一种超声波辅助强化地下水循环井的修复系统及方法

技术领域

本发明涉及地下水循环井技术领域，具体涉及一种超声波辅助强化地下水循环井的修复系统及方法。

背景技术

地下水是宝贵的淡水资源，是人类赖以生存的物质基础，是经济社会发展不可或缺的环境要素，但近年来随着工业的迅猛发展，土壤与地下水的污染问题日益严重。

地下水有机污染具有污染源种类多、污染物含量低、危害大且修复困难大等特点。地下水循环井作为一种新型的修复技术，可在循环井周围一定区域内形成三维循环流场，并综合利用化学、物理、生物等过程来实现对地下水的原位修复；该技术去除效率高、修复周期短且二次污染易于控制，具有广阔的应用前景。

然而，由于地下水循环井对场地水文地质条件要求高，在各向异性强的地层中修复效果不好；而且当场地中存在低渗透层时，一方面修复药剂无法与污染地层充分接触，会严重影响修复效率；另一方面含水层较低的渗透性会导致循环井影响半径过小，甚至可能无法正常运行。因此，如何扩增低渗透含水层中循环井的影响半径，提高污染物的修复效率，是目前地下水循环井修复技术中亟待突破的关键技术瓶颈。

中国专利CN114988556A公开了基于循环井强化修复剂在低渗透区域迁移的方法及装置，该发明可实现在循环井水力激发作用下，提高修复剂的垂向迁移距离，扩大修复剂在地层中的影响范围。但是该发明的问题在于，如果低渗透区域的渗透性较低，仅仅凭借循环井的水力驱动力很难有效地使修复药剂迁移进入低渗透层；而且，该发明也无法解决低渗透层中循环井影响半径过小的问题。

中国专利CN102936062A公开了一种基于同步震裂水动力循环的地下水污染原位修复方法，在污染地下水区域打水动震裂井和气动剥离循环井，选定水动震裂配对井进行同步水动压裂，使土层产生裂缝，将表明活性剂注入井中从而提高修复效率。该发明是利用水力压裂的方法来改善低渗透土层的渗透性，但是对于水敏性矿物含量较高的黏土层，水力压裂的效果非常不理想；而且该技术震裂强度较大时，可能还会对地层产生不可预测的破坏性。

中国专利CN111595757A公开了一种低渗透污染场地压裂增渗物理模拟装置，可模拟低渗透污染地层不同压裂增渗工况，多参数表征压裂效果，并可通过调整压裂工艺，客观评价低渗透污染地层压裂增渗规律。但是，该发明是利用气动压裂技术，压裂过程中需要在裂缝中注入支撑剂，支撑剂的引入有可能会造成地下水的二次污染。此外，修复药剂可能会顺着压裂产生的裂缝迁移，无法达到与低渗透污染地层充分接触，对于提高污染物的修复效率效果不佳。

综上所述，对于低渗透含水层，现有技术对地层扰动较大、需向地下含水层注入外来物质，地下水循环井的影响半径小，有机污染物修复效率低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种超声波辅助强化地下水循环井的修复系统及方法，解决地下水循环井在低渗透地层中影响半径过小、污染物的修复效率较低的问题，且对地层扰动较小、无需向地下含水层注入外来物质，实现扩增低渗透地层中地下水循环井的影响半径以及提高地下水中有机污染物修复效率。

一种超声波辅助强化地下水循环井的修复系统，包括地下水循环井、超声波辅助井和监测井；

地下水循环井竖向设置于污染场地土壤内部，用于修复污染的地下水；

超声波辅助井设置在地下水循环井外侧且与地下水循环井平行，用于扩增影响半径以及提高修复效率；超声波辅助井包括第二圆管、辅助井药剂箱、超声波发生器、超声波换能器和辅助井加药泵；第二圆管顶部设置有顶盖，底部封闭；第二圆管管壁设置有第一筛段，第一筛段的管壁设置有多个透水孔；第二圆管内部中心设置有同轴的辅助井加药管道，加药管道上端与辅助井加药泵的出药口连通，辅助井加药泵的进药口与辅助井药剂箱连通；辅助井加药管道的下端向下延伸至第一筛段处；超声波发生器设置于第二圆管外，超声波换能器设置在第二圆管内第一筛段处加药管道的一侧，超声波换能器与超声波发生器通过传输电缆电连接；

监测井设置在超声波辅助井外侧且与超声波辅助井平行，用于对地下水的修复过程进行监控；监测井包括第三圆管、监测组件和电脑控制组件；第三圆管下部管壁设置有第二筛段，第二筛段的管壁设置有多个透水孔；监测组件设置在第三圆管内第二筛段处；监测组件包含温度传感器、水质传感器和水位传感器；电脑控制组件分别与温度传感器、水质传感器和水位传感器电连接，用于接收温度传感器、水质传感器和水位传感器传输的数据。

