一种用于多种药剂混合注射的钻杆装置的制作方法

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钻杆设计，属于环境修复技术领域。

背景技术：

随着经济的快速发展，大量化学物质的使用已造成土壤和地下水不同程度的污染。而由于雨水的淋滤和地下水位的波动，还会造成土壤和地下水的交叉污染。一般来说，土壤和地下水中典型的污染物有：无机物和有机物污染，包括NO₃^-、NH₄⁺、重金属Pb、Cr、As等、苯系物、石油烃、多氯联苯、农药等。这些污染物往往具有高毒性高致癌性，因此必须通过合理的技术手段修复这些受污染的土壤和地下水。

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，还会造成空气的二次污染，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。与异位修复技术相比，原位修复具有保护污染场地结构、修复工程量小、修复成本低等优势。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，使得生物或药剂与土体和地下水充分混合，以达到修复的目的。

传统的注射技术是采用注射杆下压的方式进行，不仅效率低下，而且难以穿透砂砾石层等硬质地层、震动强烈。之后有改进的利用液压系统进行原位注射的方法，提高了设备稳定性和工作效率。

但是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，其组成为主体药剂H₂O₂和活化剂。芬顿试剂注射现有的施工工艺是将药剂混合之后，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，与污染物接触前，氧化性已大打折扣，不能很好地产生有效的羟基自由基OH，其修复污染物的效果也将远低于预期。

因此，需要设计一种原位注入装置，可以将两种或多种药剂在地下混合，以减少药剂间的相互反应，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：

本实用新型目的是针对现有技术的不足，提供了一种土壤和地下水原位注射的钻杆装置，实现了多种药剂在地下混合，减少药剂与污染体接触前的相互反应消耗，改善了原位修复效果。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种用于多种药剂混合注射的钻杆装置，包括外杆、内杆和钻头，外杆和内杆均为空心结构并套接在一起，外杆和内杆之间的间隙形成第一空腔；所述外杆的上部设有第一药剂连接口，第一药剂连接口与第一空腔连通；所述外杆的底部内壁设有台阶，与内杆的外壁一起封闭第一空腔；所述内杆的上部设有第二药剂连接口，第二药剂连接口与内杆的空腔连通；所述钻头与外杆连接，钻头内部设有第二空腔，第二空腔与内杆的空腔连通；所述第一空腔和第二空腔的侧壁分别设有与外部连通的喷射孔。

进一步地，所述外杆和钻头之间还设有加长连接杆，加长连接杆包括套接在一起的加长外杆和加长内杆，加长外杆和加长内杆均为空心结构，两者之间形成的空腔与第一空腔连通，加长外杆的底部内壁设有台阶，与加长内杆的外壁一起封闭第一空腔。

优选地，所述加长连接杆的两端设置为榫头结构，分别与所述外杆和钻头连接。所述加长连接杆可以采用多个。

进一步地，所述第二空腔的底部设有复位弹簧，复位弹簧上安装有止回阀套；所述止回阀套处于复位位置时，堵住第二空腔的喷射孔。

进一步地，所述第一空腔和第二空腔的喷射孔均为倾斜设置，两者喷射孔的出射角度相交于钻杆装置外部。

进一步地，所述第一空腔的封闭处设有密封圈。

进一步地，所述喷射孔内设有高压喷嘴。

优选地，所述内杆的上部连接有液压软管，液压软管上设有第二药剂连接口。

相比现有技术，本实用新型具有以下优点：

(1)对土壤和地下水的修复效果好。两种或多种药剂在与污染体接触的同时进行混合，以达到药性最强、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；

(3)本实用新型的装置施工方便。实现了钻孔、打眼、注射修复一体化。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图，(a)为整体结构图，(b)为(a)图中圆圈区域的放大图。其中，1-钻头组件；2-加长内杆；3-加长钻杆；4-顶内杆；5-顶外杆；6-液压管；7-直通接头；8-直角接头；9-钻头；10-复位弹簧；11-O圈；12-止回阀套；13-高压喷嘴。

图2为本实用新型实施例的工作示意图。

具体实施方式

附图非限制性的公开了本实用新型一种实施例的具体结构，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

本实用新型的钻杆装置既是药剂的载体，也是钻孔、打眼的执行器，用于土壤和地下水修复技术中对污染体进行钻孔、打眼和药剂注射。通过采用单个或多个加长连接杆可以适应污染源不同深度的注射需求。

如图1所示，本实施例的钻杆设计为双层空心套管结构。顶外杆5和顶内杆4通过螺纹连接，加长外杆3和钻头组件1之间用NPT螺纹连接，加长内杆2和钻头组件1之间用普通螺纹连接。加长外杆3的底部内壁上设有台阶，与加长内杆2的外壁一起将外杆与内杆之间的空腔底部封闭，并由O圈11保证其密封性；同时，顶内杆4的内腔、加长内杆2的内腔与钻头9内部的空腔连通。如此可形成两个相对封闭的容腔，用于输送A、B两种药剂。

本实施例中，将加长外杆3和加长内杆2的端部设置为榫头结构，其一端公头，一端母头，可以根据钻进深度进行叠加使用。

顶内杆4的一端也可以设为母头或公头结构，与加长内杆2的榫头结构配合使用；其另一端与液压管6连接。优选地，液压管6为软管，因为其长度上可调节内杆和外杆间的累积长度差。液压管6的一端与顶内杆4连接，另一端通过直角接头8与顶外杆5用螺纹固定，直角接头8与药剂B连接。顶外杆5上另焊有直通接头7，直通接头7与药剂A连接。

钻头9上开有与药剂A注射腔连通的、倾斜向上的2-5个喷射口，以及与药剂B注射腔连通的、倾斜向下的2-5个喷射口，此两组喷射口位于不同平面，使得药剂喷射到污染体后能够快速混合。每个喷射口内都焊接一高压喷嘴13。其中，倾斜角度、喷射口个数及两组喷射口之间的垂直间距可根据实际地质条件自由选择和排列。

在钻头内腔的底部设有复位弹簧10和止回阀套12，可防止地下水回流。止回阀套12与钻头内腔之间可设有O圈11保证其密封性。当药剂B注射腔内药剂达到设定压力时，会打开止回阀套12，药剂B即可从喷射口喷出，当压力小于设定压力时，复位弹簧10使止回阀套12复位，可堵住喷射口防止地下水回流。

如图2所示，本实施例的钻杆装置在工作时，当钻头9部位到达污染部位时，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。

以上实施例所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，如设置多层套管结构实现更多种药剂混合的技术方案。