多层井管的制作方法

本发明是有关一种井管，特别是有关一种可提升地下水的治理效能及保养便利性的多层井管。

背景技术：

常见的环境污染包含土壤污染及地下水污染，其中土壤污染及地下水污染多为污染物经过各种管道渗透至土壤及/或地下水中。依据污染物的特性、土壤结构及场址状况等因素，渗透至土壤及/或地下水的污染物会渗透至含水层中，而使得环境污染更加严重。

公知的污染物多为非水相的有机化合物，而不易溶解于水中或微溶于水中。据此，当污染物渗透至地下水层时，污染物会形成独立的液相，而使得地下水的治理相当不易且复杂。其中，若污染物的密度比水大时，所形成的液相是称为重质非水相液体(Dense Non-aqueous Phase Liquid；DNAPL)。

治理地下水一般是通过在地面设置井管，并抽取地下水。经处理设备处理后，再将处理后的地下水输出回井中。此方法虽可有效去除地下水中的污染物，惟处理设备须额外设置，且其设备成本也大幅增加。其次，地下水有不易恢复的特性，故若地质结构未经实际勘探，所抽出的地下水不易恢复至含水层中。

为了解决前述处理设备所产生的缺陷，反应物质是直接被投入井管中，以取代公知的处理设备。虽然反应物质可有效去除地下水中的污染物，惟于采样阶段时，使用者易同时采集到反应物质，而降低采样的判读准确性，进而降低治理效能。若将采样井及反应井独立分开，所耗费的物力成本则相对提高，而降低其效益。再者，添加反应物质的井管在清洗时须耗费大量的水，而徒增资源的浪费。

此外，井管的井筛易聚积微生物，而堵塞井筛，进而降低去除污染物的效果。

有鉴于此，亟须提供一种多层井管，以改进公知多层井管的缺陷。

技术实现要素：

因此，本发明的一目的是在提供一种多层井管，其系通过多层井管及开筛区域使得地下水形成循环流场，而可提升地下水治理的效率。

根据本发明的一实施例是提出一种多层井管。此多层井管包含外管、内管、多个填充管、第一阻隔单元、第二阻隔单元、水泵、至少一个汽提板及第一气体导入管。此内管设置于外管中，其中内管之管壁具有至少一个第一开筛区域，且每一个第一开筛区域的第一开筛深度不高于地下水位。

前述的填充管设置于外管及内管之间，其中每一个填充管内容置多个填充材料，且这些填充材料的填充高度不低于地下水位。

前述的第一阻隔单元设置于内管中，且第一开筛区域的一个的第一开筛深度高于第一阻隔单元的设置深度。第二阻隔单元设置于内管中，且第二阻隔单元的设置深度低于第一阻隔单元的设置深度。其中，第一阻隔单元与第二阻隔单元定义出抽水区域，且抽水区域水平对应的内管的管壁具有前述第一开筛区域的另一个。

