一种将地下水井改建为地下水循环井的组件、方法和工具与流程

1.本发明涉及地下水修复技术领域，具体涉及一种将地下水井改建为地下水循环井的组件、方法和工具。


背景技术：

2.随着人们环保意识的增强，国家对土壤地下水资源日益重视，国家(最新标准)要求针对重点行业的在役企业属地内土壤和地下水进行定期监测。在目标地块建设地下水监测井是检/监测目标地块内土壤地下水污染的重要方式。
3.有机化学品在炼制、储存、销售过程中，突发事故或设备维护不当会造成有机化学品的泄漏，这些泄漏的有机化学品会进入土壤和地下水，从而破坏该区域土壤和地下水中的微生物群落结构，且对未来生活在该区域的人体造成危害。如何采用低成本、施工周期短的方法治理受污染的土壤和地下水是市场迫切需要的。
4.地下水循环井技术是由双层套管及上下两部分筛管组合形成的井中井模式，其通过下部筛管将含水层中的水引入井内，通过曝气或增加动力装置，将水从上部筛管重新注入含水层，地下水围绕循环井进行反复循环的过程中，将地下水中溶解的挥发性污染物进行气液分离，从而净化地下水体。该技术属于原位修复技术，运行成本低，主要应用于处理挥发性有机化合物、半挥发性有机化合物污染的地下水处理方面。
5.在役企业往往地下管线复杂，动土、开挖施工的安全要求高且审批流程长。如果能将发现污染的地下水监测井改造升级为能用于修复地下水污染的地下水循环井，将大大降低在役场地施工的风险和施工费用。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为解决在役挥发性有机物污染场地修复的施工成本高、风险大、审批时间长的问题，提供一种将地下水井改建为地下水循环井的组件、方法和工具。
7.本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种将地下水监测井改建为地下水循环井的组件，包括内管、密封板、曝气管、抽气管、隔水环以及支撑件，所述内管能够置入待改建地下水监测井内，支撑件设置在内管的底部，内管上部周侧套设有能填充内管与监测井之间间隙的隔水环，抽气管和曝气管分别穿设在密封板上，当密封板安装在待改建地下水监测井的井口时，曝气管下端置于地下水中，抽气管下端位于内管上方。
8.作为本发明一种将地下水监测井改建为地下水循环井的组件的进一步优化，所述支撑件高度可调。
9.作为本发明一种将地下水监测井改建为地下水循环井的组件的进一步优化，所述隔水环为遇水膨胀材料。
10.作为本发明一种将地下水监测井改建为地下水循环井的组件的进一步优化，所述隔水环为环形充气气囊。
11.作为本发明一种将地下水监测井改建为地下水循环井的组件的进一步优化，内管
的材质不与水产生反应。
12.一种将地下水监测井改建为地下水循环井的方法，在监测井高于地下水位的井壁上一定高度开设多个上筛孔，并在上筛孔内填充用于支撑上筛孔结构的上筛管和颗粒填充物，上述一种将地下水监测井改建为地下水循环井的组件投入改造好的监测井内，当密封板安装在改建完成的地下水监测井口时，曝气管下端置于地下水中，抽气管下端位于内管上方。
13.作为本发明一种将地下水监测井改建为地下水循环井的方法的进一步优化，内管的上端口高于上筛孔，内管的下端口距井底距离大于监测井内水深的50％，小于监测井内水深的80％。
14.作为本发明一种将地下水监测井改建为地下水循环井的方法的进一步优化，所述上筛管为一定长度的方管或圆管。
15.作为本发明一种将地下水监测井改建为地下水循环井的方法的进一步优化，所述颗粒填充物为3-8mm的石英砂。
16.作为本发明一种将地下水监测井改建为地下水循环井的方法的进一步优化，所述监测井上的多个上筛孔位于同一水平面。
17.作为本发明一种将地下水监测井改建为地下水循环井的方法的进一步优化，所述监测井上的多个上筛孔处于不同的水平面。
18.作为本发明一种将地下水监测井改建为地下水循环井的方法的进一步优化，所述上筛孔开设顺序为从下到上。
19.作为本发明一种将地下水监测井改建为地下水循环井的方法的进一步优化，所述上筛孔开设在高于地下水位20-50cm处。
