全文摘要
本实用新型公开了一种单井内置式可渗透反应器，其包括井下设备；所述井下设备包括外井管、内井管和PRB包覆层，内井管套设于外井管内，且PRB包覆层设置于所述外井管和内井管之间；其中，所述外井管的管壁上相对于地下不同含水层的位置开设有多个进水孔，所述内井管的管壁下端开设有多个排水孔。本实用新型的单井内置式可渗透反应器在使用时，地下水首先通过外井管的进水孔进入PRB包覆层，在PRB包覆层自上而下经过一定的过水路径后，通过内井管底部的排水孔流入内井管内，使得所有的水体与PRB包覆层进行了充分的接触反应，出水水质得到保障。
主设计要求
1.一种单井内置式可渗透反应器，其特征在于，包括井下设备；所述井下设备包括外井管、内井管和PRB包覆层，内井管套设于外井管内，且PRB包覆层设置于所述外井管和内井管之间；其中，所述外井管的管壁上相对于地下不同含水层的位置开设有多个进水孔，所述内井管的管壁下端开设有多个排水孔。
设计方案
1.一种单井内置式可渗透反应器，其特征在于，包括井下设备；
所述井下设备包括外井管、内井管和PRB包覆层，内井管套设于外井管内，且PRB包覆层设置于所述外井管和内井管之间；
其中，所述外井管的管壁上相对于地下不同含水层的位置开设有多个进水孔，所述内井管的管壁下端开设有多个排水孔。
2.根据权利要求1所述的单井内置式可渗透反应器，其特征在于，所述外井管和内井管同心设置。
3.根据权利要求1所述的单井内置式可渗透反应器，其特征在于，所述排水孔开设于内井管的管壁最底部承压含水层位置处。
4.根据权利要求1所述的单井内置式可渗透反应器，其特征在于，所述PRB包覆层的下端低于最底层的含水层，所述PRB包覆层的上端高于最上层的含水层。
5.根据权利要求1所述的单井内置式可渗透反应器，其特征在于，还包括地表处理装置，所述地表处理装置包括进水管和排水管以及与所述进水管和排水管连通的滤芯模块，所述滤芯模块并联设置。
6.根据权利要求5所述的单井内置式可渗透反应器，其特征在于，所述滤芯模块包括管道和填充在所述管道内的填料，所述填料为活性炭或者陶粒，所述管道的一端与所述进水管连通，另一端与排水管连通。
7.根据权利要求6所述的单井内置式可渗透反应器，其特征在于，所述进水管上设置有流速检测仪和出水控制阀。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于地下水处理技术领域，涉及一种单井内置式可渗透反应器，用于地下水硝酸盐的处理。
背景技术
地下水是经济和社会发展以及人民生活所必须的、不可替代的重要资源。但是由于农药化肥的大量使用、污灌，以及地表水的不断恶化，使得硝酸盐等污染物不断进入到地下水中，导致地下水污染问题日益突出。地下水一旦受到硝酸盐污染，将危及人民健康安全，且治理起来绝非易事。我国许多地区地下水在不同程度上受到了硝酸盐的污染。渗透性反应墙(PRB)是修复污染地下水的一种原位技术，具有成本低、环境扰动小和可用周期长等特点，发展前景良好。在北美和欧洲的一些国家已开展了大量PRB技术的研究和工程实践，我国近年来也逐渐开展了对PRB技术的研究和应用。
地下水的原位处理技术在实际工程中，存在一个难以克服的技术难题是：水体与PRB材料的接触反应时间难以控制，在工程上一般通过改变PRB墙体的厚度来增大过水路径，包括增大连续墙体的厚度或者增大PRB填料井的井径，但是当地下水埋深较深时，其施工难度很大，而且即便是在一定程度上增大了PRB墙体的厚度，当抽水量较大时，水体在PRB材料中的反应时间还是很短，处理效果达不到预期的目标。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种单井内置式可渗透反应器，其能有效控制地下水在PRB材料中路径和时间，以提高地下水的净化效果。
本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：一种单井内置式可渗透反应器，其包括井下设备；