水泵包含抽水管路及输出管路。此抽水管路连接水泵，且抽水管路的抽水口设置于抽水区域中。此输出管路连接水泵，且输出管路的出水口设置于内管的顶部。

每一个汽提板的一端设置于内管的管壁上，且另一端与内管的管壁相距一定距离，其中每一个汽提板设置于出水口及地下水位之间。

前述的第一气体导入管的导入口设置于地下水位及第一阻隔单元之间。

依据本发明的一实施例，前述第一开筛区域的又一个的第一开筛深度低于第二阻隔单元的设置深度。

依据本发明的另一实施例，前述外管的管壁具有至少一个第二开筛区域，且每一个第二开筛区域的第二开筛深度不高于地下水位。

依据本发明的又一实施例，前述每一个第一开筛区域的开筛位置分别水平对应每一个第二开筛区域的开筛位置。

依据本发明的再一实施例，前述的填充管围绕内管。

依据本发明的又另一实施例，前述的水泵还包含喷洒元件，且此喷洒元件连接出水口，其中喷洒元件具有多个洒水孔。

依据本发明的再另一实施例，至少部分之填充材料为反应材料及/或吸附材料。

依据本发明的再另一实施例，此多层井管还包含第二气体导入管，且第二气体导入管的导入口设置于抽水区域中。

依据本发明的再另一实施例，前述的第二气体导入管与第一气体导入管相连通。

依据本发明的再另一实施例，前述的汽提板系多个，且这些气提板不互相平行。

应用本发明的多层井管，其是通过多层井管、第一阻隔单元及第二阻隔单元分隔一抽水区域，并通过调整多层井管的内管管壁的开筛区域，使地下水形成循环流场，而提升地下水的治理效能。其次，多层井管内设置汽提板、气体导入管及/或喷洒元件，以增加多层井管中的液相及气相的接触面积，进而提升污染物的去除效能。

附图说明

为了对本发明的实施例及其优点有更完整的理解，现请参照以下的说明并配合相应的附图。必须强调的是，各种特征并非依比例描绘且仅是为了图解目的。相关附图内容说明如下：

图1a是绘示依照本发的明的一实施例的多层井管的俯视图。

图1b是绘示依照本发的明的一实施例的多层井管设置于地底时，沿着多层井管的轴心剖切的局部剖视图。

图2是绘示依照本发的明的另一实施例的多层井管设置于地底时的局部剖视图。

具体实施方式

以下仔细讨论本发明实施例的制造和使用。然而，可以理解的是，实施例提供许多可应用的发明概念，其可实施于各式各样的特定内容中。所讨论的特定实施例仅供说明，并非用以限定本发明的范围。

请同时参照图1a及图1b，其中图1a是绘示依照本发明的一实施例的多层井管的俯视图，且图1b是绘示依照本发明的一实施例的多层井管设置于地底时，沿着多层井管的轴心剖切的局部剖视图。在一实施例中，多层井管100包含外管110、内管120、多个填充管130、第一阻隔单元140、第二阻隔单元150、水泵170、至少一个汽提板180及气体供给单元190。

前述的内管120设置于外管110中，且内管120与外管110是同心设置。填充管130是设置于内管120及外管110之间。在一实施例中，填充管130可间隔设置于内管120及外管110之间。在另一实施例中，这些填充管130是沿着内管120的外周面完整围绕内管120。

其中，每一个填充管130内容置多个填充材料131，且至少部分的填充材料131可包含反应材料及/或吸附材料。在一实施例中，填充材料131可为化学药剂、氧化剂、生物助剂、吸附材料、缓释材料、水处理用的添加剂、其他适当的材料或上述材料的任意混合。

以填充管130的底端为基准点，填充材料131的填充高度131a不低于地下水位101的高度101a。

为了供地下水流通，本发明的填充管130的管壁可全部开筛。然而，填充管130中的填充材料131并不会由填充管130的管壁的开筛区域漏出。

本发明的填充管130是可替换的。故，依据填充材料131的使用寿命，使用者可替换任一个填充管130，并更换其填充材料131，以提升多层井管100治理地下水的效能。

请继续参照图1b，前述的内管120的管壁121具有至少一个第一开筛区域123、125及127，且每一个第一开筛区域123、125或127各别的第一开筛深度123a、125a或127a均不高于地下水位101。其中，为了便于说明，第一开筛区域123、125或127第一开筛深度123a、125a或127a分别是由地面100a至第一开筛区域123、125或127的中点的距离。

须特别说明的是，前述第一开筛区域123、125或127的第一开筛深度123a、125a或127a也可高于地下水位101，虽然高于地下水位101的第一开筛区域123、125或127不会进一步提升多层井管100治理地下水的效能，惟其可使用统一规格的内管120，而提升内管120的制作便利性。

第一阻隔单元140设置于内管120中。前述第一开筛区域123的第一开筛深度123a是高于第一阻隔单元140的设置深度140a，且设置深度140a不高于地下水位101。其中设置深度140a是代表地面100a至第一阻隔单元140的下缘的距离。优选地，第一阻隔单元140是完全没入地下水中。

