地下水污染填注-抽水二重井處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種地下水污染填注-抽水二重井處理方法，其特征在于：在面源污染區(qū)設(shè)置填注反應(yīng)材料井（17）與抽水井（18），構(gòu)成“填注-抽水”二重井，井壁管（3）的含水層位設(shè)有過濾管（6），井壁管（3）的上部為不透水管（12），井壁管（3）設(shè)有過濾管（6）的外囲設(shè)有介質(zhì)組合材料層（2），根據(jù)地下水的污染濃度及介質(zhì)組合材料的效果確定介質(zhì)組合材料的厚度，在介質(zhì)組合材料層（2）的兩端內(nèi)注入還原劑，該還原劑的注入，能夠使去除材料重復(fù)循環(huán)利用，并安裝水質(zhì)監(jiān)測儀器，實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測地下水水質(zhì)，可以通過抽水管進(jìn)行抽水，本發(fā)明解決了面源污染難于治理、地下水無法飲用的問題，單個(gè)井，就能達(dá)到污染物去除與供水的雙重目的。
【專利說明】地下水污染填注-抽水二重井處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地下水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，適應(yīng)于大面積地下水污染區(qū)，特別是重要供水水源地遭受地下水污染恢復(fù)的一種地下水污染填注-抽水二重井處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002]非點(diǎn)源污染包括農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染和城市非點(diǎn)源污染，隨著經(jīng)濟(jì)社會及農(nóng)業(yè)集約化的發(fā)展，地下水環(huán)境問題逐漸由點(diǎn)源污染向面源污染發(fā)展，由城市向農(nóng)村擴(kuò)展。尤其是農(nóng)業(yè)種植過程中大量使用化肥、有機(jī)肥、工業(yè)排放的含氮污染物，長期滲入到地下水中，地下水中硝酸鹽含量升高，使得我國北方一些地區(qū)地下水中硝酸鹽氮的含量超標(biāo)，導(dǎo)致大量的水源地水質(zhì)受到污染，對飲水安全及生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅，嚴(yán)重影響了人民群眾的供水安全和身體健康。地下水污染的處理方法和工藝主要有異位處理方法和原位修復(fù)法，其中異位處理法是通過地面水處理工藝進(jìn)行處理的技術(shù)，主要包括污染土體開挖方法和抽取處理方法；原位修復(fù)法是在人為干預(yù)的條件下省去抽出過程，在原地將受污染地下水修復(fù)的技術(shù)，主要包括:原位沖洗法:把修復(fù)材料注入地下污染處，在下游抽取地下水，反復(fù)沖洗的方法；原位化學(xué)氧化法:將氧化劑注入地下水，與污染物反應(yīng)；可滲透反應(yīng)墻法(PRB):通過開挖溝槽，充填反應(yīng)介質(zhì)，使地下水污染物被阻截并發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)到降解污染物的目的。在上述這些方法中，目前在現(xiàn)場應(yīng)用較為有效的是可滲透反應(yīng)墻(PRB)方法，PRB方法是用于原位去除地下水及土壤中污染組分的方法。PRB —般安裝在地下含水層，垂直于地下水流向，所使用的反應(yīng)材料一般為具有較強(qiáng)的還原能力的零價(jià)金屬(最常見的是FeO)，其它還有活性碳、離子交換樹脂、磷酸鹽以及一些天然材料如甲殼素、沸石、石灰石、有機(jī)粘土等。PRB的結(jié)構(gòu)有連續(xù)墻體和通道形式，均有不同的適用條件，其設(shè)計(jì)和施工受到水文地質(zhì)條件尤其是地層和地下水流的影響。PRB也有一定的局限性:僅適應(yīng)于定向的地下水污染物擴(kuò)散，尤其是土壤層或淺層地下水中羽狀污染物擴(kuò)散；設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式簡單，一般為連續(xù)墻式的溝槽結(jié)構(gòu)或者通道形式；PRB的安裝深度一般為1m左右；PRB介質(zhì)的填充方式為直接填入溝槽內(nèi)；PRB的介質(zhì)材料的使用壽命一般為5?7年，介質(zhì)材料難以循環(huán)利用。