一种污染场地原位多相抽提井装置的制作方法

本实用新型属于污染场地原位多相抽提设备技术领域，涉及一种污染场地原位多相抽提井装置。

背景技术：

石油、化工及农药等有机污染场地因污染物的挥发性特征，在进行异位治理过程中，“异味扩散”等二次污染问题难以控制，且随着污染深度的增加，开挖的基坑降水和支护难度大。在绿色可持续修复理念逐渐获得共识的背景下，原位修复技术将替代异位修复技术，成为土壤修复的主力军。土壤多相抽提技术是用于处理挥发性半挥发性有机污染的原位修复技术之一，具有操作方便、易与其他技术联用、不破坏土壤结构等优点，是土壤修复技术的必要技术之一。该技术通过在污染场地中原位建筑抽提井，经由抽提管道和泵系统，将污染场地中的有机挥发性气体污染物、污染地下水以及非水相液体（napl）等抽出至地面处理系统进行处理，从而实现原位土壤和地下水的污染消除。

由于场地水文地质特征、有机污染物特性等因素的影响，单独抽提技术应用的修复效果具有一定的局限，并存在修复拖尾现象。因此在实践应用中，为拓宽抽提技术的适用范围和提升修复效果，往往采用原位加热+原位抽提、原位化学氧化/还原+原位抽提、生物通风+原位抽提的复合修复技术模式，以增加有机污染物的脱附率、降解率，再通过抽提技术抽出地面。强化修复的组合技术模式，大大拓宽了抽提技术的适用范围，在化工、农药、石油污染场地治理中，具有广阔的应用前景。

原位热修复术始于20世纪30年代石油开采行业，70年代开始应用于污染场地的修复。该技术主要由加热系统和抽提系统两部分组成。通过升高污染区域的温度，改变污染物的物化性质（蒸汽压及溶解度增加，粘度、表面张力、亨利系数及土水分配系数减小），促进土壤污染物脱附进入气相，再被抽提脱离地下环境。该技术组合大大增加了原位技术的应用范围以及修复效率，污染物清除效率可以高达98%以上。另一方面，加热脱附需要能量输入，抽提过程会导致热量损失，因此需要不断的能源（电或燃气）供应，以保持系统的温度，导致其成本较高。所以，在保证抽提系统的污染物去除效果的同时，尽量减少抽提系统的输出热损失，是降低原位热修复成本、推广技术应用的关键之一。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种污染场地原位多相抽提井装置，通过气液多相抽提，清除土壤及地下水中的有机污染物，达到高效、节能的效果，以解决现有技术中存在的问题。

本实用新型采取的技术方案为：一种污染场地原位多相抽提井装置，包括地上总管、抽提井头、抽提筛管、液相抽提管、气相抽提管和注气管，抽提井头与抽提筛管之间密封连接，液相抽提管一端穿过抽提井头置于抽提筛管内，另一端与地上总管相连，气相抽提管一端与抽提井头的出气口相连，另一端与地上总管相连，地上总管连接有抽真空装置。

优选的，上述抽真空装置连接到气液分离系统。

优选的，上述抽提筛管上开设多个沿筛管方向间隔均匀布置的筛缝，抽提筛管安装在污染场地预先设置的竖直向下的井孔中，井孔直径大于抽提筛管外径，井孔内部与抽提筛管间设置过滤填充填料结构，筛缝上部一段位于地下饱和含水层上侧。

优选的，上述填充填料结构包括井孔从下到上过滤层、细砂层和封孔层。

优选的，上述过滤层采用粗砂或石英砂或级配滤料制作，封孔层采用水泥灌浆制作。

优选的，上述抽提井头上端设置有安装液相抽提管的接口，侧面设置有连接气相抽提管的出气口和泄压阀门。

优选的，上述液相抽提管上通过三通接头连接有注气管，注气管内端伸入液相抽提管内靠近下端，液相抽提管上安装有阀门一和止回阀一，阀门一和止回阀一位于三通接头和地上总管之间。

优选的，上述气相抽提管一端通过阀门二连接到抽提井头，另一端通过止回阀二连接到地上总管。

优选的，上述抽提筛管插入到井孔所在地面覆盖有混凝土层。

优选的，上述井孔与抽提筛管覆盖污染场地范围，井孔间隔均匀布置，抽提筛管设置多个，布置于间隔均匀的井孔中。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型效果如下：