所述井下设备包括外井管、内井管和PRB包覆层，内井管套设于外井管内，且PRB包覆层设置于所述外井管和内井管之间；
其中，所述外井管的管壁上相对于地下不同含水层的位置开设有多个进水孔，所述内井管的管壁下端开设有多个排水孔。
可选的，所述外井管和内井管同心设置。
可选的，所述排水孔开设于内井管的管壁最底部承压含水层位置处。
可选的，所述PRB包覆层的下端低于最底层的含水层，所述PRB包覆层的上端高于最上层的含水层。
可选的，所述的单井内置式可渗透反应器还包括地表处理装置，所述地表处理装置包括进水管和排水管以及与所述进水管和排水管连通的滤芯模块，所述滤芯模块并联设置。
可选的，所述滤芯模块包括管道和填充在所述管道内的填料，所述填料为活性炭或者陶粒，所述管道的一端与所述进水管连通，另一端与排水管连通。
可选的，所述进水管上设置有流速检测仪和出水控制阀。
本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的单井内置式可渗透反应器在使用时，地下水首先通过外井管的进水孔进入PRB包覆层，在PRB包覆层自上而下经过一定的过水路径后，通过内井管底部的排水孔流入内井管内，使得所有的水体与PRB包覆层进行了充分的接触反应，出水水质得到保障。
附图说明
图1为本实用新型的单井内置式可渗透反应器的结构示意图；
图2为本实用新型的井下设备的结构示意图；
图3为本实用新型的地表处理装置的结构示意图；
图中标记示意为：1-含水层；2-井下设备；3-地表处理装置；4-外井管；5-内井管；6-PRB包覆层；7-进水孔；8-排水孔；9-进水管；10-排水管；11-滤芯模块；12-流速检测仪；13-出水控制阀。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例提供了一种用于地下水污染防治的单井内置式可渗透反应器，其包括井下设备和地表处理装置。
所述井下设备包括外井管、内井管和PRB包覆层，内井管套设于外井管内，且PRB包覆层设置于所述外井管和内井管之间，即在外井管和内井管之间填充PRB包覆材料。
其中，所述外井管的管壁上相对于地下不同的含水层的位置处均开设有多个进水孔，所述内井管管壁的下端的开设有多个排水孔，以使得地下不同含水层中的水通过所述进水孔进入所述外井管内从而与PRB包覆层接触，并且被PRB包覆层净化；净化后的水通过所述排水孔进入所述内井管的内部，并被水泵等设备抽出内井管；本实施例中，优选地，所述外井管和内井管同心设置。
当本实施例的单井内置式可渗透反应器在使用时，井下设备被设置于井内，其具体安装过程为：
首先根据当地的地质与水文地质条件，初步确定地下水含水层的厚度、顶底板的深度，调查不同含水层地下水硝酸盐的浓度。在钻探过程中，根据岩芯进一步核定含水层的特性及位置。
然后，安装外井管，并根据上步中含水层的位置在外井管的管壁上的相应位置处分别开孔形成进水孔。
接着，安装内井管，将直径小于外井管的内井管置于外井管中，使得内井管安装在外井壁管内部，井管底部嵌入到玄武岩。
接着，填充PRB材料，在外井管和内井管之间形成的环状柱体空间内填充PRB材料，填充PRB材料时，采用专用填充器，防止发生PRB材料的水力分选。
所述外井管的材质为铁管，用于作为含水层的透水管和第四系地层的护壁管，而且所述外井管和地层之间填充砾石粒料。
本实施例中，优选地，所述排水孔开设于内井管的管壁最底部承压含水层位置处，并且所述内井管的材质也为铁管，其下端嵌入到玄武岩。
当将PRB包覆层填充在内井管和外井管内时，所述PRB包覆层包括无纺布以及包裹在无纺布内的PRB材料，并且通过将包裹有PRB材料的无纺布填充在外井管和内井管之间，从而防止RPB材料的水力分选。
