本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種循環(huán)井修復(fù)系統(tǒng)及方法。循環(huán)井修復(fù)系統(tǒng)至少包括：循環(huán)井主井單元和圍繞循環(huán)井主井單元設(shè)置的至少兩個(gè)副井單元。循環(huán)井主井單元通過配置的第一注水段和抽水段在水力循環(huán)的作用下使地下水在循環(huán)井周圍形成第一流場(chǎng)，在反復(fù)沖刷含水層的同時(shí)，將含水層中的NAPLs抽出至地表。副井單元通過配置的第二注水段在地下含水層中形成第二流場(chǎng)。第二注水段與抽水段平齊，第二流場(chǎng)沿第一流場(chǎng)進(jìn)井方向流動(dòng)，從而增強(qiáng)抽水段附近區(qū)域地下水的水動(dòng)力作用，進(jìn)而推動(dòng)位于含水層頂部和底部NAPLs的解析和流動(dòng)，加速NAPLs遷移，副井單元還可用于表面活性劑和/或修復(fù)藥劑的注入，提高對(duì)NAPLs的去除效率。NAPLs的去除效率。NAPLs的去除效率。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種循環(huán)井修復(fù)系統(tǒng)及方法
[0001]本專利技術(shù)涉及地下水場(chǎng)地污染修復(fù)
，尤其涉及一種循環(huán)井修復(fù)系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
[0002]地下水作為我國(guó)水資源的重要組成部分，已經(jīng)成為城市和工農(nóng)業(yè)用水的主要來源，然而由于工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的加劇，大量有機(jī)產(chǎn)品，如石油及其制品在使用過程中進(jìn)入地下環(huán)境，使地下水受到越來越嚴(yán)重的污染，該類不溶于水的典型有機(jī)環(huán)境污染物往往被統(tǒng)稱為非水相流體(Non
?
Aqueous Phases Liquids，NAPLs)。目前污染場(chǎng)地地下水修復(fù)技術(shù)中，抽出
?
處理技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，但所需修復(fù)周期較長(zhǎng)，一些污染嚴(yán)重的場(chǎng)地可能需要置換孔隙水上百次才能實(shí)現(xiàn)修復(fù)目標(biāo)，該過程可能需要數(shù)十年；該技術(shù)會(huì)優(yōu)先去除滲透性較好地層中的污染物，而在低滲透地層修復(fù)過程中容易出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象，顯著增長(zhǎng)修復(fù)周期，對(duì)于NAPLs類較為粘稠的污染物修復(fù)效果更差，修復(fù)周期更長(zhǎng)。同時(shí)，大量抽水還可能導(dǎo)致一系列環(huán)境問題，如地面塌陷、沉降、破壞地層結(jié)構(gòu)等等。因此，針對(duì)不同含水層水文地質(zhì)條件，提升對(duì)地下水中NAPLs類污染物的修復(fù)能力，縮短修復(fù)周期，是地下水污染原位修復(fù)領(lǐng)域中亟待解決的重要問題。
[0003]近年來，循環(huán)井技術(shù)(Groundwater Circulation Well，GCW)作為一種地下水污染原位修復(fù)技術(shù)，已經(jīng)在國(guó)外用于多個(gè)污染場(chǎng)地修復(fù)工程項(xiàng)目中。該技術(shù)依靠特殊設(shè)計(jì)的篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過機(jī)械泵的作用向地下環(huán)境中抽出和注入水流，在井內(nèi)外形成水位(202)差，將含水層中的污染物捕獲到井內(nèi)實(shí)現(xiàn)去除。循環(huán)井技術(shù)的公認(rèn)優(yōu)勢(shì)在于它對(duì)區(qū)域整體地下水位(202)波動(dòng)影響較小，在實(shí)現(xiàn)水動(dòng)力循環(huán)的同時(shí)，還可以耦合多相抽提、井內(nèi)曝氣、化學(xué)氧化還原和微生物修復(fù)等多種技術(shù)，具有良好的應(yīng)用前景。
[0004]例如公開號(hào)為CN114751472A的中國(guó)專利公開了一種污染場(chǎng)地原位修復(fù)的地下水循環(huán)井裝置與修復(fù)方法。裝置包括循環(huán)井，循環(huán)井從上到下具有透水層和封閉層；廢氣處理裝置、臭氧發(fā)生器以及皂素溶液儲(chǔ)存箱連通至封閉層；封閉層配置有地下水抽入管以及氣泡水抽出管道。地面與地下水的水位線之間形成包氣帶；循環(huán)井安裝有微納米氣泡水輸出管道。方法包括：將地下水通過地下水抽入管抽入封閉層內(nèi)；將臭氧發(fā)生器和皂素溶液儲(chǔ)存箱的臭氧以及皂素溶液輸送至封閉層內(nèi)；將封閉層內(nèi)的液體通過氣泡水抽出管道輸出至地下水中；打開微納米氣泡水抽注泵，通過微納米氣泡水輸出管道將封閉層內(nèi)的液體輸送至包氣帶區(qū)域。
