一种电动力耦合循环井修复系统

技术领域

本发明涉及复合污染场地原位修复技术领域，特别是涉及一种电动力耦合循环井修复系统。

背景技术

随着社会经济的发展，人们对地下水资源开发利用加剧，而且由于各类污染物不合理处置和工艺事故等频发，地下水污染严重。如重金属等污染物进入地下环境，对地下水造成严重污染。当前地下水修复技术主要有异位修复技术、生物降解技术、原位化学氧化技术、地下水曝气修复技术、可渗透反应屏障技术等，地下水循环井修复技术是一种新型修复技术，具有费用少、技术简单、效果好等显著优点，但单独采用循环井技术很难实现对场地污染物的高效快速去除，特别是在低渗透地层中，循环井周围水流会发生绕流现象，修复拖尾、反弹问题严重，使得循环井技术效果受限。

具体地，地下水循环井(GCW)修复技术是一项可以耦合原位空气扰动、气相抽提、生物修复、化学氧化、电化学修复等多种方法的修复技术，可同时实现去除地下环境中挥发性有机污染物(VOCs)、半挥发性有机污染物(SVOCs)、非水相液体(NAPLs)和部分无机污染物的污染场地原位修复技术，具有良好的应用前景。

20世纪末期，我国开始研究电动力修复污染土壤的技术方法；国内对单一电动力修复技术的研究方法已经趋于完善，最新研究成果多集中于电动力修复与其它技术的联用上，常见的联用方法包括:添加强化传输药剂法、离子交换膜法，与可渗透反应屏障或者微生物技术联用等方法；胡阳将电动力修复技术与冻融淋洗修复技术相结合，对石油污染土壤有较好的修复效果【胡阳.冻融强化电动力修复石油污染土的试验研究[D].兰州理工大学，2021.DOI:10.27206/d.cnki.ggsgu.2021.001147.】；章梅等人在电动力修复系统中加入电解液，起到了强化电动力修复铅镉污染土壤的目的【章梅，王彦君，周来等.电解液强化电动力修复铅镉污染土壤研究[J].能源环境保护，2022，36(05):53-59.】。

公开号为CN113860662A的中国专利公开了一种地下水循环井结构、修复系统和方法，该系统包括循环井、抽水井、曝气管、抽气管、加药系统和尾气处理装置。循环井包括由外至内依次设置的外井管和内井管，外井管上下两端的管壁各设置多个筛孔，内、外井管之间设有隔离件，隔离件位于第一筛孔和第二筛孔之间，曝气管伸入内井管的下部，抽气管与循环井顶部连通；抽水井设在循环井附近，抽水井管下端井壁设有筛孔，其内的抽水管口略低于潜水水位。地下水修复方法指基于上述修复系统在修复现场开展修复的操作方法。

公开号为CN115321644A的中国专利公开了提供了一种电强化循环井系统及电强化循环井系统处理地下水中卤代烃的方法。卤代烃在地下水中带负电荷，本发明在循环井的外周设置若干电极对，施加直流电的情况下，使卤代烃定向迁移至循环井周边的阳极附近，将卤代烃聚集，然后通过循环井将聚集的卤代烃带出，附加电极对的循环井的修复范围得到扩大。同时，将卤代烃集中，可大幅提高对卤代烃的修复效率。电极对设置在有机物和重金属复合污染的地块，使金属阳离子等阳离子迁移至阴极附近，可将有机物和重金属分离，使循环井对有机物处理更方便，迁移至阴极的重金属再根据监测浓度处理；金属阳离子分散迁移至污染边界四周的阴极，避免循环井因矿物沉淀发生堵塞。

公开号为CN110357348B的中国专利提供一种氯代烃污染地下水原位电化学循环井修复方法。在地下水污染区域打井，并在井中安装井管，其中每两口井为一组，每一组井中，其中一口井作为注水井，另外一口井作为抽水井，所述井管的顶端敞口、底端封闭，所述井管的下端管壁上开设若干小孔；向所述注水井内悬挂放入阳极板和阴极板，所述阳极板和阴极板分别通过导线与设置在井外的电源的正极和负极连接；启动电源向阳极板和阴极板通电，同时采用水泵持续抽取抽水井中的地下水注入到注水井中加强地下水流循环，注水井中产生的氢气和氧气在地下水流循环的作用下向含水层扩散促进化学/微生物降解地下水中的氯代烃。

