用于土壤曝气的新型隔层井管、隔层曝气井及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及修复土壤挥发性污染物的技术领域，尤其涉及一种用于土壤曝气的新型隔层井管、隔层曝气井及其施工方法。
【背景技术】
[0002]当前，土壤挥发性有机污染日益加重，严重威胁着人类健康。空气扰动(Airsparging，AS)凭借其特有的原位、经济和高效的优势，成为治理土壤挥发性有机污染的主要方法。其修复机理是利用垂直或水平井，用曝气机将新鲜空气注入到土壤受污染区，以新鲜空气流为载体，通过压力差将土壤中挥发性有机污染物带至包气带或地表。
[0003]通常AS曝气井多为单井建设，筛管长度与深度固定，无法改变气体在地下出露点位置，同时井筛筛孔直接与土壤接触，不利于气体均匀扩散。因此，当曝气井周围土壤为非均质体时，气体会选择渗透性强的部分，形成固定气体通道将污染物带至地表；而当曝气井周围土壤为均质体时，气体则会均匀分布，将污染物带至地表。有鉴于传统曝气井无法对污染物实现多层次、均匀曝气处理，设计开发一种改进型曝气井，用于克服上述问题。
【发明内容】
[0004]针对现有技术方案存在的问题，本发明实施例提供一种用于土壤曝气的新型隔层井管、隔层曝气井及其施工方法，用于处理空气扰动技术修复土壤非饱和带挥发性污染物，增加曝气井的使用灵活度，实现多层次、均匀曝气处理，提高污染物处理效果。
[0005]本发明实施例提供一种用于土壤曝气的新型隔层井管，其包括:管道，所述管道的管壁上间隔分布多个筛孔，所述筛孔的孔径自管道顶端至底端逐渐增加；环形挡板，所述环形挡板固定在所述管道的管壁上。
[0006]优选地，用于土壤曝气的新型隔层井管还包括肋板，所述环形挡板顶面或/和底面上设置多个肋板，所述肋板从所述管道的管壁延伸至所述环形挡板的边沿。
[0007]优选地，所述筛孔呈圆孔状，所述筛孔沿着所述管道的管壁对称且间隔分布，且所述筛孔的孔径自管道顶端至底端逐渐增加。
[0008]优选地，所述筛孔的孔径为0.3?1.5cm。
[0009]优选地，所述筛孔所占面积为所述管道管壁表面积的20%?40%。
[0010]优选地，所述管道的管长为1.0?1.5m，管径为5.0?10.0cm。
[0011]另一方面，本发明提供一种用于土壤曝气的新型隔层曝气井，其包括:多根如上述中的任一权利要求所述的用于土壤曝气的新型隔层井管，每个所述用于土壤曝气的新型隔层井管的端部依次可拆卸地连接且连通形成井管，位于下部的所述用于土壤曝气的新型隔层井管的筛孔直径大于其上部的所述用于土壤曝气的新型隔层井管的筛孔直径。
[0012]优选地，所述用于土壤曝气的新型隔层井管的顶端设有外螺纹，底端设有内螺纹，相邻的所述用于土壤曝气的新型隔层井管之间通过螺纹连接。
[0013]另一方面，本发明提供一种用于土壤曝气的新型隔层曝气井的施工方法，包括下述施工步骤:将如上述中的任一权利要求所述的用于土壤曝气的新型隔层曝气井置在待成孔地面上；将所述用于土壤曝气的新型隔层曝气井垂直置于井孔内；对所述用于土壤曝气的新型隔层井管的环形挡板交错回填低透气滤料和高透气滤料，所述环形挡板的下方依次回填所述低透气滤料和高透气滤料，上方依次回填所述低透气滤料和高透气滤料；安装且回填完毕，采用混凝土对所述用于土壤曝气的新型隔层曝气井进行封井。
[0014]另外，优选地，在施工步骤之前还包括下述步骤:(a)根据土壤理化性质，确定曝气井的井位和井深；(b)根据井深，制作若干根如上述中的任一权利要求所述的用于土壤曝气的新型隔层井管；(C)制作如上述中的任一权利要求所述的用于土壤曝气的新型隔层曝气井。
[0015]根据本发明实施例提供的一种用于土壤曝气的新型隔层井管、隔层曝气井及其施工方法，与定深曝气头联用，可用来处理地下20m内受挥发性有机物污染的非饱和带土壤，实现在不同深度污染物区域进行曝气，增大气体与受污染土壤的接触面积，提高挥发性污染物的去除效率；可依据污染物的深度，通过螺纹快速将若干个隔层井管组合成要求长度的改进曝气井，用于土壤曝气使用；隔层井管的环形挡板与低透气、高透气滤料的联用起到阻隔分层的作用，可将新鲜空气分层注入受污染区域，同时防止注入的新鲜空气从井管壁溢出至地表；隔层井管的筛孔依据埋深的增加逐步加大，以利于新鲜空气充分的与受污染土壤接触。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0018]图1为本发明实施例的用于土壤曝气的新型隔层井管的纵向剖面示意图；
