[發(fā)明專利]一種基于同步震裂水動力循環(huán)的地下水原位修復(fù)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210584304.8
• 申請日: 2012-12-30
• 公開（公告）號: CN103043862A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張一梅;柯羅一郎;何理
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州唯盛環(huán)境修復(fù)科技有限公司
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F103/06
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 韓朝暉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土壤和地下水修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種土壤或地下水的修復(fù)裝置，特別是涉及一種基于同步震裂水動力循環(huán)的地下水污染原位修復(fù)裝置。

背景技術(shù)

隨著環(huán)境和人類發(fā)展之間的矛盾在各個方面日益突出和尖銳，污染問題也越來越引起人們的重視。當前，我國土壤和地下水污染出現(xiàn)了有毒化工和重金屬污染由工業(yè)向農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)移、由城區(qū)向農(nóng)村轉(zhuǎn)移、由地表向地下轉(zhuǎn)移、由上游向下游轉(zhuǎn)移、由水土污染向食品鏈轉(zhuǎn)移的趨勢，逐步積累的污染正在演變成污染事故的頻繁爆發(fā)。而土壤和地下水中的有機污染常常具有種類多、含量低、危害大、難治理等特點，且許多有機污染物具有致癌、致畸、致突變的“三致作用”，對人體健康有嚴重影響。因此對土壤和地下水污染修復(fù)技術(shù)的需求也日益迫切。

在地下水有機污染物中，有相當數(shù)量的揮發(fā)性有機物（Volatile?Organic?Compounds，VOC），是地下水污染中一種危害性較大的有機物，對其定量的測定已成為環(huán)境部門評價地下水污染程度的重要指標。

現(xiàn)階段土壤或地下水污染處理或修復(fù)的方法主要包括：1）物理法，即用物理的手段對受污染地下水進行治理的一種方法，包括屏蔽法、被動收集法、水動力控制法；2）化學(xué)處理法，包括加藥法、滲透性處理床技術(shù)、沖洗法、土壤改性法等；3）生物修復(fù)法，包括生物注射法、有機粘土法等。按修復(fù)位置劃分，可分為異位修復(fù)和原位修復(fù)2類。

在處理VOC污染的地下水的方法中，地下水原位曝氣（AS）是目前應(yīng)用較廣的技術(shù)，它是一項將空氣注入到含水層飽和區(qū)中，通過空氣流的吹脫作用去除揮發(fā)性有機物(Volatile?Organic?Compounds,?VOCs)，并增強微生物降解效果的創(chuàng)新性原位修復(fù)技術(shù)。?但是目前的AS地下水修復(fù)技術(shù)存在一定的弊端，若土層異質(zhì)性飽和帶土層滲透率不好，地下水修復(fù)的效果會大打折扣（劉曉娜，程莉蓉，地下水曝氣技術(shù)(AS)的國內(nèi)外研究進展，中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)）。

現(xiàn)有技術(shù)中AS技術(shù)裝置不能有效解決AS方法存在的土層滲透性差、水力傳輸能量損失大、修復(fù)效率低下的缺點。總體上，目前我國污染地下水的修復(fù)技術(shù)和設(shè)備大多是異位修復(fù)技術(shù)和設(shè)備，且處在研發(fā)和實驗階段，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用很少。國外的相應(yīng)儀器設(shè)備也不能完全符合我國土壤和地下水修復(fù)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，?提供一種基于同步震裂與水動力循環(huán)曝氣相結(jié)合的原位修復(fù)地下水的裝置，解決現(xiàn)有的AS裝置在修復(fù)過程中無法解決土層滲透性差、水力傳輸能量損失大和修復(fù)效率低下的技術(shù)問題，本發(fā)明的裝置可以增強曝氣的修復(fù)效率，提高原位處理土壤和地下水中可揮發(fā)性有機物的修復(fù)能力。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于同步震裂水動力循環(huán)的地下水污染原位修復(fù)裝置，其特征在于，所述的裝置包括水動震裂井、氣動剝離循環(huán)井、水動壓裂泵、壓裂支撐劑輸送泵和儲罐、表面活性劑加藥罐和加藥落管、充氣泵、抽提泵和氣體處理裝置；所述的水動壓裂泵和壓裂支撐劑輸送泵通過壓裂管匯連接至水動震裂井內(nèi)，壓裂支撐劑輸送泵連接壓裂支撐劑儲罐；所述的表面活性劑加藥罐連接加藥落管，加藥落管放入水動震裂井和/或氣動剝離循環(huán)井內(nèi)；

所述的氣動剝離循環(huán)井在污染地下水區(qū)域為一口以上，井深穿過污染地下水層到達低滲透性的土層，井內(nèi)設(shè)置上層篩網(wǎng)和下層篩網(wǎng)；氣動剝離循環(huán)井為雙層井，內(nèi)井連接充氣泵，外井連接抽提泵，并通過管道連接井外的氣體處理裝置；

所述的水動震裂井在污染地下水區(qū)域為兩口以上，井深到達低滲透性的土層，井下該土層中存在經(jīng)過水動壓裂產(chǎn)生的裂縫層，裂隙中注入壓裂支撐劑；裂縫是對任一水動震裂井選定其配對井，對選定配對的兩口水動震裂井進行同步水動壓裂產(chǎn)生。

所述的裝置中，還可以包括一口以上的監(jiān)測井，用來了解土層結(jié)構(gòu)和地下水污染情況。

所述的同步水動壓裂，是指選擇兩口互相接近且深度大致相同的水動震裂井（水動震裂配對井）水平井間的同時水動壓裂。同步壓裂是使壓力液及支撐劑在高壓下從一口井向另一口井運移距離最短的方法。由于壓裂井的位置接近，如果依次對兩口井進行壓裂，可能導(dǎo)致只在第二口井中產(chǎn)生流體通道而切斷第一口井的流體通道。同步壓裂能夠讓被壓裂的兩口井的裂縫都達到最大化。

所述的裝置中，選定配對的震裂井進行同步壓裂的距離為15-40m，水平差不超過1.5m。

本領(lǐng)域技術(shù)人員已熟知水動壓裂的方法及設(shè)備。通常是采用水動震裂泵加壓后向井內(nèi)旋轉(zhuǎn)噴射高壓水流，使土層產(chǎn)生裂縫。裂隙產(chǎn)生后，注入壓裂劑并攜帶壓裂支撐劑，將壓裂支撐劑注入到空隙中以支撐裂隙。