此时，地下水首先通过外井管的进水孔进入PRB包覆层，在PRB包覆层自上而下经过一定的过水路径后，通过内井管底部的排水孔流入内井管内，使得所有的水体与PRB包覆层进行了充分的接触反应，出水水质得到保障。
所述地表处理装置包括进水管和排水管以及与所述进水管和排水管连通的滤芯模块，本实施例中，所述滤芯模块并联设置，管径可调，当去除材料需要更换时，单独更换滤芯模块即可，当流速较大时，可以更换大管径的滤芯模块。
本实施例中，所述滤芯模块包括管道和填充在所述管道内的填料，所述填料可以为活性炭或者陶粒等吸附物料，所述管道的一端与所述进水管连通，另一端与排水管连通。
所述进水管与井下设备的内井管连接，所述进水管上设置有流速检测仪和出水控制阀，以控制出水流速，当抽水流速较小时，水体与处理材料有充分的接触时间，使用小管径的单管模块；当抽水流速较大时，加大处理材料的长度，能够增加水体与处理材料接触时间，从而达到最佳去除二次产物的效果。
本实用新型的单井内置式可渗透反应器，采用了“井中井”的原位装置，受污染的水体首先通过外井管进入PRB包覆层，通过设计内井壁管开孔位置，控制水体在PRB包覆层中的过水路径，能够在一个井孔内实现控制水体与PRB包覆层的接触时间，而不需要过大的增加井径或者是PRB包覆层的厚度，仅借助于重力作用，以及井自身深度的优势条件，通过内井管的底部开透水孔，使不同含水层的不同污染浓度的水体有不同的过水路径，从而大大降低工程量，减小工程施工难度，降低工程投资。
其次，本实用新型还在地表的取水井口设计地表处理装置，主要是针对原位去除硝酸盐过程中三氮转化易于产生氨氮和亚硝酸盐等有害物质进行的二次水体净化，地表处理装置(二级处理系统)主要用于去除氨氮和亚硝酸盐，地下水井中进行水质处理与净化后，水体中氮的相关物质，例如硝酸盐、亚硝酸盐和氨氮都得到有效的去除与控制，三种物质的浓度达到地下水质量的Ⅲ类标准。
本实施例适用于大面积地下水硝酸盐污染区，针对不同含水层污染情况不同，进行的集中式或者分散式供水水源地的前期处理，经该系统的预处理后，地下水中的硝酸盐、亚硝酸盐和氨氮浓度达到地下水质量的Ⅲ类标准。
本实施例中，可以根据当地地下水硝酸盐的浓度大小控制PRB包覆层的长度，即地下水在PRB包覆层中的过水路径可以通过内管孔位控制，增大接触时间；当农业种植过量的使用化肥导致地下水含氮量升高时，地下水中硝酸盐的浓度在地下含水层不同，上部含水层硝酸盐的浓度较高，下部承压含水层由于地层自身的净化作用，其地下水硝酸盐的浓度较低，即深层承压水的硝酸盐浓度较低，而本实施例实现了上部含水层的地下水经过PRB包覆层的路径长，下部含水层的地下水经过PRB包覆层的路径相对较短，即高浓度硝酸盐的水体与PRB包覆层反应时间长，低浓度地下水硝酸盐的水体与PRB包覆层反应时间短，真正实现了在单个井孔内针对不同含水层硝酸盐浓度变化的高效去除。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920010895.5
申请日:2019-01-04
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:88(济南)
授权编号:CN209352622U
授权时间:20190906
主分类号:C02F 3/10
专利分类号:C02F3/10;C02F3/28;C02F101/16;C02F103/06
范畴分类:41B;
申请人:山东省水利科学研究院
第一申请人:山东省水利科学研究院
申请人地址:250013 山东省济南市历山路125号
发明人:陈学群;管清花;李福林;李成光;王爱芹;刘彩虹;田婵娟;辛光明
第一发明人:陈学群
当前权利人:山东省水利科学研究院
代理人:张淑贤
代理机构:11296
代理机构编号:北京东方汇众知识产权代理事务所（普通合伙）
优先权:CN2018112729947
关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：环境污染论文;