一种超声波辅助强化地下水循环井的修复系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及地下水循环井技术领域，公开了一种超声波辅助强化地下水循环井的修复系统及方法。修复系统包括地下水循环井、超声波辅助井和监测井；地下水循环井竖向设置于污染场地土壤内部，用于修复污染的地下水；超声波辅助井设置在地下水循环井外侧且与地下水循环井平行，用于扩增影响半径以及提高修复效率；监测井用于对地下水的修复过程进行监控。本发明专利技术将超声波技术与地下水循环井技术耦合，通过超声波作用可改善低渗透含水层的渗透性能，增大修复药剂的渗透率，有效改善修复药剂在低渗透含水层中运移受阻的难题，进而实现地下水循环井影响半径的扩增以及污染物修复效率的提升，增强了地下水循环井技术在低渗透含水层中的适用性。的适用性。的适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波辅助强化地下水循环井的修复系统及方法


[0001]本专利技术涉及地下水循环井
，具体涉及一种超声波辅助强化地下水循环井的修复系统及方法。

技术介绍

[0002]地下水是宝贵的淡水资源，是人类赖以生存的物质基础，是经济社会发展不可或缺的环境要素，但近年来随着工业的迅猛发展，土壤与地下水的污染问题日益严重。
[0003]地下水有机污染具有污染源种类多、污染物含量低、危害大且修复困难大等特点。地下水循环井作为一种新型的修复技术，可在循环井周围一定区域内形成三维循环流场，并综合利用化学、物理、生物等过程来实现对地下水的原位修复；该技术去除效率高、修复周期短且二次污染易于控制，具有广阔的应用前景。
[0004]然而，由于地下水循环井对场地水文地质条件要求高，在各向异性强的地层中修复效果不好；而且当场地中存在低渗透层时，一方面修复药剂无法与污染地层充分接触，会严重影响修复效率；另一方面含水层较低的渗透性会导致循环井影响半径过小，甚至可能无法正常运行。因此，如何扩增低渗透含水层中循环井的影响半径，提高污染物的修复效率，是目前地下水循环井修复技术中亟待突破的关键技术瓶颈。
[0005]中国专利CN114988556A公开了基于循环井强化修复剂在低渗透区域迁移的方法及装置，该专利技术可实现在循环井水力激发作用下，提高修复剂的垂向迁移距离，扩大修复剂在地层中的影响范围。但是该专利技术的问题在于，如果低渗透区域的渗透性较低，仅仅凭借循环井的水力驱动力很难有效地使修复药剂迁移进入低渗透层；而且，该专利技术也无法解决低渗透层中循环井影响半径过小的问题。
[0006]中国专利CN102936062A公开了一种基于同步震裂水动力循环的地下水污染原位修复方法，在污染地下水区域打水动震裂井和气动剥离循环井，选定水动震裂配对井进行同步水动压裂，使土层产生裂缝，将表明活性剂注入井中从而提高修复效率。该专利技术是利用水力压裂的方法来改善低渗透土层的渗透性，但是对于水敏性矿物含量较高的黏土层，水力压裂的效果非常不理想；而且该技术震裂强度较大时，可能还会对地层产生不可预测的破坏性。
[0007]中国专利CN111595757A公开了一种低渗透污染场地压裂增渗物理模拟装置，可模拟低渗透污染地层不同压裂增渗工况，多参数表征压裂效果，并可通过调整压裂工艺，客观评价低渗透污染地层压裂增渗规律。但是，该专利技术是利用气动压裂技术，压裂过程中需要在裂缝中注入支撑剂，支撑剂的引入有可能会造成地下水的二次污染。此外，修复药剂可能会顺着压裂产生的裂缝迁移，无法达到与低渗透污染地层充分接触，对于提高污染物的修复效率效果不佳。
[0008]综上所述，对于低渗透含水层，现有技术对地层扰动较大、需向地下含水层注入外来物质，地下水循环井的影响半径小，有机污染物修复效率低。