（1）相对于常见的多相抽提井，该多相抽提井装置可以同时实现气相和液相的双通道抽提路径，在抽提井头上的双口改进，不仅提高了抽提效率，还大大节约了建井成本；

（2）该多相抽提井装置上的气路和液路通道，均装有可以调节流量的阀门，可根据实际运行工况需求，灵活调节抽提气量和液相流量大小；

（3）该多相抽提井装置在液相抽提管中设置了注气管，可借助间歇曝气作用，使地下水或非水相液体更容易抽提出来，降低了系统的真空度需求。该装置在常温和加热条件下均适用。尤其在加热条件下，注气管的曝气作用可促进地下水中的污染物以气泡的形式高浓度的抽提出来，从而降低抽提液相中的水含量，避免大量水抽提而导致的系统热量损失，达到节能的效果。

附图说明

图1为井管结构示意图；

图2为井管连接示意图；

图3为注气管内部结构图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。

实施例1：如图1-3所示，一种污染场地原位多相抽提井装置，包括地上总管1、抽提井头2、抽提筛管3、液相抽提管4、气相抽提管5和注气管6，抽提井头2与抽提筛管3之间密封连接，液相抽提管4一端穿过抽提井头2置于抽提筛管3内，另一端与地上总管1相连，气相抽提管5一端与抽提井头2的出气口21相连，另一端与地上总管1相连，地上总管1连接有抽真空装置13，抽真空装置13前端置有缓冲罐14，抽真空装置13将抽提出的污染气体和液体送入后端的系统进行气液分离和处置，污染场地范围内均匀布置相同间隔抽提筛管3与抽提井头2，连接到地上总管1。

优选的，上述抽真空装置13（真空泵）前端配有缓冲罐14，后端连接到气液分离系统，对汇集原位抽出的挥发性污染物和污染地下水、非水相液体的气液污染混合物进行气液分离，便于进一步对污染的气体和液体进行处理，缓冲罐14起到缓冲管路结构，避免对抽真空装置的造成冲击损坏，提高抽真空装置的使用寿命。

优选的，上述抽提筛管3上开设多个沿筛管方向间隔均匀布置的筛缝31，筛缝31开筛范围在垂直方向上覆盖整个垂向污染区域，且筛缝范围与筛管底部有设定的间距，筛管底部密封，用于集液，筛缝31范围上部距离地面大于50cm，抽提筛管3安装在污染场地预先设置的竖直向下的井孔7中，井孔7直径大于抽提筛管3外径5cm以上，井孔7内部与抽提筛管3间设置填料填充的过滤填充填料结构，筛缝31上部一段位于地下饱和含水层12上侧且确保有足够的筛缝进行气相污染物的捕集，井孔7的深度与抽提筛管3的长度根据污染的深度确定，抽提筛管3的材质需根据要求，满足耐腐蚀，在加热条件下需满足耐高温要求。

为防止土壤中的沙粒堵塞筛缝，抽提井管筛缝31缝隙宽度为0.25mm~0.50mm，根据场地土壤性质确定。井管3直径约10~20cm，井孔7直径约15~30cm，井管外壁与井孔壁之间用填料填充成填充填料结构，填充填料结构包括井孔从下到上过滤层10、细砂层9和20cm厚的封孔层8；过滤层10采用粗砂或石英砂或级配滤料制作，粗砂或石英砂或级配滤料的最小粒径应大于筛缝宽度，填充范围从井底至筛缝上端15cm，封孔层8采用水泥灌浆制作，细砂层9采用细砂，填充厚度约15cm，防止灌浆水泥下渗。

优选的，上述抽提井头2上端设置有安装液相抽提管4的接口22，侧面设置有连接气相抽提管5的出气口21和泄压阀门24，泄压阀门24可以做泄压使用，同时可做气体样品采集接口。

液相抽提管4插入到抽提筛管3内，距筛管底部约4cm处，抽提井头上的液相抽提管接口与液相抽提管之间密封，防止系统漏气。液相抽提管应满足耐高温和腐蚀需求，为保证液相抽提效果，上述液相抽提管4上通过三通接头41连接有注气管6，注气管6内端伸入液相抽提管4内靠近下端，液相抽提管4上安装有流量调节功能的阀门一42和止回阀一23，阀门一42和止回阀一23位于三通接头41和地上总管1之间，注气管连接到空气压缩机63，注气管上安装有泄压阀62，通过注气管的间歇曝气，使液体在较小的真空度下也容易被抽提出，降低了系统的真空度需求，注气管长度延长至距液相抽提管底端约10~30cm，直径约为液相抽提管直径的1/4，管材可采用厚壁特氟龙管，满足耐高温及耐腐蚀要求。为防止注气管6出口堵塞，在末端固定一个底部密封的套管61，套管直径为注气管直径的2倍，长度约10cm。