因此當(dāng)含水層深度較深，尤其解決地下水面源污染問題時(shí)，可滲透反應(yīng)墻技術(shù)的應(yīng)用就受到了限制。2012年，山東省水利科學(xué)研究院開展了地下水硝酸鹽污染的原位修復(fù)工程試驗(yàn)，獲得了“一種在中粗砂地層進(jìn)行原位修復(fù)系統(tǒng)施工工藝”的發(fā)明專利和“一種PRB套井”的實(shí)用新型專利。其中發(fā)明專利是基于原位修復(fù)的施工工藝，側(cè)重于施工【技術(shù)領(lǐng)域】，即如何構(gòu)建連續(xù)墻、防滲樁、PRB (可滲透反應(yīng)墻)材料，單功能的進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測，主要是圍繞PRB反應(yīng)墻、井的布局形式以及施工工藝的一項(xiàng)發(fā)明。“一種PRB套井”實(shí)用新型專利僅是一種套井技術(shù)，即是在PRB井內(nèi)安裝一根小直徑管道，主要應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要是為了解決面源污染區(qū)地下水的原位修復(fù)問題，特別重要的是地下水源地及含水層深度較深的水質(zhì)修復(fù)，從而達(dá)到水處理和供水兩個(gè)目標(biāo)而提供一種地下水污染“填注-抽水”二重井處理方法與工藝。其主要的處理方法為填注-抽水二重井處理方法，包括填注-抽水井、含水層直接填注組合介質(zhì)材料工藝、介質(zhì)置換與催化還原再生工藝、分時(shí)段動態(tài)監(jiān)測與抽水工藝等。本發(fā)明的應(yīng)用，提供了一種適用于面源污染區(qū)，特別是重要水源地的地下水污染區(qū)，含水層深度較深的地下水污染物的去除與處理方法與工藝，該發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)污染物處理與供水雙重目的。本發(fā)明的原理是利用二重井方法人工營造水位漏斗進(jìn)行污染物過來處理，即在面源污染區(qū)開設(shè)填注井，填注井井口的內(nèi)外圍構(gòu)建反應(yīng)材料井，中間構(gòu)建抽水井，利用填注井和抽水井的水位差，地下水經(jīng)填注井過濾、反應(yīng)后滲入到抽水井中，進(jìn)行地下水污染物的去除處理。抽水井和地層之間的圓柱體空間為反應(yīng)介質(zhì)組合材料的填注空間，地下水的徑流與污染物去除的空間；利用二重井構(gòu)建方法將填注井和抽水井融合在一個(gè)鉆孔內(nèi)的設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)水處理與抽水直供水廠的雙重目的。具體的實(shí)施方法如下:
一種地下水污染填注-抽水二重井，其特征在于:在面源污染區(qū)設(shè)置反應(yīng)材料井，反應(yīng)材料井的內(nèi)壁上設(shè)置井壁管，井壁管內(nèi)為抽水井，填注反應(yīng)材料井與抽水井構(gòu)成填注-抽水二重井，井壁管的含水層位設(shè)有過濾管，井壁管的上部為不透水管，井壁管設(shè)有過濾管的外囲設(shè)有介質(zhì)組合材料層，介質(zhì)組合材料層的上面經(jīng)隔層在不透水管的外囲與地面之間填注粘土球，防止污水沿著井壁管進(jìn)入到井內(nèi)，井壁管的底部嵌入到基巖中，井壁管內(nèi)設(shè)置抽水管，所述的抽水井的井徑在IlOcm?160cm之間，所述的抽水管的內(nèi)徑在10?20cm之間；粘土球的厚度在0.5m?0.8m。
[0004]一種地下水污染填注-抽水二重井處理方法:
一、在介質(zhì)組合材料層的圓柱空間填注去除介質(zhì)組合材料，根據(jù)地下水的污染濃度及介質(zhì)組合材料的效果確定組合材料的厚度，厚度一般控制在50?70cm,為防止填料過程中造成介質(zhì)組合材料的水利分選，介質(zhì)組合材料的填入采用物理噴射注漿法或者機(jī)械注入法，把介質(zhì)組合材料填注進(jìn)入含水層部位。
[0005]二、還原劑定期注入:硝酸鹽去除材料的實(shí)用壽命一般在7?10年，為了保證材料的循環(huán)使用，需要在介質(zhì)組合材料層的兩端注入還原劑，將還原劑注入設(shè)備設(shè)置在需要進(jìn)行地下水硝酸鹽處理的地區(qū)的井內(nèi)，該還原劑注入設(shè)備設(shè)有兩個(gè)串聯(lián)的可膨脹膠囊及還原劑灌注管，還原劑灌注管上設(shè)有出液孔19，可膨脹膠囊連接有加壓管及連通管，向可膨脹膠囊內(nèi)注水，在加壓泵的壓力作用下上下兩個(gè)可膨脹膠囊膨脹，封堵灌注管和井壁管之間的間隙，兩個(gè)膨脹膠囊之間的管段形成還原劑漿液出流管段，還原劑漿液由出液孔流出，出流管段可以放置在井中不同的位置，以針對不同位置的處理井反應(yīng)材料施加還原劑，該還原劑的注入，能夠使去除材料重復(fù)循環(huán)利用，解決了去除材料使用壽命限制問題，并能夠有效解決硝酸鹽去除材料的堵塞問題；
