專利名稱：原位修復地下水中揮發(fā)性污染物的空氣注射系統(tǒng)與方法
技術領域：
本發(fā)明屬于地下水污染的原位修復領域，具體涉及一種污染場地地下水修復系統(tǒng)及方法。
背景技術：
隨著工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展，我國地下水污染的問題日益突出，地下水污染所帶來的對環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展的影響也日趨顯露。目前，發(fā)達國家已經(jīng)投入大量人力物力對受污區(qū)域進行修復，地下水的原位修復技術也得到了迅速的發(fā)展。為保障生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的安全及地下水的可持續(xù)利用，必須對已經(jīng)受到污染的地下水進行修復，因此，相關修復技術的研發(fā)已迫在眉睫。我國在污染場地修復領域起步較晚，針對污染場地中的地下水揮發(fā)性有機污染物的修復，目前還沒有大規(guī)模的實地修復工程應用。目前，地下水的原位修復技術主要有生物修復、物理化學修復等。其中，生物修復主要包括地下微生物降解和地上植物修復，此種修復不會破壞生態(tài)環(huán)境，但是修復過程緩慢；物理修復包括抽水處理、隔離圍封、固化穩(wěn)定、土壤抽氣曝氣、超聲波和微波處理以及電動力學修復等技術，這些技術能較好地清除污染，但是成本較高，并可能會影響生態(tài)環(huán)境。理想的環(huán)境污染修復技術應該造價低、修復效果好而且不破壞生態(tài)環(huán)境?，F(xiàn)有空氣注射技術是采用直接注射的方式，將壓縮空氣注入到地下水飽和區(qū)通過吹脫作用，使污染物隨壓縮空氣上升進入非飽和區(qū)，氣態(tài)污染物可通過非飽和區(qū)生物降解進行處理，或直接抽出進行后續(xù)處理。其實質(zhì)是揮發(fā)性污染物從液相轉(zhuǎn)移至氣相，并在氣相中得以去除?？諝庾⑸湎到y(tǒng)的設計參數(shù)需要通過前期的現(xiàn)場測試獲取，但是目前為止，有關地下水空氣注射修復技術的研究還大多處于實驗室研究階段，缺乏配套成熟的技術體系， 從而阻礙了空氣注射技術大規(guī)模工業(yè)化的應用。應用空氣注射技術修復地下水時，需構建空氣注射井，同時在井內(nèi)安裝阻隔器。該裝置為整個技術的關鍵配套設備，主要目的是確保壓縮空氣有效地向地下水飽和區(qū)注入，同時不能在注射井內(nèi)產(chǎn)生回流?，F(xiàn)有供空氣注射技術使用的配套設備，結構復雜且不能重復利用，價格較為昂貴，使用操作難度較大，工程成本高。因此，在應用空氣注射技術修復揮發(fā)性有機污染地下水的同時，必須開發(fā)可重復使用且價格低廉的關鍵配套設備，才能使空氣注射技術得到更廣泛的應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種原位修復地下水中揮發(fā)性污染物的空氣注射系統(tǒng)與方法，要解決地下水的原位修復進度緩慢、修復成本高、對生態(tài)環(huán)境造成破壞、難于工業(yè)化大規(guī)模應用的技術問題。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是
這種原位修復地下水中揮發(fā)性有機污染物的空氣注射系統(tǒng)，包括供氣設備、空氣注射井、地下水監(jiān)測井和土壤氣監(jiān)測井，所述供氣設備由地下供氣設備和地上供氣設備兩部分構成；
地下供氣設備包括位于空氣注射井內(nèi)的注氣鋼管和膨脹型氣體阻隔器，膨脹型氣體阻隔器安裝在注氣鋼管的中下部；所述膨脹型氣體阻隔器包括與注氣鋼管連接的主注氣管， 主注氣管上套有彈性材質(zhì)的膠筒總成，主注氣管還分別在膠筒總成的上下對稱套有一組膠筒接頭、保護套、中間接頭、連接套；所述膠筒總成的上管口套于膠筒接頭I下部外側(cè)，保護套I套于膠筒總成的上管口外側(cè)同時與膠筒接頭I外壁中部卡緊，中間接頭I套于膠筒接頭I上部外側(cè)，連接套I連接于中間接頭I與上接頭之間；上接頭、連接套I、中間接頭I與主注氣管外壁之間圍合成注氣腔體，并在中間接頭I和膠筒接頭I 二者與主注氣管外壁之間留有氣體通道，氣體通道一端連通注氣腔體，另一端連通主注氣管與膠筒總成之間的空隙；上接頭上設有用于使主注氣管與注氣鋼管連接的上接口，并在上接口旁設有充氣接口， 充氣接口上端與外部充氣管連接，充氣接口下端向下延伸與注氣腔體相連通；所述膠筒總成的下管口套于膠筒接頭II上部外側(cè)，保護套II套于膠筒總成的下管口外側(cè)同時與膠筒接頭II外壁中部卡緊，中間接頭II套于膠筒接頭II下部外側(cè)，連接套II連接于中間接頭 II與接箍之間，接箍下端連接下接頭；膠筒接頭II和中間接頭II 二者緊密套于主注氣管外壁；
地上供氣設備包括與注氣鋼管連接的注氣管路，以及與膨脹型氣體阻隔器的充氣接口連接的充氣管路；所述注氣管路由空氣壓縮機、氦氣鋼瓶、儲罐、輸氣管、注氣管、注氣閥、球閥、流量計和壓力表構成；空氣壓縮機的出氣口經(jīng)輸氣管I與儲罐的一個進氣口連接，輸氣管I上依次設有球閥I和流量計I，氦氣鋼瓶的出氣口經(jīng)輸氣管II與儲罐的另一個進氣口連接，輸氣管II上依次設有球閥II和流量計II ；儲罐的出氣口經(jīng)注氣管與空氣注射井內(nèi)的注氣鋼管連接，注氣管上依次設有球閥III、 流量計III、壓力表和注氣閥，在注氣閥和和壓力表之間的注氣管經(jīng)支路與球閥 IV連接；所述充氣管路由小型空壓機、充氣管和球閥V構成，小型空壓機的出氣口經(jīng)充氣管與膨脹型氣體阻隔器的充氣接口連接，充氣管上設有球閥V ；
所述空氣注射井由空氣注射井井管和填充層構成，空氣注射井井管底部密封，空氣注射井井管從底部至頂部依次為沉淀管段、篩管段和直管段；沉淀管段長30 50cm，篩管段設置于目標污染區(qū)以下0. 3 1. 5m處，直管段上端延伸至地面以上，所述填充層由石英砂濾層、膨潤土層和混凝土層構成，石英砂濾層填充在篩管段周圍，其上下兩端至少比篩管段長出30cm，膨潤土層一部分填充在石英砂濾層與混凝土層之間，其頂面與巖層的弱透水層上端齊平，另一部分填充在石英砂濾層到空氣注射井鉆孔底部之間，混凝土層填充在膨潤土層至地面之間；
所述地下水監(jiān)測井由地下水監(jiān)測井井管、井帽與填充層構成，所述地下水監(jiān)測井井管底部密封，地下水監(jiān)測井井管從底部至頂部依次為沉淀管段、篩管段和直管段三部分；所述沉淀管段長30 50cm，篩管段放置于目標污染區(qū)范圍內(nèi)，長度能夠滿足水位變化引起的目標污染區(qū)的變動，直管段向上延伸至地面，其頂端加蓋管帽；所述填充層由石英砂濾層、 膨潤土層和混凝土層構成，石英砂濾層填充在篩管段周圍，其上下兩端至少比篩管段長出 30cm，膨潤土層一部分填充在石英砂濾層與混凝土層之間，其頂面與巖層的弱透水層上端齊平，另一部分填充在石英砂濾層到地下水監(jiān)測井鉆孔底部之間，混凝土層填充在膨潤土層至地面之間；所述土壤氣監(jiān)測井由土壤氣探頭、導氣軟管、快接閥門、護管、管帽和填充層構成，所述土壤氣探頭的管壁上間隔開縫，所述導氣軟管下端伸入土壤氣探頭內(nèi)部，上端高于地面至少30cm并與地面上方的快接閥門相連，快接閥門外側(cè)套有護管，護管上有管帽；所述填充層由石英砂濾層、膨潤土層和混凝土層構成，石英砂濾層填充在土壤氣探頭周圍，其上下兩端至少比土壤氣探頭長出30cm，膨潤土層一部分填充在石英砂濾層與混凝土層之間，其頂面與巖層的弱透水層上端齊平，另一部分填充在石英砂濾層到土壤氣監(jiān)測井鉆孔底部之間，混凝土層填充在膨潤土層至地面之間。所述空氣注射井井管、地下水監(jiān)測井井管、土壤氣探頭外殼的材質(zhì)為化工級UPVC， 導氣軟管的材質(zhì)為PVC。所述膠筒總成為橡膠材質(zhì)，該裝置其余部件的材質(zhì)均為35CrMo合金結構鋼；膠筒總成的上管口內(nèi)壁設有用于容納膠筒接頭I下部的內(nèi)凹槽，上管口外壁設有用于容納保護套I的外凹槽；所述膠筒總成的下管口與上管口形狀相同。所述主注氣管以及上接頭的上接口均為偏心設置，充氣接口位于上接口遠離上接頭中心的一側(cè)。所述中間接頭I在與膠筒接頭I及連接套I的接觸面上開有凹槽并設有密封圈， 上接頭在與連接套I及主注氣管外壁的接觸面上開有凹槽并設有密封圈；
