一種用于去除地下水中揮發性有機物的循環井系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于去除地下水中揮發性有機物的循環井系統，其目的在于提供一種適用不同土壤類型的循環井系統，該系統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象，同時可以有效地提高影響半徑，修復效果顯著。本發明所述系統包括外井、內井、氣體注入系統、氣體抽提系統和藥劑噴淋系統，所述內井置于所述外井中，所述氣體注入系統用于向所述內井井水通入氣體曝氣，曝氣后摻雜有機污染物的所述氣體一部分被所述氣體抽提系統抽提后經活性炭吸附裝置吸附排出，另一部分進入所述外井，所述藥劑噴淋系統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性有機物的循環井系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及屬于地下水和土壤的原位修復【技術領域】，特別是涉及一種用于去除地下水中揮發性有機物的循環井系統。
【背景技術】
[0002]隨著城市化進程的發展，許多化工、農藥企業開始搬遷，搬遷后原廠區的土壤和地下水受到了不同程度的污染，需要修復后才能用于商業用地、住宅或其他建設。土壤和地下水中的污染物特別是有機污染物具有含量低、種類多、難治理、危害大等特點。其中許多有機污染物不僅致畸、致癌、致突變，還能通過揮發作用進入到周圍大氣環境中，嚴重危害著人們的身體健康和正常生活。
[0003]目前對于揮發性有機污染場地的地下水修復，應用較為廣泛的是AS(原位空氣曝氣)技術。AS技術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地下水的靜態壓力和土壤毛細管的壓力，才能形成氣流通道，且容易導致氣流短路。AS技術的修復效果還與土壤類型有很大的關系，不適用于土壤滲透性較差(如粘土)的場地。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種適用于從砂土到粘土土壤類型的循環井系統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象，同時可以有效地提高影響半徑，修復效果顯著的循環井系統。
[0005]為達上述目的，本發明一種用于去除地下水中揮發性有機物的循環井系統，所述系統包括外井、內井、氣體注入系統、氣體抽提系統和藥劑噴淋系統，所述內井置于所述外井中，所述氣體注入系統用于向所述內井井水通入氣體曝氣，曝氣后摻雜有機污染物的所述氣體一部分被所述氣體抽提系統抽提后`經活性炭吸附裝置吸附排出，另一部分進入所述外井，所述藥劑噴淋系統用于向所述外井中噴淋藥液。
[0006]其中所述內井井壁上有上層篩管和下層篩管，使得所述內井與所述外井內水體流通，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井與外井之間。
[0008]其中氣體注入系統包括空氣泵、閥門和曝氣管，所述曝氣管一端經所述閥門連接所述空氣泵，另一端插入內井并置于所述下層篩管處。
[0009]其中所述曝氣管頭部設有曝氣頭，用于均勻曝氣。
[0010]其中所述氣體抽提系統包括抽提泵、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，另一端插入內井并置于井水水面之上，所述內井井口封閉設置。
[0011]其中所述藥劑噴淋系統包括注藥泵、閥門和注藥管，所述注藥管一端經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置。
[0012]其中還包括位于外井內的藥劑噴淋管，所述藥劑噴淋管與所述外井內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井附近的氣體抽提井系統，所述氣體抽提井系統包括抽提井、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，所述抽提泵連接所述活性炭吸附裝置。
[0014]其中所述內井為UPVC管或不銹鋼管。
[0015]本發明與現有技術相比取得了如下技術效果:
[0016]本發明提供一種適用于從砂土到粘土土壤類型的循環井系統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象，同時可以有效地提高影響半徑，修復效果顯著的循環井系統；增加藥劑噴淋系統，可強化循環井系統的處理效果；結合氣體抽提井系統，同時實現了土壤飽和帶和非飽和帶揮發性有機污染的去除。
[0017]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1本發明循環井裝置結構示意圖；
[0019]圖2藥劑噴淋管的管道布置圖。
[0020]附圖標記說明: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。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖和實施例，對本發明上述的和另外的技術特征和優點作更詳細的說明。
[0022]如圖1所示，打一口外井12，使得外井12的井底位于待修復的有機物修復飽和帶，之后將不銹鋼材質的內井13置于外井12中，內井13井底略高于外井12井底，內井13底端封閉，周圍為下層篩管1，上部位于有機物修復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，設置上層篩管2和下層篩管I使得內井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填充于內井13與外井12之間(不用混凝土 18的目的是保持內井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填充于內井13與外井12之間，以實現內井13的固定。氣體注入系統的曝氣管9 一端經閥門14連接空氣泵4，另一端帶有曝氣頭5，曝氣頭5插入內井13并置于所述下層篩管I處；氣體抽提系統的抽氣管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，另一端插入內井13并置于井水水面之上，將內井13井口封閉設置，藥劑噴淋系統的注藥管17—端經閥門16與11注藥泵連接，另一端設有藥劑噴淋管8，藥劑噴淋管8插入外井12并置于井水水面之上，外井12井口密封設置，距所述循環井系統3~IOm處設置一口或多口氣體抽提井系統，所述氣體抽提井系統抽提管一端連接抽提泵22，另一端置于抽提井21內，抽提泵22連接活性炭吸附裝置23。