现有用于污染场地修复的循环井技术至少存在以下不足：循环井技术主要依赖水流循环促进井周围三维含水层环境中污染溶质的运移，但在非均质地层中，特别是含若透水地层环境中，水流会发生绕流，难以修复低渗透地层中的污染。目前我国尚未形成可复制可推广的循环井场地应用成功案例，尤其是对含透镜体地层的含水层污染问题，循环井应用研究较少，现阶段所使用的循环井主体结构也多从国外厂家定制并购买，缺乏自主研发能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动力耦合循环井修复系统，以解决上述现有技术存在的问题，利用循环井技术和电动力技术的结合，促进了污染物在地层尤其是低渗透地层的运移，促进污染物进入三维循环水流被循环井所捕集；同时针对低渗透区域，调整导轨式升降器，充分利用循环井周边的电动力监测井，循环井内电极与电动力监测井内电极形成电场，实现低渗透地层精准促修复，提高了污染物运移能力，缩短了污染物的抽出时间，提高了污染物的去除速率，有效解决了循环井在低渗透地层绕流的现象。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种电动力耦合循环井修复系统，包括

一个或多个循环井主井单元，所述循环井主井单元通过水力环流形成围绕循环井周围的三维循环水流用于修复地层中污染物；所述循环井主井单元内设置有循环井主井监测器，所述循环井主井单元内通过阻隔器分为无水力联通的上下两井段，第一井段为阻隔器以上部分井管，第二井段为阻隔器以下部分井管；所述循环井主井单元设置有两个筛段，两个筛段分别设置在两个井段中，第一筛段低于潜水含水层地下水水位，第二筛段高于潜水含水层底板，所述第一筛段和第二筛段间为污染物的分布范围；所述阻隔器设置有允许水管穿过的预留孔隙，阻隔器沿井壁内侧设有一圈可移动的柔性电极穿过，柔性电极安装于阻隔器处；

围绕循环井主井单元的若干个电动力监测井单元，所述电动力监测井单元内设置有电动力监测井监测器；所述电动力监测井单元的井壁全部为花管构成，所有位置均可通过水流；所述电动力监测井单元的井壁上也设有一圈可移动的柔性电极；

控制单元，所述控制单元用于接收所述电动力监测井监测器和循环井主井监测器的电信号并对井内污染物的检测结果进行识别和控制判断，所述控制单元还用于调谐所述循环井主井单元和电动力监测井单元的工作参数从而促进循环井主井单元中水力传输以及修复不同种类污染物复合污染。

优选地，所述第一筛段和第二筛段由在循环井主井井壁切割的若干通孔构成，注水离心泵推动循环水流从注水总管经过第二阀门进入到第一井段的第一水管里，水流由第一水管到第一井段后再通过第一筛段进入地下水含水层；水流由于水头差向第二筛段流动，水流通过第二筛段进入第二井段再进入第二水管，最后经过第一阀门进入抽水总管并被抽水离心泵泵出。

优选地，所述第一井段和第二井段内有至少16根呈圆形均匀分布并紧贴井壁的绝缘柱，绝缘柱贯穿阻隔器向上到第一筛段的底部区域，向下到第二筛段的顶部区域。

优选地，所述电动力监测井单元中与循环井主井单元的第一井段和第二井段对应的位置，也设置有至少16根呈圆形均匀分布并紧贴井壁的绝缘柱，绝缘柱向上到第一筛段的底部区域，向下到第二筛段的顶部区域。

优选地，所述绝缘柱与井壁平行形成绝缘轨道，所述循环井主井单元和电动力监测井单元的绝缘轨道中存在上下各四个导轨式升降器与铜环相连，将柔性电极紧贴绝缘轨道；所述导轨式升降器可沿绝缘轨道控制铜环的升降；所述铜环的直径小于绝缘柱形成的圆的直径；所述循环井主井单元的第一筛段处和电动力监测井单元相应位置处的铜环与直流电源通过导线连接。

优选地，所述循环井主井单元和电动力监测井单元的柔性电极均分为四块，柔性电极的中间固定于阻隔器或绝缘柱处；所述循环井主井单元和电动力监测井单元的柔性电极位于铜环和绝缘柱中间。

