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技术

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，将表面活性剂注入水动震裂井和/或气动剥离循环井中；所述的气动剥离循环井带有上、下层筛网，内井连接曝气泵，外井连接抽气泵，开动气动剥离循环井向井内连续曝气，使地下水从下层筛网进入、上层筛网流出，自下而上循环，挥发性气体通过上层筛网剥离出，由抽气设备抽入外部处理。本发明专利技术方法中，同步压裂有效地解决了地下土层孔道狭窄的缺点，气动剥离循环井内形成水动力循环，在水循环状态下对VOC进行气动剥离，结合表面活性剂同步注入，极大地提高可挥发性有机物的修复能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土壤和地下水修复
，涉及一种土壤或地下水的修复方法，特别是涉及。
技术介绍
随着环境和人类发展之间的矛盾在各个方面日益突出和尖锐，污染问题也越来越引起人们的重视。当前，我国土壤和地下水污染出现了有毒化工和重金属污染由工业向农业转移、由城区向农村转移、由地表向地下转移、由上游向下游转移、由水土污染向食品链转移的趋势，逐步积累的污染正在演变成污染事故的频繁爆发。而土壤和地下水中的有机污染常常具有种类多、含量低、危害大、难治理等特点，且许多有机污染物具有致癌、致畸、致突变的“三致作用”，对人体健康有严重影响。因此对土壤和地下水污染修复技术的需求也日益迫切。·在地下水有机污染物中，有相当数量的挥发性有机物(Volatile OrganicCompounds, V0C),是地下水污染中一种危害性较大的有机物,对其定量的测定已成为环境部门评价地下水污染程度的重要指标。现阶段土壤或地下水污染处理或修复的方法主要包括1)物理法，即用物理的手段对受污染地下水进行治理的一种方法，包括屏蔽法、被动收集法、水动力控制法；2)化学处理法,包括加药法、渗透性处理床技术、冲洗法、土壤改性法等；3)生物修复法，包括生物注射法、有机粘土法等。按修复位置划分，可分为异位修复和原位修复2类。在处理VOC污染的地下水的方法中，地下水原位曝气(AS)是目前应用较广的技术，它是一项将空气注入到含水层饱和区中，通过空气流的吹脱作用去除挥发性有机物(Volatile Organic Compounds, VOCs),并增强微生物降解效果的创新性原位修复技术。但是目前的AS地下水修复技术存在一定的弊端，若土层异质性饱和带土层渗透率不好，地下水修复的效果会大打折扣，而且曝气法也有其自身的局限，容易受其它因素的影响(刘晓娜，程莉蓉，地下水曝气技术(AS)的国内外研究进展，中国安全生产科学技术)。CN200910218127. X披露了一种原位强化曝气修复受污染地下水的方法，在地下水污染区域打一口以上表面活性剂注入井、曝气井和抽提井，将表面活性剂通过泵注入到地下水污染区域，使其溶解于地下水中，在地下水污染区域形成表面张力，开动抽提泵，将包气带抽成负压，启动曝气泵，进行连续曝气。该方法解决了曝气井附近孔道狭窄，大部分污染物只能通过扩散进入孔道后才得以去除的问题。提高了地下水中的空气饱和度，污染物有更多的机会和空气接触。该方法工艺简单，成本低，且表面活性剂注入量少，对环境影响较小。上述方法仍不能有效解决AS方法存在的土层渗透性差、水力传输能量损失大、修复效率低下的缺点。总体上，目前我国污染地下水的修复技术和设备大多是异位修复技术和设备，且处在研发和实验阶段，产业化应用很少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种同步震裂与水动力循环曝气相结合的原位修复地下水的方法，解决现有的AS技术中土层渗透性差、水力传输能量损失大和修复效率低下的技术问题，增强曝气的修复效率，提高原位处理土壤和地下水中可挥发性有机物的修复能力。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案 ，包括如下步骤 1)在污染地下水区域打两口以上水动震裂井，井深到达低渗透性的土层； 2)在同一污染地下水区域打一口以上气动剥离循环井，井深穿过污染地下水层到达低渗透性的土层，所述的气动剥离循环井为双层井，井内设置上层筛网和下层筛网，内井连接曝气设备，外井连接抽气设备； 3)对任一水动震裂井选定其配对井，对选定配对的两口水动震裂井进行同步水动压裂，使土层产生裂缝，降低井底土层中流体的渗流阻力和改变流体的渗流状态； 4)将表面活性剂通过水动震裂井和/或气动剥离循环井注入到污染的地下水中； 5)同时启动曝气和抽气设备开动气动剥离循环井，曝气设备向气动剥离循环井连续曝气，使地下水从下层筛网进入，从上层筛网流出，地下水自下而上循环，挥发性气体通过上层筛网剥离出，由抽气设备抽入外部处理系统处理。