一種用于去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物的循環(huán)井系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物的循環(huán)井系統(tǒng)，其目的在于提供一種適用不同土壤類型的循環(huán)井系統(tǒng)，該系統(tǒng)有效地解決了水力傳輸能量損失、土壤滲透性差的問題，避免了由于注入壓力過大造成的氣流短路的現(xiàn)象，同時(shí)可以有效地提高影響半徑，修復(fù)效果顯著。本發(fā)明所述系統(tǒng)包括外井、內(nèi)井、氣體注入系統(tǒng)、氣體抽提系統(tǒng)和藥劑噴淋系統(tǒng)，所述內(nèi)井置于所述外井中，所述氣體注入系統(tǒng)用于向所述內(nèi)井井水通入氣體曝氣，曝氣后摻雜有機(jī)污染物的所述氣體一部分被所述氣體抽提系統(tǒng)抽提后經(jīng)活性炭吸附裝置吸附排出，另一部分進(jìn)入所述外井，所述藥劑噴淋系統(tǒng)用于向所述外井中噴淋藥液。
【專利說明】一種用于去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物的循環(huán)井系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及屬于地下水和土壤的原位修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種用于去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物的循環(huán)井系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，許多化工、農(nóng)藥企業(yè)開始搬遷，搬遷后原廠區(qū)的土壤和地下水受到了不同程度的污染，需要修復(fù)后才能用于商業(yè)用地、住宅或其他建設(shè)。土壤和地下水中的污染物特別是有機(jī)污染物具有含量低、種類多、難治理、危害大等特點(diǎn)。其中許多有機(jī)污染物不僅致畸、致癌、致突變，還能通過揮發(fā)作用進(jìn)入到周圍大氣環(huán)境中，嚴(yán)重危害著人們的身體健康和正常生活。
[0003]目前對于揮發(fā)性有機(jī)污染場地的地下水修復(fù)，應(yīng)用較為廣泛的是AS(原位空氣曝氣)技術(shù)。AS技術(shù)直接向土壤的飽和帶注入空氣，所需要的注入壓力必須克服注入點(diǎn)地下水的靜態(tài)壓力和土壤毛細(xì)管的壓力，才能形成氣流通道，且容易導(dǎo)致氣流短路。AS技術(shù)的修復(fù)效果還與土壤類型有很大的關(guān)系，不適用于土壤滲透性較差(如粘土)的場地。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于從砂土到粘土土壤類型的循環(huán)井系統(tǒng)直接向地下水中注入氣體，有效地解決了水力傳輸能量損失、土壤滲透性差的問題，避免了由于注入壓力過大造成的氣流短路的現(xiàn)象，同時(shí)可以有效地提高影響半徑，修復(fù)效果顯著的循環(huán)井系統(tǒng)。
[0005]為達(dá)上述目的，本發(fā)明一種用于去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物的循環(huán)井系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括外井、內(nèi)井、氣體注入系統(tǒng)、氣體抽提系統(tǒng)和藥劑噴淋系統(tǒng)，所述內(nèi)井置于所述外井中，所述氣體注入系統(tǒng)用于向所述內(nèi)井井水通入氣體曝氣，曝氣后摻雜有機(jī)污染物的所述氣體一部分被所述氣體抽提系統(tǒng)抽提后`經(jīng)活性炭吸附裝置吸附排出，另一部分進(jìn)入所述外井，所述藥劑噴淋系統(tǒng)用于向所述外井中噴淋藥液。
[0006]其中所述內(nèi)井井壁上有上層篩管和下層篩管，使得所述內(nèi)井與所述外井內(nèi)水體流通，所述上層篩管底端低于井水水面。
[0007]其中所述上層篩管與所述下層篩管附近填充礫石于所述內(nèi)井與外井之間，所述上層篩管與所述下層篩管之間填充混凝土于所述內(nèi)井與外井之間。
[0008]其中氣體注入系統(tǒng)包括空氣泵、閥門和曝氣管，所述曝氣管一端經(jīng)所述閥門連接所述空氣泵，另一端插入內(nèi)井并置于所述下層篩管處。