[0023]使用此系統進行修復時，打開閥門14，通過空氣泵4、內井13內曝氣管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，在井內產生大量氣泡，導致下層篩管I處井內地下水密度降低和上層篩管2處井內的地下水位升高；下層篩管I處的地下水通過下層篩管I進入井內，富含氣體的地下水通過上層篩管2流出井外，氣泡在內井13內形成上升氣流，并且在上升過程中對地下水中的污染物進行捕捉或氧化；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處實現氣液分離器，一部分氣體通過抽提泵10并經活性炭吸附裝置6進行收集和處理，另一部分氣體透過上層篩管2和礫石19進入土壤非飽和帶24。
[0025]注入氣體的同時，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出來的有機物的混合氣體進行收集，氣體經抽氣管20進入活性炭吸附裝置6凈化后排放，定期對活性炭吸附裝置6中的活性炭進行更換。
[0026]系統運行24小時后穩定，通過地下水流速儀3測定流出井體的循環地下水的流速U，根據井中地下水體積V和上層篩管的面積A，估算出本系統的循環周期T=V/Au。
[0027]打開閥門16，在上層篩管2外圍噴淋氧化劑、微生物菌劑或營養物質等，藥劑經注藥管17進入藥劑噴淋管8噴淋后隨著循環地下水流進入井體周圍環境，對殘留污染物進行有效去除；根據有機物濃度和循環水流速確定噴灑的藥劑量(污染物濃度X循環水流量X 2循環周期)，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循環周期噴灑一次；不噴灑藥劑時關閉閥門16。
[0028]通過氣體注入系統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，一部分進入非飽 和帶24中，促進非飽和帶24中有機物的微生物的好氧降解和氧化分解；可聯合氣體抽提井21，以抽提泵22對非飽和帶24中揮發出來的有機物進行收集，經過活性炭吸附裝置23凈化后排放，控制氣體抽提速率10~100m3/h，同時修復飽和帶26和非飽和帶24的有機污染。
[0029]采用上述裝置對污染地下水進行修復，主要包括以下步驟:
[0030]I)在污染區域打一口以上循環井，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，抽提井與循環井的間距為
3~IOm ；
[0032]3)啟動曝氣設備，同時啟動氣體收集系統，地下水從下層篩管流入，上層篩管流出，含有有機氣體和空氣/臭氧的混合氣體一部分被收集，另一部分進入到土壤非飽和帶；
[0033]4)循環系統運行穩定后，通過流出井體的地下水流速估算系統的運行周期；
[0034]5)啟動氣體抽提井的抽提設備，以10~IOOmVh的速率對非飽和帶中揮發出來以及通過上層篩管進入非飽和帶的的有機物進行收集和處理，防止有機物揮發到周圍大氣中；
[0035]6)啟動藥劑噴淋系統，向上層篩管外圍噴灑氧化劑、微生物菌劑或營養物質，噴灑的藥劑隨地下水流遷移擴散，對修復半徑內的殘留污染物進行去除，強化系統的處理效果，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物進行氧化去除從而減少進入非飽和帶的有機氣體。
[0036]本發明的循環井系統，對于有機污染的地下環境修復效率可達92%以上。
[0037]以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本`發明權利要求書確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種用于去除地下水中揮發性有機物的循環井系統，其特征在于:所述系統包括外井、內井、氣體注入系統、氣體抽提系統和藥劑噴淋系統，所述內井置于所述外井中，所述氣體注入系統用于向所述內井井水通入氣體曝氣，曝氣后摻雜有機污染物的所述氣體一部分被所述氣體抽提系統抽提后經活性炭吸附裝置吸附排出，另一部分進入所述外井，所述藥劑噴淋系統用于向所述外井中噴淋藥液。
2.根據權利要求1所述的用于去除地下水中揮發性有機物的循環井系統，其特征在于:所述內井井壁上有上層篩管和下層篩管，使得所述內井與所述外井內水體流通，所述上層篩管底端低于井水水面。
3.根據權利要求2所述的用于去除地下水中揮發性有機物的循環井系統，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井與外井之間。
4.根據權利要求3所述的用于去除地下水中揮發性有機物的循環井系統，其特征在于:氣體注入系統包括空氣泵、閥門和曝氣管，所述曝氣管一端經所述閥門連接所述空氣泵，另一端插入內井并置于所述下層篩管處。
5.根據權利要求4所述的用于去除地下水中揮發性有機物的循環井系統，其特征在于:所述曝氣管頭部設有曝氣頭，用于均勻曝氣。
6.根據權利要求3所述的用于去除地下水中揮發性有機物的循環井系統，其特征在于:所述氣體抽提系統包括抽提泵、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，另一端插入內井并置于井水水面之上，所述內井井口封閉設置。
7.根據權利要求3所述的用于去除地下水中揮發性有機物的循環井系統，其特征在于:所述藥劑噴淋系統包括注藥泵、閥門和注藥管，所述注藥管一端經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置。
8.根據權利要求7所述的用于去除地下水中揮發性有機物的循環井系統，其特征在于:還包括位于外井內的藥劑噴淋管，所述藥劑噴淋管與所述外井內噴藥管相連并置于井水水面之上。
9.根據權利要求1所述的用于去除地下水中揮發性有機物的循環井系統，其特征在于:還包括位于所述循環井附近的氣體抽提井系統，所述氣體抽提井系統包括抽提井、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，所述抽提泵連接所述活性炭吸附裝置。
10.根據權利要求1所述的用于去除地下水中揮發性有機物的循環井系統，其特征在于:所述內井為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 優先權日:2014年2月14日
【發明者】楊勇, 殷曉東, 王海東, 黃海, 馬小蘭, 陳美平 申請人:北京鼎實環境工程有限公司