三、抽水與水質(zhì)監(jiān)測:定期注入還原劑后可以把填注-抽水井內(nèi)的還原劑注入設(shè)備撤出，并安裝水質(zhì)監(jiān)測儀器，實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測地下水水質(zhì)，可以通過抽水管進(jìn)行抽水，待井中現(xiàn)有污染的地下水排出后，經(jīng)過去除材料過濾后的地下水為清潔地下水，地下水的水質(zhì)達(dá)到飲用水中地下水源地水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后，可定流量的直接供給水廠或用戶。
[0006]本發(fā)明為在地下水面源污染地區(qū)進(jìn)行原位修復(fù)系統(tǒng)的“填注-抽水”井的處理方法與工藝:解決了面源污染難于治理、地下水無法飲用的問題，其二重井的結(jié)構(gòu)只需要施工單個(gè)井，就能達(dá)到污染物去除與供水的雙重目的。在定流量抽水狀態(tài)下，能保證進(jìn)入井內(nèi)的水體全部經(jīng)過組合介質(zhì)材料，水質(zhì)經(jīng)過一級處理，達(dá)到降解、去除污染物的目的，形成地下水原位處理系統(tǒng)，通過抽水井抽水來達(dá)到供水的目的，該方法及工藝可廣泛應(yīng)用于面源污染區(qū)地下水中的污染物的處理與供水。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明填注-抽水井的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]

【具體實(shí)施方式】
[0009]本發(fā)明是適應(yīng)于面源污染區(qū)地下水污染物去除兼顧供水的填注-抽水二重井的處理方法。參照附圖，具體的實(shí)施方式如下:
一種地下水污染填注-抽水二重井，其特征在于:在面源污染區(qū)設(shè)置反應(yīng)材料井17，反應(yīng)材料井17的內(nèi)壁上設(shè)置井壁管3，井壁管3內(nèi)為抽水井18，填注反應(yīng)材料井17與抽水井18構(gòu)成填注-抽水二重井，井壁管3的含水層位設(shè)有過濾管6，井壁管3的上部為不透水管12，井壁管3設(shè)有過濾管6的外囲設(shè)有介質(zhì)組合材料層2，介質(zhì)組合材料層2的上面經(jīng)隔層5在不透水管12的外囲與地面9之間填注粘土球7，防止污水沿著井壁管3進(jìn)入到井內(nèi)，井壁管3的底部嵌入到基巖8中，井壁管3內(nèi)設(shè)置抽水管I，所述的抽水井18的井徑在I1cm?160cm之間，所述的抽水管I的內(nèi)徑在10?20cm之間；粘土球7的厚度在0.5m?0.8m。
[0010]一種地下水污染填注-抽水二重井處理方法:
一、在介質(zhì)組合材料層2的圓柱空間填注去除介質(zhì)組合材料，根據(jù)地下水的污染濃度及介質(zhì)組合材料的效果確定組合材料的厚度，厚度一般控制在50?70cm,為防止填料過程中造成介質(zhì)組合材料的水利分選，介質(zhì)組合材料的填入采用物理噴射注漿法或者機(jī)械注入法，把介質(zhì)組合材料填注進(jìn)入含水層部位。
[0011]二、還原劑定期注入:硝酸鹽去除材料的實(shí)用壽命一般在7?10年，為了保證材料的循環(huán)使用，需要在介質(zhì)組合材料層2的兩端注入還原劑，將還原劑注入設(shè)備11設(shè)置在需要進(jìn)行地下水硝酸鹽處理的地區(qū)的井內(nèi)，該還原劑注入設(shè)備11設(shè)有兩個(gè)串聯(lián)的可膨脹膠囊13及還原劑灌注管14，還原劑灌注管14上設(shè)有出液孔19，可膨脹膠囊13連接有加壓管15及連通管16，向可膨脹膠囊13內(nèi)注水，在加壓泵的壓力作用下上下兩個(gè)可膨脹膠囊13膨脹，封堵灌注管14和井壁管2之間的間隙，兩個(gè)膨脹膠囊13之間的管段形成還原劑漿液出流管段，還原劑漿液由出液孔19流出，出流管段可以放置在井中不同的位置，以針對不同位置的處理井反應(yīng)材料施加還原劑，該還原劑的注入，能夠使去除材料重復(fù)循環(huán)利用，解決了去除材料使用壽命限制問題，并能夠有效解決硝酸鹽去除材料的堵塞問題；
