一种阀式原位定深水平注入系统的制作方法

1.本实用新型涉及污染土壤和地下水原位修复技术领域，尤其涉及一种阀式原位定深水平注入系统。


背景技术：

2.随着我国工业化的快速发展，大量有毒有害物质渗入土壤和地下水中，土壤和地下水修复迫在眉睫。现有的污染土壤和地下水修复方法中，按照修复场地可分为原位修复和异位修复。异位修复具有“短、平、快”的优点，但对于一些地表存在不适宜开挖物体的场地(如地表具有建筑、河流、道路、公共建筑、农田和保护区等)，该技术具有不适用性；而这些场地可采取原位修复的方式进行修复，在不破坏原地表层的情况下实现土壤或地下水修复。
3.在实际的场地中，有很多保留建筑物下的污染土壤需要修复，同时很多在产设施(例如：加油站，保留的厂房及生产设施等)的地下污染土壤需要在不影响正常其运行的情况下进行修复；再如有很多场地存在浅层污染而异位修复模式恰不允许使用，在众多诸如以上场景的情况下，建设垂直井进行修复也具有一定的局限性，而需要采用水平井进行修复。
4.现有的被压覆污染土壤或地下水的水平井注入修复系统及方法，可长效注入以提高施工方便性，提高污染场地的修复效率。水平注药可解决垂直注入井修复时难以克服的障碍物下的修复难题，可基本实现对地表零影响，同时尽可能修复被压覆的污染介质。水平井单元自入土段则开设有筛孔，与污染层接触面积大，可更好的实现药剂修复效果。但是，对于纳米零价铁、生物有机质等非水溶性/泥浆状药剂来讲，容易造成注入井的筛孔堵塞，导致无法有效注入药剂。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.本实用新型提供一种阀式原位定深水平注入系统，旨在解决垂直注入井修复时难以克服的障碍物下的修复难题以及传统注入井的筛孔容易堵塞的问题。
7.(二)技术方案
8.为了达到上述目的，本实用新型的阀式原位定深水平注入系统包括：
9.外阀管，所述外阀管能够由钻机打入目标修复区域，且所述外阀管上开设有多个注药筛孔，所述注药筛孔外包裹有弹性圈；
10.注入内管，所述注入内管外设置有成对的充气环且所述注入内管上处于成对的所述充气环之间的位置开设有多个出药孔；当所述注入内管插入所述外阀管内时，至少部分所述注药筛孔位于成对的所述充气环之间；
11.充气组件，所述充气组件能够对所述充气环进行充气，以封堵所述注入内管与所述外阀管之间的环形空间；
12.注药组件，所述注药组件能够向所述注入内管泵送药剂，药剂能够经所述出药孔和所述注药筛孔并挤开所述弹性圈进入目标修复区域内。
13.可选地，所述充气组件包括空气压缩机和多根气路管，所述空气压缩机通过所述气路管与所述充气环一一对应连通；
14.和/或，所述充气环为橡胶环。
15.可选地，所述外阀管的一端为开口端且另一端为尖端，所述气路管从外阀管的开口端伸出与所述空气压缩机连通。
16.可选地，所述注药组件包括依次连接的拌药桶、注药泵和注药管，所述注药管连接所述注入内管。
17.可选地，所述注药泵为柱塞泵或气动式隔膜泵；
18.和/或，注药管为高压水管。
19.可选地，所述弹性圈上开设有多个微孔。
20.可选地，所述注药筛孔为内嵌十字型档杆的通孔。
21.可选地，所述注药筛孔的直径为1～4mm；
22.和/或，所述外阀管的横截面上分布有环形阵列的注药筛孔组，每个所述注药筛孔组包括至少四个所述注药筛孔，且相邻的所述注药筛孔组之间间隔预设距离。
23.可选地，所述外阀管为水平设置或倾斜设置。
24.可选地，所述外阀管的直径为3～5cm；
25.和/或，所述外阀管为不锈钢管或耐腐蚀合金钢管等。
26.(三)有益效果
