[发明专利]一种用于地下水原位修复的三维循环扰动强化装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于地下水原位修复的三维循环扰动强化装置及方法，装置包括第一水力循环井组、第二水力循环井组、药剂注射井、地面调节系统以及控制系统，第一水力循环井组的抽水口通过地面调节系统与第二水力循环井组的注水口相连通，第二水力循环井组的抽水口通过地面调节系统与第一水力循环井组的注水口相连通；强化时，通过第一水力循环井及第二水力循环井在不同时间分别进行抽水和注水操作，产生双向水力干扰，实现对修复药剂和地下水的“三维扰动”。与现有技术相比，本发明通过三维循环扰动强化，促进了药剂与污染物的有效接触，提高了修复效果和修复速度。

技术领域

本发明属于地下水修复技术领域，涉及一种用于地下水原位修复的三维循环扰动强化装置及方法。

背景技术

地下水污染的修复技术主要有地下水抽提、地下水原位化学氧化/还原、地下水生物修复、地下水生物通风等。在场地修复应用中，可以单独或联合应用上述技术，以达到最佳的修复效果。

原位化学氧化技术是通过原位注入适用的化学氧化剂，促使污染物进行降解反应，从而达到修复污染的目的，可以处理石油烃、BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、酚类、MTBE(甲基叔丁基醚)、含氯有机溶剂、多环芳烃、农药等大部分有机物，已在地下水修复中得到了广泛的应用。原位化学氧化技术中常用的氧化剂主要有二氧化氯、双氧水及Fenton试剂、高锰酸钾和臭氧等。在技术应用中，通过控制氧化剂的释放形式，可以提高药剂利用率及修复效率，同时可使氧化剂对直接处理区以外的物化性质以及地球生物性质降低到最小。

应用原位注入方式进行化学氧化修复时，由于注入井数量有限以及水力传导系数分布的问题，通过水相注入系统控制氧化剂的用量非常困难。无论是采用渗透格栅还是水相注入，都要对含水层的性质、地球化学变化的可逆性(如溶解作用、解析作用、pH值变化)、污染物的分布和通量等进行详细的评价，以设计出有效的原位处理系统。

我国南方地区浅部地层一般以粘性土-夹砂粉土为主，地层结构中常存在水平夹薄层，含水层非均质特征明显，垂向渗透条件相对较差，药剂的扩散时间较长，常影响施工进度。同时，由于地下水含水层具有孔隙空腔、“优势通道”、水位变幅带的毛细作用等原因，导致地下水原位修复普遍存在修复效果“回弹”、“拖尾”现象。

在工程应用中，可以采用一些强化措施增进修复效果，提高修复效率，这些强化措施主要有以下两种：

(1)通过在污染羽的上下游建设抽水-注水井来实现对地下水水力梯度的提高，从而增大药剂扩散速度。

(2)应用地下水循环井，改变地下水流动速度和地下水流动方向，从而带动修复药剂的流动，提高修复效率。

然而，上述两种强化措施在应用中仍然存在一些不可克服的缺陷，主要有以下几点：

(1)含水层可能包含较多优势通道，使得某一方向上的地下水优先得到修复，而其他位置的地下水修复效果滞后或难以达标。

(2)单一方向抽出-回灌系统会导致部分含水层在抽水系统工作时出现“药剂真空区”。

(3)应用循环井，仅能够在井周边产生微循环系统，而对整个含水层影响较小，若提高循环效果，必须提供较大的曝气压力，且其结构复杂，造价高，综合效益较差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于地下水原位修复的三维循环扰动强化装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：