所述中間接頭II在與膠筒接頭II、連接套II及主注氣管外壁的接觸面上開有凹槽并設有密封圈，接箍在與連接套II及主注氣管外壁的接觸面上開有凹槽并設有密封圈；
所述中間接頭I內(nèi)壁是與膠筒接頭I上部形狀呈互為配合的臺階狀，中間接頭I外壁上部以及上接頭外壁下部分別設有用于容納連接套I的凹槽；
所述中間接頭II內(nèi)壁是與膠筒接頭II上部形狀呈互為配合的臺階狀，中間接頭II外壁下部以及接箍外壁上部分別設有用于容納連接套II的凹槽。所述保護套I上口設有內(nèi)沿，膠筒接頭I外壁中部有凸緣，保護套I的內(nèi)沿與膠筒接頭I上的凸緣卡緊；
所述保護套II的下口設有內(nèi)沿，膠筒接頭II外壁中部有凸緣，保護套II的內(nèi)沿與膠筒接頭II上的凸緣卡緊。這種原位修復地下水中揮發(fā)性污染物的空氣注射方法，步驟如下
步驟一、通過場地調(diào)查，獲取場地水文地質(zhì)參數(shù)與污染情況，初步判定技術應用的可行
性；
步驟二、在選定區(qū)域中，采用直接鉆孔方式布設空氣注射井、地下水監(jiān)測井、土壤氣監(jiān)測井，空氣注射系統(tǒng)至少設有一個、地下水監(jiān)測井至少設有兩個、土壤氣監(jiān)測井至少設有五個；安裝注氣系統(tǒng)，并對膨脹型氣體阻隔器的運行進行測試，
先開啟小型空壓機，使壓縮空氣由膨脹型氣體阻隔器的充氣接口進入，再經(jīng)注氣腔體、 氣體通道進入主注氣管與膠筒總成之間的空隙，并使膠筒總成逐漸膨脹形成環(huán)形密封腔， 最終與空氣注射井的井壁貼緊，起到與井下液體和氣體的阻隔作用；注氣開始時，開啟空氣壓縮機，壓縮空氣通過注氣鋼管輸送至地下水飽和區(qū)；注氣結束時，先關閉空氣壓縮機，再關閉小型空壓機，緩慢釋放壓縮空氣，待膠筒總成的膠皮恢復成原有狀態(tài)后，將膨脹型氣體阻隔器回收至地面；
步驟三、進行地下水溶解氧本底測試、土壤氣本底測試、注氣壓力與流量測試、地下水壓力響應測試、地下水溶解氧測試、氦氣示蹤測試、土壤氣測試；通過注氣壓力與流量測試， 獲得最佳注氣壓力、注氣流量；通過地下水壓力響應測試、地下水溶解氧測試、氦氣示蹤測試、土壤氣測試，獲得4個空氣注射影響半徑，最終空氣注射影響半徑范圍在測試結果的最小值與最大值之間；所述地下水溶解氧本底測試具體步驟如下步驟1，用地下水液位計測量地下水監(jiān)測井Gl中地下水位；步驟2，將潛水泵放入地下水監(jiān)測井Gl中水面以下，抽出3 5倍篩管段的地下水，直至抽出的地下水較為清澈；步驟3，將潛水泵從地下水監(jiān)測井Gl中取出；步驟4，用地下水液位計測量地下水位，待水位恢復至或接近初始水平后用溶解氧儀測量地下水中溶解氧含量；步驟5，重復步驟1 4，對其他地下水監(jiān)測井進行溶解氧測試； 所述土壤氣本底測試具體步驟如下步驟1，打開土壤氣監(jiān)測井上的管帽與導氣軟管頂端的快接閥門，將導氣軟管連接到便攜式氣體分析儀的進氣口，觀測C02、O2讀數(shù)；步驟2，便攜式氣體分析儀讀數(shù)穩(wěn)定后將VOC測試儀PID放置在便攜式氣體分析儀的出氣口處，記錄VOC濃度；所述注氣壓力與流量測試具體步驟如下步驟1，計算場地最小注氣壓力Rnin與最大注氣壓力Pmax，計算方法如下 Pmin (psig) =0. 43H+填充材料阻力P+內(nèi)壁阻力P，Pmax=O. 73D。式中，H=地下水位到篩管段上端的高度ft ；填充材料阻力P+井內(nèi)壁阻力P=井中環(huán)形填充材料與井內(nèi)壁構造造成的空氣注入阻力，一般砂質(zhì)土 <0. 2psig ；D=地面到篩管段上端的高度；步驟2，選擇距離空氣注射井較近的一個地下水監(jiān)測井，放置地下水位記錄儀； 步驟3，開啟球閥I、球閥III與注氣球閥，且關閉其他閥門，開啟空氣壓縮機，調(diào)節(jié)球閥 III的開啟程度，使空氣注氣井井口壓力表讀數(shù)Pl稍大于Riiin，同時記錄空氣注氣井井口流量計III的讀數(shù)，每隔5min記錄一次地下水位記錄儀讀數(shù)；步驟4，當?shù)叵滤环€(wěn)定后，關閉注氣球閥、球閥I和空氣壓縮機，每隔5min記錄一次地下水位記錄儀讀數(shù)，直至地下水位恢復至或接近初始水平；步驟5，重復步驟3 4，其中調(diào)節(jié)球閥III的開啟程度，使其的開啟度逐步變小大，使注射井口壓力表讀數(shù)Pn逐漸增大，但Pn不能超過Pmax ；步驟6，繪制不同注氣壓力條件下地下水位高度隨注氣時間變化圖，隨著注氣壓力不斷增大，當?shù)叵滤桓叨仍龇_始減小或地下水位開始下降時，確定該注氣壓力為最佳注氣壓力Pop，與其對應的注氣流量作為最佳注氣流量； 所述地下水壓力響應測試具體步驟如下 步驟1，在每個地下水監(jiān)測井中各放置一個地下水位記錄儀；步驟2，開啟球閥I球閥III與注氣球閥，且關閉其他閥門，開啟空氣壓縮機，調(diào)節(jié)球閥球閥III的開啟程度，使空氣注氣井井口壓力表與流量計III的讀數(shù)達到最佳注氣壓力與流量(Pop, Fop)；步驟3，此時開始計時，每隔5min分別記錄一次地下水位記錄儀讀數(shù)，直至達到穩(wěn)定狀
態(tài)；
步驟4，當?shù)叵滤环€(wěn)定后，關閉注氣球閥、球閥I和空氣壓縮機，每隔5min分別記錄一次地下水位記錄儀讀數(shù)，直至地下水位恢復至或接近初始水平；
步驟5，繪制不同地下水監(jiān)測井中地下水位隨時間變化曲線圖，水位變化相對明顯曲線對應的距離均位于空氣注射影響范圍內(nèi)，其中最遠的距離即為空氣注射影響半徑； 所述地下水溶解氧測試具體步驟如下
步驟1，開啟球閥I、球閥III與注氣球閥，且關閉其他閥門，開啟空氣壓縮機，調(diào)節(jié)球閥 III的開啟程度，使空氣注氣井井口壓力表與流量計III的讀數(shù)達到最佳注氣壓力與流量 (Pop, Fop)；
步驟2，開始注氣，注氣時間要略長于壓力響應測試中地下水響應達到穩(wěn)定的時間，以確保地下水已經(jīng)達到注氣平衡狀態(tài)；
步驟3，按照距離空氣注射井由近及遠的順序，對所有地下水監(jiān)測井進行洗井與溶解氧的測量，具體做法同溶解氧本底測試；
步驟4，將地下水監(jiān)測井溶解氧測試結果與溶解氧本底測試結果進行對比，溶解氧濃度變化相對明顯曲線對應的距離均位于空氣注射影響范圍內(nèi)，其中最遠的距離即為空氣注射影響半徑；
所述氦氣示蹤測試步驟如下
步驟1，開啟球閥I、球閥III與注氣球閥，且關閉其他閥門，開啟空氣壓縮機，調(diào)節(jié)球閥 III的開啟程度，使空氣注氣井井口壓力表與流量計III的讀數(shù)達到最佳注氣壓力與流量
(P F ) ·
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步驟2，關閉注氣球閥，打開球閥IV，逐漸調(diào)節(jié)球閥IV的開啟度，使空氣注氣井井口壓力表與流量計III讀數(shù)顯示為(P_ F r)；
步驟3，打開球調(diào)整球和球閥II，使流量計II與流量計I的讀數(shù)成1 10比例， 同時保持空氣注氣井井口壓力表與流量計III的讀數(shù)為(P。p，F(xiàn)op)； 步驟4，用氦氣檢測儀在球閥IV處測量氦氣濃度；
步驟5，關閉球閥IV，打開注氣球閥，確保球閥IV關閉的程度與注氣球閥開啟的程度保持一致，即開始向空氣注射井中注入氦氣與壓縮空氣的混合氣體；
步驟6，打開土壤氣監(jiān)測井上的管帽，打開導氣軟管末端的快接閥門，將導氣軟管連接到便攜式氣體分析儀的進氣口，觀測C02、O2讀數(shù)，讀數(shù)穩(wěn)定后將氦氣檢測儀放置在便攜式氣體分析儀的出氣口處，每隔5min記錄一次氦氣濃度；
步驟7，氦氣濃度穩(wěn)定后，關閉注氣球閥、球閥III、球閥11、球_1和空氣壓縮機，每隔 5min記錄一次氦氣濃度，直至氦氣濃度為O或者極?。?br> 步驟8，重復步驟1 7，按照距離空氣注射井由近到遠的順序，在其它土壤氣監(jiān)測井中進行氦氣示蹤測試，在進行一個新的氦氣測試之前要確保土壤中氦氣殘留濃度很?。?br> 步驟9，對每個土壤氣監(jiān)測井繪制氦氣濃度隨時間變化曲線圖，氦氣濃度變化相對明顯曲線對應的距離均位于空氣注射影響范圍內(nèi)，其中最遠的距離即為空氣注射影響半徑；所述土壤氣測試具體步驟如下
步驟1，開啟球閥I、球閥III與注氣球閥，且關閉其他閥門，開啟空氣壓縮機，調(diào)節(jié)球閥III的開啟程度，使空氣注氣井井口壓力表與流量計III讀數(shù)達到最佳注氣壓力與流量 (P F ) ·
