CN111994973A - 一种地下水卤代烃原位多级循环修复系统 - Google Patents
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Abstract
一种地下水卤代烃原位多级循环修复系统：抽出反应井布设在污染羽内边缘处，注入反应井布设在污染羽内部，注入反应井之间设有辅助药剂添加单元，监测井均匀布设在污染范围内；抽出反应井的井壁与井孔的孔壁之间填充有一级反应填料；抽出反应井内设有潜水泵，潜水泵通过输水管线连接注入反应井；注入反应井的井壁与井孔的孔壁之间填充有二级反应填料；抽出反应井的井口和注入反应井的井口均设有抽出注入启停控制器；抽水反应井和注入反应井全段开有筛孔，且在垂向上全覆盖污染羽；辅助药剂添加单元中的药剂桶通过加药计量泵和阀门连接至输水管线；监测井内设有在线监测探头，在线监测探头连接在线数据装置。
Description
技术领域
本发明属于地下水科学与工程、环境工程领域，具体地涉及一种地下水卤代烃原位多级循环修复系统。
本发明还涉及利用上述修复系统对地下水进行修复的方法。
背景技术
卤代烃是一类重要的有机合成中间体，是许多有机合成的原料，卤代烃可用作灭火剂(如四氯化碳)、冷冻剂(如氟利昂)、清洗剂(常见干洗剂、机件洗涤剂)、杀虫剂(如六六六，现已禁用)，以及高分子工业的原料(如氯乙烯、四氟乙烯)等，与我们的生活息息相关。
地下水是淡水资源的重要组成部分，在人类社会发展中起着举足轻重的作用，但是在石油、化工、农药等行业产品生产加工及使用过程中的泄露，都造成了严重的水土污染，其中卤代烃类污染物是地下水中常见的污染物。
针对地下水卤代烃污染，抽取处理技术是最常见的异位修复技术，该技术在去除污染源、控制污染羽及降低水相污染物浓度等方面，效果显著，但由于该技术在处理后期出现污染物浓度拖尾与反弹效应，且容易形成优势通道，单一技术应用效果较差，多与其他技术联合使用。
可渗透反应墙技术是修复地下水卤代烃污染常用的原位修复技术，是将反应填料填充于污染羽下游，污染物在自然水流条件下流经反应材料并被去除，具有运行成本低，有效期长等优势。但是该技术易出现反应材料失活、填料堵塞等问题，且污染物完全依靠水力梯度驱动流经反应墙，反应停留时间受水力梯度变化影响较大。
本发明提出一种地下水卤代烃原位多级循环修复系统，采用抽出回注水力循环，结合多级原位反应填料处置卤代烃污染地下水，可以同时实现污染物的高效去除与污染羽的控制；配合在线监测单元对修复效果实时监测。
发明内容
本发明的目的是提供一种地下水卤代烃原位多级循环修复系统。
本发明的又一目的是提供一种利用上述修复系统对地下水进行修复的方法。
为实现上述目的，本发明提供的地下水卤代烃原位多级循环修复系统，其包括：
若干抽出反应井布设在污染羽内边缘处，若干注入反应井布设在污染羽内部，注入反应井之间设有辅助药剂添加单元，若干监测井均匀布设在污染范围内；
抽出反应井的井壁与井孔的孔壁之间填充有一级反应填料，用于降低地下水硬度，去除水中金属离子；
抽出反应井内设有潜水泵，潜水泵通过输水管线连接注入反应井；
注入反应井的井壁与井孔的孔壁之间填充有二级反应填料，去除地下水中的卤代烃污染物；
抽出反应井的井口和注入反应井的井口均设有抽出注入启停控制器；
抽水反应井和注入反应井全段开有筛孔，且在垂向上全覆盖污染羽；
辅助药剂添加单元中的药剂桶通过加药计量泵和阀门连接至输水管线；
监测井内设有在线监测探头，在线监测探头连接在线数据装置。
所述的地下水卤代烃原位多级循环修复系统，其中，抽出反应井的井壁与井孔的孔壁之间填充的一级反应填料为锰砂和/或沸石，一级反应填料的粒径为2-4mm。
所述的地下水卤代烃原位多级循环修复系统，其中，注入反应井的井壁与井孔的孔壁之间填充的二反应填料为零价铁、活性炭和石英砂混合填料，粒径为4-10mm，填充的零价铁质量比20-50％。
所述的地下水卤代烃原位多级循环修复系统，其中，辅助药剂添加单元通过管道混合向地下水中添加生物药剂、表面活性剂和/或填料活化药剂。
所述的地下水卤代烃原位多级循环修复系统，其中，抽出反应井钻孔直径不小于抽出反应井的井管直径3倍。
