本實(shí)用新型涉及一種易于安裝及施工的原位化學(xué)注入修復(fù)系統(tǒng)，尤其涉及一種原位化學(xué)注入修復(fù)單井多層注入系統(tǒng)。特別是對場地土壤地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜、存在多層污染含水層的情況下，本技術(shù)能達(dá)到單一注入井完成多層污染含水層介質(zhì)的化學(xué)藥劑注入，進(jìn)行土壤與地下水污染修復(fù)工程的目的。

背景技術(shù)：

原位化學(xué)注入修復(fù)技術(shù)應(yīng)用于污染場地土壤與地下水修復(fù)已有近20年，在美國、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家及地區(qū)已有較為成熟的應(yīng)用案例，而目前在我國該技術(shù)仍處于新興階段。原位化學(xué)注入技術(shù)主要通過向污染場地地層中注入化學(xué)藥劑，使化學(xué)藥劑與場地土壤或地下水中污染物反應(yīng)，達(dá)到降解土壤或含水層介質(zhì)中污染物或削減該污染物濃度、使其轉(zhuǎn)化為無毒或低毒物質(zhì)的修復(fù)過程。根據(jù)化學(xué)藥劑與場地內(nèi)污染物的反應(yīng)性質(zhì)，原位化學(xué)注入修復(fù)技術(shù)分為原位化學(xué)氧化注入修復(fù)技術(shù)與原位化學(xué)還原注入修復(fù)技術(shù)，即以注入的藥劑分別與污染物發(fā)生氧化或還原反應(yīng)而命名。

原位化學(xué)注入修復(fù)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用因場地地質(zhì)條件、污染物特性、污染分布及其他實(shí)際條件（如場地空間及地面附屬物障礙等）而各有不同，通常根據(jù)場地的土層或含水層的滲透系數(shù)及污染分布設(shè)定注入井或注入點(diǎn)的位置、深度及其他成井規(guī)格，例如針對污染地下水的治理，注入井的通孔管段結(jié)構(gòu)間隔將設(shè)置在含水層層位的深度范圍內(nèi)。而針對較為復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境條件，如含有多層污染含水層的場地條件下，注入井管的布設(shè)大多根據(jù)含水層的層位深度進(jìn)行設(shè)置，因此在同一注入點(diǎn)區(qū)域內(nèi)，通常需要針對每個(gè)含水層安裝與之對應(yīng)深度的注入井，造成注入井?dāng)?shù)量繁多、注入井設(shè)置成本高昂、注入井管路連接耗材浪費(fèi)等問題。此外，當(dāng)前中國國內(nèi)污染場地的污染特性復(fù)雜，往往表現(xiàn)為多種污染復(fù)合污染的狀態(tài)，例如重質(zhì)非水相污染物通常遷移至較深含水層中，而輕質(zhì)非水相污染物則被截獲在上層土層或潛水含水層中，因此，在治理多污染含水層或存在梯級多層含水層污染或復(fù)合型污染的場地，單一注入井管的注入系統(tǒng)因成井繁多造成修復(fù)成本攀高而存在應(yīng)用局限性。

為了克服現(xiàn)有原位化學(xué)注入系統(tǒng)單一注入井修復(fù)多層含水污染場地時(shí)，成井?dāng)?shù)量繁多，成本高昂等問題，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種單井多級井管，可同時(shí)對不同地層的多種污染物進(jìn)行修復(fù)的原位化學(xué)注入修復(fù)單井多層注入系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)或不足，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種組裝使用方便、成本經(jīng)濟(jì)，可同時(shí)對多污染含水層或存在梯級多層含水層污染或復(fù)合型污染的場地進(jìn)行修復(fù)的原位化學(xué)注入修復(fù)單井多層注入系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型具有如下構(gòu)成：

原位化學(xué)注入修復(fù)單井多層注入系統(tǒng)，包括主井管和多級副井管，所述主井管的直徑大于副井管的直徑，所述副井管的直徑從上到下依次減??；所述主井管與副井管之間、副井管與副井管之間均設(shè)有井管變徑接頭；所述主井管的頂端設(shè)有頂蓋，最后一級副井管的底端封堵一底蓋；所述主井管和副井管的底端均設(shè)有一濾管段；所述注入系統(tǒng)還包括設(shè)在主井管或副井管內(nèi)的注入組件，所述注入組件的上端與頂蓋連接，下端封堵在井管變徑接頭處。

所述注入組件由從上到下依次連接的第一空心管、橡膠活塞、管壁設(shè)有開口的第二空心管以及橡膠堵頭構(gòu)成；所述橡膠活塞設(shè)有連通第一空心管以及第二空心管的通孔；所述橡膠堵頭的上端內(nèi)設(shè)有螺紋槽；所述第一空心管的上端通過頂蓋與藥劑裝載系統(tǒng)的藥劑導(dǎo)流管連接；所述橡膠堵頭堵塞在管道變徑接頭處。

