CN106906834A - 一种基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统及方法，该抽提系统包含地下多相抽提井群与地面射流式真空系统；地面射流式真空系统中设有补水管路，通过控制补水管路适量的补水维持地面射流式真空系统中的工作水足够，以使该多相抽提系统稳定运行。地面射流式真空系统包含射流式真空泵、气水分离器以及连接管道。连接管道包含补水管路，其连接气水分离器和射流式真空泵，通过真空吸力自动从气水分离器吸入分离出来的水作为射流式真空泵的工作水使用。本发明还提供了该抽提系统的抽提方法。本发明提供的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统及方法，能够适应更为严苛的多相抽提应用场景，提高多相抽提系统运行的灵活性和稳定性。

Description

一种基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统及方法

技术领域

本发明涉及一种场地污染修复系统和方法，具体地，涉及一种可应用于污染场地修复工程的基于轻型井点降水工艺的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统及方法。

背景技术

轻型井点降水技术是土方工程、地基与基础工程施工中一种常用的人工降低地下水位的方法。其目的是通过疏干基土中的水分，促使土体固结，提高地基强度和边坡稳定性，为下一步基础施工创造良好的施工条件。轻型井点降水装置主要包括井点管、吸水总管和抽提设备。该装置通过在拟建工程基坑周围埋设若干一定深度的吸水井点管，在地面安装吸水总管及抽提设备，通过抽提设备从井点管不断抽吸地下水，使基坑内的地下水逐渐降低到一定深度。轻型井点降水装置具有设备简单、易于操作、便于管理的优势。

多相抽提技术是一种原位土壤地下水修复技术，通过对安装在地下的多相抽提井施加真空作用，同时将地下包气带和饱和带中的土壤气体、污染地下水和非水溶性自由相(如果存在)抽提至地面上，然后经地面处理设施处理后排放或做下一步处理处置。其可应用的目标污染物类型包括挥发性有机污染物、可生物降解的半挥发性有机污染物以及可回收非水溶性流体等，应用较广泛。

目前，国内已有实践研究将轻型井点降水技术与多相抽提技术结合用于污染场地修复治理，如授权公告号为CN205035816U，名称为一种基于轻型井点降水工艺的简易多相抽提装置的实用新型专利，提供了一套在轻型井点降水工艺基础上改进的简易多相抽提装置，其设备和运行维护成本可以大大降低，并且操作简单、技术成熟。然而，轻型井点降水工艺中常用的射流式真空泵，在多相抽提系统抽出气水比例过高(即主要以抽吸土壤气体为主，仅能抽吸少量地下水)等较为严苛的应用场景下，容易出现抽出地下水不能完全补充射流式真空泵所附循环水箱中工作水(即射流循环水)随气水混合物从出水口排出的液体损失，导致抽提效率下降、射流式真空泵所附循环水泵/水箱等设备发热，甚至不得不停机进行人工补水的情况。因此，有必要在现有基于轻型井点降水工艺的简易多相抽提装置的基础上，对多相抽提装置的射流式真空系统进行改进，使其能够适应更为严苛的多相抽提场景，提高多相抽提系统运行的灵活性和稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于污染场地修复工程的改进型射流式多相抽提系统和方法，能够适应更为严苛的多相抽提应用场景，针对现有基于轻型井点降水工艺的简易多相抽提装置在运行实践上存在的不足，从而提高多相抽提系统运行的灵活性和稳定性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，用于污染场地土壤地下水修复，其中，所述抽提系统包含地下多相抽提井群与地面射流式真空系统；所述的地下多相抽提井群包含若干个地下多相抽提井；所述的地面射流式真空系统中设有补水管路，可在系统出现工作水即射流循环水损失使得抽提系统不能稳定运行的情况下，通过控制补水管路适量的补水，维持地面射流式真空系统中的工作水足够，以使该多相抽提系统稳定运行。

上述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，其中，所述的地面射流式真空系统，包含射流式真空泵、气水分离器以及相应的连接管道。

上述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，其中，所述的连接管道包含进水管路、排水管路、废气管路、废水管路以及补水管路；所述的进水管路连接地下多相抽提井和射流式真空泵，进水管路包含分别连接若干地下多相抽提井的若干软管以及连接软管与射流式真空泵的进水总管，进水总管上设有进水总调节阀门，每个软管上分别设有软管调节阀门。