所述的地下水卤代烃原位多级循环修复系统，其中，注入反应井钻孔直径不小于注入反应井的井管直径4倍。
本发明利用上述地下水卤代烃原位多级循环修复系统进行污水修复的方法是：
抽出反应井内潜水泵抽出的地下水由一级反应填料降低地下水硬度，去除水中金属离子和悬浮物，再经输水管线进入注入反应井回注地下，由二级反应填料去除地下水中的卤代烃污染物；
监测井内的在线监测探头实时监测地下水水温、水位、pH、ORP、溶解氧、电导率，并通过在线数据收集装置收集并回传；
药剂桶的药剂通过加药计量泵和阀门经输水管线由注入反应井注入地下；
抽出注入启停控制器根据井孔内水位变化控制潜水泵的启停运转。
本发明效果是：
在抽出井和注入井井壁和孔壁之间填充活性反应填料，地下水在抽出和注入过程中，逐级流经抽出反应井和注入反应井内反应填料并去除水中污染物。通过抽出-注入形成修复区域内地下水动态循环，强化对含水层的冲刷，提高修复效率，并控制污染羽的迁移。
附图说明
图1是本发明地下水卤代烃原位多级循环修复系统的结构示意图。
图2是本发明一个实施例中地下水卤代烃原位多级循环修复系统的平面示意图。
附图中标识说明：
1抽出反应井，2一级反应填料，3注入反应井，4二级反应填料，5监测井，6在线数据收集装置，7在线监测探头，8药剂桶，9加药计量泵，10阀门，11输水管线，12潜水泵，13抽出注入启停控制器。
具体实施方式
本发明的地下水卤代烃原位多级循环修复系统，是在污染羽边界内部布设地下水抽出反应井，井壁与孔壁之间填充反应填料，抽出过程中地下水流经填料进行一级预处理反应。在污染羽内部布设注入反应井，井壁与孔壁之间填充零价铁、活性炭反应填料，地下水回注过程中，流经填料进行二级反应，去除卤代烃污染物。
抽出的污染地下水经过管道直接进入回注反应井，不暴露于环境中，减少二次污染风险。抽出反应井和注入反应井中安装自动启停控制单元，根据井中水位自动控制系统运行。
辅助加药单元由药剂罐、计量泵、输送管道、阀门等部分组成，药剂输送管道与地下水回注管道相连接，通过管道加药混合。在地下水回注过程中可添加生物药剂强化污染物生物降解；或添加表面活性剂，增加污染物的流动性强化抽出效率；或在填料失活，处置效率降低时添加再生药剂，恢复填料反应活性。
在污染范围内外布设监测井，定期取样监测地下水污染浓度及其变化趋势；监测井内放置在线监测探头，可实时回传数据，监测修复区域内水质和水位变化。
以下结合附图和实施例对本发明作详细描述。
请参阅图1。本发明提供的地下水卤代烃原位多级循环修复系统，具体方案如下：
(1)在污染羽边界内测钻孔，并放置抽水反应井1，井深度需在垂向上对污染羽全覆盖，且钻孔直径不应小于三倍抽水反应井1井管直径。污染深度小于7米，建井管材优选HDPE管；若大于7m，优选铸铁、不锈钢或水泥等刚性材料建井。
(2)在抽水反应井井壁外侧与钻孔壁之间填充一级反应填料2，反应填料可选用锰砂、沸石等材料，用以去除地下水中铁、锰、硬度、悬浮物等影响二级反应的组分，一级反应填料2粒径优选2-4mm。
(3)在污染羽内部钻孔，并放置注入反应井3，井深度需在垂向上对污染羽全覆盖，且钻孔直径不应小于四倍抽水反应井3井管直径。污染深度小于7米，建井管材优选HDPE管；若大于7m，优选铸铁、不锈钢或水泥等刚性材料建井。
(4)在注入反应井井壁外侧与钻孔壁之间填充二级反应填料4，反应填料为一定比例配置的零价铁、活性炭、石英砂混合填料，用以去除地下水中卤代烃污染物。填充零价铁质量比20-50％，二级反应填料4具体配比需根据污染情况试验确定，粒径优选4-10mm。
(5)抽出反应井1内放置潜水泵12，抽出的地下水经输水管线11通过注入反应井3回注地下。抽出反应井1和注入反应井3内各安装有抽出注入启停控制器13，可根据井孔内水位变化控制潜水泵12的启停运转。
(6)在污染羽内部均匀布置地下水监测井5，井内放置在线监测探头7，可以实时监测地下水水温、水位、pH、ORP、溶解氧、电导率等指标，并通过在线数据收集装置6收集并回传。
(7)注入反应井3附件布设辅助加药单元，辅助加药单元由药剂桶8、加药计量泵9、阀门10组成，药剂直接注入输水管线11中，通过注入反应井注入地下。
