原位修复地下水中挥发性污染物的空气注射系统与方法技术方案

一种原位修复地下水中挥发性污染物的空气注射系统与方法，该系统包括供气设备、空气注射井、地下水监测井和土壤气监测井。供气设备由地下供气设备和地上供气设备两部分构成。地下供气设备包括位于空气注射井内的注气钢管和膨胀型气体阻隔器。地上供气设备包括与注气钢管连接的注气管路，以及与膨胀型气体阻隔器的充气接口连接的充气管路。本发明专利技术设备费用低，工作效率高，能保证地下水快速修复。此外，在地下水修复过程中，不会对生态环境造成二次污染破坏，是一种适合在污染场地地下水修复上大规模应用的技术，可用以高效快捷地解决地下水污染的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地下水污染的原位修复领域，具体涉及一种污染场地地下水修复系统及方法。
技术介绍
随着工业生产的高速发展，我国地下水污染的问题日益突出，地下水污染所带来的对环境和经济发展的影响也日趋显露。目前，发达国家已经投入大量人力物力对受污区域进行修复，地下水的原位修复技术也得到了迅速的发展。为保障生态环境系统的安全及地下水的可持续利用，必须对已经受到污染的地下水进行修复，因此，相关修复技术的研发已迫在眉睫。我国在污染场地修复领域起步较晚，针对污染场地中的地下水挥发性有机污染物的修复，目前还没有大规模的实地修复工程应用。目前，地下水的原位修复技术主要有生物修复、物理化学修复等。其中，生物修复主要包括地下微生物降解和地上植物修复，此种修复不会破坏生态环境，但是修复过程缓慢；物理修复包括抽水处理、隔离围封、固化稳定、土壤抽气曝气、超声波和微波处理以及电动力学修复等技术，这些技术能较好地清除污染，但是成本较高，并可能会影响生态环境。理想的环境污染修复技术应该造价低、修复效果好而且不破坏生态环境。现有空气注射技术是采用直接注射的方式，将压缩空气注入到地下水饱和区通过吹脱作用，使污染物随压缩空气上升进入非饱和区，气态污染物可通过非饱和区生物降解进行处理，或直接抽出进行后续处理。其实质是挥发性污染物从液相转移至气相，并在气相中得以去除。空气注射系统的设计参数需要通过前期的现场测试获取，但是目前为止，有关地下水空气注射修复技术的研究还大多处于实验室研究阶段，缺乏配套成熟的技术体系， 从而阻碍了空气注射技术大规模工业化的应用。应用空气注射技术修复地下水时，需构建空气注射井，同时在井内安装阻隔器。该装置为整个技术的关键配套设备，主要目的是确保压缩空气有效地向地下水饱和区注入，同时不能在注射井内产生回流。现有供空气注射技术使用的配套设备，结构复杂且不能重复利用，价格较为昂贵，使用操作难度较大，工程成本高。因此，在应用空气注射技术修复挥发性有机污染地下水的同时，必须开发可重复使用且价格低廉的关键配套设备，才能使空气注射技术得到更广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术提供一种，要解决地下水的原位修复进度缓慢、修复成本高、对生态环境造成破坏、难于工业化大规模应用的技术问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是这种原位修复地下水中挥发性有机污染物的空气注射系统，包括供气设备、空气注射井、地下水监测井和土壤气监测井，所述供气设备由地下供气设备和地上供气设备两部分构成；地下供气设备包括位于空气注射井内的注气钢管和膨胀型气体阻隔器，膨胀型气体阻隔器安装在注气钢管的中下部；所述膨胀型气体阻隔器包括与注气钢管连接的主注气管， 主注气管上套有弹性材质的胶筒总成，主注气管还分别在胶筒总成的上下对称套有一组胶筒接头、保护套、中间接头、连接套；所述胶筒总成的上管口套于胶筒接头I下部外侧，保护套I套于胶筒总成的上管口外侧同时与胶筒接头I外壁中部卡紧，中间接头I套于胶筒接头I上部外侧，连接套I连接于中间接头I与上接头之间；上接头、连接套I、中间接头I与主注气管外壁之间围合成注气腔体，并在中间接头I和胶筒接头I 二者与主注气管外壁之间留有气体通道，气体通道一端连通注气腔体，另一端连通主注气管与胶筒总成之间的空隙；上接头上设有用于使主注气管与注气钢管连接的上接口，并在上接口旁设有充气接口， 