本發(fā)明涉及土壤地下水修復(fù)，特別涉及一種土壤地下水循環(huán)修復(fù)井裝置及修復(fù)方法。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)化、城市化以及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，化工產(chǎn)業(yè)、礦山開采、金屬冶煉、農(nóng)藥化肥的使用、生活廢水的排放都在不斷引發(fā)土壤地下水環(huán)境安全問題。三廢的排放以及儲存裝置和輸運(yùn)管道的事故性泄漏都會對土壤地下水構(gòu)成嚴(yán)重威脅，例如礦山廢水、化工廠工業(yè)水都會造成污染物在土壤地下水中沉積。農(nóng)業(yè)方面，由于化肥、農(nóng)藥的大量使用造成的土壤地下水污染問題也越來越多。城鎮(zhèn)居民區(qū)每天排放大量生活污水和固體垃圾，其中包括含碳水化合物、氮、磷、硫等微生物營養(yǎng)元素的有機(jī)物和多種病原微生物，當(dāng)這些污染物進(jìn)入水體后，造成水中溶解氧大量消耗，在厭氧菌作用下容易產(chǎn)生惡臭物質(zhì)，同時造成病原菌和病毒的滋生與蔓延。因此，土壤地下水修復(fù)需要長期實(shí)施。

2、土壤地下水修復(fù)可采用化學(xué)藥劑修復(fù)的方式，該方式需要在土層中注入化學(xué)藥劑。為了實(shí)現(xiàn)注入藥劑的快速作用，現(xiàn)有技術(shù)中使用了地下水循環(huán)井修復(fù)技術(shù)。例如，中國專利申請cn115818866a提供了一種地下水循環(huán)井修復(fù)系統(tǒng)，包括循環(huán)井單元、藥劑投放裝置、氣體輸入裝置、以及廢氣抽提處理裝置；循環(huán)井單元具有上篩管段以及與上篩管段間隔設(shè)置的下篩管段，上篩管段與下篩管段之間設(shè)有主井管，主井管自地面向下延伸，上篩管段下端和下篩管段上端和下端均設(shè)有隔水段。該方案可使主井管內(nèi)的地下水能夠與外部的地下水形成垂直循環(huán)流動，從而提高藥劑投放裝置中的化學(xué)氧化藥劑與地下水充分混合效果，強(qiáng)化對含水層介質(zhì)擾動，促進(jìn)有機(jī)污染物脫附。但該類方案在應(yīng)用時需要建設(shè)特定配套的地下水循環(huán)井，需要在井內(nèi)安裝抽提泵、超聲波震動裝置、隔水段等，井管構(gòu)造十分復(fù)雜，施工工藝要求高，且在地面需設(shè)置氣體抽提裝置，整套系統(tǒng)修復(fù)的經(jīng)濟(jì)性差，不利于技術(shù)的實(shí)施推廣。

3、再例如，中國專利申請cn116514210a公開了一種基于漏斗內(nèi)件的填料強(qiáng)化循環(huán)井系統(tǒng)，屬于地下水修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，該方案中的內(nèi)井管從下至上設(shè)有潛水泵和漏斗內(nèi)件，通過增設(shè)漏斗型內(nèi)件以替代傳統(tǒng)管內(nèi)密封系統(tǒng)，可強(qiáng)化水力循環(huán)，并降低施工難度。但該類方案仍然需要采用潛水泵等設(shè)施，且存在井管內(nèi)水流短路的可能性，循環(huán)效率并不能有效保證。

4、因此，亟需一種土壤地下水循環(huán)修復(fù)井裝置及修復(fù)方法，在保證循環(huán)效率的同時，既可避免使用現(xiàn)有技術(shù)中的潛水泵、隔水段等復(fù)雜的設(shè)施，又能避免井內(nèi)“水流短路”的問題。

5、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種土壤地下水循環(huán)修復(fù)井裝置及修復(fù)方法，通過在井體內(nèi)設(shè)置的氣囊以及不同位置處氣囊的選擇性充氣和抽氣，無需使用泵提法中的潛水泵和隔水段等設(shè)施，也無需將污染物轉(zhuǎn)化為氣相進(jìn)而被抽提修復(fù)，在有效實(shí)現(xiàn)地下水循環(huán)的前提下實(shí)現(xiàn)污染物的地下原位修復(fù)。