[0009]其中所述曝氣管頭部設(shè)有曝氣頭，用于均勻曝氣。
[0010]其中所述氣體抽提系統(tǒng)包括抽提泵、閥門和抽氣管，所述抽氣管一端通過所述閥門與所述抽提泵連接后通向所述活性炭吸附裝置，另一端插入內(nèi)井并置于井水水面之上，所述內(nèi)井井口封閉設(shè)置。
[0011]其中所述藥劑噴淋系統(tǒng)包括注藥泵、閥門和注藥管，所述注藥管一端經(jīng)所述閥門與所述注藥泵連接，另一端插入所述外井并置于井水水面之上，所述外井井口密封設(shè)置。
[0012]其中還包括位于外井內(nèi)的藥劑噴淋管，所述藥劑噴淋管與所述外井內(nèi)噴藥管相連并置于井水水面之上。
[0013]其中還包括位于所述循環(huán)井附近的氣體抽提井系統(tǒng)，所述氣體抽提井系統(tǒng)包括抽提井、抽提管、抽提泵和活性炭吸附裝置，所述抽提管一端連接所述抽提泵，另一端置于所述抽提井內(nèi)，所述抽提泵連接所述活性炭吸附裝置。
[0014]其中所述內(nèi)井為UPVC管或不銹鋼管。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比取得了如下技術(shù)效果:
[0016]本發(fā)明提供一種適用于從砂土到粘土土壤類型的循環(huán)井系統(tǒng)直接向地下水中注入氣體，有效地解決了水力傳輸能量損失、土壤滲透性差的問題，避免了由于注入壓力過大造成的氣流短路的現(xiàn)象，同時(shí)可以有效地提高影響半徑，修復(fù)效果顯著的循環(huán)井系統(tǒng)；增加藥劑噴淋系統(tǒng)，可強(qiáng)化循環(huán)井系統(tǒng)的處理效果；結(jié)合氣體抽提井系統(tǒng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了土壤飽和帶和非飽和帶揮發(fā)性有機(jī)污染的去除。
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1本發(fā)明循環(huán)井裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2藥劑噴淋管的管道布置圖。
[0020]附圖標(biāo)記說明:1-下層篩管；2_上層篩管；3_地下水流速儀；4_空氣泵；5-曝氣頭；6_活性炭吸附裝置；·7_藥劑罐；8_藥劑噴淋管；9_曝氣管；10_抽提泵；11_注藥泵；12-外井；13_內(nèi)井；14_閥門；15_閥門；16_閥門；17_注藥管；18_混凝土 ；19_石樂石；20_抽氣管；21_氣體抽提井；22_抽提泵；23_活性炭吸附裝置；24_非飽和帶；25_地下水位；26-飽和帶。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。
[0022]如圖1所示，打一口外井12，使得外井12的井底位于待修復(fù)的有機(jī)物修復(fù)飽和帶，之后將不銹鋼材質(zhì)的內(nèi)井13置于外井12中，內(nèi)井13井底略高于外井12井底，內(nèi)井13底端封閉，周圍為下層篩管1，上部位于有機(jī)物修復(fù)非飽和帶處為下層篩管2，下層篩管2底端不低于井水水面，設(shè)置上層篩管2和下層篩管I使得內(nèi)井13與外井12井水流通，上層篩管2和下層篩管I旁邊用礫石19填充于內(nèi)井13與外井12之間(不用混凝土 18的目的是保持內(nèi)井13與外井12的井水流通)；上層篩管2和下層篩管I之間用混凝土 18填充于內(nèi)井13與外井12之間，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)井13的固定。氣體注入系統(tǒng)的曝氣管9 一端經(jīng)閥門14連接空氣泵4，另一端帶有曝氣頭5，曝氣頭5插入內(nèi)井13并置于所述下層篩管I處；氣體抽提系統(tǒng)的抽氣管20 —端通過閥門15與抽提泵10連接后通向活性炭吸附裝置6，另一端插入內(nèi)井13并置于井水水面之上，將內(nèi)井13井口封閉設(shè)置，藥劑噴淋系統(tǒng)的注藥管17—端經(jīng)閥門16與11注藥泵連接，另一端設(shè)有藥劑噴淋管8，藥劑噴淋管8插入外井12并置于井水水面之上，外井12井口密封設(shè)置，距所述循環(huán)井系統(tǒng)3~IOm處設(shè)置一口或多口氣體抽提井系統(tǒng)，所述氣體抽提井系統(tǒng)抽提管一端連接抽提泵22，另一端置于抽提井21內(nèi)，抽提泵22連接活性炭吸附裝置23。