优选地，根据低渗透地层位置的不同，调整导轨式升降器控制井内两铜环的升降，使得低渗透地层在两铜环范围内，可实现对低渗透地层污染物的针对性修复，促进低渗透地层污染物进入循环井三维水力环流区。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明的电动力耦合循环井修复系统，包括至少一个循环井主井单元、围绕主井单元的若干个电动力监测井单元和控制单元，循环井主井单元通过水力环流形成围绕循环井周围的三维循环水流用以修复地层中污染物，主井内含可移动柔性电极；电动力监测井单元内含可移动柔性电极兼具监测功能；控制单元通过对井内污染物的识别和判断，调谐循环井主井单元和电动力监测井单元的工作参数，达到促进循环井在低渗透地层中强化水力传输以及高效修复不同种类污染物复合污染的效果。本发明设置的循环井主井单元通过水力环流形成围绕循环井周围的三维循环水流修复地层中污染物，地层中污染物在水流冲刷下进入循环水流，被抽到地表修复装置中；电动力监测井和循环井主井中柔性电极通入直流电源形成电场，促进低渗透地层中污染物进入三维循环水流，实现对污染场地污染物的修复。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-A为本发明提供的一种优选实施方式的井群阴离子修复装置的简化模块连接关系示意图；

图1-B为本发明提供的一种优选实施方式的井群阳离子修复装置的简化模块连接关系示意图；

图2为本发明提供的一种优选实施方式的循环井主井单元和电动力监测井单元布设位置俯视图；

图3为本发明提供的一种优选实施方式的井组修复装置的简化模块连接关系示意图；

图4为本发明的一种优选实施方式的循环井主井单元的结构示意图；

图5为本发明的一种优选实施方式的电动力监测井单元的结构示意图；

图6为本发明的一种优选实施方式的导轨升降器平面处的结构示意图。

附图标记列表

1：直流电源；2：监测井水管；3：导轨式升降器a；4：绝缘柱；5：导轨式升降器b；6：井壁；7：抽水离心泵；8：连接负极导线；9：循环井主井监测器；10：修复装置；11：注水离心泵；12：电动力监测井井段；13：第一阀门；14：第二阀门；15：第三阀门；16：第四阀门；17：控制单元；18连接正极导线；19：注水总管；20：电动力监测井监测器；21：低渗透地层；22：潜水水位；23：第二筛段；24：第一筛段；25：阻隔器；26：第二井段；27：第一井段；28：第一水管；29：第二水管；30：阻隔器上方铜环；31：阻隔器下方铜环；32：柔性电极；33：抽水总管；34：储水池；35：高渗透地层；36：污染羽；100：循环井主井单元；101：电动力监测井单元；102：循环井与电动机监测井构成的井群单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种电动力耦合循环井修复系统，以解决上述现有技术存在的问题，利用循环井技术和电动力技术的结合，促进了污染物在地层尤其是低渗透地层的运移，促进污染物进入三维循环水流被循环井所捕集；同时针对低渗透区域，调整导轨式升降器，充分利用循环井周边的电动力监测井，循环井内电极与电动力监测井内电极形成电场，实现低渗透地层精准促修复，提高了污染物运移能力，缩短了污染物的抽出时间，提高了污染物的去除速率，有效解决了循环井在低渗透地层绕流的现象。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-A到图6所示，本发明提供一种电动力耦合循环井修复系统，包括至少一个循环井主井单元100、围绕主井单元的若干个电动力监测井单元101和控制单元17。循环井主井单元100通过水力环流形成围绕循环井周围的三维循环水流用以修复地层中污染物，主井内含可移动的柔性电极32，电动力监测井单元101内含可移动的柔性电极32及具有监测功能的电动力监测井监测器20，控制单元17通过对井单元污染物的识别判断，调谐循环井主井单元100和电动力监测井单元101的工作参数，达到促进循环井在低渗透地层污染物修复以及高效修复不同类型污染物的效果。

本发明设置的循环井主井单元100通过水力环流形成围绕循环井周围的三维循环水流修复地层中污染物，地层中污染物在水流冲刷下进入循环水流，被抽到地表修复装置中。电动力监测井单元101和循环井主井单元100中柔性电极32通入直流电源1形成电场，促进低渗透地层中污染物进入三维循环水流，实现对污染场地污染物的修复。

本发明利用循环井技术和电动力技术的结合，促进了污染物在地层尤其是低渗透地层的运移，促进污染物进入三维循环水流被循环井所捕集；同时针对低渗透区域，调整导轨式升降器，充分利用循环井周边的电动力监测井单元101，循环井主井单元内电极与电动力监测井单元101内电极形成电场，实现低渗透地层精准促修复，提高了污染物运移能力，缩短了污染物的抽出时间，提高了污染物的去除速率，有效解决了循环井在低渗透地层绕流的现象。控制单元17与监测器、离心泵和阀门相连接，根据监测器数据调整离心泵泵速和阀门的开合，实现对污染场地中污染物的定向去除。

