一种用于多种药剂混合注射的井管装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于土壤和地下水污染修复的混合注射井管设计，具体涉及一种用于多种药剂混合注射的井管装置，属于环境修复技术领域。

背景技术：

目前，土壤和地下水修复技术主要有异位修复和原位修复。异位修复，即将污染土壤挖出、转运、修复，这种修复方式不仅工作量大，还会对污染场地和周边环境引入二次污染，还可能因微生物作用而产生的恶臭产物对周边居民造成影响。

与异位修复相比，原位修复具有保护场地原始地貌，地层结构破坏程度小，不影响二次开发利用，对环境友好，且工程量小、成本低廉等优势。原位修复包括原位生物修复、植物修复、化学修复等，这些技术往往需要将合适的生物制剂或化学药剂原位注射到土壤和地下水中，使得生物或化学药剂与土体和地下水充分混合，以达到修复的目的。

原位修复技术中所需要的药剂往往是两种或多种药剂的共同作用，如原位化学氧化中常用的芬顿试剂，其药剂试验表明对有机污染物去除(如PAHs等)效果较好，其药剂组成为主体药剂H₂O₂和活化剂。现有的芬顿试剂注射施工工艺为将组成芬顿试剂的多种药剂混合之后，通过注射井注入土壤和地下水中。但是，主体药剂与活化剂反应的速度非常快，如果事先混合后再注入，与污染接触前，氧化性就已经大打折扣，不能很好地产生有效的羟基自由基OH，修复污染物的效果也将远低于预期。

因此，为了消除单一药剂注射的局限，需要设计一种原位注入方式，可以将多种药剂在地下混合，以减少土壤修复前的药剂间的相互反应，使得药剂与污染体接触时维持最佳药性，达到最佳修复效果。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺点与不足，本实用新型提供了一种用于多种药剂混合注射的井管装置，可以实现多种药剂地下混合，减少与污染体接触前的药剂之间的相互反应消耗，提高药剂使用率，同时简化施工程序，降低成本，达到提高修复效率的作用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于多种药剂混合注射的井管装置，该井管装置设为单根井管或采用多根井管连接，井管之间通过连接头连接贯通；所述井管为双层空心套管结构，井管包括内管、外套管、第一喷射管、第二喷射管、内空腔和外空腔，外套管套在内管的外部，内管和外套管之间的外空腔以及内管中的内空腔分别形成两个相对封闭的空间，内空腔和外空腔分别用于传输不同药剂，内空腔和外空腔上分别设置多组角度相对的第一喷射管和第二喷射管，第一喷射管和第二喷射管均直接连接到外套管的管壁外部，第一喷射管与外空腔的内部互不相通。

进一步地，所述内管的纵向位置上分别设置有多组第一喷射管，第一喷射管与外套管外壁以向上的角度连接。所述第一喷射管与外套管之间的倾斜角度为10～60°；每组第一喷射管设有4个；每两组第一喷射管之间的垂直间距为5～20cm。

进一步地，在所述外套管上、每两组第一喷射管之间分别设有一组第二喷射管，第二喷射管与外套管外壁以向下的角度连接。所述第二喷射管与外套管之间的倾斜角度为10～60°；每组第二喷射管设有4个；每两组第一喷射管之间的垂直间距为5～20cm。

进一步地，所述连接头的结构如下：内管之间采用螺纹连接，公螺纹头设置密封圈安装槽并加装密封圈；外套管的长度比内管短，外套管之间采用管箍插装连接，管箍连接处采用密封焊接。

