【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土壤和地下水修复领域，尤其涉及一种地下水垂直循环曝气修复系统。
技术介绍
1、地下水污染曝气修复技术(airsparging，as)是一种去除土壤和地下水中可挥发有机化合物(volatileorganiccompounds，vocs)的原位修复技术，最早于1985年在德国开始应用，被认为是去除饱和土壤和地下水中可挥发有机化合物的最有效方法之一，目前备受关注，且具有良好的应用前景。
2、原位曝气过程将一定体积的压缩空气注入含水层中，通过吹脱、挥发、溶解、吸附-解吸和生物降解等作用将污染物去除。在相对可渗透的条件下，当饱水带中同时存在挥发性有机污染物和可被好氧生物降解的有机污染物，或存在其中一种污染物时，可以应用原位曝气法对被污染水体进行修复治理。地下水曝气过程中污染物去除机制包括三个主要方面：一是对可溶挥发性有机污染物的吹脱；二是加速存在于地下水位以下和毛细管边缘的残留态和吸附态有机污染物的挥发；三是氧气的注入使得溶解态和吸附态有机污染物发生好氧生物降解。
3、修复现场为实现技术方案要求的修复工艺，往往需建设多种类型的修复井来满足修复工艺高效处理不同深度和类型污染物的要求，例如为抽提高污染场地内的napl设置napl抽除井；为场地地下水监测要求设置监测井；为了地下水曝气工艺设置地下水曝气井和尾气抽提井；为了消除包气带内的容易挥发的土壤污染设置曝气带内土壤气抽提井；为提高修复井的影响半径及强化修复井周边地层中污染物清除效果设置垂直循环井；为提高场地微生物的活性和半挥发性有机物的微生物降解效果设置
4、为了解决上述问题，本专利技术提出了一种地下水垂直循环曝气修复系统。该系统通过钻探一个修井钻孔实现了地下水曝气、尾气抽提、napl撇除、微生物药剂添加及垂直循环修复工艺一体化。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服上述
技术介绍
中存在的缺陷，提出了一种地下水垂直循环曝气修复系统，通过一口修复井，集成地下水曝气、尾气抽除、包气带污染土壤气体抽除、地下水监测、高效微生物制剂添加、napl撇除、微生物降解和垂直循环修复等修复功能，实现了地下水曝气、尾气抽提、napl撇除、微生物药剂添加及垂直循环修复工艺一体化。
2、本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
3、一种地下水垂直循环曝气修复系统，所述系统包括：
4、监测井井盖(1)；尾气抽提管(2)；监测井(3)；压缩空气管路(4)，空压机或鼓风机将新鲜空气通过压缩空气管路压入曝气头；地面硬化层(5)；原始土壤层(6)；填料1(7)，一般为膨润土；填料2(8)，一般为石英砂；尾气抽提一体化填料段(9)；尾气抽提花管(10)；地下水水位线(11)；固定管(12)；曝气头(13)，将压入的新鲜空气以微小气泡的形式均匀分布到修复井底部；汽水分离器(14)，用于分离随抽提管路尾气抽出的水滴；真空泵或引风机(15)，尾气抽提动力设备；鼓风机或空压机(16)，将新鲜空气通过压缩空气管路压入井下曝气头；
5、所述系统集成了地下水曝气、尾气抽除、包气带污染土壤气体抽除、地下水监测、高效微生物制剂添加、napl撇除、微生物降解和垂直循环修复功能，实现了地下水曝气、尾气抽提、napl撇除、微生物药剂添加及垂直循环修复工艺一体化；所述napl为非水相液体；
6、所述系统采用一种基于污染物浓度监测和微生物生长模型的智能投放算法向地下水中投放微生物药剂以强化修复效果。
7、进一步的，所述尾气抽提管通过真空泵或引风机，将溢散到修复井顶部及包气带周围的易挥发污染物以气态抽提出地下。
8、进一步的，所述监测井的井盖顶部采用井盖密封，避免地面空气进入井管导致系统气体短路，其上部为实管段，下部埋入石英砂填料内的为花管段，除做地下水监测作用外，在前期地块污染浓度较高时可作为napl撇油井使用。
9、进一步的，所述尾气抽提一体化填料段包裹在尾气抽提花管的四周，填料及花管段通过金属材料骨架和包裹在填料外围的金属编织网固定组成一个整体，强化花管段抽提尾气和包气带土壤气的效果。
10、进一步的，所述尾气抽提花管位于地下水面上方，运行时要求地下水水位低于花管，防止降低尾气抽提效果。
11、进一步的，所述固定管将底部曝气头与尾气抽提一体化填料段和尾气抽提花管组成的尾气抽提段连接为一体，且固定管的顶部和底部密封起来，避免与上部花管和底部曝气头导通形成气体短路通道。
12、进一步的，所述算法通过实时监测地下水中污染物的种类和浓度，结合对投放微生物的生长特性和降解能力的分析，精确计算出微生物药剂的最佳投放时间、剂量和频率；
13、所述算法具体流程如下：
