土壤地下水修復系統的製作方法

2023-10-19 07:45:42

本實用新型涉及土壤地下水修復技術領域，具體涉及一種土壤地下水修復系統。

背景技術：

隨著工業生產的高速發展，我國地下水汙染的問題日益突出，地下水汙染所帶來的對環境和經濟發展的影響也日趨顯露，加強對地下水汙染的治理和相應技術的開發就成為一種迫切的需要。其中，非水相汙染物（NAPL）進入地下環境後會造成地下環境系統的汙染,給人類的生存環境帶來巨大危害。非水相液體是洩露於土壤或含水層中與水不溶混的有機液體，密度小於水的稱為輕質非水相；輕質非水相通常為石油產品，如柴油、苯、二甲苯等。輕質非水相液體可被孔隙介質長期束縛，其可溶性成分還會逐漸擴散至地下水中，成為一種持久性的汙染源。

基於其揮發性有機汙染物的特性，土壤和地下水環境存在的輕質非水相汙染物的修復通常採用地下水曝氣和多相抽提技術。

地下水曝氣技術被認為是去除地下水中揮發性有機汙染物最有效的技術之一。其原理是新鮮的空氣被噴射進飽和土壤後，在浮力作用下逐步上移至汙染含水層，由於氣液相濃度梯度的作用，汙染物通過揮發作用進入氣相，空氣攜帶汙染物在浮力的作用下繼續上升，從而達到去除汙染物的目的。傳統的曝氣方法通過將一定體積的壓縮空氣注入到含水層中，存在著如下缺點：（1）注入的空氣擴散範圍小，影響僅圍繞在注入井周圍。對遠離注入井的汙染物處理效果低；（2）注入壓縮空氣需要更多的動力，需要更多的能量消耗；（3）高毛細壓力區域會限制空氣的流動，導致存在於高毛細壓力區域範圍內的汙染物難以得到很好處理；（3）氣相速度快和流動路徑短導致無法保證氣液達到平衡，影響處理效果。

多相抽提技術也是當前國內外修復被揮發性有機物汙染的土壤和地下水的主要技術之一，對於處理非水相液體具有很好的效果。其原理是通過同時抽取地下汙染區域的土壤氣體、地下水和非水相液體汙染物至地面進行分離及處理，達到迅速控制並同步修復土壤與地下水汙染的效果。

隨著土壤地下水修復技術的發展，聯合修復技術越來越遇到廣泛的應用和認可，將成為未來土壤修復技術的主流。但是，現有的曝氣與多相抽提技術聯合僅僅抽取地下水沒有補給，導致地下水位降低，無法調控地下水位。

技術實現要素：

針對上述現有技術的缺點或不足，本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單、成本低、效率高的CO2飽和水注入與多相抽提聯合的土壤地下水修復系統。

為解決上述技術問題，本實用新型具有如下構成：

土壤地下水修復系統，該土壤地下水修復系統包括至少一個CO2過飽和水注入系統和多相抽提系統；所述CO2過飽和水注入系統包括注入井井管和CO2過飽和水供應裝置，CO2過飽和水供應裝置與注入井井管的上端相連接；注入井井管管壁的底部上設有注入篩孔；所述多相抽提系統包括抽提井井管、水氣兩用泵、水氣分離器、氣體處理裝置和液相處理裝置，抽提井井管的上端依次與水氣兩用泵、水氣分離器相連接，水氣分離器的氣相出口和液相出口分別與氣體處理裝置和液相處理裝置相連接；抽提井井管管壁的底部和中部上均設有抽提槽縫；所述注入井井管布置於抽提井井管的周圍。

所述CO2過飽和水注入系統還包括一通風井井管，所述通風井井管的管壁上設有通風槽縫，頂部設有井蓋。

所述CO2過飽和水供應裝置包括CO2氣體裝置、高壓水泵和三通，CO2氣體裝置與三通的一入口相連通，高壓水泵與三通的另一入口相連通，三通的出口與注入井井管的上端相連接。