[0005]公開號(hào)為CN113860662A的中國(guó)專利公開了一種地下水循環(huán)井結(jié)構(gòu)、修復(fù)系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括循環(huán)井、抽水井、曝氣管、抽氣管、加藥系統(tǒng)和尾氣處理裝置。循環(huán)井包括由外至內(nèi)依次設(shè)置的外井管和內(nèi)井管，外井管上下兩端的管壁各設(shè)置多個(gè)篩孔，內(nèi)、外井管之間設(shè)有隔離件，隔離件位于第一篩孔和第二篩孔之間，曝氣管伸入內(nèi)井管的下部，抽氣管與循環(huán)井頂部連通；抽水井設(shè)在循環(huán)井附近，抽水井管下端井壁設(shè)有篩孔，其內(nèi)的抽水管口略低于地下水位。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下不足：循環(huán)井循環(huán)模式固定，無法根據(jù)污染物種類和所在位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，應(yīng)用范圍受限。如NAPLs等污染物容易富集在含水層的頂部或底部，而現(xiàn)有循環(huán)井修復(fù)技術(shù)處理的污染物大多是，隨著水流遷移的污染物，對(duì)于聚集在含水層頂部和底部的污染物，現(xiàn)有技術(shù)存在處理盲區(qū)，而富集在含水層的頂部或底部的污染物一旦泄漏到地下環(huán)境中容易進(jìn)入到土壤的微小孔隙中，成為長(zhǎng)期污染源，導(dǎo)致修復(fù)過程不徹底，增加修復(fù)時(shí)間和修復(fù)費(fèi)用。
[0007]此外，一方面由于對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解存在差異；另一方面由于申請(qǐng)人做出本專利技術(shù)時(shí)研究了大量文獻(xiàn)和專利，但篇幅所限并未詳細(xì)羅列所有的細(xì)節(jié)與內(nèi)容，然而這絕非本專利技術(shù)不具備這些現(xiàn)有技術(shù)的特征，相反本專利技術(shù)已經(jīng)具備現(xiàn)有技術(shù)的所有特征，而且申請(qǐng)人保留在
技術(shù)介紹
中增加相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)之權(quán)利。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0008]目前，我國(guó)尚未形成可用于NAPLs污染場(chǎng)地修復(fù)的循環(huán)井技術(shù)工藝，主要制約因素為：(1)NAPLs污染物容易富集在含水層的頂部或底部，一旦泄漏到地下環(huán)境中容易進(jìn)入到土壤的微小孔隙中，成為長(zhǎng)期污染源，導(dǎo)致修復(fù)過程不徹底，增加修復(fù)時(shí)間和修復(fù)費(fèi)用；(2)傳統(tǒng)循環(huán)井循環(huán)模式固定，無法根據(jù)污染物種類和所在位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，應(yīng)用范圍受限；(3)傳統(tǒng)循環(huán)井形成的影響區(qū)域在含水層頂部和底部往往存在污染物捕集盲區(qū)。
[0009]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之不足，本專利技術(shù)提供了一種循環(huán)井修復(fù)系統(tǒng)。所述循環(huán)井修復(fù)系統(tǒng)至少包括：循環(huán)井主井單元和至少兩個(gè)副井單元。至少兩個(gè)所述副井單元圍繞所述循環(huán)井主井單元設(shè)置。所述循環(huán)井主井單元通過配置的第一注水段和抽水段在地下含水層中形成從所述第一注水段離開所述循環(huán)井主井單元后，經(jīng)所述抽水段進(jìn)入所述循環(huán)井主井單元的第一流場(chǎng)。所述副井單元通過配置的第二注水段在地下含水層中形成從所述第二注水段離開所述副井單元的第二流場(chǎng)。優(yōu)選地，所述第二注水段與所述抽水段平齊，所述第二流場(chǎng)沿所述第一流場(chǎng)進(jìn)井方向流動(dòng)，從而增強(qiáng)所述抽水段附近區(qū)域地下水的水動(dòng)力作用。
[0010]優(yōu)選地，循環(huán)井主井單元在水力循環(huán)的作用下使地下水在循環(huán)井周圍形成第一流場(chǎng)，在反復(fù)沖刷含水層的同時(shí)，將含水層中的NAPLs抽出至地表。副井單元在地下含水層中形成沿所述第一流場(chǎng)進(jìn)井方向的第二流場(chǎng)推動(dòng)位于含水層頂部和底部NAPLs的解析和流動(dòng)，加速NAPLs遷移，副井單元還可用于表面活性劑和/或修復(fù)藥劑的注入，提高對(duì)NAPLs的去除效率。
[0011]本專利技術(shù)結(jié)合了循環(huán)井技術(shù)與產(chǎn)生水平射流的副井，增強(qiáng)了NAPLs污染場(chǎng)地地下水的水動(dòng)力作用，在含水層頂部和/或底部形成水平方向的流場(chǎng)，加速了自由相NAPLs隨水流的遷移，同時(shí)有利于使粘附在含水層頂部和底部的殘余相NAPLs解析、擴(kuò)散至地下水中，提高了NAPLs污染物向循環(huán)井抽水端遷移的能力，縮短了將NAPLs從含水層中抽出的時(shí)間，提高了NAPLs的去除速率。本專利技術(shù)在傳統(tǒng)循環(huán)井工藝設(shè)計(jì)的思路上，結(jié)合副井單元產(chǎn)生的第二流場(chǎng)形成了一套適用范圍更廣、修復(fù)范圍更大、修復(fù)效率更高的循環(huán)井修復(fù)系統(tǒng)，從而達(dá)到適用于處理不同NAPLs污染場(chǎng)地的地下水修復(fù)的目的。