[0023]使用此系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)時(shí)，打開閥門14，通過空氣泵4、內(nèi)井13內(nèi)曝氣管9和曝氣頭5向曝氣管9的下層篩管I處注入空氣或臭氧和空氣的混合氣體，在井內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，導(dǎo)致下層篩管I處井內(nèi)地下水密度降低和上層篩管2處井內(nèi)的地下水位升高；下層篩管I處的地下水通過下層篩管I進(jìn)入井內(nèi)，富含氣體的地下水通過上層篩管2流出井外，氣泡在內(nèi)井13內(nèi)形成上升氣流，并且在上升過程中對地下水中的污染物進(jìn)行捕捉或氧化；控制空氣泵4的注入速率在55~105m3/h。
[0024]富含氣體的地下水在上層篩管2處實(shí)現(xiàn)氣液分離器，一部分氣體通過抽提泵10并經(jīng)活性炭吸附裝置6進(jìn)行收集和處理，另一部分氣體透過上層篩管2和礫石19進(jìn)入土壤非飽和帶24。
[0025]注入氣體的同時(shí)，打開閥門15，用抽提泵10以1.6~2.5m3/h的抽提速率對富含揮發(fā)出來的有機(jī)物的混合氣體進(jìn)行收集，氣體經(jīng)抽氣管20進(jìn)入活性炭吸附裝置6凈化后排放，定期對活性炭吸附裝置6中的活性炭進(jìn)行更換。
[0026]系統(tǒng)運(yùn)行24小時(shí)后穩(wěn)定，通過地下水流速儀3測定流出井體的循環(huán)地下水的流速U，根據(jù)井中地下水體積V和上層篩管的面積A，估算出本系統(tǒng)的循環(huán)周期T=V/Au。
[0027]打開閥門16，在上層篩管2外圍噴淋氧化劑、微生物菌劑或營養(yǎng)物質(zhì)等，藥劑經(jīng)注藥管17進(jìn)入藥劑噴淋管8噴淋后隨著循環(huán)地下水流進(jìn)入井體周圍環(huán)境，對殘留污染物進(jìn)行有效去除；根據(jù)有機(jī)物濃度和循環(huán)水流速確定噴灑的藥劑量(污染物濃度X循環(huán)水流量X 2循環(huán)周期)，藥劑體積為5%~50%的孔隙體積，噴灑壓力O~IMPa ;噴灑頻率為每隔一個(gè)循環(huán)周期噴灑一次；不噴灑藥劑時(shí)關(guān)閉閥門16。
[0028]通過氣體注入系統(tǒng)注入的空氣或臭氧與空氣的混合氣體，一部分通過抽提泵10收集，一部分進(jìn)入非飽 和帶24中，促進(jìn)非飽和帶24中有機(jī)物的微生物的好氧降解和氧化分解；可聯(lián)合氣體抽提井21，以抽提泵22對非飽和帶24中揮發(fā)出來的有機(jī)物進(jìn)行收集，經(jīng)過活性炭吸附裝置23凈化后排放，控制氣體抽提速率10~100m3/h，同時(shí)修復(fù)飽和帶26和非飽和帶24的有機(jī)污染。
[0029]采用上述裝置對污染地下水進(jìn)行修復(fù)，主要包括以下步驟:
[0030]I)在污染區(qū)域打一口以上循環(huán)井，井深至污染源下方(即下層篩管I置于飽和帶附近，上層篩管2置于非飽和帶附近)；
[0031]2)在同一場地的非飽和帶打一口以上的氣體抽提井，抽提井與循環(huán)井的間距為
3~IOm ；
[0032]3)啟動(dòng)曝氣設(shè)備，同時(shí)啟動(dòng)氣體收集系統(tǒng)，地下水從下層篩管流入，上層篩管流出，含有有機(jī)氣體和空氣/臭氧的混合氣體一部分被收集，另一部分進(jìn)入到土壤非飽和帶；
[0033]4)循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，通過流出井體的地下水流速估算系統(tǒng)的運(yùn)行周期；
[0034]5)啟動(dòng)氣體抽提井的抽提設(shè)備，以10~IOOmVh的速率對非飽和帶中揮發(fā)出來以及通過上層篩管進(jìn)入非飽和帶的的有機(jī)物進(jìn)行收集和處理，防止有機(jī)物揮發(fā)到周圍大氣中；
[0035]6)啟動(dòng)藥劑噴淋系統(tǒng)，向上層篩管外圍噴灑氧化劑、微生物菌劑或營養(yǎng)物質(zhì)，噴灑的藥劑隨地下水流遷移擴(kuò)散，對修復(fù)半徑內(nèi)的殘留污染物進(jìn)行去除，強(qiáng)化系統(tǒng)的處理效果，噴灑氧化藥劑等還能對從上層篩管流入非飽和帶的混合氣體中的有機(jī)物進(jìn)行氧化去除從而減少進(jìn)入非飽和帶的有機(jī)氣體。