本发明结合循环井主井单元100和围绕循环井的监测井(电动力监测井单元101)形成了一套适用于复杂地层情况、修复时间短和修复范围更大的循环井修复系统，从而达到适用于处理低渗透地层污染场地修复的目的。

根据一种优选实施方式，循环井主井单元100设置有两个筛段，由在循环井的井壁6切割的若干通孔构成；设置循环井主井单元100的第一筛段24位置低于地下水水位，第二筛段23位置高于含水层底板，井底部封堵；第一和第二筛段设置的位置应包括含水层中污染物的分布范围，使得循环井尽可能修复整个污染羽，使得三维循环水流充分冲刷被污染地层；电动力监测井单元101的井壁6全部为花管构成，所有位置均可通过水流。其中，设置在循环井主井单元100的两筛段有正逆两种循环水流模式，通过控制单元17调控离心泵实现循环水流模式的切换。

优选地，循环水流模式的切换可以更加充分冲刷地下含水层，使得污染物更易进入三维循环水流被循环井抽出处理，减少修复盲区，提高了污染物的去除速率。

根据一种优选实施方式，循环井主井单元100上下两筛段间存在阻隔器25将第一和第二筛段分割开来，形成上下两井段；循环井主井单元100的阻隔器25可设置在第一和第二筛段中间处，得到最佳的三维循环水流，对地层中污染物的冲刷能力最强，污染物更易进入三维循环水流被循环井抽出处理。

循环井主井单元100的阻隔器25设置在低渗透地层中心水平处，阻隔器25首先应在两筛段中间范围内，低渗透地层污染物难去除是制约循环井修复时间的重要因素，通过调整阻隔器25在第一和第二筛段间位置，设置在低渗透地层中心处更易对低渗透地层进行修复，有效减少修复时间，加快修复速率。阻隔器25至少设置有允许水管穿过的预留孔隙，阻隔器25沿井壁6内侧有一圈柔性电极32穿过并将电极中间固定于阻隔器25处。

电动力监测井单元101不设置阻隔器25，电动力监测井兼具构成电场和监测功能，不设置阻隔器25可以更好发挥电动力监测井的监测功能；

根据一种优选实施方式，循环井主井单元100的第一筛段24底部、第二筛段23顶部与阻隔器25沿井壁6由至少16根呈圆形均匀分布的绝缘柱4相连，目的是与导轨式升降器结合固定柔性电极32；电动力监测井单元101对应主井第一和第二筛段位置处设置沿井壁6由至少16根呈圆形均匀分布的绝缘柱4相连；优选地，循环井主井单元100和电动力监测井单元101的绝缘柱4与井壁6平行形成轨道，且绝缘柱4贴近井壁分布。

循环井主井单元100和电动力监测井单元101的绝缘轨道中存在上下各四个导轨式升降器与铜环相连将柔性电极32紧贴绝缘轨道，相对的两个轨道式升降器连线夹角为直角，通过四个轨道式升降器将铜环和柔性电极32固定于绝缘柱轨道上，且直流电源1通过导线连接到铜环上，循环井主井单元100和电动力监测井单元101的铜环直径略小于绝缘柱4形成圆的直径，使得柔性电极32得以紧贴绝缘柱。

循环井主井单元100和电动力监测井单元101的导轨式升降器可以沿轨道控制铜环的升降，通过循环井内电极与电动力监测井内电极形成电场，实现低渗透地层精准促修复，提高了污染物运移能力，缩短了污染物的抽出时间，提高了污染物的去除速率，有效解决了循环井在低渗透地层绕流的现象。

根据一种优选实施方式，循环井主井单元100和电动力监测井单元101的柔性电极32分为四块，中间固定于阻隔器25或绝缘柱4处，柔性电极32位于铜环和绝缘柱4中间，四块柔性电极32分别为4个四分之一圆围绕16根绝缘柱4组成圆。柔性电极32两头宽度要大于铜环和绝缘柱4圆直径差的三倍，防止柔性电极脱离铜环和绝缘柱圆中间。

循环井主井单元100和电动力监测井单元101的4块柔性电极32通过循环井主井第一筛段处和电动力监测井相应位置处的铜环与直流电源1连接，电动力形成电场时只有上下两铜环范围内电极形成电场，多余部分电极材料紧贴井壁；根据低渗透地层位置的不同，调整导轨式升降器控制井内两铜环的升降，使得低渗透地层在两铜环范围内，实现对低渗透地层污染物的精确修复。

根据一种优选实施方式，循环井主井单元100通过阻隔器25分为上下两井段；第一井段27为阻隔器25以上部分井管，第二井段26为阻隔器25以下部分井管；其中，第一井段27中包括第一筛段24、柔性电极32、铜环和导轨升降器；第二井段26设置同第一井段27。井内设置两根水管，位于第一筛段24附近的为第一水管28，位于第二筛段23附近的为第二水管29。