[0012]根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述第一注水段和/或所述抽水段和/或所述第二注水段包括通過在井壁上開設(shè)若干篩孔而形成的具有透水能力的篩段和設(shè)置在井內(nèi)末端高度與所述篩段中心位置齊平的水管。優(yōu)選地，所述第一注水段和/或所述抽水段對(duì)應(yīng)的篩段環(huán)繞
所述循環(huán)井主井單元。所述第二注水段對(duì)應(yīng)的篩段設(shè)置在所述副井單元靠近所述循環(huán)井主井單元的一側(cè)。
[0013]優(yōu)選地，所述第一注水段和所述抽水段在循環(huán)井周邊形成水力循環(huán)的第一流場(chǎng)，反復(fù)沖刷含水層，增強(qiáng)了對(duì)于低滲透地層的垂直沖刷能力，有利于低滲透地層中NAPLs擴(kuò)散出來，可有效改善NAPLs污染低滲透性含水層原位修復(fù)過程中的拖尾問題。所述第二注水段在地下含水層中形成沿所述第一流場(chǎng)進(jìn)井方向的第二流場(chǎng)推動(dòng)位于含水層頂部和底部NAPLs的解析和流動(dòng)，加速NAPLs遷移，縮短了將NAPLs從含水層中抽出的時(shí)間，提本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種循環(huán)井修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于，所述循環(huán)井修復(fù)系統(tǒng)至少包括：循環(huán)井主井單元(111)和至少兩個(gè)副井單元(112)，至少兩個(gè)所述副井單元(112)圍繞所述循環(huán)井主井單元(111)設(shè)置；所述循環(huán)井主井單元(111)通過配置的第一注水段和抽水段在地下含水層中形成從所述第一注水段離開所述循環(huán)井主井單元(111)后，經(jīng)所述抽水段進(jìn)入所述循環(huán)井主井單元(111)的第一流場(chǎng)；所述副井單元(112)通過配置的第二注水段在地下含水層中形成從所述第二注水段離開所述副井單元(112)的第二流場(chǎng)，其中，所述第二注水段與所述抽水段平齊，所述第二流場(chǎng)沿所述第一流場(chǎng)進(jìn)井方向流動(dòng)，從而增強(qiáng)所述抽水段附近區(qū)域地下水的水動(dòng)力作用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)井修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一注水段和/或所述抽水段和/或所述第二注水段包括通過在井壁上開設(shè)若干篩孔而形成的具有透水能力的篩段和設(shè)置在井內(nèi)末端高度與所述篩段中心位置齊平的水管；其中，所述第一注水段和/或所述抽水段對(duì)應(yīng)的篩段環(huán)繞所述循環(huán)井主井單元(111)，所述第二注水段對(duì)應(yīng)的篩段設(shè)置在所述副井單元(112)靠近所述循環(huán)井主井單元(111)的一側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的循環(huán)井修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于，所述循環(huán)井主井單元(111)井內(nèi)設(shè)置有將所述循環(huán)井主井單元(111)內(nèi)部空間劃分為水流互不相通的第一井段(1)和第二井段(2)的封隔器(3)；所述第一井段(1)和所述第二井段(2)的部分區(qū)域能夠開設(shè)篩孔，以形成具有透水能力的第一篩段(10)和第二篩段(11)；所述第一篩段(10)和/或所述第二篩段(11)與其對(duì)應(yīng)的水管構(gòu)成所述第一注水段和/或所述抽水段；所述封隔器(3)至少設(shè)置有允許水管穿過的預(yù)留孔隙。4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的循環(huán)井修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于，所述循環(huán)井主井單元(111)的鉆井深度低于潛水含水層底板(201)的最低位置，所述第二篩段(11)的最低位置與潛水含水層底板(201)齊平，所述第一篩段(10)的最高位置低于地下含水層的穩(wěn)定水位(202)。5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的循環(huán)井修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置在所述循環(huán)井主井單元(111)和/或所述副井單元(112)井內(nèi)的水管連接有水泵；其中，與設(shè)置在所述循環(huán)井主井單元(111)井內(nèi)的水管連接的水泵為抽注水泵；所述循環(huán)井修復(fù)系統(tǒng)通過控制所述抽注水泵的工作狀態(tài)改變所述第一流場(chǎng)的流動(dòng)方向。6.根據(jù)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周睿，陳韶音，丁李露，孟令男，任何軍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：吉林大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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