14、步骤s1、初始化参量：设地下水中目标污染物的浓度为cp，微生物的生长速率常数为μmax，饱和常数为ks，微生物的初始浓度为x0，微生物对污染物的降解速率常数为kd，药剂的有效成分含量为η；
15、步骤s2、根据微生物生长动力学模型和污染物降解模型，计算得到微生物的生长速率μ为：以及微生物对污染物的降解速率rd为：
16、步骤s3、确定微生物药剂的投放剂量d和投放时间间隔δt：根据修复目标设定的污染物浓度削减目标ctarget，计算出在一定时间内需要降解的污染物量δc＝cp-ctarget；然后，根据微生物的降解速率rd和修复井内地下水的体积v，计算出所需的微生物总量最后，根据药剂的有效成分含量η，计算出药剂的投放剂量投放时间间隔δt则根据微生物的生长周期和降解速率的变化进行动态调整，通过监测微生物的呼吸速率或酶活性等指标和污染物浓度的变化，利用反馈控制算法来优化δt的值，确保微生物能够在最佳的生长和降解条件下工作。
17、本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
18、(1)本专利技术所述系统集成了地下水曝气、尾气抽除、包气带污染土壤气体抽除、地下水监测、高效微生物制剂添加、napl撇除、微生物降解和垂直循环修复功能，实现了地下水曝气、尾气抽提、napl撇除、微生物药剂添加及垂直循环修复工艺一体化，提高了土壤和地下水污染的修复效率，减少了现场施工和后期运行维护的工程量，大大降低了修复工期和成本。
19、(2)本专利技术所述系统使用的微生物药剂投放算法基于对污染物浓度、微生物特性等多因素的实时监测与科学计算，能精准定制投放策略，适应修复环境动态变化，确保微生物高效降解污染物，显著提高修复效率；合理的药剂投放有助于维护稳定的微生物群落，增强修复系统稳定性与可靠性，同时促进生态平衡恢复，符合绿色修复理念，减少对环境的干扰与负面影响，推动修复工作向更环保、可持续方向发展。
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1.一种地下水垂直循环曝气修复系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的一种地下水垂直循环曝气修复系统，其特征在于，所述尾气抽提管通过真空泵或引风机，将溢散到修复井顶部及包气带周围的易挥发污染物以气态抽提出地下。
3.根据权利要求1所述的一种地下水垂直循环曝气修复系统，其特征在于，所述监测井的井盖顶部采用井盖密封，避免地面空气进入井管导致系统气体短路，其上部为实管段，下部埋入石英砂填料内的为花管段，除做地下水监测作用外，在前期地块污染浓度较高时可作为NAPL撇油井使用。
4.根据权利要求1所述的一种地下水垂直循环曝气修复系统，其特征在于，所述尾气抽提一体化填料段包裹在尾气抽提花管的四周，填料及花管段通过金属材料骨架和包裹在填料外围的金属编织网固定组成一个整体，强化花管段抽提尾气和包气带土壤气的效果。
5.根据权利要求1所述的一种地下水垂直循环曝气修复系统，其特征在于，所述尾气抽提花管位于地下水面上方，运行时要求地下水水位低于花管，防止降低尾气抽提效果。
6.根据权利要求1所述的一种地下水垂直循环曝气修复系
7.根据权利要求1所述的一种地下水垂直循环曝气修复系统，其特征在于，所述算法通过实时监测地下水中污染物的种类和浓度，结合对投放微生物的生长特性和降解能力的分析，精确计算出微生物药剂的最佳投放时间、剂量和频率；
...【技术特征摘要】
1.一种地下水垂直循环曝气修复系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的一种地下水垂直循环曝气修复系统，其特征在于，所述尾气抽提管通过真空泵或引风机，将溢散到修复井顶部及包气带周围的易挥发污染物以气态抽提出地下。
3.根据权利要求1所述的一种地下水垂直循环曝气修复系统，其特征在于，所述监测井的井盖顶部采用井盖密封，避免地面空气进入井管导致系统气体短路，其上部为实管段，下部埋入石英砂填料内的为花管段，除做地下水监测作用外，在前期地块污染浓度较高时可作为napl撇油井使用。
4.根据权利要求1所述的一种地下水垂直循环曝气修复系统，其特征在于，所述尾气抽提一体化填料段包裹在尾气抽提花管的四周，填料及花管段通过金属材料骨架和包裹在填料外围的金属编...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁信，谢领辉，鄢俊彬，
申请(专利权)人：江苏众川生态环境有限公司，
类型：发明
国别省市：
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