上述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，其中，所述的排水管路连接射流式真空泵和气水分离器，将射流式真空泵的排水通过排水管路排入气水分离器；废气管路连接气水分离器和后续废气处理系统，废水管路连接气水分离器和后续废水处理系统。

上述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，其中，所述的补水管路，其两端分别连接气水分离器下部和射流式真空泵，通过射流式真空泵运行产生的真空吸力自动从气水分离器下部吸入分离出来的水作为射流式真空泵的工作水使用。

上述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，其中，所述的气水分离器，其分离的废气通过废气管路排入后续废气处理系统，分离的废水通过废水管路排入后续废水处理系统或通过补水管路回流入射流式真空泵作为工作水使用。

上述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，其中，所述的补水管路上设有补水调节阀门，与进水管路上的调节阀门共同控制射流式真空泵产生的真空负压在地下多相抽提井群和补水管路之间的分配，使补水管路的补水维持地面射流式真空系统中的工作水足够以使该多相抽提系统稳定运行。也就是说，在射流式真空装置如出现多相抽提系统抽出的气水比例过高等造成工作水损失的情况时，可通过调节阀门控制真空负压在地下多相抽提井群和补水管路之间的分配，通过适量的系统内补水维持地面射流式真空系统中足够的工作水，从而实现多相抽提系统的稳定运行

上述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，其中，所述的地下多相抽提井群，其每个地下多相抽提井分别包含井管和设置在井管下部的筛管，筛管的长度大于整个地下水的修复深度。

上述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，其中，所述地下多相抽提井，其井管内均由底部向上填充砂滤层，填充高度均与筛管长度相匹配，填充高度比所在井管中的筛管长度高0.5m，优选地，砂滤层设置在筛管之外和井管之内，即位于筛管和井管之间。砂滤层以上和井口以下设有膨润土的封口层，封口层之上的地面处以水泥浆封孔。

本发明还提供了上述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统的抽提方法，其中，该方法包含：

步骤1，安装若干地下多相抽提井，组成地下多相抽提井群；地下多相抽提井的安装深度与污染深度匹配，筛管长度大于整个地下水的修复深度，井管内砂滤层填充高度与筛管长度匹配，一般应填至筛管以上约0.5m，井点填砂后，井口以下用膨润土封口压实，地面采用水泥浆封孔，封孔深度根据实际地下水位合理确定；步骤2，安装进水管路；使安装好的地下多相抽提井分别通过软管连接至进水总管，进水总管连接至射流式真空泵的进水口，每个软管上分别设置单独的软管调节阀门，用于单个抽提井的真空度调节，进水总管上设置进水总调节阀门，用于地下多相抽提井群的真空度调节；步骤3，安装排水管路、废气管路和废水管路；射流式真空泵的出水口通过排水管路连接至气水分离器，气水分离器通过废气管路连接后续废气处理系统，气水分离器还通过废水管路连接后续废水处理系统；步骤4，在气水分离器下部循环水箱部分和射流式真空泵进水口之间设置补水管路，通过射流式真空泵运行产生的真空吸力自动从气水分离器下部吸入分离出来的水作为射流式真空泵的工作水使用，补水管路上设置独立的补水调节阀门，用于补水管路的真空度调节从而控制补水流量；步骤5，通过安装好的多相抽提系统进行污染场地土壤地下水抽提，地下多相抽提井抽出的地下气水混合物进入气水分离器进行分离处理，废气通过废气管路排入后续废气处理系统，废水部分或全部通过废水管路排入后续废水处理系统，部分通过补水管路回流入射流式真空泵作为工作水使用。

本发明提供的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统及方法具有以下优点：

(1)在现有的射流式多相抽提系统基础上增加了射流式真空泵的补水管路，通过对补水管路和进水总管之间的真空度调节控制，使得射流式真空泵在不同的抽提场景下都能维持射流单元/循环水箱中足够的工作水，从而实现多相抽提系统的稳定运行。