所述主井管內(nèi)橡膠活塞的直徑略小于主井管直徑，但大于與主井管相連通的副井管，以及大于與副井管相連通的下一級副井管的直徑；所述副井管內(nèi)橡膠活塞（如需設(shè)置）的直徑略小于與該級副井管的直徑，但大于與該副井管相連的下一級副井管的直徑。

所述橡膠活塞的外壁設(shè)有環(huán)形棱結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形棱結(jié)構(gòu)與主井管或副井管的內(nèi)壁形成擠壓密封。

所述橡膠堵頭為三角圓錐體結(jié)構(gòu)。

所述第二空心管設(shè)在與濾管段相對應(yīng)深度的主井管或副井管的內(nèi)部。

所述頂蓋包括空心的上頂蓋和空心的下頂蓋，所述上頂蓋的上端與藥劑導(dǎo)流管螺紋連接，下端與主井管頂壁的外側(cè)螺紋連接；所述下頂蓋的上端與主井管頂壁的內(nèi)側(cè)螺紋連接，下端與注入組件中的第一空心管的上端螺紋連接。

所述主井管和副井管均由聚四氯乙烯（PVC）材料制成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用單井多層注入系統(tǒng)，即采用井管變徑接頭連接多級井管且井管直徑隨含水層深度位置變化而逐級減小，克服了單井單層注入修復(fù)重復(fù)成井的缺陷，也降低了一定的經(jīng)濟(jì)成本；本實(shí)用新型中的主井管、副井管的深度可根據(jù)場地調(diào)查出的實(shí)際污染范圍進(jìn)行靈活調(diào)整；注入組件可以根據(jù)污染層對應(yīng)的主井管或副井管更換對應(yīng)尺寸的橡膠活塞、帶有開口的第二空心管以及橡膠堵頭，該結(jié)構(gòu)靈活多變，可操作性強(qiáng)；注入組件和多級井管的配合使用，可實(shí)現(xiàn)多污染含水層或存在梯級多層含水層污染或復(fù)合型污染場地的修復(fù)工程工作。

附圖說明

圖1：本實(shí)用新型原位化學(xué)注入修復(fù)單井多層注入系統(tǒng)的外部結(jié)構(gòu)圖。

圖2：本實(shí)用新型原位化學(xué)注入修復(fù)單井多層注入系統(tǒng)的縱向剖視圖。

圖3：本實(shí)用新型中頂蓋結(jié)構(gòu)的分解示意圖。

圖4：本實(shí)用新型中注入組件的分解示意圖。

圖5：本實(shí)用新型原位化學(xué)注入修復(fù)單井多層注入系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

本實(shí)用新型中：10 主井管；20副井管；30井管變徑接頭；40 濾管段；50頂蓋；51上頂蓋；52下頂蓋；60底蓋；70藥劑導(dǎo)流管；80注入組件；81第一空心管；82橡膠活塞；821通孔；822環(huán)形棱結(jié)構(gòu)；83第二空心管；831開口；84橡膠堵頭；841螺紋槽； 001底面；002粉質(zhì)粘土；003第一層污染含水層；004第一層隔水層；005第二層污染含水層；006第二層隔水層；007第三層污染含水層；008隔水底板；009注入藥劑流動(dòng)方向；010土孔內(nèi)分層封堵層；011石英砂；D孔徑。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。

如圖1至圖2所示，本實(shí)用新型原位化學(xué)注入修復(fù)單井多層注入系統(tǒng)，包括主井管10和多級副井管20，所述主井管10的直徑大于副井管20的直徑，所述副井管20的直徑從上到下依次減小。所述主井管10與副井管20之間、副井管20與副井管20之間均設(shè)有井管變徑接頭30。所述主井管10的頂端設(shè)有與藥劑導(dǎo)流管70連通的頂蓋50（頂蓋50的具體結(jié)構(gòu)見下文描述），最后一級副井管20的底端封堵一底蓋60，所述底蓋60將井管底部封實(shí)，避免井管底部的泥沙淤積或上涌。所述主井管10和副井管20的底端均設(shè)有一濾管段40。所述主井管10和副井管20均采用聚四氯乙烯（PVC）材料制成。

如圖3所示，所述頂蓋50包括空心的上頂蓋51和空心的下頂蓋52，所述上頂蓋51的上端與藥劑導(dǎo)流管70螺紋連接，下端與主井管10頂壁的外側(cè)螺紋連接；所述下頂蓋52的上端與主井管10頂壁的內(nèi)側(cè)螺紋連接，下端與設(shè)置在主井管10或副井管20內(nèi)注入組件80的上端連接，注入組件80的下端則封堵在管徑變徑接頭30處。

所述藥劑導(dǎo)流管70與系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)和藥劑裝載系統(tǒng)連接，藥劑裝載系統(tǒng)采用人工操作，也可通過控制面板預(yù)先設(shè)定好裝載程序，對需要注入的藥劑進(jìn)行分批裝載，可以根據(jù)實(shí)際使用情況，選擇合適的藥劑裝載系統(tǒng)。