水管由离心泵提供动力；第一水管28将第一井段27与地表修复装置或储水池34连接起来，在水管上地表修复装置或储水池34连接处附近分别设置阀门；第二水管29末端在第二井段26处，穿过阻隔器25进入第一井段27与储水池34或地表修复装置连接起来，阀门设置同上井管。

根据一种优选实施方式，循环井主井出水管和电动力监测井处设置第1监测器和第2～5监测器；控制单元17与监测器、离心泵、直流电源1和阀门相连接，根据监测器数据调整离心泵泵速和阀门的开合。控制单元17通过控制阀门的开合，以调控各水管的流道，控制单元17再对各水管连接的水泵进行控制，控制单元17再对直流电源1进行调控，使得对复合地层污染物达到最好的修复效果。

实施例1

本实施例提供了一种电动力耦合循环井修复系统，参见图1-A，修复装置包括至少一个循环井主井单元100、围绕主井单元的四个电动力监测井单元101和控制单元17。循环井主井单元100通过水力环流形成围绕循环井周围的三维循环水流修复地层中污染物，主井内含可移动的柔性电极32；电动力监测井单元101内含可移动的柔性电极32兼具监测功能；控制单元17通过接收循环井主井监测器9和电动力监测井监测器20的电信号对井内污染物的检测结果进行识别和控制判断，调谐循环井主井单元100和电动力监测井单元101的工作参数，达到促进循环井在中强化水力传输以及高效修复不同种类污染物复合污染的效果。

参见图4，循环井主井通过阻隔器25分为无水力联通的上下两井段；第一井段27为阻隔器25以上部分井管，第二井段26为阻隔器25以下部分井管；循环井主井单元100设置有两个筛段，两个筛段分别设置在两个井段中，由在循环井的井壁6切割的若干通孔构成，离心泵11推动循环水流从注水总管19经过第二阀门14进入到第一井段27的第一水管28里，水流由第一水管28到第一井段27后再通过第一筛段24进入地下水含水层，水流由于水头差向第二筛段23流动，水流通过第二筛段23进入第二井段26再进入第二水管29，经过第一阀门13进入抽水总管33并被抽水的离心泵泵出。

参见图5，阻隔器25至少设置有允许第二水管29穿过的预留孔隙，阻隔器25沿井壁6内侧有一圈柔性电极32穿过并将电极中间固定于阻隔器25处。电动力监测井单元101井内不设置阻隔器，井壁6全部为花管构成，电动力监测井内布设监测井水管2，电动力监测井兼具构成电场和监测功能，不设置阻隔器可以更好发挥电动力监测井的监测功能；控制单元17控制抽注离心泵的转向和转速，使得循环井主井单元100形成流向可逆的三维循环水流。

循环井主井单元100的阻隔器25设置在低渗透地层21中心水平处，阻隔器25首先应在两筛段中间范围内，低渗透地层21污染物难去除是制约循环井修复时间的重要因素，通过调整阻隔器25在第一和第二筛段间位置，设置在低渗透地层21中心处更易对低渗透地层21进行修复，有效减少修复时间，加快修复速率。

设置循环井主井的第一筛段24位置低于潜水水位2m以上，第二筛段23位置高于含水层底板，井底部封堵；第一和第二筛段设置的位置尽可能包括含水层中污染物的分布范围，循环井水流模式有正逆两种循环模式。

参见图2，循环井主井单元100和监测井单元布设方式为正方形布设，一个循环井主井单元100，周围四个监测井单元以循环井为中心成正方形布设，优选地，布设方式可以三角形、六边形或其它方式布设若干个监测井。

参见图6，循环井第一和第二井段内有16根呈圆形均匀分布紧贴井壁6的绝缘柱4，绝缘柱4贯穿阻隔器25向上到第一筛段24底部区域，向下到第二筛段23顶部区域，以其中四根绝缘柱4作为导轨式升降器的轨道，第一和第二井段内分别有4个导轨式升降器；循环井主井和电动力监测井的绝缘轨道中导轨式升降器与铜环相连将柔性电极32紧贴绝缘轨道，相对的两个轨道式升降器连线夹角为直角，通过四个轨道式升降器将铜环和柔性电极32固定于绝缘柱4轨道上，且直流电源1通过导线连接到铜环上，循环井主井和电动力监测井的铜环直径略小于绝缘柱4形成圆的直径，使得柔性电极32得以紧贴绝缘柱4。