(2)增设的补水管路设计简单，可因地制宜进行选材与安装，对于施工成本的增加非常有限，不会对项目实施造成投资负担。

(3)补水管路的控制简单，对于运行人员而言，仅需在正常的巡视过程中根据射流式真空泵的运行状态进行简单的补水管路上的阀门的调节操作就能达到足够的干预效果，不会对运行人员造成过多的人力负担。

(4)射流泵的补水以气水分离器中分离出的水即抽出的地下水作为水源，以射流式真空泵本身的吸力作为补水动力，无需外设水源或动力装置，节能环保。

(5)另一方面，多相抽提系统在不同的抽提场景下的稳定运行，在保证抽提效率的同时，实际上也降低了设备损耗和人力维护的成本。

因此，本发明通过对多相抽提射流式真空系统的设计改进，弥补了现有基于轻型井点降水工艺的简易多相抽提装置在运行实践上存在的不足，使其能够适应更为严苛的抽提场景，从而提高了多相抽提系统运行的灵活性和稳定性。

附图说明

图1为本发明的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

如图1所示，本发明提供的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，用于污染场地土壤地下水修复，该系统包含地下多相抽提井群与地面射流式真空系统。

地下多相抽提井群包含若干个地下多相抽提井1；地面射流式真空系统中设有补水管路15，可在系统出现工作水即射流循环水损失使得抽提系统不能稳定运行的情况下，通过控制补水管路15适量的补水，维持地面射流式真空系统中的工作水足够，以使该多相抽提系统稳定运行。

地面射流式真空系统，包含射流式真空泵、气水分离器11以及相应的连接管道。连接管道包含进水管路、排水管路10、废气管路12、废水管路13以及补水管路15。

进水管路连接地下多相抽提井1和射流式真空泵，进水管路包含分别连接若干地下多相抽提井1的若干软管2以及连接软管2与射流式真空泵的进水总管4，进水总管4上设有进水总调节阀门5，每个软管2上分别设有软管调节阀门3。

排水管路10连接射流式真空泵和气水分离器11，将射流式真空泵的排水通过排水管路10排入气水分离器11；废气管路12连接气水分离器11和后续废气处理系统，废水管路13连接气水分离器11和后续废水处理系统。

补水管路15两端分别连接气水分离器11下部和射流式真空泵，通过射流式真空泵运行产生的真空吸力自动从气水分离器11下部吸入分离出来的水作为射流式真空泵的工作水使用。

气水分离器11分离的废气通过废气管路12排入后续废气处理系统，分离的废水通过废水管路13排入后续废水处理系统或通过补水管路15回流入射流式真空泵作为工作水使用。

补水管路15上设有补水调节阀门14，在射流式真空装置如出现多相抽提系统抽出的气水比例过高等造成工作水损失的情况时，可通过调节补水调节阀门14以及进水管路上的调节阀门，控制真空负压在地下多相抽提井群和补水管路15之间的分配，通过适量的系统内补水维持地面射流式真空系统中足够的工作水，从而实现多相抽提系统的稳定运行

地下多相抽提井群的每个地下多相抽提井1分别包含井管和设置在井管下部的筛管，筛管的长度大于整个地下水的修复深度。

地下多相抽提井1的井管内均由底部向上填充砂滤层，填充高度均与筛管长度相匹配，填充高度比所在井管中的筛管长度高0.5m，优选地，砂滤层设置在筛管之外和井管之内，即位于筛管和井管之间。砂滤层以上和井口以下设有膨润土的封口层，封口层之上的地面处以水泥浆封孔。

本发明还提供了上述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统的抽提方法，其包含：

步骤1，安装若干地下多相抽提井1，组成地下多相抽提井群；步骤2，安装进水管路；步骤3，安装排水管路10、废气管路12和废水管路13；步骤4，在气水分离器11下部循环水箱8部分和射流式真空泵进水口之间设置补水管路15，补水管路15上设置独立的补水调节阀门14，用于补水管路15的真空度调节从而控制补水流量；步骤5，通过安装好的多相抽提系统进行污染场地土壤地下水抽提，地下多相抽提井1抽出的地下气水混合物进入气水分离器11进行分离处理，废气通过废气管路12排入后续废气处理系统，废水部分或全部通过废水管路13排入后续废水处理系统，部分通过补水管路15回流入射流式真空泵作为工作水使用。