实施例一、某氯代烃污染地块采用本发明工艺进行修复
地块位于华东某化工厂，地下水中主要污染物为1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、1,1-二氯乙烯、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯。地下水污染深度3-9m，含水层介质主要为含土粉砂，地下水修复区域5332m2。采用本发明的工艺系统进行修复，将地块分成三个修复区域，共布设14口抽出反应井、9口注入反应井、10口地下水监测井、三套辅助加药系统，平面布置图如图2所示。
抽出反应井直径200mm，钻孔直径600mm，填充锰砂、沸石作为一级反应材料，质量比2:1；注入反应井直径300mm，钻孔直径1200mm，填充零价铁、活性炭、瓜子石作为二级反应填料，质量比4:1:5；通过辅助加药装置每月向注入反应井内添加3％的乳酸溶液。该处理工艺每日循环处理地下水约200m3，经过10个月连续运转，循环处理约6倍孔隙体积的地下水，含水层中已经形成良好的生物还原脱氯反应带，地下水中污染物出去率超过98％。
实施例二、某有机溶剂污染地块采用本发明工艺修复
地块原为东北某工厂的有机溶剂仓库，由于跑冒滴漏造成土壤和地下水受到三氯乙烯、四氯乙烯等污染物的污染。地下水污染深度2-4.5m，污染区域地层为回填土，透水性良好，污染区域面积680m2。采用本发明工艺对地下水进行处置，地块内建设3口抽出反应井和3口注入反应井，抽出反应井井壁外填充离子交换树脂降低地下水离子浓度，注入反应井井壁外填充零价铁和活性炭，质量比为8:2，每日循环处理地下水60m3，运行40天后，地下水氯代烃去除率达到95％。
Claims (7)
1.一种地下水卤代烃原位多级循环修复系统，其包括：
若干抽出反应井布设在污染羽内边缘处，若干注入反应井布设在污染羽内部，注入反应井之间设有辅助药剂添加单元，若干监测井均匀布设在污染范围内；
抽出反应井的井壁与井孔的孔壁之间填充有一级反应填料，用于降低地下水硬度，去除水中金属离子；
抽出反应井内设有潜水泵，潜水泵通过输水管线连接注入反应井；
注入反应井的井壁与井孔的孔壁之间填充有二级反应填料，去除地下水中的卤代烃污染物；
抽出反应井的井口和注入反应井的井口均设有抽出注入启停控制器；
抽水反应井和注入反应井全段开有筛孔，且在垂向上全覆盖污染羽；
辅助药剂添加单元中的药剂桶通过加药计量泵和阀门连接至输水管线；
监测井内设有在线监测探头，在线监测探头连接在线数据装置。
2.根据权利要求1所述的地下水卤代烃原位多级循环修复系统，其中，抽出反应井的井壁与井孔的孔壁之间填充的一级反应填料为锰砂和/或沸石，一级反应填料的粒径为2-4mm。
3.根据权利要求1所述的地下水卤代烃原位多级循环修复系统，其中，注入反应井的井壁与井孔的孔壁之间填充的二反应填料为零价铁、活性炭和石英砂混合填料，粒径为4-10mm，填充的零价铁质量比20-50％。
4.根据权利要求1所述的地下水卤代烃原位多级循环修复系统，其中，辅助药剂添加单元通过管道混合向地下水中添加生物药剂、表面活性剂和/或填料活化药剂。
5.根据权利要求1所述的地下水卤代烃原位多级循环修复系统，其中，抽出反应井钻孔直径不小于抽出反应井的井管直径3倍。
6.根据权利要求1所述的地下水卤代烃原位多级循环修复系统，其中，注入反应井钻孔直径不小于注入反应井的井管直径4倍。
7.权利要求1所述地下水卤代烃原位多级循环修复系统进行污水修复的方法：
抽出反应井内潜水泵抽出的地下水由一级反应填料降低地下水硬度，去除水中金属离子和悬浮物，再经输水管线进入注入反应井回注地下，由二级反应填料去除地下水中的卤代烃污染物；
监测井内的在线监测探头实时监测地下水水温、水位、pH、ORP、溶解氧、电导率，并通过在线数据收集装置收集并回传；
药剂桶的药剂通过加药计量泵和阀门经输水管线由注入反应井注入地下；
抽出注入启停控制器根据井孔内水位变化控制潜水泵的启停运转。
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