基于地下水污染的耦合阻控系统及修复方法与流程

本发明涉及地下水及土壤修复领域，具体的说是一种基于地下水污染的耦合阻控系统及修复方法。

背景技术：

1、近年来，随着工农业的发展，地下水污染逐渐加重，成为国内外研究热点。由于地下水污染存在隐蔽性、滞后性、复杂性以及难恢复性，在国内地下水污染源管控措施大多采用阻隔墙技术。

2、在实际工程中，阻隔墙广泛应用于污染地块重金属及有机污染物、垃圾填埋场渗滤液的阻控。现有的阻隔墙存在以下不足：

3、其一，地下水位的变化对地下结构应力特性具有显著影响，随着时间的推移，混凝土抗压强度不断降低。

4、其二，水荷载会对垂直阻隔墙体造成损伤，孔隙水压力加速了阻隔墙体的损伤和微裂纹的扩展，从而影响阻隔墙的抗渗性能及服役年限。传统的地下水污染阻隔墙往往只考虑阻隔墙体本身阻控效果，而忽视地下水压力对墙体的破坏，导致阻隔墙设计未能达到阻控效果和服役年限。

5、其三，土工膜柔性阻隔墙具有极佳的防渗效果，但其端头连接装置易受到水压力的破坏。

6、其四，在役场地具有高风险、污染重、地下构筑物基础及管网复杂等的特点，不具备连续阻隔施工条件，且施工难度巨大。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题之一是：提供一种基于地下水污染的耦合阻控系统。

2、解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种基于地下水污染的耦合阻控系统，其特征在于，包括：水动力控制单元和曝气阻隔单元；

4、所述水动力控制单元设有抽水系统和包含多口抽提井的抽提井群；所述抽水系统能够通过每一口抽提井对地下水进行抽水；所述抽提井群的布井方式为：各口抽提井沿地下水污染场地的地下水流向的垂线方向间隔布置，且相邻抽提井之间的间距由抽提井群的中间位置向两端位置逐个递增；其中，对于包含偶数口抽提井的抽提井群，处于中间位置的两口抽提井之间的间距最小；对于包含奇数口抽提井的抽提井群，处于中间位置的三口抽提井之间的间距最小，例如：图1所示的七口抽提井，它们之间的间距由上至下依次为1.0m、0.75m、0.5m、0.5m、0.75m、1.0m。

5、所述曝气阻隔单元设有曝气系统和包含多口曝气井的曝气井群；所述曝气系统能够通过每一口曝气井对地下水进行曝气；所述曝气井群的布井方式为：各口曝气井沿所述地下水流向的垂线方向间隔布置；

6、并且，所述地下水污染场地的污染区域、抽提井群、曝气井群和地下水污染场地的清洁区域沿所述地下水流向依次分布。

7、从而，本发明的耦合阻控系统的工作方式和原理如下：

8、控制抽水系统通过抽提井群的抽提井对污染区域的地下水进行抽水，由于抽提井群的布井方式，即抽提井的密集程度从抽提井群的两端位置向中间位置递增，使得地下水在抽提井群处形成水位差(参见图2所示的地下水的水位线)，地下水产生相应的水水力梯度，形成降落漏斗，由此，污染区域的地下水被水动力控制单元阻控在各口抽提井所形成的边界处，避免污染区域的地下水向清洁区域扩散，而污染区域的地下水被抽水系统抽出后则能够输送至污水处理设备进行修复。

9、同时，控制曝气系统通过曝气井群的曝气井对地下水进行曝气，使得曝气输入的压缩空气在曝气井群处，也即抽提井群的下游位置的地下水中形成一道气流屏障，以作为第二道防线，阻挡从相邻抽提井间的间隔空间越过的污染的地下水，强化对污染区域的地下水的阻控效果，确保污染区域的地下水不能向清洁区域扩散。

10、从而，本发明通过水动力控制单元能够将污染区域的地下水阻控在各口抽提井所形成的边界处，并将污染区域的地下水抽出至污水处理设备进行修复；通过曝气阻隔单元能够形成气流屏障，以阻挡从相邻抽提井间的间隔空间越过的污染地下水；因此，本发明能够确保污染区域的地下水不能向清洁区域扩散，具有对污染地下水阻控效果优秀、能同时实现污染地下水抽除、对地下水污染场地干扰小的优点；而且，相较于传统的阻隔墙，本发明能够适用于各种复杂多样的地下水污染场地，且施工简便、维护成本较低。

11、优选的：所述曝气井群对应所述抽提井群中相邻的两口抽提井设置一口曝气井，且每一口曝气井均位于所对应两口相邻抽提井的中间位置的正后方，以提高抽提井群所形成气流屏障对越过抽提井的污染地下水的阻挡效率。

