一种可渗透反应墙结构及其处理污染羽的方法

1.本发明涉及地下水污染控制及修复技术领域，特别是关于一种可渗透反应墙结构及其处理污染羽的方法。


背景技术：

2.可渗透反应墙是一种利用特定活性填料通过吸附、沉淀和氧化还原等作用拦截或去除地下水中污染组分的原位修复技术。与其它地下水修复技术相比，可渗透反应墙具有能耗低、管理简便、可长期处理受污染地下水等优点，是一项绿色可持续的地下水原位修复技术。可渗透反应墙的结构类型很大程度上决定了地下水修复效果和成本，应结合污染场地的水文地质特征和污染羽的规模进行选择。传统的可渗透反应墙结构类型有连续式可渗透反应墙、漏斗-导水门式反应墙和注入式反应带。然而，传统的可渗透反应墙结构类型主要存在几个问题：1)对修复场地的水文地质特征和污染羽范围依赖性大，当地下水埋深较深和污染羽规模过大时，其开挖难度与安装成本也随之增大。2)污染羽的污染物浓度通常分布不均，将导致活性填料利用率低，且易造成局部击穿效应。3)易对地下水流场造成不可逆的干扰。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的是提供一种可渗透反应墙结构及其处理污染羽的方法，其有效地解决了传统可渗透反应墙结构类型中存在的开挖难度大、安装成本高、活性填料利用率低及易地下水流场造成不可逆干扰等问题。
4.为实现上述目的，一方面，本发明采取的技术方案为：一种可渗透反应墙结构处理污染羽的方法，其包括：在受污染含水层中设置非完整井对受污染地下水进行减压集流，捕获受污染地下水；位于受污染地下水下游，在所述非完整井的一侧设置有引水导管，将所述非完整井内的受污染地下水汇流引出至可渗透反应墙；在所述可渗透反应墙内填充活性填料，通过所述活性填料拦截或去除地下水中污染组分，实现受污染地下水的净化处理。
5.进一步，所述可渗透反应墙的进水侧设置有缓冲布水层；所述缓冲布水层与所述引水导管连接，将汇聚的地下水均匀地流经所述可渗透反应墙。
6.进一步，所述设置非完整井，包括：
7.在水力梯度较大的受污染含水层中，位于大流量断面附近设置所述非完整井；
8.设置的所述非完整井的深度低于受污染地下水的深度。
9.进一步，所述引水导管将所述非完整井内的受污染地下水汇流引出至可渗透反应墙，包括：
10.所述引水导管有水流流出时，则使所述非完整井内的水头低于附近受污染地下水的水头，产生水头差；
11.所述水头差驱动所述非完整井内汇集的受污染地下水继续进入所述引水导管内，由所述引水导管引出至所述可渗透反应墙。
12.进一步，所述捕获受污染地下水，包括：
13.所述水头差使所述非完整井附近的受污染地下水向所述非完整井内汇集，在填埋场下游两侧形成水力阻隔，使污染羽的宽度缩小；
14.受污染地下水由井壁和井底向所述非完整井内汇集，对更深的受污染地下水进行捕获。
15.进一步，所述活性填料的渗透系数大于周围含水介质的渗透系数。
16.另一方面，本发明采取的技术方案为：一种可渗透反应墙结构，所述可渗透反应墙结构用于实现上述方法，包括：可渗透反应墙，设置在污染羽的下游；减压集流系统，设置在所述可渗透反应墙的上游，将受污染地下水由所述减压集流系统汇聚到所述可渗透反应墙；活性填料，设置在所述可渗透反应墙内，用于捕获污染物，净化受污染地下水。
17.进一步，所述减压集流系统包括：
18.非完整井，设置在水力梯度较大的受污染含水层中，位于大流量断面附近；
19.引水导管，用于连接所述非完整井与所述可渗透反应墙。
20.进一步，所述可渗透反应墙的进水侧设置有缓冲布水层；所述缓冲布水层位于所述引水导管与所述可渗透反应墙之间。
21.进一步，所述活性填料至少设置为一层。
22.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
23.1、本发明通过减压集流设施汇聚受污染地下水以缩小污染羽规模，可渗透反应墙的设计尺寸(长度和高度)随之减小，施工难度和修复成本显著降低。
24.2、本发明无需在填埋场地周边建设竖向阻隔屏障，可利用水文地质环境中的水力梯度实现无外源动力运行，降低其运行费。
25.3、本发明在减压集流井内含有不同污染物浓度的地下水得以混合调配，随后通过导水管并经由缓冲布水层均匀流经可渗透反应墙，这将大大提高活性填料利用率，从而延长可渗透反应墙使用寿命。
26.4、本发明在修复结束时可关闭减压集流设施，易于恢复至原本的地下水流场。
附图说明
27.图1是本发明一实施例中的减压集流式可渗透反应墙的剖面图；
28.图2是本发明一实施例中的减压集流式可渗透反应墙的平面图。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
31.本发明提供的可渗透反应墙结构及其处理污染羽的方法，通过在受污染含水层中设置非完整井对受污染地下水进行减压集流，捕获受污染地下水；位于受污染地下水下游，在非完整井的一侧设置有引水导管，将非完整井内的受污染地下水汇流引出至可渗透反应墙；在可渗透反应墙内填充活性填料，通过活性填料拦截或去除地下水中污染组分，实现受污染地下水的净化处理。本发明能有效地解决传统可渗透反应墙结构类型中存在的开挖难度大、安装成本高、活性填料利用率低及易地下水流场造成不可逆干扰等问题。