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步驟2，開始注氣，注氣時間要略長于氦氣示蹤測試過程中氦氣示蹤達到穩(wěn)定所需時
間；
步驟3，對各個土壤氣監(jiān)測井進行土壤氣測試，具體方法同土壤氣本底測試； 步驟4，將土壤氣測試濃度測試結果與土壤氣本底測試結果進行對比，土壤中揮發(fā)性有機物濃度，即VOC濃度變化相對明顯位置均位于空氣注射影響范圍內(nèi)，其中最遠的距離即為空氣注射影響半徑；
步驟四、根據(jù)測試獲得的影響半徑與注氣工況，進行空氣注射井布置與空氣壓縮機的布設，并設置地下水監(jiān)測井與土壤氣監(jiān)測井；
步驟五、開始修復前，在空氣注射前通過小型空壓機對膨脹型氣體阻隔器進行充氣，阻隔井下液體與氣體，再開啟空氣壓縮機向地下水飽和區(qū)輸送壓縮空氣進行注氣修復；同時， 對注氣工況、地下水和土壤氣中污染物濃度進行監(jiān)測，當污染物濃度達到規(guī)定的修復目標值后，先關閉空氣壓縮機，再關閉小型空壓機，將膨脹型氣體阻隔器回收至地面，修復結束。所述步驟一中，場地水文地質(zhì)參數(shù)包括土壤類型、粒徑分布、水力傳導系數(shù)、氣體滲透性、孔隙度等；污染情況包括污染物組成、污染物性質(zhì)、污染物是否只存在于潛水層中， 是否有非水相液體NPALs相賦存；具有技術應用可行性須同時滿足以下條件地下水層中沒有NAPLs賦存、受污染的地下水位于潛水層、含水層的巖性需各項同性且顆粒較粗、土壤滲透性彡1. OX IO-9Cm2、污染物在室溫下需具有揮發(fā)性、污染物的蒸汽壓>0. 5mmHg、污染物的沸點<25(T30(TC、污染物的亨利常數(shù)>100atm。所述步驟四中，根據(jù)測試中獲得的影響半徑，采用等三角計算法確定空氣注射井的間距，使三個相鄰空氣注射井之間的連線構成一個等三角形，以此確保井與井之間不存在修復死角，空氣壓縮機根據(jù)現(xiàn)場場地與經(jīng)濟預算情況布設為一井一機或多井一機，每個空氣注射井井口須安裝壓力表與流量計，地下水監(jiān)測井的布設應遵循以下原則一、地下水監(jiān)測井應涵蓋修復區(qū)域上游、修復區(qū)域、修復區(qū)域下游；二、地下水監(jiān)測井的數(shù)量與分布根據(jù)項目需求與場地環(huán)境而定；如果修復場地有地下室、地下管線等敏感體存在，則需要在這些敏感體附近布設土壤氣監(jiān)測井。所述步驟五中，修復開始階段，要對每個注射井進行注氣壓力與注氣流量監(jiān)測，系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，可適當減少注氣工況的監(jiān)測頻率；在修復開始前，需要對地下水中污染濃度進行檢測；修復過程中，每隔一定時間對地下水中污染物濃度進行檢測，掌握地下水中污染物的去除規(guī)律，污染物濃度達到修復目標值后仍要對地下水進行一定時間的持續(xù)監(jiān)測，確保地下水中污染物沒有反彈；修復過程中如果土壤氣監(jiān)測井中監(jiān)測到的污染物濃度達到對附近人群或環(huán)境造成危害的程度，則需要增設土壤氣相抽提系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明是將加壓后的氣體(通常采用空氣或氧氣)注射到地下水的飽和帶中，以降低吸附在土壤以及溶解在地下水中的可揮發(fā)性物質(zhì)的濃度。同時，空氣注射還可以增加地下水中的氧，從而促進生物降解。
修復施工時，將本發(fā)明特別設計的膨脹型氣體阻隔器下放至空氣注射井內(nèi)相應位置，通過充氣管路向主注氣管外壁與膠筒總成之間注入壓縮空氣，使膠筒總成逐漸膨脹形成密閉的環(huán)形空間，最終與井壁貼緊，從而確保通過主注氣管的壓縮空氣單向注入地下含水層中，實現(xiàn)井下氣體與液體的阻隔。該裝置有效地解決了空氣注射技術實際工程應用的一個關鍵難題。當整個修復工程結束時，可通過與充氣接口連接的管路緩慢釋放壓縮空氣， 使膠筒總成的膠皮慢慢恢復成原有狀態(tài)，即裝置被解封，解封后的裝置可利用吊卡等專有工具回收至地面。該膨脹型氣體阻隔器除膠筒總成的膠皮為橡膠材質(zhì)外，其余材質(zhì)均采用 35CrMo合金結構鋼，具有較高的靜力強度、沖擊韌性及疲勞極限。主注氣管以及在上接頭中的上接口偏心設置，可確保充氣接口與膠筒密封腔順利連接。膨脹型氣體阻隔器的結構簡單、便于安裝使用，座封可靠、密封性好、保壓時間長、阻隔作用明顯、能耗低，裝置泄壓后能從注射井內(nèi)收回、解封、取出以實現(xiàn)重復利用，使用成本低廉。使用膨脹型氣體阻隔器能夠保證在空氣注射井內(nèi)實現(xiàn)快速、單向注氣，能夠滿足對揮發(fā)性有機物污染場地的地下水采用大規(guī)模原位空氣注射技術修復的需要。
本發(fā)明原位修復地下水中揮發(fā)性污染物的空氣注射方法通過注氣壓力與流量測試，可獲得最佳注氣壓力、注氣流量；通過地下水壓力響應測試、地下水溶解氧測試、氦氣示蹤測試、土壤氣測試，可獲得空氣注射影響半徑，從而使系統(tǒng)的修復效率達到最佳，在控制修復成本的同時保證了修復效果。
本發(fā)明克服了傳統(tǒng)方法進度緩慢、成本高、對生態(tài)環(huán)境造成破壞的缺點，解決了地下水修復領域中難于工業(yè)化大規(guī)模應用的技術問題。
本發(fā)明設備費用低，工作效率高，能保證地下水快速修復。此外，在地下水修復過程中，不會對生態(tài)環(huán)境造成二次污染破壞，是一種適合在污染場地地下水修復上大規(guī)模應用的技術，可用以高效快捷地解決地下水污染的問題。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是本發(fā)明測試步驟的平面布置圖。
圖2是供氣設備的結構示意圖。
圖3是空氣注射井的剖面圖。
圖4是地下水監(jiān)測井的剖面圖。
圖5是土壤氣監(jiān)測井的剖面圖。
圖6是膨脹型氣體阻隔器的結構示意圖。
圖7是圖6上部的放大圖。
圖8是圖6下部的放大圖。
圖9是圖6的俯視結構示意圖。
圖10是膨脹型氣體阻隔器的使用方法示意圖。
附圖標記1-空氣注射井、2-地下水監(jiān)測井、3- 土壤氣監(jiān)測井、4-膨脹型氣體阻隔器、4. 1 一上接頭、4. 2 一連接套I、4. 3 一中間接頭I、4. 4 一保護套I、4. 5 一膠筒接頭I、 4. 6 一膠筒總成、4. 7 一主注氣管、4. 8 一接箍、4. 9 一下接頭、4. 10 一連接套II、4. 11-中間接頭II、4. 12-保護套II、4. 13-膠筒接頭II、4. 14-密封圈、4. 15-注氣腔體、4. 16-氣體通道、4. 17-環(huán)形密封腔、4. 18-充氣接口、4. 19-上接口、5-氦氣鋼瓶、6-球閥1、7_球閥II、 8-流量計I、9-流量計II、10-儲罐、11 -球閥III、12-流量計III、13-壓力表、14-球閥IV、 15-注氣閥、16-注氣鋼管、17-空氣壓縮機、18-小型空壓機、19-球閥V、20_輸氣管I、21-輸氣管II、22-支路、23-注氣管、24-充氣管、25-空氣注射井井管、25. 1-直管段、25. 2-篩管段、25. 3-沉淀管段、26-石英砂濾層、27-膨潤土層、28-混凝土層、29-管帽、30-地下水監(jiān)測井井管、30. 1-直管、30. 2-篩管、30. 3-沉淀管、31-護管、32-快接閥門、33-導氣軟管、 34- 土壤氣探頭、35-地下水最高水位、36-地面。