12、优选的：所述相邻两口抽提井之间的间距在0.5m至1m之间，所述曝气井位于所对应两口相邻抽提井的中间位置的正后方0.5m至1m处，且所述曝气井的曝气位置位于所述抽提井的底面以下0.5m至1m处。

13、并且，抽提井的开筛位置也即深度由地下水的污染深度决定，抽提井的井管直径优选为110mm，曝气井的钻孔直径优选为63mm，抽提井和曝气井的底部均设有内堵。

14、优选的：所述抽水系统在每一口抽提井的底部均安装有潜水泵，各台潜水泵的出水口通过抽水管道连通污水处理设备；所述曝气系统设有空气压缩机，空气压缩机的出气口通过曝气管道连通各口曝气井，其中，所述曝气系统优选采用as注气系统。

15、优选的：所述耦合阻控系统还设有抽气系统，所述抽气系统通过抽气管道连通各口抽提井，其中，所述抽气系统优选采用sve抽气系统。

16、本发明所要解决的技术问题之二是：提供一种基于地下水污染的修复方法。

17、解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

18、一种基于地下水污染的修复方法，其特征在于：基于所述耦合阻控系统实施；

19、所述修复方法包括：

20、持续运行所述曝气系统和抽气系统；其中，曝气系统的最佳曝气压力和抽气系统的最佳真空泵运行频率，根据场地地质情况调整。

21、使用同一个液位计控制所述抽水系统的启停，也即：用所述液位计对处于抽提井群中间位置的抽提井(1)的水位进行监测；在所述液位计监测到的水位升高至预设的上限液位时，控制所述抽水系统通过抽提井群的每一口抽提井同时对地下水进行抽水；在所述液位计监测到的水位降低至预设的下限液位时，控制所述抽水系统同时停止抽水。从而，能够保证地下水的稳定运动。

22、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

23、第一，本发明通过水动力控制单元能够将污染区域的地下水阻控在各口抽提井所形成的边界处，并将污染区域的地下水抽出至污水处理设备进行修复；通过曝气阻隔单元能够形成气流屏障，以阻挡从相邻抽提井间的间隔空间越过的污染地下水；因此，本发明能够确保污染区域的地下水不能向清洁区域扩散，具有对污染地下水阻控效果优秀、能同时实现污染地下水抽除、对地下水污染场地干扰小的优点；而且，相较于传统的阻隔墙，本发明能够适用于各种复杂多样的地下水污染场地，且施工简便、维护成本较低。

24、第二，本发明具有兼容性好的优点，可耦合吸附、微生物等其它修复技术联合使用。

技术特征：

1.一种基于地下水污染的耦合阻控系统，其特征在于，包括：水动力控制单元和曝气阻隔单元；

2.根据权利要求1所述基于地下水污染的耦合阻控系统，其特征在于：所述曝气井群对应所述抽提井群中相邻的两口抽提井(1)设置一口曝气井(2)，且每一口曝气井(2)均位于所对应两口相邻抽提井(1)的中间位置的正后方。

3.根据权利要求2所述基于地下水污染的耦合阻控系统，其特征在于：所述相邻两口抽提井(1)之间的间距在0.5m至1m之间，所述曝气井(2)位于所对应两口相邻抽提井(1)的中间位置的正后方0.5m至1m处，且所述曝气井(2)的曝气位置位于所述抽提井(1)的底面以下0.5m至1m处。

4.根据权利要求1至3任意一项所述基于地下水污染的耦合阻控系统，其特征在于：所述抽水系统在每一口抽提井(1)的底部均安装有潜水泵(3)，各台潜水泵(3)的出水口通过抽水管道(4)连通污水处理设备；所述曝气系统设有空气压缩机，空气压缩机的出气口通过曝气管道(5)连通各口曝气井(2)。

5.根据权利要求1至3任意一项所述基于地下水污染的耦合阻控系统，其特征在于：所述耦合阻控系统还设有抽气系统，所述抽气系统通过抽气管道(6)连通各口抽提井(1)。

6.一种基于地下水污染的修复方法，其特征在于：基于权利要求5所述耦合阻控系统实施；

技术总结
本发明公开了一种基于地下水污染的耦合阻控系统及修复方法，通过水动力控制单元能够将污染区域的地下水阻控在各口抽提井所形成的边界处，并将污染区域的地下水抽出至污水处理设备进行修复；通过曝气阻隔单元能够形成气流屏障，以阻挡从相邻抽提井间的间隔空间越过的污染地下水；因此，本发明能够确保污染区域的地下水不能向清洁区域扩散，具有对污染地下水阻控效果优秀、能同时实现污染地下水抽除、对地下水污染场地干扰小的优点；而且，相较于传统的阻隔墙，本发明能够适用于各种复杂多样的地下水污染场地，且施工简便、维护成本较低。

技术研发人员：杨光侩,周龑,朱鑫,杜超伦,徐军,郑乐鑫,徐悦,周承胜
受保护的技术使用者：中石化第五建设有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12