优选的，上述气相抽提管5一端通过阀门二51连接到抽提井头2，另一端通过止回阀二52连接到地上总管1。

为保证抽提井场的真空度，防止雨水下渗，及加热条件下污染气体扩散，本实用新型提供的原位修复多相抽提井装置其所在的污染场地修复范围内，地面上设有混凝土层11，分为上下两层，下层为纤维气泡混凝土，上层为普通混凝土。

优选的，上述井孔7与抽提筛管3覆盖污染场地范围，井孔7间隔均匀布置，抽提筛管3设置多个，布置于场地中间隔均匀的井孔7中，覆盖整个修复区域，保证抽提效果。

实施例2：一种用于污染场地原位修复工程的多相抽提井装置，用于挥发性有机污染场地土壤和地下水修复，包括地上总管和抽提井管，抽提井管包含抽提井头、抽提筛管，气相抽提管，以及液相抽提管和注气管。地上总管一端连接缓冲罐、真空泵、气液分离系统，注气管一端连接空气压缩机。抽提井建设深度10.5m，井直径15cm，抽提井管长10m，管直径10cm，井间距4.5m。抽提井管和地上总管均为upvc材质。抽提井管筛缝宽度0.3mm，割缝间距3mm，开筛范围地下2m至9.5m。地下1m至井底井管与抽提井壁之间采用粒径0.5~1.0mm的石英砂填充，地下20cm至1m处包裹膨润土，地下20cm至地表采用水泥灌浆密封。抽提井管露出地表0.4m，以安装连接抽提井头。液相抽提管一端连接地上总管，并装有逆止阀、阀门，一端从抽提井头插入到地下约9.8m深度位置。注气管置于液相抽提管中，并由气动阀门控制曝气量和曝气频率。气相抽提管一端连接地上总管，并装有逆止阀、阀门，另一端连接抽提井头上的出气口。修复区域覆盖一层15cm厚的混凝土层。

管道连接完成并进行气密性检测。进行系统调试时，先关闭液相抽提的阀门，打开气相抽提阀门，开启真空泵。调节系统真空度，使系统稳定后，气相抽提达到流量设计值500m³/h。开启液相抽提阀门，关闭气相抽提阀门，进行液相抽提调试。调节注气管曝气量约为4m³/h/井，曝气时间每开启6s，停顿40s，抽水速率约为5m³/h。

实施例3：一种用于污染场地原位修复工程的多相抽提井装置，用于有机污染场地原位热脱附修复，包括地上总管和抽提井管，抽提井管包含抽提井头、抽提筛管，气相抽提管，以及液相抽提管和注气管。地上总管一端连接缓冲罐、冷凝器、真空泵、气液分离系统、除湿器，注气管一端连接空气压缩机。抽提井管和地上总管均为碳钢材质。抽提井建设深度8.5m，井直径15cm，井间距5.25m。抽提筛管直径10cm，地下部分长8m，筛缝宽度0.25mm，割缝间距1.5mm，开筛范围地下2m至7.5m。筛管地上部分长0.4m，以连接安装抽提井头。地下1m至井底范围内筛管与抽提井壁之间采用粒径0.5~1.0mm的石英砂填充，地下20cm至1m处填充粒径0.25~0.125mm的细砂，地下20cm至地表采用水泥灌浆密封。

系统原位热脱附加热最高温度可达120℃。液相抽提管和气相抽提管采用dn25的pex管，注气管采用特氟龙管，通过不锈钢三通插入液相抽提管内部。均满足耐高温和腐蚀要求。

为满足系统加热的保温要求，建井完成并平整完修复区域后，铺一层碎石层，浇筑15cm厚的泡沫混凝土层用以保温，养护12个小时以上，再在保温层上浇筑5cm厚的普通混凝土层。考虑到热辐射区域，混凝土覆盖范围超出修复范围边界至少2m。

系统建设完毕并完成调试后，开启抽提系统，调节系统真空度，使系统稳定后，气相抽提达到流量设计值300m³/h，开启液相抽提阀门，关闭气相抽提阀门，进行液相抽提调试，调节注气管曝气量约为2.7m³/h/井，曝气时间每开启4s，停顿60s，液相抽提速率达到设计值2.64m³/h，稳定运行48h后，再启动原位热脱附加热系统，防止加热开启后污染物向外扩散。因加热后，地下气体蒸汽浓度增加，压力增大，需根据实际运行效果调节抽提气量、水量，保证系统正常运行。

本实用新型提供的一种用于污染场地原位修复工程的多相抽提井装置，可单独作为污染场地土壤和地下水抽提处理使用，也可与原位热脱附等原位技术联用。该装置结构简单，设计巧妙，同时实现气相和液相的双通道抽提路径，建设成本低，抽提效率高，实用性强。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。