2、本發(fā)明的另一目的在于提供一種土壤地下水循環(huán)修復(fù)井裝置及修復(fù)方法，通過不同位置處氣囊的選擇性充氣和抽氣，還可避免井內(nèi)的“水流短路”問題。

3、為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種土壤地下水循環(huán)修復(fù)井裝置，包括：循環(huán)井，其開設(shè)在待修復(fù)的土壤處且自上而下依次設(shè)有上部篩管段、封閉管段以及下部篩管段；該上部篩管段和下部篩管段作為地下水的井體進(jìn)出口；柔性氣囊單元，其浸沒在井體內(nèi)的地下水中，氣囊上、下兩端采用硬質(zhì)材料且側(cè)壁面采用柔性材料；上、下兩端之間密封貫穿一管道，該管道用于容納充氣管路、抽氣管路以及氣壓監(jiān)測線路；通過氣囊的間歇性充氣和抽氣完成土壤中和井體內(nèi)的地下水循環(huán)。

4、進(jìn)一步，上述技術(shù)方案中，柔性氣囊單元可以為一個單體結(jié)構(gòu)或多個通過管道串聯(lián)連接的單體結(jié)構(gòu)。

5、進(jìn)一步，上述技術(shù)方案中，柔性氣囊單元可以為包含多個子氣囊的單體結(jié)構(gòu)，相鄰子氣囊共用硬質(zhì)材料的端面。

6、進(jìn)一步，上述技術(shù)方案中，柔性氣囊單元充氣后，氣囊側(cè)壁面可緊緊貼合井壁并抱緊。

7、進(jìn)一步，上述技術(shù)方案中，充氣管路上游可依次設(shè)有充氣泵和充氣閥門；抽氣管路上游可依次設(shè)有抽氣泵和抽氣閥門。

8、進(jìn)一步，上述技術(shù)方案中，氣壓監(jiān)測線路上可設(shè)有位于氣囊內(nèi)的壓力傳感器以及位于地上的壓力表。

9、進(jìn)一步，上述技術(shù)方案中，本發(fā)明的裝置還包括：藥劑注入管路，其端口可設(shè)置在上部篩管段的高度位置并位于上部篩管段外側(cè)；該藥劑注入管路上游可依次連接藥劑罐、注藥泵以及藥劑注入壓力表。

10、進(jìn)一步，上述技術(shù)方案中，上部篩管段外側(cè)可填充填料介質(zhì)，封閉管段外側(cè)可填充膨潤土，下部篩管段外側(cè)可填充石英砂。填料介質(zhì)可采用活性炭或鐵系負(fù)載型催化劑。

11、進(jìn)一步，上述技術(shù)方案中，藥劑可以為氧化劑，修復(fù)過程形成催化氧化體系。

12、為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種土壤地下水循環(huán)修復(fù)方法，應(yīng)用前述任意一項(xiàng)的裝置，包括如下步驟：a、將未充氣的柔性氣囊單元置入具有上部篩管段、封閉管段以及下部篩管段的井體中，在上部篩管段外側(cè)的相應(yīng)位置將修復(fù)藥劑注入土壤中；b、通過充氣管路向氣囊內(nèi)充氣，使充氣后的氣囊側(cè)壁面緊緊貼合井壁并抱緊，氣囊膨脹并達(dá)到預(yù)設(shè)壓力，井內(nèi)液面升高且氣囊上部的水體在正壓作用下從上部篩管段排出進(jìn)入土壤中；c、井體內(nèi)外達(dá)到壓力平衡后，通過抽氣管路將氣囊內(nèi)的氣體抽空，水體在負(fù)壓作用下從下部篩管段的土壤中進(jìn)入井體，如此間歇性充氣和抽氣，完成土壤中和井體內(nèi)的地下水循環(huán)。