参见图6，循环井主井和电动力监测井的柔性电极32分为四块，中间固定于阻隔器25或绝缘柱4处，柔性电极32位于铜环和绝缘柱4中间，四块柔性电极32分别为四个四分之一圆围绕16根绝缘柱4组成圆。柔性电极32两头宽度要大于铜环和绝缘柱4圆直径差的三倍，防止柔性电极32脱离铜环和绝缘柱4圆中间。

循环井主井单元100和电动力监测井单元101的四块柔性电极32通过循环井主井第一筛段24处和电动力监测井相应位置处的铜环与直流电源1连接，电动力形成电场时只有上下两铜环范围内电极形成电场，多余部分电极材料紧贴井壁6；根据低渗透地层21位置的不同，调整导轨式升降器控制井内两铜环的升降，使得低渗透地层21在两铜环范围内，实现对低渗透地层21污染物的精确修复。

控制单元17与监测器、直流电源1、离心泵和阀门相连接，循环井主井监测器9布设在井口出水管处，监测污染物浓度变化；电动力监测井监测器20与电动力监测井水管2相连，实时监控污染物浓度变化，控制单元17接收循环井主井监测器9和电动力监测井监测器20的数据，调整离心泵泵速、直流电源1的开关和阀门的开合，实现对污染场地中污染物的定向去除。

其中，第一井段27中包括第一筛段24、柔性电极32、第一水管28、铜环和导轨式升降器；第二井段26设置同第一井段27。地表上设置监测器、注水总管19、抽水总管33、注水离心泵11、抽水离心泵7、修复装置10、储水池34和控制单元17。

如图1-A所示，循环井主井单元100为上注下抽模式。启动抽水离心泵7，第二井段26附近水位下降，地下水含水层中水流运移到第二井段26附近，由于离心泵的作用，水流通过第二筛管进入第二井段26中，进而进入第二水管29中，第二水管29穿过阻隔器25，通过第一阀门13进入抽水总管33，经过抽水离心泵7进入修复装置10中；地下水中污染物经过修复装置10得到充分去除和分离，处理后地下水通过管道进入储水池34；启动注水离心泵11，由于离心泵的作用，处理后的地下水由储水池34进入注水总管19并通过注水离心泵11，通过第二阀门14进入第一水管28，进而进入第一井段27，由于水头较高，第一井段27中处理后的地下水经过第一筛段24进入地下水含水层，从而形成三维循环水流，对污染地下水含水层进行冲刷。

循环井三维循环水流在低渗透地层21易发生绕流现象，使得低渗透地层21中污染物难以去除。循环井水力环流构建完成后，根据地层钻探情况，控制井内导轨式升降器的上下移动，使得阻隔器25上下的两个铜环间的柔性电极32范围包括着低渗透地层21范围，从而循环井和电动力监测井内的阴阳电极形成的电场可以准确作用于低渗透地层21。

循环井内柔性电极32通过导线18与直流电源1正极相连，循环井周围围绕的电动力监测井与直流电源1负极相连，打开直流电源1电压，电流由电源正极出发，沿导线18进入循环井井内的阻隔器25上方的铜环30中，再进入柔性电极32使得贯穿阻隔器25的柔性电极32作为阳极，地下水中阴离子向循环井附近运移，阳离子向电动力监测井运移，电子由电源负极出发，沿导线进入电动力监测井与循环井对应位置处的铜环中，再进入柔性电极32使其作为阴极，循环井与电动力监测井内两电极形成电场。

控制单元17通过接收监测器的电信号对井内污染物的检测结果进行识别和控制判断。优选地，运行一段时间后监测井处污染物浓度变化不大，通过控制单元17增大离心泵泵速和直流电源1电压，以增大循环井影响范围，修复污染场地；优选地，运行一段时间后监测井处污染物浓度几乎被完全去除，通过控制单元17减小离心泵泵速和直流电源1电压；优选地，运行一段时间后，监测器显示污染物修复完成，通过控制单元17关闭直流电源1，循环井继续运行一段时间以防止拖尾现象。

电场力作用不受渗透系数影响，使得低渗透地层21中污染物更易运移，更快进入循环井三维循环水流，污染物更易被捕集修复。

循环井主井单元100和围绕循环井的电动力监测井单元101形成了一套适用于复杂地层情况、修复时间短和修复范围更大的循环井修复装置，实现低渗透地层21精准促修复，提高了污染物运移能力，缩短了污染物的抽出时间，提高了污染物的去除速率，有效解决了循环井在低渗透地层21绕流的现象，从而达到适用于处理低渗透地层21污染场地修复的目的。

