低渗透非均质性地层的地下水智能多相抽提设备及方法与流程

本发明涉及污染场地地下水治理领域，具体来说，涉及一种低渗透非均质性地层的地下水智能多相抽提设备及方法。

背景技术：

1、在污染场地治理中，地下水多相抽提技术是一种利用真空提取手段，将地下污染区域的土壤气体和地下水一同抽提到地面，并进行分离处理，以控制和修复土壤及地下水中的有机污染物。然而，由于地层低渗透（地层渗透系数k≤10-5cm/s）、非均质性和污染物的复杂性，该技术可能会遇到污染物浓度难以进一步降低，甚至出现浓度回升的现象，即所谓的拖尾和反弹效应。究其原因主要有两个，一是地层本身存在的低渗透和非均质性；二是残留污染物没有得到彻底去除。此外，传统的地下水多相抽提设施大多依赖人工调控，现场决策主要基于经验，而非与场地环境状况直接相关，缺乏智能化。这导致了修复效率低下，以及时间和经济成本的显著增加，严重制约了污染场地的精确修复需求。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种低渗透非均质性地层的地下水智能多相抽提设备及方法，实现自动控制抽提设备，提高污染场地治理效果。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下的技术方案：

3、第一方面，本发明实施例的一种低渗透非均质性地层的地下水智能多相抽提设备，包括控制系统、抽提井、辅助井、压力表、充气气囊泵、吸气气囊泵、药剂注入泵、抽提真空泵、含有流量表和水位表的在线监测装置，其中，所述辅助井内设有药剂注入管、第一泵气管和第一气囊，辅助井井管管壁为第一过滤层，辅助井井管上部为第一密封层，辅助井井管顶部设有第一密封盖；第一泵气管一端位于第一气囊中，第一泵气管的进气口穿过第一密封盖，位于辅助井外侧；辅助井井管内腔形成密封腔体；所述抽提井内设有抽提管、第二泵气管和第二气囊，抽提井井管管壁为第二过滤层，抽提井井管上部为第二密封层，抽提井井管顶部设有第二密封盖；第二泵气管一端位于第二气囊中，第二泵气管的出气口穿过第二密封盖，位于抽提井外侧；抽提井井管内腔形成密封腔体；压力表位于抽提井外侧，用于测量抽提井井管内腔气压；所述控制系统分别与充气气囊泵、吸气气囊泵、药剂注入泵、抽提真空泵和在线监测装置连接；所述抽提管和抽提真空泵的进口连接，抽提真空泵的出口和在线监测装置的进口连接；第二泵气管的出气口和吸气气囊泵连接；所述药剂注入管和药剂注入泵连接，第一泵气管的进气口和充气气囊泵连接。

4、作为优选例，所述的设备还包括多相分离设备、废气处理设备、废气排气筒和废水处理设备；所述多相分离设备的进口和在线监测装置的出口连接，多相分离设备的液体出口与废水处理设备的液体进口连接，多相分离设备的气体出口与废气处理设备的气体进口连接，废气处理设备的气体出口与废气排气筒连接。

5、作为优选例，所述药剂注入管的长度至少为辅助井高度的2/3；第一泵气管的长度至少为辅助井高度的2/3。

6、作为优选例，所述药剂注入管的内管径等于抽提管的内管径。

7、作为优选例，以一个所述抽提井为中心，沿周向布设至少3个辅助井。

8、第二方面，本发明实施例的一种进行地下水智能多相抽提的方法，包括以下步骤：

9、s1、在污染场地布设抽提井和辅助井，所述污染场地为低渗透非均质性地层；

10、s2、控制系统控制抽提真空泵运行一段时间t0，在线监测装置将t0时间范围内获取的在线监测数据，实时反馈控制系统；该过程中，药剂注入泵、充气气囊泵和吸气气囊泵均不运行；

11、s3、控制系统根据获取的数据，现场做出控制，实现对地下污染物的处理。

12、作为优选例，所述步骤s3具体包括：若在线监测装置中的流量表显示流量为零，且水位表显示的水位埋深不再变化，则控制系统控制抽提真空泵停止抽提作业。

13、作为优选例，所述步骤s3具体还包括：在控制抽提真空泵停止抽提作业后，控制系统同时开启充气气囊泵和吸气气囊泵，打通非均质地层，使污染物随地下水流流入抽提管中。

14、作为优选例，所述步骤s3具体还包括：在控制系统控制充气气囊泵和吸气气囊泵开启的同时，若压力表显示的抽提井井管内腔气压 呈现上升以及在线监测装置的水位表显示的水位埋深呈现下降趋势，则控制系统控制抽提真空泵再次开启，进行抽提作业。

15、作为优选例，所述步骤s3具体还包括：在控制抽提真空泵再次开启，以及充气气囊泵和吸气气囊泵运行的同时，若在线监测装置显示场地污染特征指标不再下降或浓度反弹上升趋势，则控制系统控制药剂注入泵进行注药，直到在线监测装置显示场地污染特征指标达到修复目标值，停止注药行为，同时关停抽提真空泵、充气气囊泵和吸气气囊泵。

16、与现有技术相比，本发明的低渗透非均质性地层的地下水智能多相抽提设备及方法，可以实现自动控制抽提设备，提高污染场地治理效果。该设备包括控制系统、抽提井、辅助井、压力表、充气气囊泵、吸气气囊泵、药剂注入泵、抽提真空泵、含有流量表和水位表的在线监测装置。该设备通过在线监测装置集成特征指标在线监测，以及控制系统对充气气囊泵、吸气气囊泵、药剂注入泵、抽提真空泵的控制，实现了对多相抽提设备的智能化启停控制。这突破了传统依赖现场经验的局限，有效避免了不必要的能源浪费，推动了修复过程向绿色低碳环保的方向迈进。

技术特征：

1.一种低渗透非均质性地层的地下水智能多相抽提设备，其特征在于，包括控制系统（1）、抽提井（2）、辅助井（3）、压力表（11）、充气气囊泵（12）、吸气气囊泵（13）、药剂注入泵（14）、抽提真空泵（15）、含有流量表和水位表的在线监测装置（16），其中，

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括多相分离设备（17）、废气处理设备（18）、废气排气筒（19）和废水处理设备（20）；

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述药剂注入管（5）的长度至少为辅助井（3）高度的2/3；第一泵气管（6）的长度至少为辅助井（3）高度的2/3。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述药剂注入管（5）的内管径等于抽提管（4）的内管径。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，以一个所述抽提井（2）为中心，沿周向布设至少3个辅助井（3）。

6.一种基于权利要求1至5中任何一项所述的设备进行地下水智能多相抽提的方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤s3具体还包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤s3具体还包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤s3具体还包括：

技术总结本发明属于污染场地地下水治理领域，公开了一种低渗透非均质性地层的地下水智能多相抽提设备及方法，可实现自动控制抽提设备，提高污染场地治理效果。所述设备包括控制系统、抽提井、辅助井、压力表、充气气囊泵、吸气气囊泵、药剂注入泵、抽提真空泵、含有流量表和水位表的在线监测装置。技术研发人员：王水,尹芝华,冯亚松,柏立森,刘金光,王艺伟,沈酊宇,吕宗祥,钟道旭,陶景忠受保护的技术使用者：江苏省环境科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/11/4