具體實施例方式實施例參見圖1、圖2所示，這種原位修復地下水中揮發(fā)性有機污染物的空氣注射系統(tǒng)，包括供氣設備、空氣注射井1、地下水監(jiān)測井2和土壤氣監(jiān)測井3。所述供氣設備由地下供氣設備和地上供氣設備兩部分構成。在空氣注射影響測試時，空氣注射系統(tǒng)1至少設有一個、地下水監(jiān)測井2至少設有兩個、土壤氣監(jiān)測井3至少設有五個，地下水監(jiān)測井2即圖1中標記G1、G2、G3、土壤氣監(jiān)測井3即圖1中標記Si、S2、S3、S4、S5、S6，所述地下水監(jiān)測井2與土壤氣監(jiān)測井3的布設應該能獲取距離空氣注射井1不同距離不同方向上的氣流分布狀況，具體布置情況可根據(jù)現(xiàn)場條件進行相應調(diào)整。參見圖2所示，地下供氣設備包括位于空氣注射井1內(nèi)的注氣鋼管16和膨脹型氣體阻隔器17，膨脹型氣體阻隔器17安裝在注氣鋼管16的中下部。地上供氣設備包括與注氣鋼管16連接的注氣管路，以及與膨脹型氣體阻隔器4的充氣接口 4. 18連接的充氣管路；所述注氣管路由空氣壓縮機17、氦氣鋼瓶5、儲罐10、輸氣管、注氣管、注氣閥、球閥、流量計和壓力表構成；空氣壓縮機17的出氣口經(jīng)輸氣管120與儲罐10的一個進氣口連接，輸氣管I上依次設有球閥16和流量計18，氦氣鋼瓶5的出氣口經(jīng)輸氣管Π21與儲罐10的另一個進氣口連接，氦氣鋼瓶5中氦氣純度為99. 999% ；輸氣管 II上依次設有球閥117和流量計119 ；儲罐10的出氣口經(jīng)注氣管23與空氣注射井1內(nèi)的注氣鋼管16連接，注氣管23上依次設有球閥11111、流景計11112、壓力表13和注氣閥15， 在注氣閥和和壓力表之間的注氣管23經(jīng)支路22與球14連接；所述充氣管路由小型空壓機18、充氣管M和球閥V 19構成，小型空壓機18的出氣口經(jīng)充氣管M與膨脹型氣體阻隔器4的充氣接口 4. 18連接，充氣管M上設有球閥V 19。參見圖3所示，所述空氣注射井1由空氣注射井井管25和填充層構成，空氣注射井井管25，的材質(zhì)為化工級UPVC，空氣注射井井管底部密封，從底部至頂部依次為沉淀管段25. 3、篩管段25. 2和直管段25. 1 ；沉淀管段長30 50cm，篩管段設置于目標污染區(qū)以下0. 3 1. 5m處，篩管段縫寬0. 05mm,縫間距1cm，長度為0. 3m_l. 5m ；直管段上端延伸至地面以上，所述填充層由石英砂濾層沈、膨潤土層27和混凝土層28構成，石英砂濾層6填充在篩管段25. 2周圍，其上下兩端至少比篩管段長出30cm，膨潤土層27 —部分填充在石英砂濾層26與混凝土層觀之間，其頂面與巖層的弱透水層上端齊平，另一部分填充在石英砂濾層沈到空氣注射井鉆孔底部之間，混凝土層觀填充在膨潤土層27至地面36之間。參見圖4所示，所述地下水監(jiān)測井2由地下水監(jiān)測井井管30、井帽四與填充層構成，地下水監(jiān)測井井管30的材質(zhì)為化工級UPVC，地下水監(jiān)測井井管30底部密封，從底部至頂部依次為沉淀管段30. 3、篩管段30. 2和直管段30. 1三部分；所述沉淀管段30. 3長30 50cm，篩管段30. 2放置于目標污染區(qū)范圍內(nèi)，長度能夠滿足水位變化引起的目標污染區(qū)的變動，直管段30. 1向上延伸至地面，其頂端加蓋管帽M ；所述填充層由石英砂濾層沈、膨潤土層27和混凝土層觀構成，石英砂濾層沈填充在篩管段30. 2周圍，其上下兩端至少比篩管段長出30cm，膨潤土層27 —部分填充在石英砂濾層沈與混凝土層觀之間，其頂面與巖層的弱透水層上端齊平，另一部分填充在石英砂濾層沈到地下水監(jiān)測井鉆孔底部之間，混凝土層觀填充在膨潤土層27至地面36之間。地下水監(jiān)測井建井結束后需用貝勒管或者其他洗井設備洗井，直到地下水的PH值、電導率、氧化還原電位、溶解氧、濁度、水溫等水質(zhì)參數(shù)值穩(wěn)定，洗井結束。參見圖5所示，所述土壤氣監(jiān)測井3由土壤氣探頭34、導氣軟管33、快接閥門32、 護管31、管帽四和填充層構成，所述土壤氣探頭34采用材質(zhì)為化工級UPVCjhg 25mm，其管壁上間隔開縫，縫寬0. 5mm,縫間距5mm，長度至少0. 15m,導氣軟管33的材質(zhì)為PVC軟管， 外徑10mm，導氣軟管33下端伸入土壤氣探頭34內(nèi)部，上端高于地面至少30cm并與地面上方的快接閥門32相連，快接閥門外側(cè)套有護管31，護管31下部埋于混凝土層觀中20cm， 上部伸出地面不低于30cm，護管上有管帽四；所述填充層由石英砂濾層沈、膨潤土層27和混凝土層觀構成，石英砂濾層沈填充在土壤氣探頭34周圍，其上下兩端至少比土壤氣探頭34長出30cm，膨潤土層27 —部分填充在石英砂濾層沈與混凝土層觀之間，其頂面與巖層的弱透水層上端齊平，另一部分填充在石英砂濾層沈到土壤氣監(jiān)測井鉆孔底部之間，混凝土層觀填充在膨潤土層27至地面36之間。參見圖6 8所示，所述膨脹型氣體阻隔器包括與注氣鋼管16連接的主注氣管 4. 7，主注氣管上套有彈性材質(zhì)的膠筒總成4. 6，主注氣管4. 7還分別在膠筒總成的上下對稱套有一組膠筒接頭、保護套、中間接頭、連接套；所述膠筒總成4. 6的上管口套于膠筒接頭14. 5下部外側(cè)，保護套14. 4套于膠筒總成4. 6的上管口外側(cè)同時與膠筒接頭14. 5外壁中部卡緊，中間接頭14. 3套于膠筒接頭14. 5上部外側(cè)，連接套14. 2連接于中間接頭14. 3 與上接頭4. 1之間；上接頭4. 1、連接套14. 2、中間接頭14. 3與主注氣管4. 7外壁之間圍合成注氣腔體4. 15，并在中間接頭14. 3和膠筒接頭14. 5 二者與主注氣管4. 7外壁之間留有氣體通道4. 16，氣體通道一端連通注氣腔體4. 15，另一端連通主注氣管4. 7與膠筒總成4. 6之間的空隙；上接頭4. 1上設有用于使主注氣管4. 7與注氣鋼管16連接的上接口 4. 19，并在上接口 4. 19旁設有充氣接口 4. 18，充氣接口上端與外部充氣管17連接，充氣接口 4. 18下端向下延伸與注氣腔體4. 15相連通；所述膠筒總成4. 6的下管口套于膠筒接頭 114. 13上部外側(cè)，保護套114. 12套于膠筒總成4. 6的下管口外側(cè)同時與膠筒接頭114. 13 外壁中部卡緊，中間接頭Π4. 11套于膠筒接頭114. 13下部外側(cè)，連接套114. 10連接于中間接頭Π4. 11與接箍4. 8之間，接箍4. 8下端連接下接頭4. 9 ；膠筒接頭114. 13和中間接頭114. 11 二者緊密套于主注氣管4. 7外壁。所述膠筒總成4. 6為橡膠材質(zhì)，該裝置其余部件的材質(zhì)均為35CrMo合金結構鋼； 膠筒總成4. 6的上管口內(nèi)壁設有用于容納膠筒接頭14. 5下部的內(nèi)凹槽，上管口外壁設有用于容納保護套14. 4的外凹槽；所述膠筒總成4. 6的下管口與上管口形狀相同。所述中間接頭14. 3在與膠筒接頭14. 5及連接套14. 2的接觸面上開有凹槽并設有密封圈4. 14，上接頭4. 1在與連接套14. 2及主注氣管4. 7外壁的接觸面上開有凹槽并設有密封圈4. 14 ；所述中間接頭Π4. 11在與膠筒接頭114. 13、連接套114. 10及主注氣管4. 7外壁的接觸面上開有凹槽并設有密封圈4. 14，接箍4. 8在與連接套114. 10及主注氣管4. 7外壁的接觸面上開有凹槽并設有密封圈4. 14 ；所述中間接頭14. 3內(nèi)壁是與膠筒接頭14. 5上部形狀呈互為配合的臺階狀，中間接頭 14. 3外壁上部以及上接頭4. 1外壁下部分別設有用于容納連接套14. 2的凹槽；所述中間接頭Π4. 11內(nèi)壁是與膠筒接頭114. 13上部形狀呈互為配合的臺階狀，中間接頭114. 11外壁下部以及接箍4. 8外壁上部分別設有用于容納連接套114. 10的凹槽。
所述保護套14. 4上口設有內(nèi)沿，膠筒接頭14. 5外壁中部有凸緣，保護套14. 4的內(nèi)沿與膠筒接頭14. 5上的凸緣卡緊；所述保護套114. 12的下口設有內(nèi)沿，膠筒接頭114. 13外壁中部有凸緣，保護套114. 12 的內(nèi)沿與膠筒接頭114. 12上的凸緣卡緊。
參見圖9所示，所述主注氣管4. 7以及上接頭4. 1的上接口 4. 19均為偏心設置， 充氣接口 4. 18位于上接口 4. 19遠離上接頭中心的一側(cè)。