下面结合实施例对本发明提供的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统及方法做更进一步描述。

实施例1

一种基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，包含地下多相抽提井群和地面射流式真空系统。

地下多相抽提井群由根据污染/修复深度进行匹配设计的地下多相抽提井1组成，每个地下多相抽提井1均通过配置单独的软管调节阀门3的钢丝软管2连接至地面射流式真空系统的进水总管4，进水总管4在地下多相抽提井群部分设置进水总调节阀门5。

地面射流式真空系统由射流式真空泵、气水分离器11以及相应的连接管道组成，地面射流式真空系统运行时，射流式真空泵所附循环水箱8中的工作水经所附循环水泵6抽出并泵入射流器7，在射流器7中形成高速喷射水流并在进水口产生真空负压，真空负压通过进水总管4等传递至地下多相抽提井群，从而将污染/修复区域的地下水、土壤气体等一并抽入循环水箱8。

循环水箱8内部设置隔板9进行初步的气水分离，分离出的水作为工作水在地面射流式真空系统循环使用，其余气水混合物则从出水口通过排水管路10排入气水分离器11。经过气水分离，废气通过废气管路12排入后续废气处理系统，废水通过废水管路13排入后续废水处理系统或者通过补水管路15回流入射流式真空泵作为工作水使用。

气水分离器11和地面射流式真空系统进水总管4之间增设补水管路15，并设置单独的补水调节阀门14，用于补水管路15的真空度调节。在出现如多相抽提抽出气水比例过高等造成射流泵工作水损失的情况时，可调节进水总调节阀门5和补水调节阀门14控制真空负压在地下多相抽提井群和补水管路15之间的分配，通过适量的补水维持循环水箱8中足够的工作水，从而实现多相抽提系统的稳定运行。

本实施例还提供了上述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统的抽提方法，该方法包含：

步骤1，安装若干地下多相抽提井1，组成地下多相抽提井群；地下多相抽提井1的安装深度与污染深度匹配，筛管长度大于整个地下水的修复深度，井管内砂滤层填充高度与筛管长度匹配，一般应填至筛管以上约0.5m，优选地，砂滤层设置在筛管之外和井管之内，即位于筛管和井管之间。井点填砂后，井口以下用膨润土封口压实，地面采用水泥浆封孔，封孔深度根据实际地下水位合理确定。

步骤2，安装进水管路；使安装好的地下多相抽提井1分别通过钢丝软管2连接至进水总管4，进水总管4连接至射流式真空泵的进水口，每个钢丝软管2上分别设置单独的软管调节阀门3，用于单个抽提井的真空度调节，进水总管4上设置进水总调节阀门5，用于地下多相抽提井群的真空度调节。

步骤3，安装排水管路10、废气管路12和废水管路13；射流式真空泵的出水口通过排水管路10连接至气水分离器11，气水分离器11通过废气管路12连接后续废气处理系统，气水分离器11还通过废水管路13连接后续废水处理系统。

步骤4，在气水分离器11下部循环水箱8部分和射流式真空泵进水口之间设置补水管路15，通过射流式真空泵运行产生的真空吸力自动从气水分离器11下部吸入分离出来的水作为射流式真空泵的工作水使用，补水管路15上设置独立的补水调节阀门14，用于补水管路15的真空度调节从而控制补水流量。

步骤5，通过安装好的多相抽提系统进行污染场地土壤地下水抽提，地下多相抽提井1抽出的地下气水混合物进入气水分离器11进行分离处理，废气通过废气管路12排入后续废气处理系统，废水部分或全部通过废水管路13排入后续废水处理系统，部分通过补水管路15回流入射流式真空泵作为工作水使用。

本发明提供的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统及方法，该系统由地下多相抽提井群与地面射流式真空系统构成，可应用于挥发性有机物、可生物降解的半挥发性有机物以及可移动态轻质非水相流体等污染场地的土壤地下水修复工程，具有技术成熟可靠、安装和调试周期短、运行操作简单灵活、运行维护费用低廉等优势。同时，该系统针对射流式真空系统管路设计上做的改进，提高了多相抽提系统运行的灵活性和稳定性，拓展了轻型井点降水装置在多相抽提工艺系统上的应用场景。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，用于污染场地土壤地下水修复，其特征在于，所述抽提系统包含地下多相抽提井群与地面射流式真空系统；所述的地下多相抽提井群包含若干个地下多相抽提井；所述的地面射流式真空系统中设有补水管路，通过其补水维持地面射流式真空系统中的工作水足够以使该多相抽提系统稳定运行。

