一种用于污染土隔离中的水气收集系统及其工作方法与流程

本发明属于环境岩土工程技术领域，具体涉及一种用于污染土隔离中的水气收集系统及其工作方法。

背景技术：

隔离封闭技术主要是利用工程措施将污染物封存在原地，切断暴露途径，限制污染物迁移，降低或消除污染物的暴露风险，保护受体安全。作为一种成熟的污染控制技术，该技术在国内外已得到广泛应用，对不同类型的污染都具有较好的风险控制效果，具有成本低、施工周期短等优点。根据国内外已有的工程经验，隔离封闭措施施工工艺要求高，一旦出现漏洞，则整个隔离封闭体系失效，污染物易扩散，因此需对垂直隔离屏障效果、表层覆盖效果建立风险管控措施，做好相关预案，并建立有效的监测系统，确保隔离封闭措施的长期有效性。

技术实现要素：

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于污染土隔离中的水气收集系统及其工作方法，该收集系统通过设置盲管和地下水监测井实现污染物的收集。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种用于污染土隔离中的水气收集系统，其特征在于：包括垂直隔离屏障、盲管、地下水监测井以及水平覆盖层；所述垂直隔离屏障环绕设置在污染区域外侧的土层内部；所述地下水监测井以及所述盲管设置在所述垂直隔离屏障围成的区域内部；所述水平覆盖层覆盖在所述垂直隔离屏障围成的区域表面；所述水平覆盖层与所述地下水监测井之间设置有密封连接结构。

所述垂直隔离屏障为水泥土搅拌桩、钢板桩墙、高压旋喷桩墙或柔性膜中的任意一种；所述垂直隔离屏障的底部埋深大于所述污染区域内部污染物的分布深度。

所述盲管设置在地表下方并且连接所述地下水监测井，所述地下水监测井还连接有抽吸装置以及注入装置；所述盲管纵横交错呈网格状分布在地表下方。

所述水平覆盖层内部包含防渗膜，所述密封连接结构包括于所述水平覆盖层中包裹所述地下水监测井外壁面的支墩以及延伸至所述支墩表面并与所述地下水监测井捆扎密封的所述防渗膜。

所述支墩的顶部以及底部分别设置有顶部连接座以及底部连接座；所述防渗膜自下而上依次与所述底部连接座以及所述顶部连接座挤压焊接，并环绕在所述地下水监测井的外侧，所述防渗膜与所述地下水监测井之间通过不锈钢条捆扎密封。

所述顶部连接座以及底部连接座之间为所述支墩的过渡支撑结构；所述防渗膜紧密贴合在所述过渡支撑结构的表面；在所述防渗膜的上方堆积有粘土层、碎石层和钢筋混凝土层。

所述支墩为锥形，所述支墩的斜坡面为所述渡支撑结构。

所述支墩为立方体，所述支墩的侧面以及顶面为所述过渡支撑结构。

所述水平覆盖层自上向下依次为钢筋混凝土层、碎石层、粘土层、防渗膜、粘土层、填土层以及碎石垫层。

一种涉及任一所述用于污染土隔离中的水气收集系统的工作方法，其特征在于包括以下步骤：使用所述垂直隔离屏障阻止污染区域内的污染物随地下水扩散；使用所述水平覆盖层阻止污染区域内的污染物向空气中挥发或随地表水向下渗透；使用所述盲管以及所述地下水监测井收集污染区域内的挥发气体以及地下水，使用所述抽吸装置抽取并处理所述挥发气体以及地下水；使用所述注入装置向所述地下水监测井内部注入修复药剂。

本发明的优点是，通过水平覆盖层以及垂直隔离屏障可以有效的将污染区域内部的污染物进行隔离；通过盲管、地下水监测井可以有效的收集并处理污染土壤内的污染物，此外还可满足隔离封闭期间对污染区域进行监测、修复、抽水等需求。

附图说明

图1为本发明中的垂直隔离屏障的俯视图；

图2为本发明第一实施例中的地下水监测井以及盲管的俯视图；

图3为本发明第一实施例中的水平覆盖层的剖视图；

图4为本发明第一实施例中的密封连接结构的剖视图；

图5为本发明第二实施例中的地下水监测井以及盲管的俯视图；

图6为本发明第三实施例中的密封连接结构的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-6，图中标记1-17分别为：垂直隔离屏障1、盲管2、地下水监测井3a、地下水监测井3b、水平覆盖层4、污染区域5、密封连接结构6、钢筋混凝土层7、碎石层8、粘土层9a、粘土层9b、防渗膜10、填土层11、碎石垫层12、支墩13、顶部连接座14、底部连接座15、过渡支撑结构16、不锈钢条17。