這種原位修復地下水中揮發(fā)性污染物的空氣注射方法，步驟如下步驟一、通過場地調(diào)查，獲取場地水文地質(zhì)參數(shù)與污染情況，初步判定技術應用的可行性；場地水文地質(zhì)參數(shù)包括土壤類型、粒徑分布、水力傳導系數(shù)、氣體滲透性、孔隙度等；污染情況包括污染物組成、污染物性質(zhì)、污染物是否只存在于潛水層中，是否有非水相液體NPALs相賦存；具有技術應用可行性須同時滿足以下條件地下水層中沒有NAPLs 賦存、受污染的地下水位于潛水層、含水層的巖性需各項同性且顆粒較粗、土壤滲透性 ^ 1. OX IO-9Cm2、污染物在室溫下需具有揮發(fā)性、污染物的蒸汽壓>0. 5mmHg、污染物的沸點 <25(T300°C、污染物的亨利常數(shù)>100atm ；步驟二、在選定區(qū)域中，采用直接鉆孔方式布設空氣注射井1、地下水監(jiān)測井2、土壤氣監(jiān)測井3，空氣注射系統(tǒng)1至少設有一個、地下水監(jiān)測井2至少設有兩個、土壤氣監(jiān)測井3至少設有五個；安裝注氣系統(tǒng)，并對膨脹型氣體阻隔器的運行進行測試，先開啟小型空壓機18，使壓縮空氣由膨脹型氣體阻隔器的充氣接口 4. 18進入，再經(jīng)注氣腔體4. 15、氣體通道4. 16進入主注氣管4. 7與膠筒總成4. 6之間的空隙，并使膠筒總成 4. 6逐漸膨脹形成環(huán)形密封腔4. 17，最終與空氣注射井1的井壁貼緊，起到與井下液體和氣體的阻隔作用；注氣開始時，開啟空氣壓縮機17，壓縮空氣通過注氣鋼管16輸送至地下水飽和區(qū)；注氣結束時，先關閉空氣壓縮機17，再關閉小型空壓機18，緩慢釋放壓縮空氣， 待膠筒總成4. 6的膠皮恢復成原有狀態(tài)后，將膨脹型氣體阻隔器4回收至地面36 ；所述小型空壓機18設定出口壓力為0. 6Mpa,當壓力高于0. 6Mpa時，壓縮機停止工作；當壓力低于 0. 4Mpa時，壓縮機開始工作；步驟三、進行地下水溶解氧本底測試、土壤氣本底測試、注氣壓力與流量測試、地下水壓力響應測試、地下水溶解氧測試、氦氣示蹤測試、土壤氣測試；通過注氣壓力與流量測試， 獲得最佳注氣壓力、注氣流量；通過地下水壓力響應測試、地下水溶解氧測試、氦氣示蹤測試、土壤氣測試，獲得4個空氣注射影響半徑，最終空氣注射影響半徑范圍在測試結果的最小值與最大值之間；所述地下水溶解氧本底測試具體步驟如下步驟1，用地下水液位計測量地下水監(jiān)測井Gl中地下水位；
步驟2，將潛水泵放入地下水監(jiān)測井Gl中水面以下，抽出3 5倍篩管段的地下水，直至抽出的地下水較為清澈；
步驟3，將潛水泵從地下水監(jiān)測井Gl中取出；
步驟4，用地下水液位計測量地下水位，待水位恢復至或接近初始水平后用溶解氧儀測量地下水中溶解氧含量；
步驟5，重復步驟1 4，對其他地下水監(jiān)測井進行溶解氧測試； 所述土壤氣本底測試具體步驟如下
步驟1，打開土壤氣監(jiān)測井上的管帽四與導氣軟管33頂端的快接閥門32，將導氣軟管連接到便攜式氣體分析儀的進氣口，觀測C02、O2讀數(shù)；
步驟2，便攜式氣體分析儀讀數(shù)穩(wěn)定后將VOC測試儀PID放置在便攜式氣體分析儀的出氣口處，記錄VOC濃度；
所述注氣壓力與流量測試具體步驟如下
步驟1，計算場地最小注氣壓力Rnin與最大注氣壓力Pmax，計算方法如下 Pmin (psig) =0. 43H+填充材料阻力P+內(nèi)壁阻力P，Pmax=O. 73D。式中，H=地下水位到篩管段上端的高度ft ；填充材料阻力P+井內(nèi)壁阻力P=井中環(huán)形填充材料與井內(nèi)壁構造造成的空氣注入阻力，一般砂質(zhì)土 <0. 2psig ；D=地面到篩管段上端的高度；
步驟2，選擇距離主氣注射井1較近的一個地下水監(jiān)測井2，放置地下水位記錄儀； 步驟3，開啟球_Ib球閥III 11與注氣球閥15，且關閉其他閥門，開啟空氣壓縮機17， 調(diào)節(jié)球閥III 11的開啟程度，使空氣注氣井1井口壓力表13讀數(shù)Pl稍大于Riiin，同時記錄空氣注氣井1井口流量計III 12的讀數(shù)，每隔5min記錄一次地下水位記錄儀讀數(shù)；
步驟4，當?shù)叵滤环€(wěn)定后，關閉注氣球閥15、球閥I b和空氣壓縮機17，每隔5min記錄一次地下水位記錄儀讀數(shù)，直至地下水位恢復至或接近初始水平；
步驟5，重復步驟3 4，其中調(diào)節(jié)球閥III 11的開啟程度，使其的開啟度逐步變小大， 使注射井口壓力表讀數(shù)Pn逐漸增大，但Pn不能超過Pmax ；
步驟6，繪制不同注氣壓力條件下地下水位高度隨注氣時間變化圖，隨著注氣壓力不斷增大，當?shù)叵滤桓叨仍龇_始減小或地下水位開始下降時，確定該注氣壓力為最佳注氣壓力Pop，與其對應的注氣流量作為最佳注氣流量； 所述地下水壓力響應測試具體步驟如下 步驟1，在每個地下水監(jiān)測井中各放置一個地下水位記錄儀；
步驟2，開啟球閥I 6、球閥III 11與注氣球閥15，且關閉其他閥門，開啟空氣壓縮機17， 調(diào)節(jié)球閥球閥III的開啟程度，使空氣注氣井井口壓力表13與流量計III 12的讀數(shù)達到最佳注氣壓力與流量Pop Jop;
步驟3，此時開始計時，每隔5min分別記錄一次地下水位記錄儀讀數(shù)，直至達到穩(wěn)定狀
態(tài)；
步驟4，當?shù)叵滤环€(wěn)定后，關閉注氣球閥15、球閥I 6和空氣壓縮機17，每隔5min分別記錄一次地下水位記錄儀讀數(shù)，直至地下水位恢復至或接近初始水平；步驟5，繪制不同地下水監(jiān)測井2中地下水位隨時間變化曲線圖，水位變化相對明顯曲線對應的距離均位于空氣注射影響范圍內(nèi)，其中最遠的距離即為空氣注射影響半徑； 所述地下水溶解氧測試具體步驟如下
步驟1，開啟球閥I 6、球閥III 11與注氣球閥15，且關閉其他閥門，開啟空氣壓縮機17， 調(diào)節(jié)球閥III的開啟程度，使空氣注氣井井口壓力表13與流量計III 12的讀數(shù)達到最佳注氣壓力與流量Popjop ；
步驟2，開始注氣，注氣時間要略長于壓力響應測試中地下水響應達到穩(wěn)定的時間，以確保地下水已經(jīng)達到注氣平衡狀態(tài)；
步驟3，按照距離空氣注射井1由近及遠的順序，對所有地下水監(jiān)測井2進行洗井與溶解氧的測量，具體做法同溶解氧本底測試；
步驟4，將地下水監(jiān)測井2溶解氧測試結果與溶解氧本底測試結果進行對比，溶解氧濃度變化相對明顯曲線對應的距離均位于空氣注射影響范圍內(nèi)，其中最遠的距離即為空氣注射影響半徑；
所述氦氣示蹤測試步驟如下
步驟1，開啟球閥I 6、球閥III 11與注氣球閥15，且關閉其他閥門，開啟空氣壓縮機17， 調(diào)節(jié)球閥III的開啟程度，使空氣注氣井井口壓力表13與流量計III 12的讀數(shù)達到最佳注氣壓力與流量P。p，F(xiàn)op ；
步驟2，關閉注氣球閥15，打開球閥IV 14，逐漸調(diào)節(jié)球閥I的開啟度，使空氣注氣井井口壓力表13與流量計III 12讀數(shù)顯示為P。p，F(xiàn)op ；
步驟3，打開球閥II 7,調(diào)整球閥I和球閥II,使流量計II 9與流量計I 8的讀數(shù)成1 :10 比例，同時保持空氣注氣井井口壓力表13與流量計III 12的讀數(shù)為P。p，F(xiàn)op ； 步驟4，用氦氣檢測儀在球閥IV 14處測量氦氣濃度；
步驟5，關閉球閥IV 14，打開注氣球閥15，確保球14關閉的程度與注氣球閥15開啟的程度保持一致，即開始向空氣注射井中注入氦氣與壓縮空氣的混合氣體；
步驟6，打開土壤氣監(jiān)測井上的管帽四，打開導氣軟管33末端的快接閥門32，將導氣軟管連接到便攜式氣體分析儀的進氣口，觀測C02、O2讀數(shù)，讀數(shù)穩(wěn)定后將氦氣檢測儀放置在便攜式氣體分析儀的出氣口處，每隔5min記錄一次氦氣濃度；
步驟7，氦氣濃度穩(wěn)定后，關閉注氣球閥15、球閥III 11、球閥II 7、球_1 b和空氣壓縮機，每隔5min記錄一次氦氣濃度，直至氦氣濃度為0或者極??；
步驟8，重復步驟1 7，按照距離空氣注射井1由近到遠的順序，在其它土壤氣監(jiān)測井 3中進行氦氣示蹤測試，在進行一個新的氦氣測試之前要確保土壤中氦氣殘留濃度很小；
步驟9，對每個土壤氣監(jiān)測井3繪制氦氣濃度隨時間變化曲線圖，氦氣濃度變化相對明顯曲線對應的距離均位于空氣注射影響范圍內(nèi)，其中最遠的距離即為空氣注射影響半徑； 所述土壤氣測試i體步驟如下