13、進(jìn)一步，上述技術(shù)方案中，當(dāng)柔性氣囊單元的氣囊本體采用多個串聯(lián)連接的單體結(jié)構(gòu)或包含多個子氣囊的一個單體結(jié)構(gòu)時，步驟b中的充氣過程為自下而上順序進(jìn)行。當(dāng)最上部的氣囊或子氣囊充氣的同時，最下部的氣囊或子氣囊進(jìn)行抽氣。

14、進(jìn)一步，上述技術(shù)方案中，當(dāng)柔性氣囊單元的氣囊本體采用多個串聯(lián)連接的單體結(jié)構(gòu)或包含多個子氣囊的一個單體結(jié)構(gòu)時，步驟c中的抽氣過程為自下而上順序進(jìn)行。當(dāng)最上部的氣囊或子氣囊抽氣的同時，最下部的氣囊或子氣囊進(jìn)行充氣。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

16、1)本發(fā)明采用的氣囊側(cè)壁面采用柔性材料，上下兩端采用硬質(zhì)材料；氣囊中間貫穿圓柱形管道，可用于充氣管路、抽氣管路和氣壓監(jiān)測線路等通過。柔性氣囊在充氣狀態(tài)下為圓柱形，隨著氣囊內(nèi)部壓力增加會逐漸膨脹，能夠緊緊貼合鉆孔壁并抱緊，在井體內(nèi)形成正壓；在抽氣狀態(tài)下，在井體內(nèi)可以形成負(fù)壓。通過間歇性的正壓和負(fù)壓作用，為地下水的循環(huán)提供動力；

17、2)本發(fā)明應(yīng)用的柔性氣囊單元在污染位置較淺且需要修復(fù)的面積較小時，可采用一個單體結(jié)構(gòu)的氣囊；當(dāng)污染的縱向范圍比較大時，循環(huán)井需要開設(shè)的較深且縱向修復(fù)面積較大，此時可以串聯(lián)設(shè)置多個單體結(jié)構(gòu)的氣囊或使用一個具有多個子氣囊的一個單體氣囊，不僅避免過長氣囊的使用，減少定制難度，同時也能降低使用費(fèi)用，針對現(xiàn)場的污染情況適應(yīng)性更強(qiáng)；

18、3)在采用多個單體氣囊串聯(lián)或一個單體氣囊具有多個子氣囊時，本發(fā)明通過依序控制每個單體氣囊或每個子氣囊，可以在井體內(nèi)獲取間歇性的正壓和/或負(fù)壓，不僅可以自動控制提供地下水循環(huán)的有效動力，還可以避免“水流短路”的問題；

19、4)本發(fā)明無需建設(shè)復(fù)雜的地下水循環(huán)井，井內(nèi)設(shè)施構(gòu)造操作性強(qiáng)，易施工，成本低、耗時短、高效便捷，極大減少工程量；

20、5)本發(fā)明相對于現(xiàn)有的“泵提法”，無需使用潛水泵，避免循環(huán)井的內(nèi)徑較大導(dǎo)致能耗較高；相對于現(xiàn)有的“井內(nèi)曝氣抽提法”，不會產(chǎn)生大量污染氣體，從而降低地面對井的密閉性要求，本發(fā)明的污染物修復(fù)可在地下原位完成；

21、6)本發(fā)明通過氣囊的充放氣控制順序的調(diào)整，不僅適用于正向流循環(huán)井，還可適用于逆向流循環(huán)井；

22、7)通過本發(fā)明的柔性氣囊單元還能夠有效應(yīng)對篩管堵塞的問題，通過篩管段氣囊或子氣囊的快速充放氣循環(huán)，間歇產(chǎn)生正壓和負(fù)壓，能夠有效沖刷掉篩管處的堵塞物；

23、8)本發(fā)明的柔性氣囊單元可在完成修復(fù)任務(wù)后進(jìn)行回收重復(fù)利用。

24、上述說明僅為本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚地了解本發(fā)明的技術(shù)手段并可依據(jù)說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，同時為了使本發(fā)明的上述和其他目的、技術(shù)特征以及優(yōu)點(diǎn)更加易懂，以下列舉一個或多個優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下。