实施例1：如图1-3所示，本实施例具体涉及一种用于污染土隔离中的水气收集系统，其包括垂直隔离屏障1、盲管2、地下水监测井3a以及水平覆盖层4；垂直隔离屏障1环绕设置在污染区域5外侧的土层内部；地下水监测井3a以及盲管2设置在垂直隔离屏障1围成的区域内部；水平覆盖层4覆盖在垂直隔离屏障1围成的区域表面；水平覆盖层4与地下水监测井3a之间设置有密封连接结构6。污染区域5内部的主要污染物为杀虫剂、杀菌剂、除草剂、甲苯、无水异丙醇、二氯甲烷、甲醇、混合酯等。通过污染现状调查发现，污染区域5内部的污染物分布深度在8m左右，最大调查深度在14m-18m左右。

如图1所示，垂直隔离屏障1可以为水泥土搅拌桩、钢板桩墙、高压旋喷桩墙或柔性膜中的任意一种，垂直隔离屏障1的底部埋深大于污染区域5内部污染物的分布深度；在本实施例中，垂直隔离屏障1采用双轴水泥土搅拌桩，桩径φ700mm，相邻桩搭接长度200mm，水泥掺入量15%，水泥宜采用强度等级P.0 42.5级的普通硅酸盐水泥，垂直隔离屏障1深度为15m。

如图1所示，当污染区域5的周边存在重要的建筑设施或即将建设建筑时，可在相应的位置设置两道垂直隔离屏障1，并在两道垂直隔离屏障1之间设置若干地下水监测井3b。在本实施例中，污染区域5的东侧为河流，河流东侧拟建设小学，为防止污染区域5大面积覆土施工对场地东侧河流造成不利影响以及有效阻隔污染区域5与河道的水力联系，在污染区域靠近河道的侧边设置两排垂直隔离屏障1，垂直隔离屏障1间距2m，其余参数同上。两排垂直隔离屏障1中间布设地下水监测井3b，井间距40m，井深和过滤管段深度根据井位置的最大污染深度确定。

如图1所示，污染区域5的部分边界设置有两道垂直隔离屏障1，垂直隔离屏障1可将承受荷载与防渗挡水的功能结合起来，使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的隔离墙；在本工程中垂直隔离屏障1即可用于河岸边坡支护，又能起到污染物隔离的作用。

如图1所示，在日常维护过程中，定期对地下水监测井3b进行监测；若靠近污染区域的垂直隔离屏障1发生损坏，污染物向两道垂直隔离屏障1之间的区域渗漏，利用地下水监测井3b采用抽提地下水以及注药的方法及时修复处理，并对已被污染物击穿的垂直隔离屏障1进行修复。监测以及修复过程中，各地下水监测井3b在抽吸或注入时可单独操作，也可多井通过导管连接操作。

如图2和图3所示，为了处理污染区域5内部的污染以及收集处理污染区域5内部的挥发性气体，在垂直隔离屏障1围成的区域内部设置有地下水监测井3a以及盲管2；盲管2设置在污染区域5的地表，盲管2通过阀门连接地下水监测井3a；为了防止污染区域5内部的污染物向空气中挥发或随地表水向地下渗透，在垂直隔离屏障1围成的区域表面覆盖有水平覆盖层4。

如图3所示，水平覆盖层4自上向下依次为钢筋混凝土层7、碎石层8、粘土层9a、防渗膜10、粘土层9b、填土层11以及碎石垫层12。水平覆盖层4用于将污染物与人、动物和植物隔开，减少地表水渗透到地下，控制挥发性有机污染物逸出；碎石垫层12的厚度为20cm、填土层11的厚度为30cm至40cm（可能含污染土）、粘土层9a以及粘土层9b的厚度为20cm至30cm、防渗膜10（HDPE）的厚度为1.5mm至2.0mm、碎石层8的厚度为10cm、钢筋混凝土层7的厚度为20cm。

如图2和图3所示，本实施例中，地下水监测井3a采用密集点阵型分布（30m×30m网格），共布设27口地下水监测井3a，盲管2按照十字形与地下水监测井3a连接。盲管2设置在水平覆盖层4的下方，用于收集污染区域内部的地下水以及挥发性气体，盲管2将收集的地下水以及挥发性气体输送至地下水监测井3a内部。