步驟1，開啟球球閥III 11與注氣球閥15，且關閉其他閥門，開啟空氣壓縮機17， 調(diào)節(jié)球閥III的開啟程度，使空氣注氣井井口壓力表13與流量計III 12讀數(shù)達到最佳注氣壓力與流量P。p，F(xiàn)op ；步驟2，開始注氣，注氣時間要略長于氦氣示蹤測試過程中氦氣示蹤達到穩(wěn)定所需時間；步驟3，對各個土壤氣監(jiān)測井3進行土壤氣測試，具體方法同土壤氣本底測試； 步驟4，將土壤氣測試濃度測試結果與土壤氣本底測試結果進行對比，土壤中揮發(fā)性有機物濃度，即VOC濃度變化相對明顯位置均位于空氣注射影響范圍內(nèi)，其中最遠的距離即為空氣注射影響半徑；步驟四、根據(jù)測試獲得的影響半徑與注氣工況，進行空氣注射井布置與空氣壓縮機的布設，并設置地下水監(jiān)測井與土壤氣監(jiān)測井；根據(jù)測試中獲得的影響半徑，采用等三角計算法確定空氣注射井的間距，使三個相鄰空氣注射井之間的連線構成一個等三角形，以此確保井與井之間不存在修復死角，空氣壓縮機根據(jù)現(xiàn)場場地與經(jīng)濟預算情況布設為一井一機或多井一機，每個空氣注射井井口須安裝壓力表與流量計，地下水監(jiān)測井的布設應遵循以下原則一、地下水監(jiān)測井應涵蓋修復區(qū)域上游、修復區(qū)域、修復區(qū)域下游；二、地下水監(jiān)測井的數(shù)量與分布根據(jù)項目需求與場地環(huán)境而定；如果修復場地有地下室、地下管線等敏感體存在，則需要在這些敏感體附近布設土壤氣監(jiān)測井；步驟五、開始修復前，在空氣注射前通過小型空壓機對膨脹型氣體阻隔器進行充氣，阻隔井下液體與氣體，再開啟空氣壓縮機17向地下水飽和區(qū)輸送壓縮空氣進行注氣修復；同時，對注氣工況、地下水和土壤氣中污染物濃度進行監(jiān)測，當污染物濃度達到規(guī)定的修復目標值后，先關閉空氣壓縮機17，再關閉小型空壓機18，將膨脹型氣體阻隔器4回收至地面 36，修復結束。修復開始階段，要對每個注射井進行注氣壓力與注氣流量監(jiān)測，系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，可適當減少注氣工況的監(jiān)測頻率；在修復開始前，需要對地下水中污染濃度進行檢測；修復過程中，每隔一定時間對地下水中污染物濃度進行檢測，掌握地下水中污染物的去除規(guī)律，污染物濃度達到修復目標值后仍要對地下水進行一定時間的持續(xù)監(jiān)測，確保地下水中污染物沒有反彈；修復過程中如果土壤氣監(jiān)測井中監(jiān)測到的污染物濃度達到對附近人群或環(huán)境造成危害的程度，則需要增設土壤氣相抽提系統(tǒng)。
采用本發(fā)明的地下水修復試驗測試結果如下污染物主要為揮發(fā)性苯，無NAPLs相賦存；地下水埋深為13. 5m，粘土層埋深14. 5m，地下水層厚度為lm，含水層巖性主要為中砂和細砂，滲透系數(shù)為10m/d，水位年內(nèi)自然變化幅度約廣an?？諝庾⑸渚@孔埋深15. 3m,井管外徑為63mm，沉淀管長度0. 3m,空氣注射井篩管長度0. 5m，篩管頂端位于水面以下0. 5m ；地下水監(jiān)測井鉆孔埋深15. 3m，井管外徑為 63mm,沉淀管長度0. 3m，地下水監(jiān)測井篩管長度3. Om,篩管頂端位于水面以上^ii ；土壤氣監(jiān)測井鉆孔埋深12. 0m，土壤氣探頭外徑為25mm，長度為0. 6m，土壤氣探頭底端埋深為11. 5m。 通過現(xiàn)場測試確定該場地的最佳注氣壓力與流量為0. 03MPa,23. 2m3/h，影響半徑為5m。
權利要求
1. 一種原位修復地下水中揮發(fā)性有機污染物的空氣注射系統(tǒng)，包括供氣設備、空氣注射井(1)、地下水監(jiān)測井(2)和土壤氣監(jiān)測井(3)，其特征在于所述供氣設備由地下供氣設備和地上供氣設備兩部分構成；地下供氣設備包括位于空氣注射井(1)內(nèi)的注氣鋼管(16)和膨脹型氣體阻隔器(17)， 膨脹型氣體阻隔器(17)安裝在注氣鋼管(16)的中下部；所述膨脹型氣體阻隔器包括與注氣鋼管(16)連接的主注氣管(4. 7)，主注氣管上套有彈性材質(zhì)的膠筒總成(4. 6)，主注氣管 (4. 7)還分別在膠筒總成的上下對稱套有一組膠筒接頭、保護套、中間接頭、連接套；所述膠筒總成(4. 6)的上管口套于膠筒接頭I (4. 5)下部外側(cè)，保護套I (4. 4)套于膠筒總成 (4. 6)的上管口外側(cè)同時與膠筒接頭I (4. 5)外壁中部卡緊，中間接頭I (4. 3)套于膠筒接頭I (4. 5)上部外側(cè)，連接套I (4.2)連接于中間接頭I (4.3)與上接頭(4.1)之間；上接頭(4.1)、連接套I (4. 2)、中間接頭I (4. 3)與主注氣管(4. 7)外壁之間圍合成注氣腔體 (4. 15)，并在中間接頭I (4. 3)和膠筒接頭I (4. 5) 二者與主注氣管(4. 7)外壁之間留有氣體通道(4. 16)，氣體通道一端連通注氣腔體(4. 15)，另一端連通主注氣管(4. 7)與膠筒總成(4. 6)之間的空隙；上接頭(4. 1)上設有用于使主注氣管(4. 7)與注氣鋼管(16)連接的上接口(4. 19)，并在上接口(4. 19)旁設有充氣接口(4. 18)，充氣接口上端與外部充氣管 (17)連接，充氣接口(4. 18)下端向下延伸與注氣腔體(4. 15)相連通；所述膠筒總成(4. 6) 的下管口套于膠筒接頭II (4. 13)上部外側(cè)，保護套II (4. 12)套于膠筒總成(4. 6)的下管口外側(cè)同時與膠筒接頭II (4. 13)外壁中部卡緊，中間接頭II (4. 11)套于膠筒接頭II (4. 13)下部外側(cè)，連接套II (4. 10)連接于中間接頭II (4. 11)與接箍(4. 8)之間，接箍 (4. 8)下端連接下接頭(4. 9);膠筒接頭II (4. 13)和中間接頭II (4. 11) 二者緊密套于主注氣管(4. 7)外壁；地上供氣設備包括與注氣鋼管(16)連接的注氣管路，以及與膨脹型氣體阻隔器(4)的充氣接口(4. 18)連接的充氣管路；所述注氣管路由空氣壓縮機(17)、氦氣鋼瓶(5)、儲罐 (10)、輸氣管、注氣管、注氣閥、球閥、流量計和壓力表構成；空氣壓縮機(17)的出氣口經(jīng)輸氣管I (20)與儲罐(10)的一個進氣口連接，輸氣管I上依次設有球閥I (6)和流量計I (8)，氦氣鋼瓶(5)的出氣口經(jīng)輸氣管II (21)與儲罐(10)的另一個進氣口連接，輸氣管II 上依次設有球閥II (7)和流量計II (9);儲罐(10)的出氣口經(jīng)注氣管(23)與空氣注射井(1)內(nèi)的注氣鋼管(16)連接，注氣管(23)上依次設有球閥III (11)、流量計III (12)、 壓力表(13)和注氣閥(15)，在注氣閥和和壓力表之間的注氣管(23)經(jīng)支路(22)與球閥 I (14)連接；所述充氣管路由小型空壓機(18)、充氣管(24)和球閥V( 19)構成，小型空壓機(18)的出氣口經(jīng)充氣管(24)與膨脹型氣體阻隔器(4)的充氣接口(4. 18)連接，充氣管 (24)上設有球閥V (19)；所述空氣注射井(1)由空氣注射井井管(25)和填充層構成，空氣注射井井管底部密封，空氣注射井井管從底部至頂部依次為沉淀管段(25. 3)、篩管段(25. 2)和直管段(25. 1)； 沉淀管段長30 50cm，篩管段設置于目標污染區(qū)以下0. 3 1. 5m處，直管段上端延伸至地面以上，所述填充層由石英砂濾層(26)、膨潤土層(27)和混凝土層(28)構成，石英砂濾層(6)填充在篩管段(25. 2)周圍，其上下兩端至少比篩管段長出30cm，膨潤土層(27) —部分填充在石英砂濾層(26)與混凝土層(28)之間，其頂面與巖層的弱透水層上端齊平，另一部分填充在石英砂濾層(26)到空氣注射井鉆孔底部之間，混凝土層(28)填充在膨潤土層 (27)至地面(36)之間；所述地下水監(jiān)測井(2)由地下水監(jiān)測井井管(30)、井帽(29)與填充層構成，所述地下水監(jiān)測井井管(30)底部密封，地下水監(jiān)測井井管從底部至頂部依次為沉淀管段(30. 3)、篩管段(30. 2)和直管段(30. 1)三部分；所述沉淀管段(30. 3)長30 50cm，篩管段(30. 2)放置于目標污染區(qū)范圍內(nèi)，長度能夠滿足水位變化引起的目標污染區(qū)的變動，直管段(30. 1) 向上延伸至地面，其頂端加蓋管帽(24)；所述填充層由石英砂濾層(26)、膨潤土層(27)和混凝土層(28 )構成，石英砂濾層(26 )填充在篩管段(30. 2 )周圍，其上下兩端至少比篩管段長出30cm，膨潤土層(27)—部分填充在石英砂濾層(26)與混凝土層(28)之間，其頂面與巖層的弱透水層上端齊平，另一部分填充在石英砂濾層(26)到地下水監(jiān)測井鉆孔底部之間， 混凝土層(28 )填充在膨潤土層(27 )至地面(36 )之間；所述土壤氣監(jiān)測井(3)由土壤氣探頭(34)、導氣軟管(33)、快接閥門(32)、護管(31)、 管帽(29)和填充層構成，所述土壤氣探頭(34)的管壁上間隔開縫，所述導氣軟管(33)下端伸入土壤氣探頭(34)內(nèi)部，上端高于地面至少30cm并與地面上方的快接閥門(32)相連， 快接閥門外側(cè)套有護管(31)，護管上有管帽(29);所述填充層由石英砂濾層(26)、膨潤土層(27)和混凝土層(28)構成，石英砂濾層(26)填充在土壤氣探頭(34)周圍，其上下兩端至少比土壤氣探頭(34)長出30cm，膨潤土層(27) 一部分填充在石英砂濾層(26)與混凝土層(28)之間，其頂面與巖層的弱透水層上端齊平，另一部分填充在石英砂濾層(26)到土壤氣監(jiān)測井鉆孔底部之間，混凝土層(28)填充在膨潤土層(27)至地面(36)之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的原位修復地下水中揮發(fā)性有機污染物的空氣注射系統(tǒng)，其特征在于所述空氣注射井井管(25)、地下水監(jiān)測井井管(30)、土壤氣探頭(34)外殼的材質(zhì)為化工級UPVC，導氣軟管(33)的材質(zhì)為PVC。
