本发明专利技术公开了基于Packer系统的循环井扇形水槽装置，避免了地下水异位修复的修复效率低、修复时间长、成本高等缺点，将地下水循环井、packer系统及蠕动泵装置相结合，将大范围的地下水循环转变为针对性的水循环，弥补了普通循环井修复技术的循环范围小，场地要求高，无法对不同含水层的污染情况进行定向定位修复的弊端，实现了更精确更高效的处理特定范围的地下水污染问题；Packer系统与循环井的结合使用，使我们在地下水勘查中，不仅可以测定特定含水层的水位、分析水化学同位素样特征，完成污染的修复，还可以实现同径止水、分层封隔洗井、抽水试验及取样等功能，并对特定含水层的水文学参数进行测定。的水文学参数进行测定。的水文学参数进行测定。
【技术实现步骤摘要】
基于Packer系统的循环井扇形水槽装置
[0001]本专利技术涉及污染水文地质学
，具体为基于Packer系统的循环井扇形水槽装置。
技术介绍
[0002]随着工业化和城市化的发展，生产活动导致的地下水质量下降和水质恶化问题日益严重，已经逐渐成为影响人类生存的世界性环境问题。
[0003]随着我国产业结构优化及新型城镇化建设等工作的不断深入，工业企业关停搬迁场地再开发过程中的污染修复治理需求大幅增加，原有场地残留和关停搬迁过程中产生的有毒有害物质造成地下水的严重污染，大幅增加了场地再开发过程中污染修复工作的难度。目前地下水污染修复技术包括异位和原位处理技术，传统抽取处理的异位修复技术具有耗材高、对修复区干扰大且后期处理效率低的缺点。
[0004]地下水循环井（Groundwater Circulation Well，GCW）原位修复技术利用了井内空间人为创造三维环流模式，对抽注水井附近的污染物进行修复。该技术可以联用曝气、抽提、以及化学氧化等技术，采用单井模式和串联循环井模式进行原位多种污染源的地下水修复有效避免了传统抽出处理技术能耗高、扰动大的缺陷。
[0005]然而，在应用过程中时常面临多滤层难封隔、影响半径小、水流循环难等问题。尤其，没有合适的封隔装置，严重制约GCW修复室内试验、野外应用。
[0006]为将Packer系统耦合到GCW技术中，探索多滤层GCW封隔工艺，同时开展室内试验，分析不同条件下下GCW循环半径，为GCW技术工艺优化以及提高地下水的修复效率提供理论支撑，因此我们需要提出基于Packer系统的循环井扇形水槽装置。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供基于Packer系统的循环井扇形水槽装置，基于地下水进行原位污染修复，避免了地下水异位修复的修复效率低、修复时间长、成本高等缺点，同时对场地环境扰动小，不会给含水层带来有毒或一些难处理的中间化合物；将地下水循环井、packer系统及蠕动泵装置相结合，将大范围的地下水循环转变为针对性的水循环，弥补了普通循环井修复技术的循环范围小，场地要求高，无法对不同含水层的污染情况进行定向定位修复的弊端，实现了更精确更高效的处理特定范围的地下水污染问题；Packer系统与循环井的结合使用，使我们在地下水勘查中，不仅可以测定特定含水层的水位、分析水化学同位素样特征，完成污染的修复，还可以实现同径止水、分层封隔洗井、抽水试验及取样等功能，并对特定含水层的水文学参数进行测定，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于Packer系统的循环井扇形水槽装置，包括配合使用的扇形水槽实验装置、Packer系统和抽注水模拟系统，所述扇形水槽实验装置包括内部填充有石英砂的扇形水槽主体、连接在扇形水槽主体一端的循环井以及位于扇形水槽主体内侧壁的测压管，所述循环井与扇形水槽主体连接处设有一排可均匀出水
的出水孔，所述扇形水槽主体的内部通过多孔板分隔成填料区和渗流槽；所述Packer系统包括充气机构和安装在循环井内部的具有分层止水作用的阻水气囊，所述充气机构包括充气泵，所述充气泵上连接有气管，所述阻水气囊的顶部安装有密封固定圆板，所述密封固定圆板上设置有充气口，所述气管与充气口连通；所述抽注水模拟系统包括蠕动泵、与蠕动泵连接的抽水管和注水管，所述抽水管与阻水气囊连接，所述阻水气囊的端部位于循环井的内部上端。
[0009]优选的，还包括底座和铁架台，所述扇形水槽主体安装在底座上，所述铁架台上安装有稳水箱，所述稳水箱与扇形水槽主体之间连通有给水管。
[0010]优选的，所述扇形水槽主体的夹角为二十度，所述扇形水槽主体的边长为100cm，所述扇形水槽主体的高度为60cm；所述扇形水槽主体的侧部开设有多列观测孔，每一列所述观测孔等间距设置有至少六个，所述观测孔的直径为1cm。
[0011]优选的，所述蠕动泵具有正转与反转的功能，可以实现上注下抽与上抽下注的循环模式的转变，所述蠕动泵的流量为1L/min
‑
10L/min。
[0012]优选的，所述循环井的直径设为10cm，所述循环井的高度为80cm。
[0013]优选的，所述多孔板位于距离扇形水槽主体中心100cm处，所述多孔板设为圆弧状的有机玻璃多孔板。
[0014]优选的，所述底座的内部还安装有排水箱，所述扇形水槽主体的内底部与排水箱之间连通有排水管。