32.在本发明的一个实施例中，提供一种可渗透反应墙结构处理污染羽的方法。本实施例主要用于解决水力梯度大、地下水流速快和污染羽规模大的地下水修复问题，本实施例针对山谷型填埋场渗滤液污染地下水修复情景，如图1、图2所示，该方法包括以下步骤：
33.1)在受污染含水层8中设置非完整井1对受污染地下水进行减压集流，捕获受污染地下水；
34.2)位于受污染地下水下游，在非完整井1的一侧设置有引水导管2，将非完整井1内的受污染地下水汇流引出至可渗透反应墙4；
35.3)在可渗透反应墙4内填充活性填料5，通过活性填料5拦截或去除地下水中污染组分，实现受污染地下水的净化处理。
36.上述实施例中，可渗透反应墙4的进水侧设置有缓冲布水层3；缓冲布水层3与引水导管2连接，将汇聚的地下水均匀地流经可渗透反应墙4。
37.本实施例中采用缓冲布水层3能起到缓冲过渡和均匀布水的作用，这使得汇聚的受污染地下水能够均匀地流经可渗透反应墙4。
38.使用时，在非完整井1内，含有不同污染物浓度的地下水得以混合调配，随后通过引水导管2并经由缓冲布水层3均匀流经可渗透反应墙4，这将大大提高活性填料5的利用率，从而延长可渗透反应墙4的运行寿命。
39.上述步骤1)中，非完整井1的设置方法为：在水力梯度较大的受污染含水层8中，位于大流量断面附近设置非完整井1；设置的非完整井1的深度低于受污染地下水的深度。
40.上述步骤2)中，引水导管2将非完整井1内的受污染地下水汇流引出至可渗透反应墙4，具体为：
41.引水导管2有水流流出时，则使非完整井1内的水头低于附近受污染地下水的水头，产生水头差；
42.水头差驱动非完整井1内汇集的受污染地下水继续进入引水导管2内，由引水导管2引出至可渗透反应墙4。
43.优选的，捕获受污染地下水的方法为：
44.水头差使非完整井1附近的受污染地下水向非完整井1内汇集，在填埋场下游两侧形成水力阻隔，使污染羽的宽度缩小；
45.由于非完整井1的深度低于受污染地下水的深度，受污染地下水可通过井壁与井底进水向非完整井1内汇集，可以捕获更深的受污染地下水，进而显著降低可渗透反应墙4的设计高度。而对于传统结构类型，可渗透反应墙一般要嵌入隔水底板9以下60cm。
46.例如，如图1所示，当非完整井1通过引水管道2以一定流量出水时，非完整井1位置的原潜水位6下降为潜水位7，非完整井1内的水头低于附近受污染地下水的水头，故非完整井1附近的受污染地下水将向非完整井1内汇集，在填埋场下游两侧形成水力阻隔(如图2所
示)，以缩小污染羽的宽度，从而减少可渗透反应墙4的设计长度。
47.上述步骤3)中，活性填料5的渗透系数大于周围含水介质的渗透系数。使用时，活性填料5通过吸附、沉淀和氧化还原等作用拦截或去除地下水中污染组分。
48.在本实施例中，根据污染羽中目标污染物的种类及浓度来筛选活性填料5，确保目标污染物能够被有效降解或固定，常见的活性填料有零价铁、活性炭和沸石等，可放置单层或多层填料。通过设置活性填料5的渗透系数大于周围含水介质的渗透系数，使得污染羽流经反应区时不发生绕流现象，但不能过大，以保证污染物与填料有足够的接触反应时间。
49.在本发明的一个实施例中，提供一种可渗透反应墙结构，其能实现减压集流。本实施例中，可渗透反应墙结构用于实现上述各实施例中的任一项方法，如图1、图2所示，该可渗透反应墙结构包括：
50.可渗透反应墙4，设置在污染羽的下游；
51.减压集流系统，设置在可渗透反应墙4的上游，将受污染地下水由减压集流系统汇聚到可渗透反应墙4；
52.活性填料5，设置在可渗透反应墙4内，用于捕获污染物，净化受污染地下水。
53.上述实施例中，减压集流系统包括：
54.非完整井1，设置在水力梯度较大的受污染含水层8中，位于大流量断面附近；在本实施例中，非完整井1为一个无外动力的减压集流井。
55.引水导管2，用于连接非完整井1与可渗透反应墙4；使用时，在水头差的驱动下，减压集流井1中汇聚的地下水通过引水管道2流向缓冲布水层3。
56.上述实施例中，可渗透反应墙4的进水侧设置有缓冲布水层3；缓冲布水层3位于引水导管2与可渗透反应墙4之间，具有缓冲过渡和均匀布水的作用，这使得汇聚的地下水能够均匀地流经可渗透反应墙4。
57.上述实施例中，活性填料5至少设置为一层。通过活性填料5吸附、沉淀和氧化还原等作用拦截或去除地下水中污染组分，根据污染羽中目标污染物的种类及浓度来筛选活性填料5，可放置单层或多层填料，从而实现污染地下水净化处理。
58.本实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。
59.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。