[发明专利]原位修复地下水中挥发性污染物的空气注射系统与方法

摘要

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。

主权项

1.一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（1）、地下水监测井（2）和土壤气监测井（3），其特征在于：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（1）内的注气钢管（16）和膨胀型气体阻隔器（17），膨胀型气体阻隔器（17）安装在注气钢管（16）的中下部；所述膨胀型气体阻隔器包括与注气钢管（16）连接的主注气管（4.7），主注气管上套有弹性材质的胶筒总成（4.6），主注气管（4.7）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（4.6）的上管口套于胶筒接头I（4.5）下部外侧，保护套I（4.4）套于胶筒总成（4.6）的上管口外侧同时与胶筒接头I（4.5）外壁中部卡紧，中间接头I（4.3）套于胶筒接头I（4.5）上部外侧，连接套I（4.2）连接于中间接头I（4.3）与上接头（4.1）之间；上接头（4.1）、连接套I（4.2）、中间接头I（4.3）与主注气管（4.7）外壁之间围合成注气腔体（4.15），并在中间接头I（4.3）和胶筒接头I（4.5）二者与主注气管（4.7）外壁之间留有气体通道（4.16），气体通道一端连通注气腔体（4.15），另一端连通主注气管（4.7）与胶筒总成（4.6）之间的空隙；上接头（4.1）上设有用于使主注气管（4.7）与注气钢管（16）连接的上接口（4.19），并在上接口（4.19）旁设有充气接口（4.18），充气接口上端与外部充气管（17）连接，充气接口（4.18）下端向下延伸与注气腔体（4.15）相连通；所述胶筒总成（4.6）的下管口套于胶筒接头II（4.13）上部外侧，保护套II（4.12）套于胶筒总成（4.6）的下管口外侧同时与胶筒接头II（4.13）外壁中部卡紧，中间接头II（4.11）套于胶筒接头II（4.13）下部外侧，连接套II（4.10）连接于中间接头II（4.11）与接箍（4.8）之间，接箍（4.8）下端连接下接头（4.9）；胶筒接头II（4.13）和中间接头II（4.11）二者紧密套于主注气管（4.7）外壁；地上供气设备包括与注气钢管（16）连接的注气管路，以及与膨胀型气体阻隔器（4）的充气接口（4.18）连接的充气管路；所述注气管路由空气压缩机（17）、氦气钢瓶（5）、储罐（10）、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（17）的出气口经输气管I（20）与储罐（10）的一个进气口连接，输气管I上依次设有球阀I（6）和流量计I（8），氦气钢瓶（5）的出气口经输气管II（21）与储罐（10）的另一个进气口连接，输气管II上依次设有球阀II（7）和流量计II（9）；储罐（10）的出气口经注气管（23）与空气注射井（1）内的注气钢管（16）连接，注气管（23）上依次设有球阀III（11）、流量计III（12）、压力表（13）和注气阀（15），在注气阀和和压力表之间的注气管（23）经支路（22）与球阀（14）连接；所述充气管路由小型空压机（18）、充气管（24）和球阀（19）构成，小型空压机（18）的出气口经充气管（24）与膨胀型气体阻隔器（4）的充气接口（4.18）连接，充气管（24）上设有球阀（19）；所述空气注射井（1）由空气注射井井管（25）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（25.3）、筛管段（25.2）和直管段（25.1）；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（26）、膨润土层（27）和混凝土层（28）构成，石英砂滤层（6）填充在筛管段（25.2）周围，其上下两端至少比筛管段长出30cm，膨润土层（27）一部分填充在石英砂滤层（26）与混凝土层（28）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（26）到空气注射井钻孔底部之间，混凝土层（28）填充在膨润土层（27）至地面（36）之间；所述地下水监测井（2）由地下水监测井井管（30）、井帽（29）与填充层构成，所述地下水监测井井管（30）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（30.3）、筛管段（30.2）和直管段（30.1）三部分；所述沉淀管段（30.3）长30～50cm，筛管段（30.2）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（30.1）向上延伸至地面，其顶端加盖管帽（24）；所述填充层由石英砂滤层（26）、膨润土层（27）和混凝土层（28）构成，石英砂滤层（26）填充在筛管段（30.2）周围，其上下两端至少比筛管段长出30cm，膨润土层（27）一部分填充在石英砂滤层（26）与混凝土层（28）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（26）到地下水监测井钻孔底部之间，混凝土层（28）填充在膨润土层（27）至地面（36）之间；所述土壤气监测井（3）由土壤气探头（34）、导气软管（33）、快接阀门（32）、护管（31）、管帽（29）和填充层构成，所述土壤气探头（34）的管壁上间隔开缝，所述导气软管（33）下端伸入土壤气探头（34）内部，上端高于地面至少30cm并与地面上方的快接阀门（32）相连，快接阀门外侧套有护管（31），护管上有管帽（29）；所述填充层由石英砂滤层（26）、膨润土层（27）和混凝土层（28）构成，石英砂滤层（26）填充在土壤气探头（34）周围，其上下两端至少比土壤气探头（34）长出30cm，膨润土层（27）一部分填充在石英砂滤层（26）与混凝土层（28）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（26）到土壤气监测井钻孔底部之间，混凝土层（28）填充在膨润土层（27）至地面（36）之间。