所述的方法中，在进行修复前，可以在污染地下水区域打一口以上监测井，了解土层结构和地下水污染情况。所述的同步水动压裂，是指选择两口互相接近且深度大致相同的水动震裂井(水动震裂配对井)水平井间的同时水动压裂。同步压裂是使压力液及支撑剂在高压下从一口井向另一口井运移距离最短的方法。由于压裂井的位置接近，如果依次对两口井进行压裂，可能导致只在第二口井中产生流体通道而切断第一口井的流体通道。同步压裂能够让被压裂的两口井的裂缝都达到最大化。所述的方法中，选定配对的震裂井进行同步压裂的距离为15-40m，水平差不超过I.5m。水动压裂可采用现有技术方案进行。通常是采用水动震裂泵加压后向井内旋转喷射高压水流，使土层产生裂缝。裂隙产生后，注入压裂剂并携带压裂支撑剂，将压裂支撑剂注入到空隙中以支撑裂隙。所述水动震裂泵的压力为1200_2000Psi。裂隙产生后，压裂支撑剂以70-100 psi注入到空隙中以支撑裂隙。所述的支撑剂为粒度为20 40目的沙粒压裂支撑剂。所述的方法中，优选地，污染地下水区域内监测井间距3-15m，水动震裂井间距15-50m，气动剥离循环井间距3-20m。所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。阴离子表面活性剂优选十二烷基苯磺酸钠，非离子表面活性剂优选为吐温80。阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的投加量为每升地下水120-530mg/升，非离子表面活性剂吐温80的投加量为每升地下水30-90mg/升。所述方法中采用的气动剥离循环井是双层井，地下水在井内形成水动力循环并通过上层筛网和下层筛网分离。地下水从下层筛网进入，从上层筛网流出，下层筛网在污染地下水的含水土层中，上层筛网安置在地下水位线上。通过使用鼓风机、压缩机、充气泵等曝气设备，向内井曝气，气泡被释放到受污染的地下水。曝气后在气动剥离循环井内形成气力提升泵系统，使得地下水向上流动。由于存在密度梯度，水汽混合物会上升直到内井的上层筛网，气体通过上层筛网剥离出，外井连接抽吸泵等抽气设备，气体被从环形空隙抽出，通过抽吸泵抽到井外处理。VOC已经分离出的地下水，将重新循环向下流动回污染区域。气动剥离循环井中形成地下水的水动力循环。所述的气动剥离循环井中曝气设备的曝气量为10-3000ml/min。有益效果本专利技术的地下水同步震裂水动力循环原位修复方法有效地解决了现有技术中AS技术存在的缺点，同步压裂有效地解决了地下土层孔道狭窄，水力传输能量损失大，气动剥离循环井内形成污染地下水动力循环，在水循环状态下对VOC进行气动剥离，结合表面活性剂同步注入，极大增强了气动剥离循环井的修复效率。所述的方法能大大提高处理土壤和地下水中可挥发性有机物的修复能力，至少包括以下优点 I)同步压裂法的使用增加了水力压裂裂缝网络的密度及表面积，利用井间连通的优势来增大工作区裂缝的的程度和强度，最大限度地连通天然裂缝，工作区环境影响小，完井速度快，节省压裂成本30%以上。2)气动剥离循环井为双层井结构，即是曝气井又是抽提井，井内形成水动力循环，可增强曝气的修复效率，提高地下水中可挥发性有机物的修复能力。3)表面活性剂的使用增大了增加挥发性有机物的释出浓度,增大气动剥离循环井的地下水影响半径，节省运营成本20%以上。4)水动震裂井本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：1）在污染地下水区域打两口以上水动震裂井，井深到达低渗透性的土层；2）在同一污染地下水区域打一口以上气动剥离循环井，井深穿过污染地下水层到达低渗透性的土层；所述的气动剥离循环井为双层井，井内设置上层筛网和下层筛网，内井连接曝气设备，外井连接抽气设备；3）对任一水动震裂井选定其配对井，对选定配对的两口水动震裂井进行同步水动压裂，使土层产生裂缝，降低井底土层中流体的渗流阻力和改变流体的渗流状态；4）将表面活性剂通过水动震裂井和/或气动剥离循环井注入到污染的地下水中；5）同时启动曝气和抽气设备开动气动剥离循环井，曝气设备向气动剥离循环井连续曝气，使地下水从下层筛网进入，从上层筛网流出，地下水自下而上循环，挥发性气体通过上层筛网剥离出，由抽气设备抽入外部处理系统处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张一梅，何理，张伟峰，刘大鹏，
申请(专利权)人：苏州唯盛环境修复科技有限公司，
类型：发明
国别省市：