3.根據(jù)權利要求1所述的原位修復地下水中揮發(fā)性有機污染物的空氣注射系統(tǒng)，其特征在于所述膠筒總成(4. 6)為橡膠材質(zhì)，該裝置其余部件的材質(zhì)均為35CrMo合金結構鋼； 膠筒總成(4. 6)的上管口內(nèi)壁設有用于容納膠筒接頭I (4. 5)下部的內(nèi)凹槽，上管口外壁設有用于容納保護套I (4. 4)的外凹槽；所述膠筒總成(4. 6)的下管口與上管口形狀相同。
4.根據(jù)權利要求1所述的原位修復地下水中揮發(fā)性有機污染物的空氣注射系統(tǒng)，其特征在于所述主注氣管(4. 7)以及上接頭(4. 1)的上接口(4. 19)均為偏心設置，充氣接口 (4. 18)位于上接口(4. 19)遠離上接頭中心的一側(cè)。
5.根據(jù)權利要求1所述的原位修復地下水中揮發(fā)性有機污染物的空氣注射系統(tǒng)，其特征在于所述中間接頭I (4. 3)在與膠筒接頭I (4. 5)及連接套I (4. 2)的接觸面上開有凹槽并設有密封圈(4. 14)，上接頭(4. 1)在與連接套I (4. 2)及主注氣管(4. 7)外壁的接觸面上開有凹槽并設有密封圈(4. 14)；所述中間接頭II (4. 11)在與膠筒接頭II (4. 13)、連接套II (4. 10)及主注氣管(4. 7) 外壁的接觸面上開有凹槽并設有密封圈(4. 14)，接箍(4. 8)在與連接套II (4. 10)及主注氣管(4. 7)外壁的接觸面上開有凹槽并設有密封圈(4. 14)；所述中間接頭I (4.3)內(nèi)壁是與膠筒接頭I (4. 5)上部形狀呈互為配合的臺階狀，中間接頭I (4. 3)外壁上部以及上接頭(4.1)外壁下部分別設有用于容納連接套I (4. 2)的凹槽；所述中間接頭II (4. 11)內(nèi)壁是與膠筒接頭II (4. 13)上部形狀呈互為配合的臺階狀， 中間接頭Π (4. 11)外壁下部以及接箍(4. 8)外壁上部分別設有用于容納連接套II (4. 10) 的凹槽。
6.根據(jù)權利要求1所述的原位修復地下水中揮發(fā)性有機污染物的空氣注射系統(tǒng)，其特征在于所述保護套I (4. 4)的上口設有內(nèi)沿，膠筒接頭I (4. 5)外壁中部有凸緣，保護套I(4. 4)的內(nèi)沿與膠筒接頭I (4. 5)上的凸緣卡緊；所述保護套II (4. 12)的下口設有內(nèi)沿，膠筒接頭II (4. 13)外壁中部有凸緣，保護套II(4. 12)的內(nèi)沿與膠筒接頭II (4. 12)上的凸緣卡緊。
7.一種應用權利要求1 6所述系統(tǒng)的原位修復地下水中揮發(fā)性污染物的空氣注射方法，其特征在于步驟如下步驟一、通過場地調(diào)查，獲取場地水文地質(zhì)參數(shù)與污染情況，初步判定技術應用的可行性；步驟二、在選定區(qū)域中，采用直接鉆孔方式布設空氣注射井(1)、地下水監(jiān)測井(2)、土壤氣監(jiān)測井(3)，空氣注射系統(tǒng)(1)至少設有一個、地下水監(jiān)測井(2)至少設有兩個、土壤氣監(jiān)測井(3)至少設有五個；安裝注氣系統(tǒng)，并對膨脹型氣體阻隔器的運行進行測試，先開啟小型空壓機(18)，使壓縮空氣由膨脹型氣體阻隔器的充氣接口(4. 18)進入，再經(jīng)注氣腔體(4. 15)、氣體通道(4. 16)進入主注氣管(4. 7)與膠筒總成(4. 6)之間的空隙， 并使膠筒總成(4.6)逐漸膨脹形成環(huán)形密封腔(4. 17 )，最終與空氣注射井(1)的井壁貼緊， 起到與井下液體和氣體的阻隔作用；注氣開始時，開啟空氣壓縮機(17)，壓縮空氣通過注氣鋼管(16)輸送至地下水飽和區(qū)；注氣結束時，先關閉空氣壓縮機(17)，再關閉小型空壓機(18)，緩慢釋放壓縮空氣，待膠筒總成(4. 6)的膠皮恢復成原有狀態(tài)后，將膨脹型氣體阻隔器(4)回收至地面(36)；步驟三、進行地下水溶解氧本底測試、土壤氣本底測試、注氣壓力與流量測試、地下水壓力響應測試、地下水溶解氧測試、氦氣示蹤測試、土壤氣測試；通過注氣壓力與流量測試， 獲得最佳注氣壓力、注氣流量；通過地下水壓力響應測試、地下水溶解氧測試、氦氣示蹤測試、土壤氣測試，獲得4個空氣注射影響半徑，最終空氣注射影響半徑范圍在測試結果的最小值與最大值之間；所述地下水溶解氧本底測試具體步驟如下步驟1，用地下水液位計測量地下水監(jiān)測井Gl中地下水位；步驟2，將潛水泵放入地下水監(jiān)測井Gl中水面以下，抽出3 5倍篩管段的地下水，直至抽出的地下水較為清澈；步驟3，將潛水泵從地下水監(jiān)測井Gl中取出；步驟4，用地下水液位計測量地下水位，待水位恢復至或接近初始水平后用溶解氧儀測量地下水中溶解氧含量；步驟5，重復步驟1 4，對其他地下水監(jiān)測井進行溶解氧測試； 所述土壤氣本底測試具體步驟如下步驟1，打開土壤氣監(jiān)測井上的管帽(29)與導氣軟管(33)頂端的快接閥門(32)，將導氣軟管連接到便攜式氣體分析儀的進氣口，觀測C02、O2讀數(shù)；步驟2，便攜式氣體分析儀讀數(shù)穩(wěn)定后將VOC測試儀PID放置在便攜式氣體分析儀的出氣口處，記錄VOC濃度；所述注氣壓力與流量測試具體步驟如下步驟1，計算場地最小注氣壓力Rnin與最大注氣壓力Pmax，計算方法如下 Pmin(psig)=0· 43H+填充材料阻力 P+ 內(nèi)壁阻力 P，Pmax=O. 73D。
8.式中，H=地下水位到篩管段上端的高度ft ；填充材料阻力P+井內(nèi)壁阻力P=井中環(huán)形填充材料與井內(nèi)壁構造造成的空氣注入阻力，一般砂質(zhì)土 <0. 2psig ；D=地面到篩管段上端的高度；步驟2，選擇距離空氣注射井(1)較近的一個地下水監(jiān)測井(2)，放置地下水位記錄儀； 步驟3，開啟球閥I (6)、球閥III (11)與注氣球閥(15)，且關閉其他閥門，開啟空氣壓縮機(17)，調(diào)節(jié)球_ilKil)的開啟程度，使空氣注氣井(1)井口壓力表(13)讀數(shù)Pl稍大于 Pmin,同時記錄空氣注氣井(1)井口流量計III (12)的讀數(shù)，每隔5min記錄一次地下水位記錄儀讀數(shù)；步驟4，當?shù)叵滤环€(wěn)定后，關閉注氣球閥(15)、球閥I (6)和空氣壓縮機(17)，每隔 5min記錄一次地下水位記錄儀讀數(shù)，直至地下水位恢復至或接近初始水平；步驟5，重復步驟3 4，其中調(diào)節(jié)球閥III (11)的開啟程度，使其的開啟度逐步變小大， 使注射井口壓力表讀數(shù)Pn逐漸增大，但Pn不能超過Pmax ；步驟6，繪制不同注氣壓力條件下地下水位高度隨注氣時間變化圖，隨著注氣壓力不斷增大，當?shù)叵滤桓叨仍龇_始減小或地下水位開始下降時，確定該注氣壓力為最佳注氣壓力Pop，與其對應的注氣流量作為最佳注氣流量； 所述地下水壓力響應測試具體步驟如下 步驟1，在每個地下水監(jiān)測井中各放置一個地下水位記錄儀；步驟2，開啟球閥I (6)、球閥III (11)與注氣球閥(15)，且關閉其他閥門，開啟空氣壓縮機(17)，調(diào)節(jié)球閥球閥III的開啟程度，使空氣注氣井井口壓力表(13)與流量計III (12)的讀數(shù)達到最佳注氣壓力與流量(Pop，F(xiàn)op)；步驟3，此時開始計時，每隔5min分別記錄一次地下水位記錄儀讀數(shù)，直至達到穩(wěn)定狀態(tài)；步驟4，當?shù)叵滤环€(wěn)定后，關閉注氣球閥(15)、球閥I (6)和空氣壓縮機(17)，每隔 5min分別記錄一次地下水位記錄儀讀數(shù)，直至地下水位恢復至或接近初始水平；步驟5，繪制不同地下水監(jiān)測井(2)中地下水位隨時間變化曲線圖，水位變化相對明顯曲線對應的距離均位于空氣注射影響范圍內(nèi)，其中最遠的距離即為空氣注射影響半徑； 所述地下水溶解氧測試具體步驟如下步驟1，開啟球閥I (6)、球閥III (11)與注氣球閥(15)，且關閉其他閥門，開啟空氣壓縮機(17)，調(diào)節(jié)球閥m的開啟程度，使空氣注氣井井口壓力表(13)與流量計III (12)的讀數(shù)達到最佳注氣壓力與流量(Pop，F(xiàn)op)；步驟2，開始注氣，注氣時間要略長于壓力響應測試中地下水響應達到穩(wěn)定的時間，以確保地下水已經(jīng)達到注氣平衡狀態(tài)；步驟3，按照距離空氣注射井(1)由近及遠的順序，對所有地下水監(jiān)測井(2)進行洗井與溶解氧的測量，具體做法同溶解氧本底測試；步驟4，將地下水監(jiān)測井(2)溶解氧測試結果與溶解氧本底測試結果進行對比，溶解氧濃度變化相對明顯曲線對應的距離均位于空氣注射影響范圍內(nèi)，其中最遠的距離即為空氣注射影響半徑；所述氦氣示蹤測試步驟如下步驟1，開啟球閥I (6)、球閥III (11)與注氣球閥(15)，且關閉其他閥門，開啟空氣壓縮機(17)，調(diào)節(jié)球閥Ui的開啟程度，使空氣注氣井井口壓力表(13)與流量計IlI (12)的讀數(shù)達到最佳注氣壓力與流量(P。p，F(xiàn)op)；步驟2，關閉注氣球閥(15)，打開球閥IV (14)，逐漸調(diào)節(jié)球的開啟度，使空氣注氣井井口壓力表(13)與流量計III (12)讀數(shù)顯示為(P。p，F(xiàn)op)；步驟3，打開球閥II (7)，調(diào)整球閥I和球閥II，使流量計II (9)與流量計I (8)的讀數(shù)成1 10比例，同時保持空氣注氣井井口壓力表(13)與流量計III (12)的讀數(shù)為(P。p，F(xiàn)op)； 步驟4，用氦氣檢測儀在球閥IV (14)處測量氦氣濃度；步驟5，關閉球閥IV (14)，打開注氣球閥(15)，確保球閥IV (14)關閉的程度與注氣球閥 (15)開啟的程度保持一致，即開始向空氣注射井中注入氦氣與壓縮空氣的混合氣體；步驟6，打開土壤氣監(jiān)測井上的管帽(29)，打開導氣軟管(33)末端的快接閥門(32)，將導氣軟管連接到便攜式氣體分析儀的進氣口，觀測C02、O2讀數(shù)，讀數(shù)穩(wěn)定后將氦氣檢測儀放置在便攜式氣體分析儀的出氣口處，每隔5min記錄一次氡氣濃度；步驟7，氦氣濃度穩(wěn)定后，關閉注氣球閥(15 )、球閥Ui (11)、球閥II (7 )、球閥I (6 )和空氣壓縮機，每隔5min記錄一次氦氣濃度，直至氦氣濃度為0或者極小；步驟8，重復步驟1 7，按照距離空氣注射井(1)由近到遠的順序，在其它土壤氣監(jiān)測井(3)中進行氦氣示蹤測試，在進行一個新的氦氣測試之前要確保土壤中氦氣殘留濃度很步驟9，對每個土壤氣監(jiān)測井(3)繪制氦氣濃度隨時間變化曲線圖，氦氣濃度變化相對明顯曲線對應的距離均位于空氣注射影響范圍內(nèi)，其中最遠的距離即為空氣注射影響半徑；所述土壤氣測試具體步驟如下步驟1，開啟球閥I (6)、球閥III (11)與注氣球閥(15)，且關閉其他閥門，開啟空氣壓縮機(17)，調(diào)節(jié)球閥III的開啟程度，使空氣注氣井井口壓力表(13)與流量計III (12)讀數(shù)達到最佳注氣壓力與流量(P。p，F(xiàn)op)；步驟2，開始注氣，注氣時間要略長于氦氣示蹤測試過程中氦氣示蹤達到穩(wěn)定所需時間；步驟3，對各個土壤氣監(jiān)測井(3)進行土壤氣測試，具體方法同土壤氣本底測試； 步驟4，將土壤氣測試濃度測試結果與土壤氣本底測試結果進行對比，土壤中揮發(fā)性有機物濃度，即VOC濃度變化相對明顯位置均位于空氣注射影響范圍內(nèi)，其中最遠的距離即為空氣注射影響半徑；步驟四、根據(jù)測試獲得的影響半徑與注氣工況，進行空氣注射井布置與空氣壓縮機的布設，并設置地下水監(jiān)測井與土壤氣監(jiān)測井；步驟五、開始修復前，在空氣注射前通過小型空壓機對膨脹型氣體阻隔器進行充氣，阻隔井下液體與氣體，再開啟空氣壓縮機(17)向地下水飽和區(qū)輸送壓縮空氣進行注氣修復； 同時，對注氣工況、地下水和土壤氣中污染物濃度進行監(jiān)測，當污染物濃度達到規(guī)定的修復目標值后，先關閉空氣壓縮機(17)，再關閉小型空壓機(18)，將膨脹型氣體阻隔器(4)回收至地面(36)，修復結束。
9.根據(jù)權利要求7所述原位修復地下水中揮發(fā)性有機污染物的空氣注射方法，其特征在于所述步驟一中，場地水文地質(zhì)參數(shù)包括土壤類型、粒徑分布、水力傳導系數(shù)、氣體滲透性、孔隙度等；污染情況包括污染物組成、污染物性質(zhì)、污染物是否只存在于潛水層中，是否有非水相液體NPALs相賦存；具有技術應用可行性須同時滿足以下條件地下水層中沒有 NAPLs賦存、受污染的地下水位于潛水層、含水層的巖性需各項同性且顆粒較粗、土壤滲透性> 1.0X IO-9Cm2、污染物在室溫下需具有揮發(fā)性、污染物的蒸汽壓>0. 5mmHg、污染物的沸點<25(T300°C、污染物的亨利常數(shù)>100atm。
10.根據(jù)權利要求7所述原位修復地下水中揮發(fā)性有機污染物的空氣注射方法，其特征在于所述步驟四中，根據(jù)測試中獲得的影響半徑，采用等三角計算法確定空氣注射井的間距，使三個相鄰空氣注射井之間的連線構成一個等三角形，以此確保井與井之間不存在修復死角，空氣壓縮機根據(jù)現(xiàn)場場地與經(jīng)濟預算情況布設為一井一機或多井一機，每個空氣注射井井口須安裝壓力表與流量計，地下水監(jiān)測井的布設應遵循以下原則一、地下水監(jiān)測井應涵蓋修復區(qū)域上游、修復區(qū)域、修復區(qū)域下游；二、地下水監(jiān)測井的數(shù)量與分布根據(jù)項目需求與場地環(huán)境而定；如果修復場地有地下室、地下管線等敏感體存在，則需要在這些敏感體附近布設土壤氣監(jiān)測井。
11.根據(jù)權利要求7所述原位修復地下水中揮發(fā)性有機污染物的空氣注射方法，其特征在于所述步驟五中，修復開始階段，要對每個注射井進行注氣壓力與注氣流量監(jiān)測，系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，可適當減少注氣工況的監(jiān)測頻率；在修復開始前，需要對地下水中污染濃度進行檢測；修復過程中，每隔一定時間對地下水中污染物濃度進行檢測，掌握地下水中污染物的去除規(guī)律，污染物濃度達到修復目標值后仍要對地下水進行一定時間的持續(xù)監(jiān)測，確保地下水中污染物沒有反彈；修復過程中如果土壤氣監(jiān)測井中監(jiān)測到的污染物濃度達到對附近人群或環(huán)境造成危害的程度，則需要增設土壤氣相抽提系統(tǒng)。
全文摘要
一種原位修復地下水中揮發(fā)性污染物的空氣注射系統(tǒng)與方法，該系統(tǒng)包括供氣設備、空氣注射井、地下水監(jiān)測井和土壤氣監(jiān)測井。供氣設備由地下供氣設備和地上供氣設備兩部分構成。地下供氣設備包括位于空氣注射井內(nèi)的注氣鋼管和膨脹型氣體阻隔器。地上供氣設備包括與注氣鋼管連接的注氣管路，以及與膨脹型氣體阻隔器的充氣接口連接的充氣管路。本發(fā)明設備費用低，工作效率高，能保證地下水快速修復。此外，在地下水修復過程中，不會對生態(tài)環(huán)境造成二次污染破壞，是一種適合在污染場地地下水修復上大規(guī)模應用的技術，可用以高效快捷地解決地下水污染的問題。
文檔編號B09C1/10GK102491603SQ20111044970
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權日2011年12月29日
發(fā)明者姚玨君, 姜林, 張丹, 樊艷玲, 鐘茂生 申請人:北京市環(huán)境保護科學研究院