技术实现思路

[0009]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种超声波辅助强化地下水循环井的修复系统及方法，解决地下水循环井在低渗透地层中影响半径过小、污染物的修复效率较低的问题，且对地层扰动较小、无需向地下含水层注入外来物质，实现扩增低渗透地层中地下水循环井的影响半径以及提高地下水中有机污染物修复效率。
[0010]一种超声波辅助强化地下水循环井的修复系统，包括地下水循环井、超声波辅助井和监测井；
[0011]地下水循环井竖向设置于污染场地土壤内部，用于修复污染的地下水；
[0012]超声波辅助井设置在地下水循环井外侧且与地下水循环井平行，用于扩增影响半径以及提高修复效率；超声波辅助井包括第二圆管、辅助井药剂箱、超声波发生器、超声波换能器和辅助井加药泵；第二圆管顶部设置有顶盖，底部封闭；第二圆管管壁设置有第一筛段，第一筛段的管壁设置有多个透水孔；第二圆管内部中心设置有同轴的辅助井加药管道，加药管道上端与辅助井加药泵的出药口连通，辅助井加药泵的进药口与辅助井药剂箱连通；辅助井加药管道的下端向下延伸至第一筛段处；超声波发生器设置于第二圆管外，超声波换能器设置在第二圆管内第一筛段处加药管道的一侧，超声波换能器与超声波发生器通过传输电缆电连接；
[0013]监测井设置在超声波辅助井外侧且与超声波辅助井平行，用于对地下水的修复过程进行监控；监测井包括第三圆管、监测组件和电脑控制组件；第三圆管下部管壁设置有第二筛段，第二筛段的管壁设置有多个透水孔；监测组件设置在第三圆管内第二筛段处；监测组件包含温度传感器、水质传感器和水位传感器；电脑控制组件分别与温度传感器、水质传感器和水位传感器电连接，用于接收温度传感器、水质传感器和水位传感器传输的数据。
[0014]优选的，地下水循环井包括各类用于处理污染的地下水的循环井。
[0015]优选的，地下水循环井包括第一圆管、循环水泵、循环井药剂箱和循环井加药泵，第一圆管顶部设置有顶盖，底部封闭；第一圆管中部水平设置有不透水的横隔板，横隔板与顶盖之间的管壁中部设置有上筛段，上筛段的管壁设置有多个透水孔；横隔板与底部之间的管壁中部设置有下筛段，下筛段的管壁设置有多个透水孔；第一圆管内部中心设置有同轴的第一管道、第二管道和循环井加药管道，第一管道下端穿过横隔板且向下延伸至靠近下筛段处；第二管道下端穿过顶盖向下延伸至靠近上筛段处；第一管道上端与循环水泵的进水口连接；第二管道上端与循环水泵的出水口连接；循环井药剂箱通过管道与循环井加药泵的进水口连通，循环井加药管道上端与循环井加药泵的出水口连通。
[0016]优选的，超声波辅助井在距离地下水循环井2
‑
3m处布设，监测井在距离地下水循环井5
‑
10m处布设。
[0017]一种超声波辅助强化地下水循环井的修复方法，包括以下步骤：
[0018]步骤1，对污染场地的水文地质条件进行勘察，根据勘察结果进行布井；
[0019]步骤2，启动循环水泵和循环井加药泵，对污染物进行降解；
[0020]步骤3，启动超声波发生器和辅助井加药泵，进一步对污染物进行降解；
[0021]步骤4，启动监测井，监控地下水循环井的影响半径以及污染物的降解效率；
[0022]步骤5，根据循环井的影响半径及降解效率，对修复系统的工作参数进行优化。
[0023]优选的，步井具体为：根据污染场地的范围及污染物的性质，确定地下水循环井、
超声波辅助井和监测井的数量和位置，根据污染场地内低渗透含水层的分布范围确定超声波辅助井中的第一筛段位置以及超声波换能器的安装位置，并确定超声波工作参数、修复药剂的浓度。
[0024]进一步优选的，确定超声波辅助井中的第一筛段的位置以及超声波换能器的安装位置，具体为：根据污染场地内低渗透含水层的分布范围，将超声波辅助井贯穿整个低渗透含水层，第一筛段设置于超声波辅助井位于低渗透含水层中心的位置，换能器置于超声波辅助井内第一筛段处。
