地表回流至地下构成循环。

步骤八和步骤九循环操作，根据取样点的测试结果判断是否需要继续循环处理。

可渗透反应格栅3内的填充剂可以进行取出后进行更换，取出的反应后填充剂拿到处理室进行处理。

如回水注入井6的注水速率和注水量不能满足设计要求，可以在可渗透反应格栅6下方设置集水槽，将经过可渗透反应格栅处理后的地下水收集后通过地面的注水泵加压注入回水注入井6，此时的回水注入井6同其他井一样均要伸出可渗透反应格栅3和HDPE防渗膜2。

本实用新型的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本实用新型技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种土壤和地下水污染防控系统，其特征在于，包括用于阻隔污染的竖向防渗帷幕，于所述竖向防渗帷幕之内设置有可渗透反应格栅单元、热处理单元以及多相抽提单元，所述热处理单元以及多相抽提单元基于可渗透反应格栅单元设置；

所述多相抽提单元包括多相抽提井以及回水注入井，所述多相抽提井和回水注入井于顶部连通；

还包括监控单元，所述监控单元包括设置于竖向防水帷幕内的帷幕内监测井以及设置于竖向防水帷幕外的帷幕外监测井。

2.根据权利要求1所述的土壤和地下水污染防控系统，其特征在于，所述可渗透反应格栅单元设置于竖向防渗帷幕之内，所述可渗透反应格栅单元包括若干可渗透反应模块，所述可渗透反应模块由可渗透反应格栅框架套接拼装而成。

3.根据权利要求2所述的土壤和地下水污染防控系统，其特征在于，于所述可渗透反应格栅单元的顶角部分为圆角结构，可渗透反应格栅管井或密封件设置于相邻可渗透反应格栅单元的顶角处。

4.根据权利要求2所述的土壤和地下水污染防控系统，其特征在于，于所述可渗透反应模块之内设置有填充剂，所述填充剂包括吸附剂、还原剂以及释氧化合物中至少一种；

所述吸附剂包括活性炭、粉煤灰、铁的氢氧化物以及沸石，用于去除氨氮和重金属；

所述还原剂包括零价铁，用于去除无机离子及卤代有机物；

所述释氧化合物包括MgO₂、CaO₂，用于为微生物提供氧气降解有机污染物。

5.根据权利要求1所述的土壤和地下水污染防控系统，其特征在于，于所述可渗透反应格栅单元上铺设有HDPE防渗膜，于所述可渗透反应格栅单元和HDPE防渗膜之间设置有抽提取样管，用于收集热处理后从土壤和地下水中脱附上升经过可渗透反应格栅处理后的气体，以分析原位热处理的效果。

6.根据权利要求1所述的土壤和地下水污染防控系统，其特征在于，所述热处理单元包括设置垂直在竖向防渗帷幕之内的加热井，于所述加热井中布设有加热管以及与加热管连通的加热器；

相邻所述加热井间距为4-6m，所述加热器设置于加热管顶端，加热管另一端伸入加热井内且加热管底部距加热井底部不小于0.5m。

7.根据权利要求1所述的土壤和地下水污染防控系统，其特征在于，所述多相抽提井与加热井间隔布置，于所述多相抽提井底部设置有潜水泵，所述潜水泵以位于多相抽提井底部的潜水泵支架进行固定，于所述潜水泵输出端连接有抽提管，于所述抽提管上设置有压力表。

8.根据权利要求7所述的土壤和地下水污染防控系统，其特征在于，所述回水注入井垂直均匀设置于多相抽提井周围且所述回水注入井数量为多相抽提井的2-4倍；回水管垂直于所述抽提管设置并布设于可渗透反应格栅与HDPE防渗膜之间。

9.根据权利要求1-8任一所述的土壤和地下水污染防控系统，其特征在于，加热井、帷幕内监测井、多相抽提井的顶端均穿过可渗透反应格栅的预留孔洞和HDPE防渗膜，并高出HDPE防渗膜至少0.5m，帷幕外监测井的顶端高出地面0.5m；

加热井、帷幕内监测井、多相抽提井的井壁均为筛管，筛管对应的井壁周围液体绿豆沙回填，井底密封处理。

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