2.根据权利要求1所述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，其特征在于，所述的地面射流式真空系统，包含射流式真空泵、气水分离器以及相应的连接管道。

3.根据权利要求2所述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，其特征在于，所述的连接管道包含进水管路、排水管路、废气管路、废水管路以及补水管路；所述的进水管路连接地下多相抽提井和射流式真空泵，进水管路包含分别连接若干地下多相抽提井的若干软管以及连接软管与射流式真空泵的进水总管，进水总管上设有进水总调节阀门，每个软管上分别设有软管调节阀门。

4.根据权利要求3所述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，其特征在于，所述的排水管路连接射流式真空泵和气水分离器，将射流式真空泵的排水通过排水管路排入气水分离器；废气管路连接气水分离器和后续废气处理系统，废水管路连接气水分离器和后续废水处理系统。

5.根据权利要求3所述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，其特征在于，所述的补水管路，其两端分别连接气水分离器下部和射流式真空泵，通过射流式真空泵运行产生的真空吸力自动从气水分离器下部吸入分离出来的水作为射流式真空泵的工作水使用。

6.根据权利要求5所述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，其特征在于，所述的气水分离器，其分离的废气通过废气管路排入后续废气处理系统，分离的废水通过废水管路排入后续废水处理系统或通过补水管路回流入射流式真空泵作为工作水使用。

7.根据权利要求6所述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，其特征在于，所述的补水管路上设有补水调节阀门，与进水管路上的调节阀门共同控制射流式真空泵产生的真空负压在地下多相抽提井群和补水管路之间的分配，使补水管路的补水维持地面射流式真空系统中的工作水足够以使该多相抽提系统稳定运行。

8.根据权利要求7所述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，其特征在于，所述的地下多相抽提井群，其每个地下多相抽提井分别包含井管和设置在井管下部的筛管，筛管的长度大于整个地下水的修复深度。

9.根据权利要求8所述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统，其特征在于，所述地下多相抽提井，其井管内均由底部向上填充砂滤层，填充高度均与筛管长度相匹配，填充高度比所在井管中的筛管长度高0.5m，砂滤层以上和井口以下设有膨润土的封口层，封口层之上的地面处以水泥浆封孔。

10.一种根据权利要求1～9中任意一项所述的基于轻型井点降水工艺的改进型多相抽提系统的抽提方法，其特征在于，该方法包含：

步骤1，安装若干地下多相抽提井，组成地下多相抽提井群；地下多相抽提井的安装深度与污染深度匹配，筛管长度大于整个地下水的修复深度，井管内砂滤层填充高度与筛管长度匹配，填至筛管以上0.5m，井点填砂后，井口以下用膨润土封口压实，地面采用水泥浆封孔；

步骤2，安装进水管路；使安装好的地下多相抽提井分别通过软管连接至进水总管，进水总管连接至射流式真空泵的进水口，每个软管上分别设置单独的软管调节阀门，用于单个抽提井的真空度调节，进水总管上设置进水总调节阀门，用于地下多相抽提井群的真空度调节；

步骤3，安装排水管路、废气管路和废水管路；射流式真空泵的出水口通过排水管路连接至气水分离器，气水分离器通过废气管路连接后续废气处理系统，气水分离器还通过废水管路连接后续废水处理系统；

步骤4，在气水分离器下部的循环水箱和射流式真空泵进水口之间设置补水管路，通过射流式真空泵运行产生的真空吸力自动从气水分离器下部吸入分离出来的水作为射流式真空泵的工作水使用，补水管路上设置独立的补水调节阀门，用于补水管路的真空度调节从而控制补水流量；

步骤5，通过安装好的多相抽提系统进行污染场地土壤地下水抽提，地下多相抽提井抽出的地下气水混合物进入气水分离器进行分离处理，废气通过废气管路排入后续废气处理系统，废水通过废水管路排入后续废水处理系统或通过补水管路回流入射流式真空泵作为工作水使用。