[0025]进一步优选的，确定超声波工作参数，具体为：
[0026]采集污染场地中低渗透地层的土样，通过测定不同功率及频率的超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波辅助强化地下水循环井的修复系统，其特征在于，包括地下水循环井(1)、超声波辅助井(2)和监测井(3)；所述地下水循环井(1)竖向设置于污染场地土壤内部，用于修复污染的地下水；所述超声波辅助井(2)设置在所述地下水循环井外侧且与地下水循环井平行，用于扩增影响半径以及提高修复效率；超声波辅助井包括第二圆管(21)、辅助井药剂箱(22)、超声波发生器(23)、超声波换能器(24)和辅助井加药泵(25)；所述第二圆管(21)顶部设置有顶盖，底部封闭；第二圆管管壁设置有第一筛段(26)，所述第一筛段(26)的管壁设置有多个透水孔；第二圆管内部中心设置有同轴的辅助井加药管道(27)，所述加药管道上端与所述辅助井加药泵(25)的出药口连通，辅助井加药泵(25)的进药口与所述辅助井药剂箱(22)连通；辅助井加药管道(27)的下端向下延伸至所述第一筛段(26)处；所述超声波发生器(23)设置于所述第二圆管(21)外，所述超声波换能器(24)设置在所述第二圆管内第一筛段处加药管道的一侧，所述超声波换能器与所述超声波发生器通过传输电缆电连接；所述监测井(3)设置在所述超声波辅助井外侧且与超声波辅助井平行，用于对地下水的修复过程进行监控；监测井(3)包括第三圆管(31)、监测组件(32)和电脑控制组件(34)；第三圆管下部管壁设置有第二筛段(33)，所述第二筛段的管壁设置有多个透水孔；所述监测组件设置在所述第三圆管内第二筛段处；监测组件(32)包含温度传感器(321)、水质传感器(322)和水位传感器(323)；所述电脑控制组件(34)分别与所述温度传感器(321)、水质传感器(322)和水位传感器(323)电连接，用于接收所述温度传感器、水质传感器和水位传感器传输的数据。2.根据权利要求1所述的超声波辅助强化地下水循环井的修复系统，其特征在于，所述地下水循环井(1)包括各类用于处理污染的地下水的循环井。3.根据权利要求1所述的超声波辅助强化地下水循环井的修复系统，其特征在于，所述地下水循环井(1)包括第一圆管(11)、循环水泵(12)、循环井药剂箱(18)和循环井加药泵(19)，所述第一圆管(11)顶部设置有顶盖，底部封闭；第一圆管中部水平设置有不透水的横隔板(13)，所述横隔板(13)与顶盖之间的管壁中部设置有上筛段(14)，所述上筛段的管壁设置有多个透水孔；横隔板(13)与底部之间的管壁中部设置有下筛段(15)，所述下筛段的管壁设置有多个透水孔；第一圆管内部中心设置有同轴的第一管道(16)、第二管道(17)和循环井加药管道(110)，所述第一管道下端穿过所述横隔板且向下延伸至靠近所述下筛段处；所述第二管道下端穿过所述顶盖向下延伸至靠近所述上筛段处；所述第一管道(16)上端与所述循环水泵(12)的进水口连接；所述第二管道(17)上端与所述循环水泵(12)的出水口连接；所述循环井药剂箱通过管道与所述循环井加药泵(19)的进水口连通，所述循环井加药管道(110)上端与循环井加药泵(19)的出水口连通。4.根据权利要求1所述的超声波辅助强化地下水循环井的修复系统，其特征在于，所述超声波辅助井在距离地下水循环井2
‑
3m处布设，所述监测井在距离地下水循环井5
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10m处布设。5.一种超声波辅助强...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵艳，李思源，耿振坤，杨柳，杨胜科，霍心媛，张平，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：