[發(fā)明專利]一種低滲透污染場(chǎng)地原位增滲系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010633151.6
• 申請(qǐng)日: 2020-07-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111729935A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛強(qiáng);陳新;李江山;王琳玲;萬(wàn)勇;馬梓涵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): B09C1/08
• 分類號(hào): B09C1/08;B09C1/00
• 代理公司: 北京眾達(dá)德權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11570
• 代理人: 張曉冬

本發(fā)明涉及一種低滲透污染場(chǎng)地原位增滲系統(tǒng)及方法，該增滲系統(tǒng)包括：鉆井裝置、氮?dú)庵苽溲b置、液氮制備裝置、供水裝置及控制器，鉆井裝置包括：鉆桿、鉆頭、溫度傳感器、壓力傳感器及含水率傳感器，鉆桿的內(nèi)部開(kāi)設(shè)有液氮注入通道，液氮注入通道外套設(shè)有隔熱油通道，鉆桿還開(kāi)設(shè)有清水注入通道及高壓氮?dú)馔ǖ馈ｃ@頭為螺旋鉆頭，設(shè)置在鉆桿的前端，鉆頭設(shè)置有多個(gè)液氮射孔、多個(gè)清水注入孔及多個(gè)高壓氮?dú)馍淇住Ｔ撓到y(tǒng)可適應(yīng)高、中、低不同含水率低滲透污染場(chǎng)地增滲，可實(shí)現(xiàn)高效連續(xù)、自動(dòng)化程度高、適用于各種地質(zhì)環(huán)境的低滲透污染場(chǎng)地增滲，并且該系統(tǒng)與方法可為增滲后場(chǎng)地修復(fù)提供支撐，以此解決污染場(chǎng)地增滲技術(shù)適用性差、增滲難、成本高等難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低滲透污染場(chǎng)地原位增滲系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，利用物理、化學(xué)或生物的方法，形成了一系列將場(chǎng)地污染物轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化、吸收、降解或?qū)⑽塾卸居泻ξ廴疚镛D(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)。按處置場(chǎng)所不同，可分為原位修復(fù)和異位修復(fù)，然而，相對(duì)于異位修復(fù)工程量大、費(fèi)用高等缺點(diǎn)，不移動(dòng)污染土體的原位修復(fù)，以其投資低施工簡(jiǎn)便，對(duì)周邊環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)成為場(chǎng)地修復(fù)研究的熱點(diǎn)。

原位修復(fù)技術(shù)包括原位淋洗、氣相抽提(SVE)、多相抽提(MPVE)、原位熱脫附、生物降解、原位化學(xué)還原氧化(ISCO)、原位固化穩(wěn)定化及植物修復(fù)等。研究發(fā)現(xiàn)，這些原位修復(fù)技術(shù)在工程應(yīng)用中存在修復(fù)周期較長(zhǎng)、治理不徹底或治理過(guò)度，特別在低滲透污染場(chǎng)地治理效果低等問(wèn)題，一定程度上限制了修復(fù)技術(shù)的推廣應(yīng)用。低滲透污染場(chǎng)地原位修復(fù)受限的原因在于，污染體致密的結(jié)構(gòu)，較低的孔隙率，修復(fù)藥劑或污染物難以通過(guò)其原生裂隙進(jìn)行快速運(yùn)移或去除，影響修復(fù)的效果，壓裂增滲技術(shù)被認(rèn)為是增加低滲透污染場(chǎng)地滲透率并協(xié)同其他修復(fù)方法提高修復(fù)效果的有效方法。

構(gòu)建于能源開(kāi)采的壓力致裂技術(shù)是指外加壓力媒介，擴(kuò)大原生裂隙與增加新的裂隙的方法，根據(jù)媒介的不同，可以分為水力壓裂和氣動(dòng)壓裂技術(shù)。盡管水力壓裂技術(shù)在高應(yīng)力的致密砂巖和頁(yè)巖增滲中得到了廣泛應(yīng)用，但是由于耗水量大，次生污染嚴(yán)重，并且在黏土含量高的地層難以取得理想效果。在低滲透污染地層中，巖土材料大多為張拉強(qiáng)度低、塑性大的黏土，粉質(zhì)黏土或淤泥質(zhì)軟土，以及弱膠結(jié)的砂土，水敏性礦物含量高。因此，水力壓裂難以適應(yīng)低滲透污染場(chǎng)地。為此，以高壓氣體為媒介的氣動(dòng)壓裂技術(shù)得以發(fā)展起來(lái)。該過(guò)程通常可以描述為在足夠的壓力和流量下向受污染的場(chǎng)地地層中注入空氣(或其他氣體)，從而產(chǎn)生人工裂縫。一旦建立，裂縫增加了地層的滲透性，從傳輸機(jī)制上分析，這些壓裂的孔隙網(wǎng)絡(luò)讓介質(zhì)傳輸由彌散過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)流-彌散過(guò)程，從而使污染物的清除或處理更為快速有效。與水力壓裂相比，氣動(dòng)壓裂通常裂紋擴(kuò)展速度更快，無(wú)壓裂液污染，并且在黏土中，輔助以支撐材料，可以彌補(bǔ)裂紋擴(kuò)展后的閉合。因此，先前研究表明氣動(dòng)壓裂技術(shù)被認(rèn)為是一種經(jīng)濟(jì)有效的原位處理低滲污染場(chǎng)地的增強(qiáng)方法。

然而，當(dāng)?shù)叵滤宦裆钶^淺，待修復(fù)的污染場(chǎng)地處于毛細(xì)帶，飽水帶，甚至地下水位以下時(shí)，由于含水率過(guò)高，這時(shí)氣動(dòng)壓裂技術(shù)受到了限制，并且在國(guó)內(nèi)采用氣動(dòng)壓裂增滲技術(shù)增強(qiáng)修復(fù)低滲透污染場(chǎng)地鮮有報(bào)道，亟需一套應(yīng)用工藝解決低滲透問(wèn)題，此外在國(guó)外的一些污染場(chǎng)地氣動(dòng)壓裂技術(shù)應(yīng)用表明，存在注入壓力與修復(fù)地層所要達(dá)到的目標(biāo)滲透系數(shù)難以匹配，裂紋擴(kuò)展的方向難以把控等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N低滲透污染場(chǎng)地原位增滲系統(tǒng)及方法，解決了現(xiàn)有缺乏采用氣動(dòng)壓裂增滲技術(shù)增強(qiáng)修復(fù)低滲透污染場(chǎng)地的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了基于氣動(dòng)壓裂技術(shù)，提供一種較為普適性的低滲透污染場(chǎng)地增滲技術(shù)與工藝。

本申請(qǐng)所提供的一種低滲透污染場(chǎng)地原位增滲系統(tǒng)，包括：鉆井裝置、氮?dú)庵苽溲b置、液氮制備裝置、供水裝置及控制器，

所述鉆井裝置包括：鉆桿、鉆頭、溫度傳感器、壓力傳感器及含水率傳感器，

所述鉆桿內(nèi)開(kāi)設(shè)有液氮注入通道，所述液氮注入通道外套設(shè)有隔熱油通道，

所述鉆桿還開(kāi)設(shè)有清水注入通道及高壓氮?dú)馔ǖ溃?/p>