一种循环井修复系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种循环井修复系统及方法。循环井修复系统至少包括：循环井主井单元和围绕循环井主井单元设置的至少两个副井单元。循环井主井单元通过配置的第一注水段和抽水段在水力循环的作用下使地下水在循环井周围形成第一流场，在反复冲刷含水层的同时，将含水层中的NAPLs抽出至地表。副井单元通过配置的第二注水段在地下含水层中形成第二流场。第二注水段与抽水段平齐，第二流场沿第一流场进井方向流动，从而增强抽水段附近区域地下水的水动力作用，进而推动位于含水层顶部和底部NAPLs的解析和流动，加速NAPLs迁移，副井单元还可用于表面活性剂和/或修复药剂的注入，提高对NAPLs的去除效率。NAPLs的去除效率。NAPLs的去除效率。

【技术实现步骤摘要】
一种循环井修复系统及方法


[0001]本专利技术涉及地下水场地污染修复
，尤其涉及一种循环井修复系统及方法。

技术介绍

[0002]地下水作为我国水资源的重要组成部分，已经成为城市和工农业用水的主要来源，然而由于工业生产活动的加剧，大量有机产品，如石油及其制品在使用过程中进入地下环境，使地下水受到越来越严重的污染，该类不溶于水的典型有机环境污染物往往被统称为非水相流体(Non
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Aqueous Phases Liquids，NAPLs)。目前污染场地地下水修复技术中，抽出
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处理技术应用最为广泛，但所需修复周期较长，一些污染严重的场地可能需要置换孔隙水上百次才能实现修复目标，该过程可能需要数十年；该技术会优先去除渗透性较好地层中的污染物，而在低渗透地层修复过程中容易出现拖尾现象，显著增长修复周期，对于NAPLs类较为粘稠的污染物修复效果更差，修复周期更长。同时，大量抽水还可能导致一系列环境问题，如地面塌陷、沉降、破坏地层结构等等。因此，针对不同含水层水文地质条件，提升对地下水中NAPLs类污染物的修复能力，缩短修复周期，是地下水污染原位修复领域中亟待解决的重要问题。
[0003]近年来，循环井技术(Groundwater Circulation Well，GCW)作为一种地下水污染原位修复技术，已经在国外用于多个污染场地修复工程项目中。该技术依靠特殊设计的筛网结构，通过机械泵的作用向地下环境中抽出和注入水流，在井内外形成水位(202)差，将含水层中的污染物捕获到井内实现去除。循环井技术的公认优势在于它对区域整体地下水位(202)波动影响较小，在实现水动力循环的同时，还可以耦合多相抽提、井内曝气、化学氧化还原和微生物修复等多种技术，具有良好的应用前景。
[0004]例如公开号为CN114751472A的中国专利公开了一种污染场地原位修复的地下水循环井装置与修复方法。装置包括循环井，循环井从上到下具有透水层和封闭层；废气处理装置、臭氧发生器以及皂素溶液储存箱连通至封闭层；封闭层配置有地下水抽入管以及气泡水抽出管道。地面与地下水的水位线之间形成包气带；循环井安装有微纳米气泡水输出管道。方法包括：将地下水通过地下水抽入管抽入封闭层内；将臭氧发生器和皂素溶液储存箱的臭氧以及皂素溶液输送至封闭层内；将封闭层内的液体通过气泡水抽出管道输出至地下水中；打开微纳米气泡水抽注泵，通过微纳米气泡水输出管道将封闭层内的液体输送至包气带区域。
[0005]公开号为CN113860662A的中国专利公开了一种地下水循环井结构、修复系统和方法，该系统包括循环井、抽水井、曝气管、抽气管、加药系统和尾气处理装置。循环井包括由外至内依次设置的外井管和内井管，外井管上下两端的管壁各设置多个筛孔，内、外井管之间设有隔离件，隔离件位于第一筛孔和第二筛孔之间，曝气管伸入内井管的下部，抽气管与循环井顶部连通；抽水井设在循环井附近，抽水井管下端井壁设有筛孔，其内的抽水管口略低于地下水位。
[0006]现有技术至少存在以下不足：循环井循环模式固定，无法根据污染物种类和所在位置进行调节，应用范围受限。如NAPLs等污染物容易富集在含水层的顶部或底部，而现有循环井修复技术处理的污染物大多是，随着水流迁移的污染物，对于聚集在含水层顶部和底部的污染物，现有技术存在处理盲区，而富集在含水层的顶部或底部的污染物一旦泄漏到地下环境中容易进入到土壤的微小孔隙中，成为长期污染源，导致修复过程不彻底，增加修复时间和修复费用。
[0007]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