[0036]本發(fā)明的循環(huán)井系統(tǒng)，對于有機(jī)污染的地下環(huán)境修復(fù)效率可達(dá)92%以上。
[0037]以上所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本`發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物的循環(huán)井系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括外井、內(nèi)井、氣體注入系統(tǒng)、氣體抽提系統(tǒng)和藥劑噴淋系統(tǒng)，所述內(nèi)井置于所述外井中，所述氣體注入系統(tǒng)用于向所述內(nèi)井井水通入氣體曝氣，曝氣后摻雜有機(jī)污染物的所述氣體一部分被所述氣體抽提系統(tǒng)抽提后經(jīng)活性炭吸附裝置吸附排出，另一部分進(jìn)入所述外井，所述藥劑噴淋系統(tǒng)用于向所述外井中噴淋藥液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物的循環(huán)井系統(tǒng)，其特征在于:所述內(nèi)井井壁上有上層篩管和下層篩管，使得所述內(nèi)井與所述外井內(nèi)水體流通，所述上層篩管底端低于井水水面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物的循環(huán)井系統(tǒng)，其特征在于:所述上層篩管與所述下層篩管附近填充礫石于所述內(nèi)井與外井之間，所述上層篩管與所述下層篩管之間填充混凝土于所述內(nèi)井與外井之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物的循環(huán)井系統(tǒng)，其特征在于:氣體注入系統(tǒng)包括空氣泵、閥門和曝氣管，所述曝氣管一端經(jīng)所述閥門連接所述空氣泵，另一端插入內(nèi)井并置于所述下層篩管處。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物的循環(huán)井系統(tǒng)，其特征在于:所述曝氣管頭部設(shè)有曝氣頭，用于均勻曝氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物的循環(huán)井系統(tǒng)，其特征在于:所述氣體抽提系統(tǒng)包括抽提泵、閥門和抽氣管，所述抽氣管一端通過所述閥門與所述抽提泵連接后通向所述活性炭吸附裝置，另一端插入內(nèi)井并置于井水水面之上，所述內(nèi)井井口封閉設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物的循環(huán)井系統(tǒng)，其特征在于:所述藥劑噴淋系統(tǒng)包括注藥泵、閥門和注藥管，所述注藥管一端經(jīng)所述閥門與所述注藥泵連接，另一端插入所述外井并置于井水水面之上，所述外井井口密封設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物的循環(huán)井系統(tǒng)，其特征在于:還包括位于外井內(nèi)的藥劑噴淋管，所述藥劑噴淋管與所述外井內(nèi)噴藥管相連并置于井水水面之上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物的循環(huán)井系統(tǒng)，其特征在于:還包括位于所述循環(huán)井附近的氣體抽提井系統(tǒng)，所述氣體抽提井系統(tǒng)包括抽提井、抽提管、抽提泵和活性炭吸附裝置，所述抽提管一端連接所述抽提泵，另一端置于所述抽提井內(nèi)，所述抽提泵連接所述活性炭吸附裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于去除地下水中揮發(fā)性有機(jī)物的循環(huán)井系統(tǒng)，其特征在于:所述內(nèi)井為UPVC管或不銹鋼管。
【文檔編號】C02F9/14GK103864263SQ201410052490
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】楊勇, 殷曉東, 王海東, 黃海, 馬小蘭, 陳美平 申請人:北京鼎實(shí)環(huán)境工程有限公司