三、抽水與水質(zhì)監(jiān)測:定期注入還原劑后可以把填注-抽水二重井井內(nèi)的還原劑注入設(shè)備11撤出，并安裝水質(zhì)監(jiān)測儀器，實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測地下水水質(zhì)，可以通過抽水管I進(jìn)行抽水，待井中現(xiàn)有污染的地下水排出后，經(jīng)過去除材料過濾后的地下水為清潔地下水，地下水的水質(zhì)達(dá)到飲用水中地下水源地水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后，可定流量的直接供給水廠或用戶。
【權(quán)利要求】
1.一種地下水污染填注-抽水二重井，其特征在于:在面源污染區(qū)設(shè)置反應(yīng)材料井(17)，反應(yīng)材料井(17)的內(nèi)壁上設(shè)置井壁管(3)，井壁管(3)內(nèi)為抽水井(18)，填注反應(yīng)材料井(17)與抽水井(18)構(gòu)成填注-抽水二重井，井壁管(3)的含水層位設(shè)有過濾管(6)，井壁管(3)的上部為不透水管(12)，井壁管(3)設(shè)有過濾管(6)的外囲設(shè)有介質(zhì)組合材料層(2)，介質(zhì)組合材料層(2)的上面經(jīng)隔層(5)在不透水管(12)的外囲與地面(9)之間填注粘土球(7 )，防止污水沿著井壁管(3 )進(jìn)入到井內(nèi)，井壁管(3 )的底部嵌入到基巖(8 )中，井壁管(3)內(nèi)設(shè)置抽水管(1)，所述的抽水井(18)的井徑在IlOcm?160cm之間，所述的抽水管(I)的內(nèi)徑在10?20cm之間；粘土球(7)的厚度在0.5m?0.8m。
2.一種地下水污染填注-抽水二重井處理方法，其特征在于:方法如下: 一、在介質(zhì)組合材料層(2)的圓柱空間填注去除介質(zhì)組合材料，根據(jù)地下水的污染濃度及介質(zhì)組合材料的效果確定介質(zhì)組合材料的厚度，厚度一般控制在50?70cm,為防止填料過程中造成介質(zhì)組合材料的水利分選，介質(zhì)組合材料的填入采用物理噴射注漿法或者機(jī)械注入法,把介質(zhì)組合材料填注進(jìn)入含水層部位； 二、還原劑定期注入:硝酸鹽去除材料的實(shí)用壽命一般在7?10年，為了保證材料的循環(huán)使用，需要在介質(zhì)組合材料層(2)的兩端內(nèi)注入還原劑，將還原劑注入設(shè)備(11)設(shè)置在需要進(jìn)行地下水硝酸鹽處理的地區(qū)的井內(nèi)，該還原劑注入設(shè)備(11)設(shè)有兩個(gè)串聯(lián)的可膨脹膠囊(13)及還原劑灌注管(14)，還原劑灌注管(14)上設(shè)有出液孔(19)，可膨脹膠囊(13)連接有加壓管(15)及連通管(16)，向可膨脹膠囊(13)內(nèi)注水，在加壓泵的壓力作用下上下兩個(gè)可膨脹膠囊(13)膨脹，封堵灌注管(14)和井壁管(P之間的間隙，兩個(gè)膨脹膠囊(13)之間的管段形成還原劑漿液出流管段，還原劑漿液由出液孔(19)流出，出流管段可以放置在井中不同的位置，以針對不同位置的處理井反應(yīng)材料施加還原劑，該還原劑的注入，能夠使去除材料重復(fù)循環(huán)利用，解決了去除材料使用壽命限制問題，并能夠有效解決硝酸鹽去除材料的堵塞問題； 三、抽水與水質(zhì)監(jiān)測:定期注入還原劑后可以把填注-抽水”二重井井內(nèi)的還原劑注入設(shè)備(11)撤出，并安裝水質(zhì)監(jiān)測儀器，實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測地下水水質(zhì)，可以通過抽水管(I)進(jìn)行抽水，待井中現(xiàn)有污染的地下水排出后，經(jīng)過去除材料過濾后的地下水為清潔地下水，地下水的水質(zhì)達(dá)到飲用水中地下水源地水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后，可定流量的直接供給水廠或用戶。
【文檔編號】C02F1/70GK104131594SQ201410255900
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】李福林, 管清花, 陳學(xué)群, 田志剛, 宋玉田, 卜慶偉, 林琳, 唐漪, 劉健 申請人:山東省水利科學(xué)研究院