27.本实用新型的有益效果是：在上述技术方案中，当注入内管插入外阀管内时，至少部分注药筛孔位于成对的充气环之间；充气组件能够对充气环进行充气，以封堵注入内管与外阀管之间的环形空间。注药组件能够向注入内管泵送药剂，药剂在泵送压力作用下能够经出药孔和注药筛孔并挤开弹性圈进入目标修复区域内。多个结构配合形成阀式结构，阀式注入(高压泵送药剂方式)可有效解决注入修复的翻浆问题，且提高对目标污染深度/范围的修复效果和药剂的有效利用率，对非水溶性药剂的注入改善效果最为明显，适用于泥浆注入。而且，在外阀管上的注药筛孔外包裹有弹性圈，还可以防止药剂回流至外阀管内。此外，采用上述技术方案还可以实现重复注入和定深注入，大幅提升了污染物修复的可靠性和精准度。
28.此外，通过水平注药或倾斜注药可解决垂直注入井修复时难以克服的障碍物下的修复难题，更大可能地修复被建筑物等压覆的污染土壤和地下水，同时保护建筑物等基本不受影响，对提升污染物修复的安全与环保性能具有重要意义。
附图说明
29.图1为本实用新型的阀式原位定深水平注入系统的结构示意图；
30.图2为本实用新型的阀式原位定深水平注入系统的的局部结构放大示意图。
31.【附图标记说明】
32.1：拌药桶；2：注药泵；3：注药管；4：建筑物；5、5：钻机；6：外阀管；7：注入内管；8：充气环；9：注药筛孔；10：空气压缩机；11：气路管；12：目标修复区域；13：出药孔；14：弹性圈。
具体实施方式
33.为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。
34.本实用新型提供一种阀式原位定深水平注入系统，如图1和图2所示，其包括外阀管6、注入内管7、充气组件和注药组件。外阀管6能够由钻机5打入目标修复区域12，目标修复区域12可位于建筑物4的下方，且外阀管6上开设有多个注药筛孔9，注药筛孔9外包裹有弹性圈14；注入内管7外设置有成对的充气环8且注入内管7上处于成对的充气环8之间的位置开设有多个出药孔13；当注入内管7插入外阀管6内时，至少部分注药筛孔9位于成对的充气环8之间；充气组件能够对充气环8进行充气，以封堵注入内管7与外阀管6之间的环形空间；注药组件能够向注入内管7泵送药剂，药剂在泵送压力作用下能够经出药孔13和注药筛孔9并挤开弹性圈14进入目标修复区域12内。其中，钻机5将钻杆打入地下(即目标修复区域12)的技术为现在已知的技术，外阀管6本身也是钻杆，开设有多个注药筛孔9的钻杆留在目标修复区域12内形成为外阀管6。在实际使用时，可以根据需要修复的范围大小而打入一根或多根外阀管6。在外阀管6安装到位后，外阀管6与钻机5分离，其与钻机5对接的一端为开口端且另一端为尖端。
35.多个结构配合形成阀式结构，阀式注入(泵送药剂方式)可有效解决注入修复的翻浆问题，且提高对目标污染深度/范围的修复效果和药剂的有效利用率，对非水溶性药剂的注入改善效果最为明显，适用于泥浆注入。而且，在外阀管6上的注药筛孔9外包裹有弹性圈14，还可以防止药剂回流至外阀管6内。采用上述技术方案还可以实现重复注入和定深注入，大幅提升了污染物修复的可靠性和精准度。同时，通过原位钻杆注药能更大可能地修复被建筑物等压覆的污染土壤和地下水，同时保护建筑物等基本不受影响，对提升污染物修复的安全与环保性能具有重要意义。
36.其中，在优选的实施方式中，如图1所示，充气组件包括空气压缩机10和多根气路管11，空气压缩机10通过气路管11与充气环8一一对应连通。在注入内管7插入到位之前，充气环8处于收缩状态，不会阻碍注入内管7在外阀管6内的移动。而在注入内管7插入到位后，通过空气压缩机10能够在向充气环8内充气，充气环8充气后膨胀，以在成对的充气环8之间形成密封环空，以确保注药压力符合预设要求。和/或，充气环8可以为橡胶环，以保证能够承受较大的压力且具有较好的伸缩性能。