[0019]图2为本发明实施例的用于土壤曝气的新型隔层井管的横向剖面示意图；
[0020]图3为本发明实施例的用于土壤曝气的新型隔层曝气井的纵向剖面示意图；
[0021]图4为本发明实施例的用于土壤曝气的新型隔层曝气井的施工流程示意图。
[0022]附图标记:
[0023]1:管道;2:肋板；3:内螺纹;4:环形挡板;5:筛孔;
[0024]6:外螺纹；7:低透气滤料；8:高透气滤料；9:待修复区土层。
【具体实施方式】
[0025]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明实施例的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]本发明实施例的主要思想在于，根据本发明实施例的技术方案，新鲜空气由地表曝气机通过定深曝气头输送至改进曝气井要求深度，并通过筛孔进入土壤指定受污染区域。在空气注入的最初阶段，曝气点附近的空气区是呈球形增长的，在压力差作用下空气区向上增长的趋势开始占主导地位。当空气上升到环形挡板区时，空气在其下方积聚，并向水平方向移动，流向特定深度污染土壤区域。土壤污染物由于空气流动降低了表面的气体分压，使污染物加速进入土壤空隙，源源不断注入的空气产生推力，使污染物通过挥发进入土壤空隙，逐步被带至地表处理系统。一批污染物被带出土壤后，附着于污染区土壤的污染物在浓度差下挥发补充土壤空隙中污染物浓度，实现土壤中污染物的持续去除。
[0027]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步地详细说明。
[0028]图1为本发明实施例的用于土壤曝气的新型隔层井管的纵向剖面示意图，图2为本发明实施例的用于土壤曝气的新型隔层井管的横向剖面示意图，如图1和图2所示:
[0029]本发明实施例提供一种用于土壤曝气的新型隔层井管包括:管道I和环形挡板4。
[0030]管道I通常为直管，管道I的管壁上间隔分布多个筛孔5，筛孔5的孔径自管道I顶端至底端逐渐增加。
[0031]优选地，管道I的管长为1.0?1.5m，管径为5.0?10.0cm。管道I方便制作和运输。
[0032]优选地，筛孔5呈圆孔状，便于气体扩散，筛孔5沿着管道I的管壁间隔分布，同一平面的筛孔5对称分布，且筛孔5的孔径自管道I顶端至底端逐渐增加。优选地，筛孔5的孔径为0.3?1.5cm。在该孔径区间内，既可以实现空气的均匀扩散，又不影响管道I的强度。
[0033]因为曝气井周围的待修复区土层9 土壤渗透性不同，土壤所处深度越深，处理污染物时，所需要的气量越大，如果在管道I上设置等大的筛孔5，管道I上方相对于下方的空气更容易发生扩散，不利于空气均匀的扩散，不利于去除土壤中的污染物。因此，每根管道I从上到下设置孔径逐渐变大的筛孔，以确保管道I内气体均匀扩散，用以促进新鲜空气与受污染土壤充分接触。优选地，筛孔5所占面积为管道I管壁表面积的20%?40%。
[0034]每根管道I管壁上设有至少一个环形挡板4，环形挡板4呈同心状，其内环与管道I的管壁形状相适应，外环为圆形或椭圆形等，对该形状不加以限制。环形挡板4固定或套接在管道I的管壁上。在本实施例中，环形挡板4套接固定在管道I的管壁下端。环形挡板4用于承载滤料并将高透气滤料8、低透气滤料7分隔开，防止曝气机鼓入的新鲜空气从管道的管壁与滤料连接处溢出至地表，环形挡板4还用于阻挡新鲜空气上升，将新鲜空气聚集在其下方，引导新鲜空气向水平方向移动，使新鲜空气流向特定深度污染土壤区域。
[0035]优选地，环形挡板4的外径为20.0?30.0cm,壁厚为0.5?1.0cm。
[0036]优选地，用于土壤曝气的新型隔层井管还包括肋板2，肋板2用于连接管道I和环形挡板4，以增加环形挡板4的强度。肋板2位于环形挡板4的顶面或底面或顶面和底面，环形挡板4上设置多个间隔且对称分布的肋板2，肋板2从管道I管壁延伸至环形挡板4的边沿，通常肋板2选用三角肋板。
[0037]在本实实例中，在环形挡板4的上表面设置6个三角肋板。肋板2可以加强环形挡板4的强度。
[0038]优选地，肋板2的壁厚为0.5?1.0cm。
[0039]