前述的第二阻隔单元150设置于内管120中。第二阻隔单元150的设置深度150a是低于第一阻隔单元140的设置深度140a，且第一阻隔单元140及第二阻隔单元150可定义出抽水区域160。其中，设置深度150a是代表地面100a至第二阻隔单元150的上缘的距离。

在一实施例中，第一开筛区域127的第一开筛深度127a是低于第二阻隔单元150的设置深度150a。

前述第一阻隔单元140及第二阻隔单元150定义出的抽水区域160水平对应的内管120的管壁121具有另一个第一开筛区域125。在一实施例中，沿着垂直于地面的方向，第一开筛区域125的长度是等于或小于抽水区域160的长度，且优选是等于抽水区域160的长度。

当前述第一开筛区域125的长度等于抽水区域160的长度时，地下水可更加容易地由被抽入填充管130中被抽入抽水区域中。

通过前述填充管130的抽换，填充管130的开筛区域及内管120的第一开筛区域123、125及127可被清洗，而避免公知因微生物聚集所引起的堵塞，进而避免后述多层井管操作时地下水的循环流场无法形成。

水泵170是设置于地面100a上，且水泵170包含抽水管路171及输出管路173。在一实施例中，水泵170可邻设于多层井管100，或者设置于远离多层井管100的位置。

前述的抽水管路171连接水泵170，且抽水管路171的抽水口171a设置于前述的抽水区域160中，以经由抽水管路171抽取地下水。输出管路173连接水泵170，且输出管路173的出水口173a设置于内管120的顶部。

在另一实施例中，水泵170也可具有多个抽水管路，且这些抽水管路的抽水口可设置于多个多层井管的抽水区域中，以抽取各个抽水区域的地下水，进而可降低单元的设置。

前述每一个汽提板180的一端设置于内管120的管壁121上，且另一端与内管120的管壁121相距一定距离。在一实施例中，汽提板180是交错设置，以使被抽取出的地下水可通过每一个汽提板180。

汽提板180上具有多个通气孔180a，且这些通气孔180a可使后述气体供给单元190所导入的气体通过汽提板180。由于汽提板180是设置于前述输出管路173的出水口173a及地下水位101之间，因此当地下水流经每一个汽提板180时，液相的地下水可与所导入的气体接触，以进行汽提处理，而可通过气体去除地下水中的污染物，进而增进地下水的治理效能。

其次，通过通气孔180a的设置，液相与气相可具有较多的接触面积，而提升污染物的去除效能。

在另一实施例中，汽提板180是多个，且这些汽提板180不互相平行。

气体供给单元190连接第一气体导入管191，且第一气体导入管191的导入口191a设置于地下水位101及第一阻隔单元140之间。当气体193被导入至地下水时，通过液相及气相的接触，地下水可被进行曝气处理，而进一步提升污染物的去除效能。

在一实施例中，气体供给单元190是导入氮气或空气。

在一具体例中，抽水区域160的地下水是沿着方向171b经由抽水口171a被抽入抽水管路171中，并沿着方向173b经由出水口173a被输出至内管120的顶部。然后，地下水可流经每一个汽提板180，并流回内管120的地下水中。

当前述抽水区域160的地下水被抽取时，其他的地下水会经由填充管130的底端、第一开筛区域127，或者第一开筛区域123流入填充管130中，并经由内管120的第一开筛区域125流入抽水区域160中。如此一来，地下水即可形成循环流场，而提升多层井管100治理地下水的效能。

其中，通过调整第一阻隔单元与第二阻隔单元的设置深度，以及第一开筛区域的开筛深度，所形成的循环流场可随的被改变，而形成不同深度的循环流场。

当地下水流经前述的填充管130时，填充管130的填充材料131也可同时分解及/或过滤地下水中的污染物，而提升地下水的治理效能。

在一实施例中，为了进一步提升去除污染物的效能，使用者也可在内管120中投入反应药剂，以去除地下水中的污染物。在此实施例中，当水泵170抽取地下水时，由于第一阻隔单元140将内管中的地下水分隔为抽水区域160及非直接抽水区域(即内管中，第一阻隔单元140上方的地下水)，故反应药剂不会直接被水泵170的抽水管路171抽取，而可增进采样的准确性。