修复装置中循环井主井单元100也可以选择上抽下注模式，启动抽水离心泵，第一井段27附近水位下降，地下水含水层中水流运移到第一井段27附近，由于离心泵的作用，水流通过第一筛管进入第一井段27中，进而进入第一水管28中，通过第二阀门14进入抽水总管33，经过抽水离心泵进入修复装置10中；地下水中污染物经过修复装置10得到充分去除和分离，处理后地下水通过管道进入储水池34；启动注水离心泵11，由于离心泵的作用，处理后的地下水由储水池34进入注水总管19并通过注水离心泵11，通过第一阀门13进入第二水管29，第二水管29穿过阻隔器25，进而进入第二井段26，由于水头较高，第二井段26中处理后的地下水经过第二筛段23进入地下水含水层，从而形成三维循环水流，对污染地下水含水层进行冲刷，重复的内容不再赘述。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。

本实施例提供一种复合地层中电动力耦合循环井井组修复装置，参见图3，修复装置包括至少两个循环井主井单元100、围绕主井单元的六个电动力监测井单元101和控制单元17。循环井主井单元100通过水力环流形成围绕循环井周围的三维循环水流修复地层中污染物，主井内含可移动柔性电极32；所述电动力监测井单元101内含可移动柔性电极32兼具监测功能；所述控制单元17通过接收监测器的电信号对井内污染物的检测结果进行识别和控制判断，调谐循环井主井单元100和电动力监测井单元101的工作参数，达到促进循环井在中强化水力传输以及高效修复不同种类污染物复合污染的效果。一个循环井主井单元100及其周围围绕的四个电动力监测井构成修复井群102，两个及以上修复井群102构成修复井组。

参见图2，循环井主井单元100和监测井单元布设方式为正方形布设，一个循环井主井单元100，周围四个监测井单元以循环井为中心成正方形布设形成修复井群102，多个修复井群102成正方形布设形成修复井组。

电动力耦合循环井井组修复装置适用于污染场地较大的情况，布设多组循环井修复井群102，实现循环井的多井联合修复。优选地，启动抽注离心泵，循环井主井单元100都为上抽下注模式，形成三维循环水流后启动直流电源1，形成电场促进污染物在低渗透地层21的运移，控制单元17通过污染场地中监测器数据了解修复情况；优选地，污染物沿水流方向运移形成污染羽36，污染羽36最下游区域循环井及周围电动力监测井的污染物被修复完成后，通过控制单元17切断污染羽36最下游区域循环井及周围电动力监测井的直流电源1，控制污染羽36最下游区域循环井的离心泵持续工作，形成三维循环水流屏障阻挡污染物扩散，待污染羽36次下游区域污染物修复完成后，关闭次下游区域井群102除抽注单元以外的其他单元和最下游区域的抽注单元，保持三维水力环流屏障的阻隔作用，逐步推进，直至修复完成。

实施例3

本实施例是对实施例1和实施例2的进一步改进，重复的内容不再赘述。

本实施例提供了一种电动力耦合循环井修复系统和方法，适用于多种类污染复合地层的污染修复。修复系统和方法至少包括：一个循环井主井单元100、围绕主井单元的四个电动力监测井单元101和控制单元17。循环井主井单元100通过水力环流形成围绕循环井周围的三维循环水流修复地层中污染物，主井内含可移动柔性电极32；电动力监测井单元101内含可移动柔性电极32兼具监测功能；控制单元17通过接收监测器的电信号对井内污染物的检测结果进行识别和控制判断，调谐循环井主井单元100和电动力监测井单元101的工作参数，达到促进循环井在中强化水力传输以及高效修复不同种类污染物复合污染的效果。

复合地层中污染场地修复时，根据污染场地范围选择循环井修复井群或井组。修复较大污染场地时，修复装置和布设方式参见图2和图3；污染场地较小时，修复装置和布设方式参见图1-A和图2。当污染场地只含阴离子污染物时，修复系统和方法如实施例1所示。阴离子污染物在含水层中受电场力作用，向循环井方向运移，从而进入循环井三维水力环流中，由于离心泵的作用，水流通过第二筛管进入第二井段26中，进而进入第二水管29中，第二水管29穿过阻隔器25，通过第一阀门13进入抽水总管33，经过抽水离心泵进入修复装置10中；地下水中阴离子污染物经过修复装置10得到充分去除和分离，处理后地下水通过管道进入储水池34；启动注水离心泵11，由于离心泵的作用，处理后的地下水由储水池34进入注水总管19并通过注水离心泵11，通过第二阀门14进入第一水管28，进而进入第一井段27，由于水头较高，第一井段27中处理后的地下水经过第一筛段24进入地下水含水层，从而形成三维循环水流，对污染地下水含水层进行冲刷。