充气接口上端与外部充气管连接，充气接口下端向下延伸与注气腔体相连通；所述胶筒总成的下管口套于胶筒接头II上部外侧，保护套II套于胶筒总成的下管口外侧同时与胶筒接头II外壁中部卡紧，中间接头II套于胶筒接头II下部外侧，连接套II连接于中间接头 II与接箍之间，接箍下端连接下接头；胶筒接头II和中间接头II 二者紧密套于主注气管外壁；地上供气设备包括与注气钢管连接的注气管路，以及与膨胀型气体阻隔器的充气接口连接的充气管路；所述注气管路由空气压缩机、氦气钢瓶、储罐、输气管、注气管、注气阀、球阀、流量计和压力表构成；空气压缩机的出气口经输气管I与储罐的一个进气口连接，输气管I上依次设有球阀I和流量计I，氦气钢瓶的出气口经输气管II与储罐的另一个进气口连接，输气管II上依次设有球阀II和流量计II ；储罐的出气口经注气管与空气注射井内的注气钢管连接，注气管上依次设有球阀III、 流量计III、压力表和注气阀，在注气阀和和压力表之间的注气管经支路与球阀 IV连接；所述充气管路由小型空压机、充气管和球阀V构成，小型空压机的出气口经充气管与膨胀型气体阻隔器的充气接口连接，充气管上设有球阀V ；所述空气注射井由空气注射井井管和填充层构成，空气注射井井管底部密封，空气注射井井管从底部至顶部依次为沉淀管段、筛管段和直管段；沉淀管段长30 50cm，筛管段设置于目标污染区以下0. 3 1. 5m处，直管段上端延伸至地面以上，所述填充层由石英砂滤层、膨润土层和混凝土层构成，石英砂滤层填充在筛管段周围，其上下两端至少比筛管段长出30cm，膨润土层一部分填充在石英砂滤层与混凝土层之间，其顶面与岩层的弱透水层上端齐平，另一部分填充在石英砂滤层到空气注射井钻孔底部之间，混凝土层填充在膨润土层至地面之间；所述地下水监测井由地下水监测井井管、井帽与填充层构成，所述地下水监测井井管底部密封，地下水监测井井管从底部至顶部依次为沉淀管段、筛管段和直管段三部分；所述沉淀管段长30 50cm，筛管段放置于目标污染区范围内，长度能够满足水位变化引起的目标污染区的变动，直管段向上延伸至地面，其顶端加盖管帽；所述填充层由石英砂滤层、 膨润土层和混凝土层构成，石英砂滤层填充在筛管段周围，其上下两端至少比筛管段长出 30cm，膨润土层一部分填充在石英砂滤层与混凝土层之间，其顶面与岩层的弱透水层上端齐平，另一部分填充在石英砂滤层到地下水监测井钻孔底部之间，混凝土层填充在膨润土层至地面之间；所述土壤气监测井由土壤气探头、导气软管、快接阀门、护管、管帽和填充层构成，所述土壤气探头的管壁上间隔开缝，所述导气软管下端伸入土壤气探头内部，上端高于地面至少30cm并与地面上方的快接阀门相连，快接阀门外侧套有护管，护管上有管帽；所述填充层由石英砂滤层、膨润土层和混凝土层构成，石英砂滤层填充在土壤气探头周围，其上下两端至少比土壤气探头长出30cm，膨润土层一部分填充在石英砂滤层与混凝土层之间，其顶面与岩层的弱透水层上端齐平，另一部分填充在石英砂滤层到土壤气监测井钻孔底部之间，混凝土层填充在膨润土层至地面之间。所述空气注射井井管、地下水监测井井管、土壤气探头外壳的材质为化工级UPVC， 导气软管的材质为PVC。所述胶筒总成为橡胶材质，该装置其余部件的材质均为35CrMo合金结构钢；胶筒总成的上管口内壁设有用于容纳胶筒接头I下部的内凹槽，上管口外壁设有用于容纳保护套I的外凹槽；所述胶筒总成的下管口与上管口形状相同。所述主注气管以及上接头的上接口均为偏心设置，充气接口位于上接口远离上接头中心的一侧。所述中间接头I在与胶筒接头I及连接套I的接触面上开有凹槽并设有密封圈， 上接头在与连接套I及主注气管外壁的接触面上开有凹槽并设有密封圈；所述中间接头II在与胶筒接头II、连接套II及主注气管外壁的接触面上开有凹槽并设有密封圈，接箍在与连接套II及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜林，张丹，樊艳玲，姚珏君，钟茂生，
申请(专利权)人：北京市环境保护科学研究院，
类型：发明
国别省市：