其次，当前述的地下水流经汽提板180时，由气体导入管191的导入口191a导入的气体193会上浮至地下水位，并往内管120的顶部溢散。据此，气体193可与流经汽提板180的地下水产生气液反应，而可通过气相与液相的接触，进一步去除地下水中的污染物，因此提升地下水的治理效率。

在一实施例中，前述第一阻隔单元140与地下水位101的距离可为4公尺至6公尺，且优选为4.5公尺至5公尺。当第一阻隔单元140与地下水位101的距离为4.5公尺至5公尺时，此多层井管100对于地下水的影响半径可达15公尺至25公尺。

在一实施例中，前述第一阻隔单元140与第二阻隔单元150间的距离(亦即抽水区域之总高度)可为7公尺至9公尺，且优选为7.5公尺至8公尺。若第一阻隔单元140与第二阻隔单元150间的距离为7.5公尺至8公尺时，通过水泵170抽取抽水区域160的地下水，非抽水区域(即其他区域)的地下水更易形成循环流场，而有助于地下水中污染物的扩散，进而提升多层井管治理地下水的效能，且此多层井管100对于地下水的影响半径可达15公尺至25公尺。

请参照图2，其是绘示依照本发明的另一实施例的多层井管设置于地底时的局部剖视图。在一实施例中，多层井管200的结构与多层井管100的结构大致上相同，两者的差异在于外管210的结构，水泵270还包含喷洒元件275，以及多层井管200还包含第二气体导入管292，以下分别详述之。

此外，为了便于说明，并明确绘示出前述外管210的结构，图2所绘多层井管200的填充管230的填充材料(未绘示)被省略。

多层井管200的外管210的管壁211可具有至少一个第二开筛区域213、215及217，且每一个第二开筛区域213、215及217的第二开筛深度213a、215a及217a均不高于地下水位201。

在一实施例中，内管220的每一个第一开筛区域223、225及227的开筛位置分别对应外管210的每一个第二开筛区域213、215及217的开筛位置。在此实施例中，地下水较易形成循环流场，而促进地水的混合扰动，进而有助于导引污染物与反应物质接触反应，以降低污染物分布不均所引起去除效能低落的缺陷，因此可增进地下水的治理效能。

在另一实施例中，每一个第一开筛区域223、225及227的开筛位置也可不对应每一个第二开筛区域213、215及217的开筛位置。在此实施例中，地下水的流动路径较长，而可增加地下水与填充管230的填充材料的接触时间。此外，依据水文地质的状态，填充材料的厚度(即填充管230的直径)也可适时地调整，以增加或减少地下水与填充管230的填充材料的接触时间。

多层井管200的水泵270可选择性地包含喷洒元件275，且喷洒元件275可连接输出管路273的出水口273a，其中喷洒元件275具有多个洒水孔(未绘示)，以使地下水经由喷洒元件275以多个微细水柱喷洒而出，而非直接以单一水柱直接喷出，进而增加气相与液相的接触面积，因此提升污染物的去除效能。

多层井管200也可选择性地包含第二气体导入管292，且第二气体导入管292与第一气体导入管291相连通，故气体供给单元290所供给的气体可同时流经第二气体导入管292与第一气体导入管291。其中，第二气体导入管292的导入口292a是设置于抽水区域260中。

当导入口292a设置于抽水区域260中时，所导入的气体可扰动抽水区域260的地下水，而促进抽水区域260的地下水的混合，并对地下水进行曝气处理，进而提升污染物的去除效能。

在一实施例中，第二气体导入管292也可直接连接气体供给单元290(亦即第二气体导入管292不连通第一气体导入管291)，以使气体以不同的流量分别经由第一气体导入管291及第二气体导入管292导入地下水位201与第一阻隔单元240间及抽水区域260中。在另一实施例中，第二气体导入管292可连接另一气体供给单元，而使第一气体导入管291与第二气体导入管292分别导入不同的气体，而提升治理地下水的效能。