优选的，地下水循环井包括各类用于处理污染的地下水的循环井。

优选的，地下水循环井包括第一圆管、循环水泵、循环井药剂箱和循环井加药泵，第一圆管顶部设置有顶盖，底部封闭；第一圆管中部水平设置有不透水的横隔板，横隔板与顶盖之间的管壁中部设置有上筛段，上筛段的管壁设置有多个透水孔；横隔板与底部之间的管壁中部设置有下筛段，下筛段的管壁设置有多个透水孔；第一圆管内部中心设置有同轴的第一管道、第二管道和循环井加药管道，第一管道下端穿过横隔板且向下延伸至靠近下筛段处；第二管道下端穿过顶盖向下延伸至靠近上筛段处；第一管道上端与循环水泵的进水口连接；第二管道上端与循环水泵的出水口连接；循环井药剂箱通过管道与循环井加药泵的进水口连通，循环井加药管道上端与循环井加药泵的出水口连通。

优选的，超声波辅助井在距离地下水循环井2-3m处布设，监测井在距离地下水循环井5-10m处布设。

一种超声波辅助强化地下水循环井的修复方法，包括以下步骤：

步骤1，对污染场地的水文地质条件进行勘察，根据勘察结果进行布井；

步骤2，启动循环水泵和循环井加药泵，对污染物进行降解；

步骤3，启动超声波发生器和辅助井加药泵，进一步对污染物进行降解；

步骤4，启动监测井，监控地下水循环井的影响半径以及污染物的降解效率；

步骤5，根据循环井的影响半径及降解效率，对修复系统的工作参数进行优化。

优选的，步井具体为：根据污染场地的范围及污染物的性质，确定地下水循环井、超声波辅助井和监测井的数量和位置，根据污染场地内低渗透含水层的分布范围确定超声波辅助井中的第一筛段位置以及超声波换能器的安装位置，并确定超声波工作参数、修复药剂的浓度。

进一步优选的，确定超声波辅助井中的第一筛段的位置以及超声波换能器的安装位置，具体为：根据污染场地内低渗透含水层的分布范围，将超声波辅助井贯穿整个低渗透含水层，第一筛段设置于超声波辅助井位于低渗透含水层中心的位置，换能器置于超声波辅助井内第一筛段处。

进一步优选的，确定超声波工作参数，具体为：

采集污染场地中低渗透地层的土样，通过测定不同功率及频率的超声波在不同长度土样中的的波速与波幅变化值，计算超声波的衰减系数及作用半径，探明不同功率及频率的超声波的传播规律及有效作用范围，从而确定场地需要布设的超声波辅助井中超声波换能器和发生器的工作参数；

超声波衰减系数计算公式为：

α＝(ln A

其中，α为介质的衰减系数，单位为dB/cm；A

超声波声压随传播距离的增加而逐渐减弱，设换能器发射探头处的声压为P

P

其中，f为超声波频率；

由于声强I和声压P的平方成正比，故声强的衰减系数为2α，声强的衰减规律则可表示为：

I

式中，I

优选的，监控地下水循环井的影响半径以及污染物的降解效率，具体为：

监测井中水质传感器、温度传感器和水位传感器对地下水的水质、温度以及水位变化进行实时监测，并将水质数据、温度数据以及水位数据送入电脑控制组件；

电脑控制组件根据接收的水质数据、温度数据以及水位数据分析超声波辅助井的工作状态以及地下水循环井影响半径的扩增效果；根据水质数据计算目标污染物的降解效率。

优选的，优化包括：

更改超声波的频率、功率及工作时长；

更改超声波换能器的安装位置；

更改修复药剂的浓度。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)将超声波技术与地下水循环井技术耦合，可增强地下水循环井技术在低渗透含水层中的适用性。超声波产生的空化作用可改变低渗透含水介质的孔隙结构，使孔隙周期伸缩，促使其裂纹发育发展，从而改善低渗透含水层的渗透性能；一方面提高了地下水在地层中的流动速度和循环范围，使得地下水循环井在低渗透含水层中的影响半径得以扩增，另一方面又可以增大修复药剂的渗透率，有效改善修复药剂在低渗透含水层中运移受阻的难题，使得受污染低渗透层的修复效率得以提升。

(2)超声波空化效应产生的强氧化性物质可直接降解地下水中的有机污染物；此外，空化效应引起的高温高压又可以活化多种修复药剂，生成具有更强氧化性的自由基，从而间接地提高地下水中有机污染物的降解效率，且修复过程不会产生二次污染。