所述注入系統(tǒng)還包括設(shè)置在主井管10或副井管20內(nèi)的注入組件80（如圖4所示），所述注入組件80由從上到下依次連接的第一空心管81、橡膠活塞82、外壁設(shè)有開口831的第二空心管83以及橡膠堵頭84構(gòu)成，所述橡膠活塞82的中心設(shè)有連接第一空心管81以及第二空心管83的通孔821。所述橡膠堵頭84為三角圓錐體結(jié)構(gòu)，其上端內(nèi)設(shè)有一螺紋槽841。所述第一空心管81的上端與頂蓋50螺紋連接，下端與橡膠活塞82的上端螺紋連接。所述第二空心管83上端和下端分別與橡膠活塞82的下端和橡膠堵頭84的上端螺紋連接。所述橡膠堵頭84堵塞在管道變徑接頭30處，所述橡膠活塞82的作用是防止藥劑串流至上一級井管，所述橡膠堵頭84的作用是防止藥劑在壓力作用下串流至下一級井管，主要起封堵作用。所述第二空心管83設(shè)在與濾管段40位置相對應(yīng)深度的主井管10或副井管20的內(nèi)部，藥劑通過第一空心管81注入至井管，并通過第二空心管83上的開口831流出，進(jìn)一步經(jīng)濾管段40注入至井管外的土層或含水層內(nèi)，進(jìn)而與污染物反應(yīng)，達(dá)到消除污染物的目的。所述第一空心管81選用PVC或鋼材制成。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述橡膠活塞82的直徑小于主井管10或副井管20的直徑，且大于與主井管10相連通的副井管20或大于與副井管20相連通的下一級副井管20的直徑。這樣的設(shè)置可以保證該系統(tǒng)在安裝的過程中注入井管內(nèi)的空氣能通過第一空心管81排出系統(tǒng)以外。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述橡膠活塞82的外壁設(shè)有環(huán)形棱結(jié)構(gòu)822。該環(huán)形棱結(jié)構(gòu)通過與主井管10或副井管20的內(nèi)壁擠壓以實(shí)現(xiàn)密封作用。

本實(shí)用新型原位化學(xué)注入修復(fù)單井多層注入系統(tǒng)具體使用時(shí)的示意圖見圖5所示。圖中第一層污染含水層003的土質(zhì)為粉質(zhì)砂土，第二層污染含水層的土質(zhì)005為細(xì)砂土，第三層污染含水層007的土質(zhì)為砂土夾砂礫，第一層隔水層004、第二層隔水層006以及隔水底板008的土質(zhì)均為粉質(zhì)粘土或黏土。

采用鉆機(jī)鉆探成孔，孔徑D必須大于主井管10的井管直徑，成孔方法可以采用常用的土孔鉆探方式，如垂直貫入、螺旋鉆進(jìn)等；完成土孔鉆探后，根據(jù)場地地層的性質(zhì)，記錄多層含水層的層位標(biāo)高和深度，依據(jù)含水層底板高度設(shè)定注入井管的主井管10或副井管20上濾管段40的埋設(shè)深度，然后安裝好最底層的副井管20后，連接井管變徑接頭30，再銜接上一級副井管20；根據(jù)含水層的數(shù)量決定安裝注入井管的級數(shù)，組裝好上述注入井管后，將井管放入鉆孔中，采用泥漿泵將水泥泥漿注入土孔地層作為隔水層，注至含水層底板深度時(shí)，再注入石英砂012作為含水層的濾料，濾料注入完畢后再向上注入水泥泥漿，以此重復(fù)操作，直至孔口地面；安裝好注入井管后，再安裝井管內(nèi)注入組件80中的第一空心管81；根據(jù)需要注入的含水層及注入井管的直徑，選取相應(yīng)尺寸的注入組件80的其他結(jié)構(gòu)，依次將橡膠活塞82、第二空心注入管83和橡膠堵頭84連接完成，橡膠堵頭84堵塞在井管變徑接頭30處，橡膠活塞82的上端連接第一空心管81，根據(jù)孔深和土孔地質(zhì)情況決定第一空心管81的長度，直至井管口；將安裝好的注入組件80壓入注入井管內(nèi)，直至變徑位置后，再將注入組件80中的第一空心管81連接至頂蓋50，封好頂蓋50后，連接藥劑導(dǎo)流管70，藥劑導(dǎo)流管70再連接注入動(dòng)力系統(tǒng)和藥劑裝載系統(tǒng)，即完成全部注入系統(tǒng)的安裝工作，再根據(jù)土層或含水層的位置以及所需要注入的藥劑，實(shí)現(xiàn)單井多級分層注入的修復(fù)目的。

根據(jù)本實(shí)施例的教導(dǎo)，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員完全可實(shí)現(xiàn)其它本實(shí)用新型保護(hù)范圍內(nèi)的技術(shù)方案。