[0015]优选的，所述阻水气囊内部的气压最高为0.08个大气压，所述阻水气囊在不充气的情况下直径为60mm，高度为100mm。
[0016]优选的，所述密封固定圆板上还设置有抽水口，所述抽水管的一端穿过抽水口和阻水气囊位于阻水气囊的下端。
[0017]优选的，还包括基于Packer系统的地下水循环井修复模型设计试验，包括如下步骤：S1、实验前准备：将石英砂填入扇形水槽主体中，填充压实，模拟潜水含水层系统；介质填充完毕后，对其进行饱水，待饱水完毕后，保持循环井内水头与扇形水槽主体中的水头固定，直到水流达到稳定状态；S2、Packer系统安装：将阻水气囊与充气泵相连接，放入循环井的井筒中距井底1/3位置处，将阻水气囊充气使其起到的分隔止水作用；S3、水流循环阶段：将蠕动泵上连接的的抽水管与阻水气囊相连接，注水管放在循环井最上端，打开蠕动泵使得水流循环，同时观测测压管水头变化情况，待水头稳定后进入下一阶段；S4、示踪剂注入阶段：在循环井中注入红墨水，可以观测阻水气囊有没有起到分层止水的作用，此外观测红墨水的迁移路径以及迁移范围，利用刻度尺测量红墨水的迁移半径，其半径大小代表GCW的循环半径。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术基于地下水进行原位污染修复，避免了地下水异位修复的修复效率低、修复时间长、成本高等缺点，同时对场地环境扰动小，不会给含水层带来有毒或一些难处理
的中间化合物；2、本专利技术将地下水循环井、packer系统及蠕动泵装置相结合，将大范围的地下水循环转变为针对性的水循环，弥补了普通循环井修复技术的循环范围小，场地要求高，无法对不同含水层的污染情况进行定向定位修复的弊端，实现了更精确更高效的处理特定范围的地下水污染问题；3、本专利技术Packer系统与循环井的结合使用，使我们在地下水勘查中，不仅可以测定特定含水层的水位、分析水化学同位素样特征，完成污染的修复，还可以实现同径止水、分层封隔洗井、抽水试验及取样等功能，并对特定含水层的水文学参数进行测定。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术扇形水槽主体、渗流槽和循环井的结构示意图；图3为本专利技术阻水气囊的结构示意图。
[0020]图中：1、测压管；2、蠕动泵；3、抽水管；4、注水管；5、充气泵；6、阻水气囊；61、密封固定圆板；62、抽水口；63、充气口；7、观测孔；8、扇形水槽主体；9、渗流槽；10、排水箱；11、排水管；12、稳水箱；13、循环井；14、铁架台；15、给水管本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于Packer系统的循环井扇形水槽装置，其特征在于：包括配合使用的扇形水槽实验装置、Packer系统和抽注水模拟系统，所述扇形水槽实验装置包括内部填充有石英砂的扇形水槽主体（8）、连接在扇形水槽主体（8）一端的循环井（13）以及位于扇形水槽主体（8）内侧壁的测压管（1），所述循环井（13）与扇形水槽主体（8）连接处设有一排可均匀出水的出水孔，所述扇形水槽主体（8）的内部通过多孔板（17）分隔成填料区和渗流槽（9）；所述Packer系统包括充气机构和安装在循环井（13）内部的具有分层止水作用的阻水气囊（6），所述充气机构包括充气泵（5），所述充气泵（5）上连接有气管，所述阻水气囊（6）的顶部安装有密封固定圆板（61），所述密封固定圆板（61）上设置有充气口（63），所述气管与充气口（63）连通；所述抽注水模拟系统包括蠕动泵（2）、与蠕动泵（2）连接的抽水管（3）和注水管（4），所述抽水管（3）与阻水气囊（6）连接，所述阻水气囊（6）的端部位于循环井（13）的内部上端。2.根据权利要求1所述的基于Packer系统的循环井扇形水槽装置，其特征在于：还包括底座（16）和铁架台（14），所述扇形水槽主体（8）安装在底座（16）上，所述铁架台（14）上安装有稳水箱（12），所述稳水箱（12）与扇形水槽主体（8）之间连通有给水管（15）。3.根据权利要求1所述的基于Packer系统的循环井扇形水槽装置，其特征在于：所述扇形水槽主体（8）的夹角为二十度，所述扇形水槽主体（8）的边长为100cm，所述扇形水槽主体（8）的高度为60cm；所述扇形水槽主体（8）的侧部开设有多列观测孔（7），每一列所述观测孔（7）等间距设置有至少六个，所述观测孔（7）的直径为1cm。4.根据权利要求1所述的基于Packer系统的循环井扇形水槽装置，其特征在于：所述蠕动泵（2）具有正转与反转的功能，可以实现上注下抽与上抽下注的循环模式的转变，所述蠕动泵（2）的流量为1L/min
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10L/min。5.根据权利要求1所述的基于Pack...
【专利技术属性】
技术研发人员：李旭，王锦波，李丽青，周立涛，储青青，孔丽林，陈高宇，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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