在一具体例中，抽水区域260的地下水是沿着方向271b经由抽水口271a被抽入抽水管路271中，并经由喷洒元件275的洒水孔喷洒出。然后，地下水流经每一个汽提板280，并流回内管220的地下水中。

相同地，当抽水区域260的地下水被抽取时，其他的地下水会经由填充管230的底端、外管210的第二开筛区域213、215及217，与内管220的第一开筛区域223及227流入填充管中230，并经由内管220的开筛区域225流入抽水区域260中。

依据前述的说明，当抽水管路271抽取地下水时，地下水会沿着方向200b及200c形成循环流场，而提升多层井管200治理地下水的效能。

其中，当第一开筛区域223、225及227的开筛位置对应第二开筛区域213、215及217的开筛位置时，由于填充管230中的填充材料的影响，大部分的地下水会由第二开筛区域213、215及217水平流经填充材料，并由第一开筛区域223、225及227流出多层井管，而少部分的地下水则会由第二开筛区域213、215及217流入填充管230中，并垂直通过填充材料。

以下利用实施例以说明本发明的应用，然其并非用以限定本发明，任何所属领域的一般技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。

实施例

经地质调查结果后，地下水位的深度是4公尺，且第一层不透水层的深度为12公尺。

其次，实施例的多层井管的外管管径为6.10公尺(20英吋)，且内管管径为4.88公尺(16英吋)。填充管为填充活性碳或缓释性材料等反应材料。

外管的管壁设计为全开筛，且其开筛深度为4公尺至12公尺。内管的管壁设计为分层开筛，其中顶部开筛的深度为4公尺至6公尺，中间段开筛的深度为7公尺至8公尺，且底部开筛的深度为10公尺至12公尺。

在内管中，未开筛的部分(即深度6公尺至7公尺及8公尺至10公尺处)分别设置第一阻隔单元及第二阻隔单元，以将地下水分为上层、中层(即前述的抽水区域)及下层。

然后，通过水泵抽取中层的地下水，地下水即可形成循环流场。

此外，通过(1)喷洒元件以微细水柱喷洒所抽出的地下水；(2)汽提板对地下水进行汽提处理；以及(3)第一气体导入管及/或第二气体导入管导入气体，以进行曝气处理等处理技术，液相(地下水)与气相(导入的气体)的接触面积可被进一步增加，而可提升本发明的多层井管去除污染物的效能。

由本发明前述的说明可知，本发明的多层井管通过内管及/或外管的管壁的开筛区域，以及第一阻隔单元与第二阻隔单元所分隔出的抽水区域，使得地下水形成循环流场，而增进地下水中的污染物的扩散，进而提升多层井管治理地下水的效能。

其中，当使用者添加反应药剂至内管时，由于第一阻隔单元的分隔，反应药剂不会直接与抽水区域的地下水混合，故水泵的抽水管路不会直接抽取到反应药剂，而可提升采样的准确性，且反应药剂也可进一步去除地下水的污染物，进而提升多层井管的治理效能。

其次，通过在内管及外管之间设置填充管，而使得流经填充管的地下水可通过所容置的填充材料来去除污染物，以提升污染物的去除功效。其中，当填充材料的寿命降低时，使用者也可单独抽换填充管，并替换其中的填充材料。故，本发明的多层井管具有优选的保养便利性。

再者，通过第一气体导入管及/或第二气体导入管导入气体至特定区域的地下水中，以进行曝气处理；以及使地下水流经汽提板，以进行汽提处理，本发明的多层井管可增进液相(地下水)与气相(所导入的气体)的接触面积，而进一步提升污染物的去除效能。

当多层井管的水泵进一步包含喷洒元件时，喷洒元件喷洒出的微细水柱可进一步提升液相与气相的接触面积，而使得多层井管具有更佳的污染物的去除效能。

虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，在本发明所属技术领域中的一般技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。