应用于多相抽提装置的新型抽提滴管及其控制方法与流程

本发明涉及土壤地下水修复领域，具体涉及一种应用于多相抽提装置的新型抽提滴管及其控制方法。

背景技术：

多相抽提是一种原位修复技术，通过真空强化抽提方式，抽取地下污染区域的土壤气体、地下水和非水相流体(Non-Aqueous Phase Liquid，NAPL)到地面进行相分离及处理，以控制和修复土壤与地下水中的有机污染物。非水相流体在土壤地下水修复领域又称为自由相。多相抽提是多种修复技术的结合，包括泵出处理、土壤气体抽提、生物通风、自由相回收等，相比以上单独修复技术，能够明显提高修复效率，缩短修复时间。若气相和液相污染物通过一个抽提泵在同一管路中被混合抽提，则该多相抽提又称为单泵多相抽提；若气相和液相通过两个抽提泵在两个管路中被分别抽提，则又被称为双泵多相抽提。

单泵多相抽提系统相对于双泵多相抽提系统结构相对简单，因此安装、运行和维护费用相对低廉，但单泵多相抽提系统存在一个较大的应用局限。单泵多相抽提系统使用真空泵来进行抽提，而一般真空泵能够产生的井头抽提负压不会超过1个大气压(10米水柱，0.1Mpa)，因此无法在地下水埋深超过10米时实现对地下水的抽提，因为抽提负压不够，无法提升超过10米的地下水柱。通过选用更大抽提负压的真空泵虽然在理论上可行，但高负压状态下运行对管路、阀门等的耐压和密闭性提出了很高的要求，并且设备投资和能耗显著提升，其在工程应用上不具有技术经济可行性。目前国内涉及多相抽提的专利均是单泵多相抽提装置，如中国专利CN201120475085.0和CN201420621000.9，以及中国专利公布CN105253932A和CN104874592A。以上专利技术均无法克服上文提到的应用局限，无法在地下水埋深超过10米的区域开展应用。

在保持单泵多相抽提系统结构相对简单，安装、运行和维护费用相对低廉优势基础上，提供一种能克服真空抽提负压能力限制，可以应用于地下水位埋深超过10米区域的单泵多相抽提装置是一个该领域的技术突破，具有很大应用前景。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述技术的不足，从而提供一种应用于多相抽提装置的新型抽提滴管，克服现有单泵抽提系统由于负压能力限制而无法应用于地下水位埋深较深地区的局限；并通过配套优化的实施方法，提高修复效率。

发明所采用的技术方案是这样的：应用于多相抽提装置的新型抽提滴管，包括抽提井系统，所述抽提井系统包括白管、固定连接于所述白管下端部的筛管、固定设置于所述筛管底部的底盖、固定设置于所述白管上部的井头三通、由上至下依次填充于所述白管以及所述筛管外侧的回填土、膨润土、石英砂，还包括抽提滴管系统，所述抽提滴管系统包括插设于所述白管以及所述筛管内的滴管导管以及压缩空气管，所述滴管导管由多段拼接而成，所述滴管导管的下端部具有斜切口，所述斜切口的上部开设有用于固定所述压缩空气管下端部的穿孔，所述压缩空气管的上端部穿过所述井头三通与进气阀门相连接，所述滴管导管的上端部与真空泵相连接，所述滴管导管的上部与所述白管的上部之间设置有活动密封顶盖，所述白管上设置有将所述活动密封顶盖固定的固定结构。

进一步改进的是：多段所述滴管导管相互之间采用螺纹连接的方式拼接而成。

进一步改进的是：所述滴管导管每段长度为0.5-1m。

进一步改进的是：所述滴管导管为中空圆管。

进一步改进的是：所述滴管导管由UPVC或不锈钢制成。

进一步改进的是：所述穿孔位于所述斜切口上方5cm处。

进一步改进的是：所述斜切口的角度为45°-60°。

进一步改进的是：所述固定结构为抱箍。

进一步改进的是：所述活动密封顶盖由橡胶制成，所述活动密封顶盖的中部具有开孔，所述开孔的孔径小于所述滴管导管的外径。

本发明的目的在于克服上述技术的不足，从而提供一种应用于多相抽提装置的新型抽提滴管的控制方法，根据场地水文地质条件以及修复目的综合确定斜切口的位置。

发明所采用的另一种技术方案是这样的：一种应用于多相抽提装置的新型抽提滴管的控制方法，具体为：

(1)、回收自由相时，滴管导管的斜切口放置在自由相层位的中部；

(2)、实现地下水位降深最大化目的时，滴管导管的斜切口放置在抽提井底部；

(3)、不存在自由相时，滴管导管的斜切口放置在污染最严重的地下水层位。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)：实现地下水埋深较深(超过10m)地区的单泵多相抽提系统的高效运行，克服了真空泵抽提负压能力的限制；