地下水监测井3a还连接有抽吸装置以及注入装置；在日常维护过程中，使用抽吸装置抽取地下水监测井3a内部的地下水以及挥发性气体，以便进行修复处理以及监控；此外还可通过注入装置向地下水监测井3a内部注入修复药剂；地下水监测井3a在抽吸或注入时可单独操作也可多井通过导管连接操作。

如图3和图4所示，地下水监测井3a沿竖直方向设置，地下水监测井3a的顶端穿过水平覆盖层4延伸至地表上方；为了防止水平覆盖层4下方的挥发性气体泄露，在地下水监测井3a和水平覆盖层4之间设置有密封连接结构6。

如图4所示，密封连接结构6包括支墩13以及水平覆盖层4内部的防渗膜10；支墩13嵌设在水平覆盖层4内部，且包裹在地下水监测井3a的外壁面；支墩13的下表面与水平覆盖层4的下表面平齐，防渗膜10从支墩13的底部向上延伸至支墩13的表面并通过捆扎密封的方式连接在地下水监测井3a的侧面。

如图4所示，为了增强密封连接结构6的密封效果，支墩13的顶部以及底部分别设置有顶部连接座14以及底部连接座15；顶部连接座14以及底部连接座15均为环绕支墩13设置的聚合物板材；防渗膜10自下而上依次与底部连接座15以及顶部连接座14挤压焊接，并环绕在地下水监测井3a的外侧，防渗膜10与地下水监测井3a之间通过不锈钢条17捆扎密封。

顶部连接座14以及底部连接座15之间为支墩的过渡支撑结构16；防渗膜10紧密贴合在过渡支撑结构16的表面；在防渗膜10的上方堆积有水平覆盖层4的粘土层9a、碎石层8和钢筋混凝土层7；在上述各种堆叠物的压迫下，防渗膜10与过渡支撑结构16之间贴合的更加紧密，从而有效防止水平覆盖层4下方的挥发性气体发生泄漏。在本实施例中，支墩13为尖端向上的锥形的混凝土构件，支墩13的斜坡面为过渡支撑结构16。

在密封连接结构6中，采用了底部连接座15、顶部连接座14、多种堆叠物挤压以及不锈钢条17捆扎密封等多种密封方式，大大增加了水平覆盖层4下方的挥发性气体的泄漏难度。

本实施例的有益技术效果为：通过水平覆盖层以及垂直隔离屏障可以有效的将污染区域内部的污染物进行隔离；通过盲管、地下水监测井可以有效的收集并处理污染土壤内的污染物，此外还可满足隔离封闭期间对污染区域进行监测、修复、抽水等需求。

实施例2：如图5所示，本实施例和实施例1的主要区别在于盲管2与地下水监测井3a的布置方式；在本实施例中，地下水监测井3a采用周边铺设型布设方式；在本实施例中，污染区域5内设置有12口地下水监测井3a，各地下水监测井3a分布在污染区域5的边缘；盲管2通过阀门与地下水监测井3a连接，每个地下水监测井3a连接有一根盲管2；盲管2的起始端至地下水监测井3a的连接处之间的坡度为3‰；采取适当的坡度可以便于污染区域5内的地下水和挥发性气体沿盲管2向地下水监测井3a内部汇集。

实施例3：如图6所示，本实施例和实施例1的主要区别在于支墩13的形状，在本实施例中，支墩13为砖砌结构的立方体或混凝土立方体，支墩13的侧面以及顶面均为过渡支撑结构16；采用立方体的支墩13，可以增加过渡支撑结构16的面积，从而增加挥发性气体的泄露路径，同时增大泄露难度。

实施例4：如图1至图6所示，本实施例具体涉及一种所述用于污染土隔离中的水气收集系统的工作方法，本方法包括以下步骤：

1）使用垂直隔离屏障1阻止污染区域内的污染物随地下水扩散；垂直隔离屏障1的底边埋深大于污染区域5内部污染物的分布深度；利用垂直隔离屏障1可以封存污染物或改变地下水流向以达到控制污染物扩散的目的；

2）使用水平覆盖层4阻止污染区域5内的污染物向空气中挥发或随地表水向下渗透；

3）使用盲管2以及地下水监测井3a收集污染区域5内的挥发气体以及地下水，使用抽吸装置抽取并处理挥发气体以及地下水；使用注入装置向地下水监测井3a内部注入修复药剂。

本实施例的有益技术效果为：通过水平覆盖层以及垂直隔离屏障可以有效的将污染区域内部的污染物进行隔离；通过盲管、地下水监测井可以有效的收集并处理污染土壤内的污染物，此外还可满足隔离封闭期间对污染区域进行监测、修复、抽水等需求。