所述三通的出口與注入井井管的上端之間，設有注入流量計。

所述水氣分離器的氣相出口與氣體處理裝置之間，設有真空泵。

所述氣體處理裝置為活性炭吸收器，或者廢氣吸收塔。

所述抽提井井管的上端與水氣兩用泵之間，設有真空計和抽提流量計。

所述水氣兩用泵或為水氣雙泵系統。

所述注入井井管為PVC管。

所述抽提井井管為PVC管。

與現有技術相比，本實用新型採用CO2過飽和水注入技術與多相抽提技術相聯合的修複方法，同時處理以氣相、地下水和非水相的汙染物，修復時間短，修復範圍大，同時減少含水層土壤再次被地下水汙染的風險，具有結構簡單、成本低、效率高等優點；注入CO2過飽和水相比於注入CO2氣體，更容易達到地下水環境中，並且所需的動力減少；CO2過飽和水進入地下水環境可以使其中的CO2氣體擴散到更遠的範圍，而且擴散面積大，而只是注入氣體的話，氣體擴散範圍小，圍繞在注入井管口周圍，作用面較小；注入的CO2過飽和水的水量與抽提井抽取的地下水水量可以控制，保證了地下水位的相對穩定，克服了對地下水位的影響；注入CO2過飽和水，CO2可以遷移至滲透係數較低的區域，可以形成一個更均勻分布的地下水環境。

附圖說明

圖1：本實用新型土壤修復系統的布置示意圖。

圖2：本實用新型土壤修復系統的布置俯視圖。

具體實施方式

以下將結合附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本實用新型的目的、特徵和效果。

如圖1和圖2所示，一種土壤地下水修復系統，包括至少一個CO2過飽和水注入系統10和多相抽提系統20。本實施例中，CO2過飽和水注入系統10的數量為4個。

所述CO2過飽和水注入系統10包括注入井井管11、CO2過飽和水供應裝置12、以及通風井井管13；注入井井管11和通風井井管13布置於下文將作進一步說明的多相抽提系統20的抽提井井管21的周圍（見圖2），具體為：首先探測出輕質非水相汙染物的範圍A，在範圍A中心鑽抽提井，安裝抽提井井管21，再在抽提井的周圍鑽4個注入井和通風井，安裝注入井井管11和通風井井管13。

注入井井管11和通風井井管13均為PVC管，注入井井管11管壁的底部上設有注入篩孔111；通風井井管13的管壁上設有通風槽縫131，頂部設有井蓋132。使用時，注入井井管11的深度低於地下水位2米至3米；通風井井管13的深度低於地下水位，包氣帶和飽水層均對應有通風槽縫131，系統開始運行時打開井蓋132，系統關閉時關閉井蓋132。

CO2過飽和水供應裝置12與注入井井管11的上端相連接，包括CO2氣體裝置121、高壓水泵122和三通123，CO2氣體裝置121與三通123的一入口相連通，高壓水泵122與三通123的另一入口相連通，三通123的出口通過注入流量計14與注入井井管11的上端相連接。CO2過飽和水供應裝置12採用高壓水泵122，CO2過飽和水保持在高壓的環境下以保證CO2的量，再通過注入井井管11進入地下水層後，由於壓力下降而釋放出CO2。

所述多相抽提系統20包括抽提井井管21、水氣兩用泵22、水氣分離器23、氣體處理裝置24和液相處理裝置25；抽提井井管21的上端依次與水氣兩用泵22、水氣分離器23相連接；水氣分離器23的氣相出口通過真空泵26與氣體處理裝置24相連接，液相出口與液相處理裝置25相連接；抽提井井管21的上端與水氣兩用泵22之間，還設有真空計27和抽提流量計28。具體實施例中，氣體處理裝置24為活性炭吸附器，或者廢氣吸收塔；根據實際情況需要，水氣兩用泵22可以為水氣雙泵系統。

抽提井井管21為PVC管，其管壁的底部和中部上均設有抽提槽縫211。使用時，抽提井井管21的深度低於地下水位3米至4米，包氣帶和地下水位位置處分別對應於抽提井井管21中部和底部的抽提槽縫211。

本實用新型修復系統的工作過程為：CO2過飽和水在保持高壓的環境下，通過注入井井管11注入到地下水中；進入地下水中的CO2過飽和水，由於壓力下降，CO2被釋放、上升，並作用於非水相汙染物；抽提井井管21中的非水相和受汙染的地下水首先通過水氣兩用泵22被抽出地面，在抽提井井管21附近區域的土壤氣體和非水相會隨著地下水對抽提井的補給一起進入抽提井井管21而被抽出；被水氣兩用泵22抽出的土壤氣體、地下水以及非水相會在水氣分離器23內進行水氣分離，分離出的氣相部分經過真空泵26排入氣體處理裝置24，分離出的液相部分則進入液相處理裝置25。在系統運行同時打開通風井13的井蓋132，以保證土壤和地下水環境的通氣量，系統停止時關閉井蓋132。整個注入井和抽提管路應保持良好的密閉性，包括井口、管路、接口等。抽提開始後，根據觀測流量，調節真空度及井管位置，使系統穩定運行。

根據本實施例的教導，本技術領域的技術人員完全可實現其它本實用新型保護範圍內的技術方案。