37.在安装注入内管7时，充气环8及气路管11的一端会跟随注入内管7从外阀管6的开口端进入外阀管6内，而气路管11的另一端保留在外阀管6外，即气路管11从外阀管6的开口端伸出与空气压缩机10连通，以便于后期进行充气。而且，由于远端的气路管11会跨过近端的充气环8，在进行充气时需要先对远端的充气环8进行充气，以避免近端的充气环8阻断远端的气路管11。
38.再次参见图1，注药组件包括依次连接的拌药桶1、注药泵2和注药管3，注药管3连接注入内管7。拌药桶1能够对药剂进行搅拌混合，而注药泵2能够将拌药桶1内的药剂以一定的压力泵送至注入内管7内，然后经出药孔13进入成对的充气环8之间的密封环空，等密封环空内的压力逐渐增大而能够冲开弹性圈14，向污染土壤内泵送药剂，解决了注药设备容易堵塞的问题。其中，注药泵2可以为注入压力为2～5mpa的柱塞泵或注入压力为0.8～2.5mpa的气动式隔膜泵等。采用高压泵进行注入，使药剂扩散影响半径更大，扩散更均匀，
从而减少水平注入时的重力影响。和/或，注药管为高压水管，其可为镀锌管、铜管、不锈钢管等。
39.其中，弹性圈14可以缠绕于外阀管6上且对应遮挡注药筛孔9，药剂能够在泵送压力作用下，冲开弹性圈14与外阀管6之间的间隙。或者，弹性圈14上还可以开设有多个微孔，药剂能够在泵送压力作用下冲开微孔向土壤内进行微孔注射，穿透性更强。其中，微孔的内径可为0.01～0.02mm。
40.再次参见图1和图2，注药筛孔9还可以为内嵌十字型档杆的通孔。在停止注药时，十字型档杆能够对弹性圈14进行支撑，以防止外界流体压力过大而使弹性圈14向内冲开。其中，注药筛孔9的直径可以为1～4mm。和/或，外阀管6的横截面上分布有环形阵列的注药筛孔组，每个注药筛孔组包括至少四个注药筛孔9，以提高注药效率，并使得药剂扩散更加均匀。相邻的注药筛孔组之间间隔预设距离，注药筛孔组分层设置，还能够通过逐次移动注入内管7，使不同的注药筛孔组分别依次与充气环8之间的密封环空连通，以实现分段分层注入药剂。
41.在优选的实施方式中，外阀管6为水平设置或倾斜设置。外阀管6为水平设置时，其可利用建筑物4周围地势较低的区域(参见图1)，从建筑物4地下部分的侧面钻杆打入外阀管6。或者，外阀管6为倾斜设置时，其可从建筑物4周围倾斜向下钻杆，直至使注药筛孔9达到建筑物4下的目标修复区域12，其中，倾斜角度小于90
°
，可以根据现场具体地形地貌调整钻探成井的最佳角度。通过水平注药或倾斜注药可解决垂直注入井修复时难以克服的障碍物下的修复难题，更大可能地修复被建筑物等压覆的污染土壤和地下水，同时保护建筑物等基本不受影响，对提升污染物修复的安全与环保性能具有重要意义。其中，外阀管6的直径可以为3～5cm。和/或，外阀管6可以为耐腐蚀的不锈钢管或耐腐蚀合金钢管等。
42.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
43.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
44.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
45.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点
可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
46.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。