[0008]目前，我国尚未形成可用于NAPLs污染场地修复的循环井技术工艺，主要制约因素为：(1)NAPLs污染物容易富集在含水层的顶部或底部，一旦泄漏到地下环境中容易进入到土壤的微小孔隙中，成为长期污染源，导致修复过程不彻底，增加修复时间和修复费用；(2)传统循环井循环模式固定，无法根据污染物种类和所在位置进行调节，应用范围受限；(3)传统循环井形成的影响区域在含水层顶部和底部往往存在污染物捕集盲区。
[0009]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种循环井修复系统。所述循环井修复系统至少包括：循环井主井单元和至少两个副井单元。至少两个所述副井单元围绕所述循环井主井单元设置。所述循环井主井单元通过配置的第一注水段和抽水段在地下含水层中形成从所述第一注水段离开所述循环井主井单元后，经所述抽水段进入所述循环井主井单元的第一流场。所述副井单元通过配置的第二注水段在地下含水层中形成从所述第二注水段离开所述副井单元的第二流场。优选地，所述第二注水段与所述抽水段平齐，所述第二流场沿所述第一流场进井方向流动，从而增强所述抽水段附近区域地下水的水动力作用。
[0010]优选地，循环井主井单元在水力循环的作用下使地下水在循环井周围形成第一流场，在反复冲刷含水层的同时，将含水层中的NAPLs抽出至地表。副井单元在地下含水层中形成沿所述第一流场进井方向的第二流场推动位于含水层顶部和底部NAPLs的解析和流动，加速NAPLs迁移，副井单元还可用于表面活性剂和/或修复药剂的注入，提高对NAPLs的去除效率。
[0011]本专利技术结合了循环井技术与产生水平射流的副井，增强了NAPLs污染场地地下水的水动力作用，在含水层顶部和/或底部形成水平方向的流场，加速了自由相NAPLs随水流的迁移，同时有利于使粘附在含水层顶部和底部的残余相NAPLs解析、扩散至地下水中，提高了NAPLs污染物向循环井抽水端迁移的能力，缩短了将NAPLs从含水层中抽出的时间，提高了NAPLs的去除速率。本专利技术在传统循环井工艺设计的思路上，结合副井单元产生的第二流场形成了一套适用范围更广、修复范围更大、修复效率更高的循环井修复系统，从而达到适用于处理不同NAPLs污染场地的地下水修复的目的。
[0012]根据一种优选实施方式，所述第一注水段和/或所述抽水段和/或所述第二注水段包括通过在井壁上开设若干筛孔而形成的具有透水能力的筛段和设置在井内末端高度与所述筛段中心位置齐平的水管。优选地，所述第一注水段和/或所述抽水段对应的筛段环绕
所述循环井主井单元。所述第二注水段对应的筛段设置在所述副井单元靠近所述循环井主井单元的一侧。
[0013]优选地，所述第一注水段和所述抽水段在循环井周边形成水力循环的第一流场，反复冲刷含水层，增强了对于低渗透地层的垂直冲刷能力，有利于低渗透地层中NAPLs扩散出来，可有效改善NAPLs污染低渗透性含水层原位修复过程中的拖尾问题。所述第二注水段在地下含水层中形成沿所述第一流场进井方向的第二流场推动位于含水层顶部和底部NAPLs的解析和流动，加速NAPLs迁移，缩短了将NAPLs从含水层中抽出的时间，提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种循环井修复系统，其特征在于，所述循环井修复系统至少包括：循环井主井单元(111)和至少两个副井单元(112)，至少两个所述副井单元(112)围绕所述循环井主井单元(111)设置；所述循环井主井单元(111)通过配置的第一注水段和抽水段在地下含水层中形成从所述第一注水段离开所述循环井主井单元(111)后，经所述抽水段进入所述循环井主井单元(111)的第一流场；所述副井单元(112)通过配置的第二注水段在地下含水层中形成从所述第二注水段离开所述副井单元(112)的第二流场，其中，所述第二注水段与所述抽水段平齐，所述第二流场沿所述第一流场进井方向流动，从而增强所述抽水段附近区域地下水的水动力作用。2.根据权利要求1所述的循环井修复系统，其特征在于，所述第一注水段和/或所述抽水段和/或所述第二注水段包括通过在井壁上开设若干筛孔而形成的具有透水能力的筛段和设置在井内末端高度与所述筛段中心位置齐平的水管；其中，所述第一注水段和/或所述抽水段对应的筛段环绕所述循环井主井单元(111)，所述第二注水段对应的筛段设置在所述副井单元(112)靠近所述循环井主井单元(111)的一侧。3.根据权利要求1或2所述的循环井修复系统，其特征在于，所述循环井主井单元(111)井内设置有将所述循环井主井单元(111)内部空间划分为水流互不相通的第一井段(1)和第二井段(2)的封隔器(3)；所述第一井段(1)和所述第二井段(2)的部分区域能够开设筛孔，以形成具有透水能力的第一筛段(10)和第二筛段(11)；所述第一筛段(10)和/或所述第二筛段(11)与其对应的水管构成所述第一注水段和/或所述抽水段；所述封隔器(3)至少设置有允许水管穿过的预留孔隙。4.根据权利要求1～3任一项所述的循环井修复系统，其特征在于，所述循环井主井单元(111)的钻井深度低于潜水含水层底板(201)的最低位置，所述第二筛段(11)的最低位置与潜水含水层底板(201)齐平，所述第一筛段(10)的最高位置低于地下含水层的稳定水位(202)。5.根据权利要求1～4任一项所述的循环井修复系统，其特征在于，设置在所述循环井主井单元(111)和/或所述副井单元(112)井内的水管连接有水泵；其中，与设置在所述循环井主井单元(111)井内的水管连接的水泵为抽注水泵；所述循环井修复系统通过控制所述抽注水泵的工作状态改变所述第一流场的流动方向。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：周睿，陈韶音，丁李露，孟令男，任何军，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：