(2)：能够最大限度的实现抽提井的地下水降深；

(3)：污染地下水以汽水混合物形式被抽提出来的过程是一种吹脱过程，能够显著降低后续废水处理的负荷；

(4)：滴管导管可以实时调整在抽提井内的位置，根据场地特征条件(如地下水水波动)以及修复目的变化可以灵活调整。

附图说明

图1是本发明示意图；

图2是滴管导管剖面示意图。

图中，1、白管；2、井头三通；3、筛管；4、底盖；5、膨润土；6、石英砂；7、回填土；8、滴管导管；9、压缩空气管；10、地下水位；11、丝扣；12、斜切口；13、穿孔；14、活动密封顶盖；15、抱箍；16、进气阀门。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

如图1、图2所示，本发明公开一种应用于多相抽提装置的新型抽提滴管，包括抽提井系统，所述抽提井系统包括白管1、固定连接于所述白管1下端部的筛管3、固定设置于所述筛管3底部的底盖4、固定设置于所述白管1上部的井头三通2、由上至下依次填充于所述白管1以及所述筛管3外侧的回填土7、膨润土5、石英砂6，还包括抽提滴管系统，所述抽提滴管系统包括插设于所述白管1以及所述筛管3内的滴管导管8以及压缩空气管9，所述滴管导管8由多段拼接而成，所述滴管导管8的下端部具有斜切口12，所述斜切口12的上部开设有用于固定所述压缩空气管9下端部的穿孔13，通常所述穿孔13位于所述斜切口12上方5cm处，所述压缩空气管9的上端部穿过所述井头三通2与进气阀门16相连接，所述滴管导管8的上端部与真空泵相连接，所述滴管导管8的上部与所述白管1的上部之间设置有活动密封顶盖14，所述白管1上设置有将所述活动密封顶盖14固定的固定结构。

抽提井地下部分和常规抽提井基本一致，为行业内公知技术，不再赘述。

所述滴管导管8为中空圆形导管，材质可以是UPVC、不锈钢等，外径根据抽提井内径来确定，一般至少比抽提井内径小20mm，便于放置压缩空气管9以及可能的液位或压力的探头和信号传导线。

本实施例中优选的实施方式为，多段所述滴管导管8相互之间采用螺纹连接的方式拼接而成，如图2所示，滴管导管8采用丝扣11连接，此外也可以通过活接、快速接头等方式连接。

所述滴管导管8每段长度为0.5-1m，在地下水位1010波动较小的地区，一般设计为0.5m的小段；在地下水波动较大的地区，一般设计1.0m的小段。

滴管导管8底部的斜切口12的位置需要根据地下水位10的区域波动情况以及场地特征条件综合确定，所述斜切口12的角度为45°-60°。

活动密封顶盖14为橡胶材质，中部开孔，孔径略小于滴管导管8外径，滴管导管8从活动密封顶盖14的中孔穿出与后端的真空泵连接。由于橡胶的伸缩性，可以实现调整滴管导管8在抽提井中位置。滴管导管8调整到位后，通过固定结构，如抱箍15，卡紧活动密封顶盖14实现密封，本发明介绍了一种通过橡胶活动密封顶盖14配合抱箍15的简单组合来实现负压状态下滴管位置上下灵活调整的方式，此外还可以通过密封圈、密封胶带等多种方式实现这一目的。

压缩空气管9从井头三通2进入抽提井内部后，沿着滴管导管8一直延伸至滴管底部，从滴管斜切口12上方的小孔穿入滴管导管8，压缩空气管9另一头安装有进气阀门16，之后直接连通大气或者与外部气源连接，比如空压机等。通过压缩空气管9将空气引入滴管导管8底部，通过进气阀门16控制是否引入空气以及引入空气的气量。

通过向滴管导管8底部引入空气或者压缩空气的方式，可以在地下水埋深超过10米的区域运行单泵多相抽提系统。主要原理是空气和污染地下水混合后降低了其密度，可以实现相同负压能力下抽提能力的显著提高。此外，汽水混合的过程也是一种吹脱的过程，可以将污染地下水中的挥发性物质吹脱出来，降低后续废水处理的负荷。吹脱处理的废气后续可以通过活性炭吸附、冷凝等方式处理后达标排放。

系统运行时，当真空泵负压满足抽提提升能力时，可以不需要补气；当地下水埋深较深，真空泵负压不满足抽提提升能力时，可以打开进气阀门16补气，从而实现抽提。当系统运行一段时间，地下水产生一定的降深，有足够的土壤气体补充时可以关掉进气阀门16。此时，抽提井内会重新产生负压，土壤气体、地下水、自由相(如有)将同时以汽水混合物的形式被抽提，从而达到去除污染物，修复土壤地下水的目的。

为了实现本发明最优化的实施效果，本申请提供了基于修复目的优化控制方法，具体如下：

滴管导管8的放置位置根据场地水文地质条件以及修复目的综合确定。当需要回收自由相时，则将滴管导管8的斜切口12放置在自由相层位的中部，通过减少地下水降深和抽提量的方式实现自由相回收效率的最大化。当需要实现地下水位10降深最大化目的时，则滴管导管8的放置在抽提井底部。在不存在自由相时，一般将滴管导管8的放置在污染最严重的地下水层位，可以提高修复效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及其优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。