20.一种将地下水监测井改建为地下水循环井的工具，在监测井侧壁开设上述的上筛孔，包括定位探杆、开筛刀头以及设置在定位探杆的上部的角度辨识杆，角度辨识杆与定位探杆垂直相交，定位探杆下部设有转杆，转杆转动设置在定位探杆上，转杆的一端设有可连接开筛刀头或上筛管的连接件，电机的输出轴与转杆的另一端传动连接。
21.作为本发明一种将地下水监测井改建为地下水循环井的工具的进一步优化，位于电机两端的定位探杆杆体上设有驱动开筛刀头前移的助推气囊。
22.作为本发明一种将地下水监测井改建为地下水循环井的工具的进一步优化，所述定位探杆由两根杆体以及设置在两个杆体之间的伸缩杆构成。
23.本发明具有以下有益效果：
24.在对目标地块监测过程中发现挥发性有机污染情况后，能在无需开挖、仅需实施简单安装作业条件下，及时采用现有地下水监测井开展修复工作，并能够有效避免在役场地施工的风险和明显降低修复施工费用。
附图说明
25.图1为实施例1组件(支撑件为结构形式一)的结构示意图；
26.图2为实施例1组件(支撑件为结构形式二)的结构示意图；
27.图3为改造完成循环井的结构示意图；
28.图4为实施例5工具的结构示意图；
29.附图标记：1、内管，2、密封板，3、曝气管，4、抽气管，5、隔水环，6、支撑件，7、地下水位，8、上筛孔，9、监测井，10、转杆，11、定位探杆，12、角度辨识杆，13、伸缩杆，14、助推气囊，15、电机，16、开筛刀头。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1
31.如图1-3所示：本实例提供一种将地下水监测井改建为地下水循环井的组件，包括内管1、密封板2、曝气管3、抽气管4、隔水环5以及支撑件6。
32.内管1能够置入待改建地下水监测井9内，支撑件6设置在内管1的底部，通过将内管1置入改建地下水监测井9内，内管1底部的支撑件6对内管1进行支撑，支撑件6使内管1的上管口略高于上筛孔高度，支撑件6可以为支撑杆(结构形式一)或与内管1为一体的开筛管(结构形式二)。
33.内管1应采用不与水产生反应材料构成，可以是不锈钢材质、pvc材质或者铝合金材质。
34.内管1上部周侧套设有能填充内管1与监测井9之间间隙的隔水环5，隔水环5为遇水膨胀材料，遇水膨胀材料采用现有技术中的遇水膨胀橡胶，隔水环5的位置应靠近内管1的上管口，当内管1置入改建地下水监测井内后，隔水环5遇水膨胀将内管1与监测井9的间隙完全填充，使地下水无法从内管1与监测井9之间的间隙排出，只能从内管1涌出。
35.抽气管4和曝气管3分别穿设在密封板2上，密封板2为能够密封监测井9的井盖或板体，通过密封板2保证曝气管3曝气时监测井9内的密封性，防止曝气后，检测监测井9内的气体污染源外溢，当密封板2安装在待改建地下水监测井9的井口时，曝气管3下端置于地下水中略高于内管1下管口处，抽气管4下端位于内管1上方。实施例2
36.本实施例是在实施例1的基础上所做的一种改进方案，其主体结构与实施例1相同，改进点在于：如图1所示：隔水环5为环形充气气囊，材质选用橡胶材质，通过往充气气囊注气，使充气气囊膨胀起来将内管1与监测井9的间隙完全填充，使地下水只能从内管1涌出。选用充气气囊做为隔水环5的好处在于充气气囊能够放气，通过放气使内管1可以轻松从监测井9中抽出，使内管1能够循环使用。实施例3
37.本实施例是在实施例1的基础上所做的一种改进方案，其主体结构与实施例1相同，改进点在于：如图1-2所示：支撑件6高度可调，通过调节支撑件6高度，对内管1位置进行调节，使内管1可以适用于不同高度的监测井中，提高内管1的适用性，支撑件6可以为简单的伸缩杆，例如免打孔窗帘杆、扫把伸缩杆、加长版的螺丝和加长版螺母结构等。实施例4
38.如图3所示，本实施例提供一种将地下水监测井改建为地下水循环井的方法，首先在监测井9高于地下水位的井壁上开设多个上筛孔8，并在上筛孔8内填充用于支撑上筛孔8结构的上筛管和颗粒填充物，然后再将实施例1的一种将地下水监测井改建为地下水循环