当污染场地只含阳离子污染物时。如图1-B，修复装置、系统和方法也可修复污染地下水中阳离子污染。循环井主井循环模式选择上抽下注，启动离心泵形成三维循环水流；循环井内柔性电极32通过导线与直流电源1负极相连，循环井周围围绕的电动力监测井与直流电源1正极相连，打开直流电源1电压，电子由电源负极出发，沿导线18进入循环井井内的阻隔器25上方的铜环30中，再进入柔性电极32使得贯穿阻隔器25的柔性电极32作为阴极，地下水中阳离子污染物向循环井附近运移，阴离子向电动力监测井运移，电流由电源正极出发，沿导线进入电动力监测井与循环井对应位置处的铜环30中，再进入柔性电极32使其作为阳极，循环井与电动力监测井内两电极形成电场。

优选地，阳离子污染物在含水层中受电场力作用，向循环井方向运移，从而进入循环井三维水力环流中，由于离心泵的作用，水流通过第二筛管进入第二井段26中，进而进入第二水管29中，第二水管29穿过阻隔器25，通过第一阀门13进入抽水总管33，经过抽水离心泵进入修复装置10中；地下水中阳离子污染物经过修复装置10得到充分去除和分离，处理后地下水通过管道进入储水池34；启动注水离心泵11，由于离心泵的作用，处理后的地下水由储水池34进入注水总管19并通过注水离心泵11，通过第二阀门14进入第一水管28，进而进入第一井段27，由于水头较高，第一井段27中处理后的地下水经过第一筛段24进入地下水含水层，从而形成三维循环水流，对污染地下水含水层进行冲刷。

当污染场地含有阴阳离子污染物时。如图1-A和1-B所示，启动抽水离心泵，第二井段26附近水位下降，地下水含水层中水流运移到第二井段26附近，由于离心泵的作用，水流通过第二筛管进入第二井段26中，进而进入第二水管29中，第二水管29穿过阻隔器25，通过第一阀门13进入抽水总管33，经过抽水离心泵进入修复装置10中；地下水中阴离子污染物经过修复装置10得到充分去除和分离，处理后地下水通过管道进入储水池34；启动注水离心泵11，由于离心泵的作用，处理后的地下水由储水池34进入注水总管19并通过注水离心泵11，通过第二阀门14进入第一水管28，进而进入第一井段27，由于水头较高，第一井段27中处理后的地下水经过第一筛段24进入地下水含水层，从而形成三维循环水流，对污染地下水含水层进行冲刷。

循环井内柔性电极32通过导线与直流电源1正极相连，循环井周围围绕的电动力监测井与直流电源1负极相连，打开直流电源1电压，电流由电源正极出发，沿导线进入循环井井内的阻隔器25上方的铜环中，再进入柔性电极32使得贯穿阻隔器25的柔性电极32作为阳极，地下水中阴离子向循环井附近运移，阳离子向电动力监测井运移，电子由电源负极出发，沿导线进入电动力监测井与循环井对应位置处的铜环中，再进入柔性电极32使其作为阴极，循环井与电动力监测井内两电极形成电场，去除污染场地中阴离子污染物。

污染场地中阴离子污染物修复完成后，循环井主井循环模式选择上抽下注，启动离心泵形成三维循环水流；循环井内柔性电极32通过导线与直流电源1负极相连，循环井周围围绕的电动力监测井与直流电源1正极相连，打开直流电源1电压，电子由电源负极出发，沿导线进入循环井井内的阻隔器25上方的铜环中，再进入柔性电极32使得贯穿阻隔器25的柔性电极32作为阴极，地下水中阳离子向循环井附近运移，阴离子向电动力监测井运移，电流由电源正极出发，沿导线进入电动力监测井与循环井对应位置处的铜环中，再进入柔性电极32使其作为阳极，循环井与电动力监测井内两电极形成电场，去除污染场地中阳离子污染物。

循环井和电动力监测井井内柔性电极32围绕绝缘柱4形成一圈，形成以循环井为辐射中心的三维空间电场，充分促进污染物在低渗透地层21的运移，缩短了污染物的抽出时间，提高了污染物的去除速率，有效解决了循环井在低渗透地层21绕流的现象，从而达到适用于处理低渗透地层21污染场地修复的目的。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。