进一步地，所述内管和外套管之间设有含镂空通道的井管衬套，用于固定第一喷射管和第二喷射管的相对位置。

进一步地，所述井管的长度为1.5m。

进一步地，所述外套管比内管短5mm。

本实用新型装置具有如下有益效果：

(1)修复效果好。多种药剂在与污染体接触的同时进行混合，药剂利用率高，反应迅速，药性最强，修复效果最佳；

(2)通过添加不同的修复药剂、控制不同的压力以及调节喷射头的角度和间距，可以实现不同深度和不同污染物的原位修复，实现一井多用，节约成本；

(3)施工方便。井管预先设计好注射段，井管间利用螺纹和管箍连接，现场操作与施工方便快捷。

(4)本实用新型的药剂注射部位不设置在钻头部分，其在每根井管上均设置多组喷射口，所以对于多层污染的地层，则不需要多次更改钻头位置来进行注射修复，更加便捷。

(5)本实用新型装置设计简单，大大节省了人力和物力，具有良好的市场推广价值。

附图说明

图1为本实用新型装置的剖面示意图；

图2为本实用新型中井管的三维示意图；

图3为井管衬套的结构示意图；

图4为本实用新型装置连接完成后的示意图；

其中，1-内管；2-外套管；3-向上喷射管；4-向下喷射管，5-连接头；6-内空腔；7-外空腔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

由图1可见，本实施例的井管装置采用单根或多根井管连接以适应污染源不同深度的注射需求，每根井管设计为1.5米长，井管之间通过连接头5连接。

本实施例的井管为双层空心套管结构，其包括内管1、外套管2、向上喷射管3、向下喷射管4、内空腔6和外空腔7，外套管2套接在内管1的外部，内管1中的内空腔6和内外套管之间的外空腔7分别形成两个相对封闭的空间，用于运输不同药剂，内外空腔分别设置多组角度相对的喷射管，各个喷射管均直接连接到外套管2的管壁外，向上喷射管3与外空腔7的内部互不相通。两种药剂分别从喷射管喷射到污染体之前互不接触，从喷射口喷出后能够快速在外套管2的管壁外的污染介质中混合，形成有效的修复药剂，产生强烈的修复效果。

其中，在内管1的不同深度上各设有一组向上喷射管3，每组向上喷射管3设有4个，各个向上喷射管3与外套管2之间以向上的角度连接，各个向上喷射管3的倾斜角度为10-60°(优选为30°)，两组喷射口之间垂直间距为5-20cm(优选为10cm)。

在外套管2上、两组向上喷射管3之间，分别设置另外一组向下喷射管4，各个向下喷射管4与外套管2之间以向下的角度连接，各个向下喷射管4的倾斜角度为10-60°(优选为30°)，喷射口的个数为4个，两组喷射口之间垂直间距为5-20cm(优选为10cm)。

两种药剂经过两组喷射管喷出后，由于两组喷射管角度导流作用能够在管外空间内混合，使得药剂能够快速作用于污染体，进行污染修复。

同时，为保证喷射口导流管(向上喷射管3和向下喷射管4)的位置固定，施工稳定可靠，内外套管之间使用含有镂空通道的井管衬套来固定内外导流口的相对位置(如图3所示)。

内管1之间的连接方式为螺纹配合连接，且公螺纹头设置密封圈安装槽，加装密封圈，保证内管1通道的密封性。外套管2的长度应比内管1稍短5mm，两根外套管2之间的连接方式采用管箍插装连接，既能使内管1螺纹锁死密封，同时又确保了内管1装配的可行性。连接上下两根井管时，首先将内管1通过螺纹连接，再将管箍从外套管2套入，在外套管2连接完成后，使用塑焊方式对管箍连接处密封焊接。此处的连接头5即为上下两根井管连接处的螺纹连接、管箍插装连接以及焊接的总称。

在工作时，预先设置两组喷射口的位置和间距等，通过Eprobe环境钻机在合适的场地位置钻取与井管尺寸和深度相适应的井眼。首先放入第一支井管，该支井管外套管箍，第二支井管与第一支井管利用内管1的螺纹锁紧；然后由于外套管2管箍内孔直径略大于外套管外径，相互配合为间隙配合，同时外套管2的长度略短于内管1，保证了内管1的装配密封，同时利用管箍的导向作用，确保锁紧螺纹的质量；最后完成装配后使用塑焊将管箍连接处焊接密封，按照流程依次完成注射管道的装配。井管放入完成后，配合钻机设备，实现均匀填充石英砂滤料。

井口设置有三通连接装置将内空腔6与外空腔7分别连接至不同的注射泵，在目标污染区域可同时分别注入药剂A和药剂B，两种药剂通过各自输送腔从其喷射口喷出，两种药剂在外套管2外的药剂混合面处混合，可有效保证修复污染时间，解决药剂先混合好再注入污染体中药性损失的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选例，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。