井的组件投入改造好的监测井9内，当密封板2安装在改建完成的地下水监测井9的井口时，曝气管3下端置于地下水中，抽气管4下端位于内管1上方。
39.上筛孔8一般开设在高于地下水位20-50cm处。上筛孔8的高度由曝气量或地下水循环动力确定，使通过曝气或地下水循环动力驱动地下水越过内管1的上管口，从而使地下水能够进入上筛孔8内，并通过上筛孔8重新返回含水层，实现水循环。
40.在上筛孔8内设置上筛管对上筛孔8进行一定支撑，上筛管可以为一定长度的方管或圆管。
41.粒填充物填充在上筛孔8内，粒填充物是不与水反应的颗粒材料，且需具有一定孔隙率(大于30％)，作为优选可以采用3-8mm的石英砂，进入上筛孔8的地下水能够通过石英砂之间的间隙进行渗透，重新返回地下含水层。
42.内管1的上端口应高于上筛孔8，这样做的好处在于能够保证内管1出来的地下水一定会进入上筛孔8内，并通过上筛孔8返回地下含水层。内管1的下端口距井底距离为监测井9内水深的75％
43.监测井9上的多个上筛孔8可以位于同一水平面，也可以处于不同的水平面。当采用多开设层上筛孔8时，需要优先开设有底部的上筛孔8，防止由上到下开设，导致孔体坍塌。实施例5
44.本实施提供一种将地下水监测井改建为地下水循环井的工具，对实例4中的上筛孔8进行开设，包括定位探杆11以及开筛刀头16，定位探杆11的上部设有角度辨识杆12，角度辨识杆12与定位探杆11垂直相交，定位探杆11的下部设有转杆10，转杆10通过轴承固定转动在定位探杆11上，转杆10的一端设有开筛刀头16，定位探杆11上设有电机15，电机15的输出轴与转杆10的另一端传动连接。
45.开筛刀头16为环形齿筒，通过开筛刀头16对监测井9的内部进行开孔，环形齿筒的形状能在不将地下水监测井9井壁撑劈的情况下开孔。
46.通过将定位探杆11深入监测井9内，通过角度辨识杆12校对开筛刀头16的位置，使开筛刀头16对应打孔位置，校对好位置后，控制电机15使开筛刀头16转动，并通过移动定位探杆11的位置带着开筛刀头16前移，对于预定孔位进行打孔。
47.在位于电机15两端的定位探杆11杆体上设有驱动定位探杆11前移的助推气囊14，助推气囊14与外部供气组件连接，当开筛刀头16对准预设孔位的时候，通过调节助推气囊14中的气体量，调节气囊大小，使助推气囊14驱动定位探杆11前移，带着开筛刀头16对准预设孔位进行开孔。可以使两个助推气囊14互通，确保其对开筛刀头16施加的推力水平。
48.当监测井9的孔口开设成功后，将开筛刀头取下，更换为与开筛刀头直径一致的上筛管，通过定位探杆将上筛管水平送入上筛孔中，可通过调节助推气囊14中的气体量，调节气囊大小使助推气囊14驱动定位探杆11前移，带着上筛管进入上筛孔8中，最后采用现有的工具掏出上筛孔内泥土，并将石英砂注入上筛孔中。
49.定位探杆11由两根杆体以及设置在两个杆体之间的伸缩杆13构成，伸缩杆13能够改变定位探杆11的长度，使本工具能对不同深度的监测井进行打孔。
50.本发明主要解决在役挥发性有机物污染场地修复的施工成本高、风险大、审批时间长的问题，通过改造工具在监测井9中开设有高于地下水位7的井壁上开设上筛孔8，并将
循环井组件投入监测井9内，外部曝气机通过曝气管3对地下水进行曝气，其通过内管1将含水层中的水引入井内，通过曝气或增加动力装置，使水从上筛孔8重新注入含水层，在地下水围绕监测井9进行反复循环的过程中，将地下水中溶解的挥发性污染物进行气液分离，分离的气体会保留在监测井9的上部，这时外部气泵通过抽气管4将污染气体抽出井内，从而达到净化地下水体的效果。在对目标地块监测过程中发现挥发性有机污染情况后，能在无需开挖、仅需实施简单安装作业条件下，及时采用现有地下水监测井开展修复工作，并能够有效避免在役场地施工的风险和明显降低修复施工费用。
51.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内作出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。