(3)不同地层的水文地质条件差异较大，且在地下水循环井运行的不同阶段，系统需要的超声波工作频率和功率都有所不同。该发明可以通过更换井内的超声波换能器以及配套的超声波发生器，即可实现不同频率和功率的转换，具有较强的适用性。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1为超声波辅助强化地下水循环井的修复系统的结构示意图；

图2为超声波辅助强化地下水循环井的修复系统的俯视图；

图3为超声波辅助井的结构示意图；

图4为监测井的结构示意图；

图5为地下水循环井的结构示意图；

图6为超声波衰减系数测试图；

图7为不同参数超声波在土样中的传播距离图；

附图标记为：

1.地下水循环井；2.超声波辅助井；3.监测井；11.第一圆管；12.循环水泵；13.横隔板；14.上筛段；15.下筛段；16.第一管道；17.第二管道；18.循环井药剂箱；19.循环井加药泵；110.循环井加药管道；21.第二圆管；22.辅助井药剂箱；23.超声波发生器；24.超声波换能器；25.辅助井加药泵；26.第一筛段；27.辅助井加药管道；31.第三圆管；32.监测组件；33.第二筛段；34.电脑控制组件；321.温度传感器；322.水质传感器；323.水位传感器。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。

本发明将超声波技术与地下水循环井技术进行了耦合。超声波是一种频率大于20KHz的波，其对流体的作用包括机械作用、空化作用和热作用三种，其中空化作用是超声波的主要动力。超声波空化作用是指存在于液体中的微小气泡(空化核)在超声场的作用下振动、生长并不断聚集声场能量，当能量达到某个阈值时，空化气泡急剧崩溃闭合的现象。大功率超声波对孔隙介质的作用本质上是利用超声波产生的空化作用来改变孔隙介质的结构，使孔隙周期伸缩，促使其裂纹发育发展，增大其中流体的流动能力，使得多孔介质的渗透率显著提高。

超声波本身可以被单独应用于有机污染物的降解，其空化效应产生的强氧化性物质可直接降解地下水中的有机污染物；此外，空化效应引起的高温高压又可以活化多种修复药剂，生成具有更强氧化性的自由基，从而间接地提高地下水中有机污染物的降解效率。

本发明提供了一种超声波辅助强化地下水循环井的修复系统，包括地下水循环井1、超声波辅助井2和监测井3；参考图1和图2，图1为本发明的超声波辅助强化地下水循环井的修复系统的结构示意图；图2为超声波辅助强化地下水循环井的修复系统的俯视图。

地下水循环井1竖向设置于污染场地土壤内部，用于修复污染的地下水；地下水循环井1可选择现有技术中各类用于处理污染的地下水的循环井；作为本发明的一种优选方案，如图5所示，地下水循环井1包括第一圆管11、循环水泵12、循环井药剂箱18和循环井加药泵19，第一圆管11顶部设置有顶盖，底部封闭；第一圆管中部水平设置有不透水的横隔板13，横隔板13与顶盖之间的管壁中部设置有上筛段14，上筛段的管壁设置有多个透水孔；横隔板13与底部之间的管壁中部设置有下筛段15，下筛段的管壁设置有多个透水孔；第一圆管内部中心设置有同轴的第一管道16、第二管道17和循环井加药管道110，第一管道下端穿过横隔板且向下延伸至靠近下筛段处；第二管道下端穿过顶盖向下延伸至靠近上筛段处；第一管道16上端与循环水泵12的进水口连接；第二管道17上端与循环水泵12的出水口连接；循环井药剂箱通过管道与循环井加药泵19的进水口连通，循环井加药管道110上端与循环井加药泵19的出水口连通。

地下水循环井有两种运行模式，当地下水由下端筛段流入，从上筛段流出，在井外的流动方向为自上而下，此时地下水循环井为正循环模式；当地下水由上端筛段流入，从下筛段流出，在井外的流动方向为自下而上，此时地下水循环井为逆循环模式。循环模式可根据污染物的性质来确定，比重小于水的轻非水相液体(LNAPL)污染物，容易聚集在含水层上部，此时循环模式优先考虑逆循环，可以避免正循环将上部污染物携带扩散至含水层下部。反之，对于分布在含水层下部的重非水相液体(DNAPL)污染物，则优先考虑正循环模式。调节循环水泵的循环方向可改变地下水循环井的运行模式，正循环模式下地下水从循环水泵的进水口进入，从循环泵的出水口流出；逆循环模式下地下水从循环水泵的出水口流入，从循环泵的进水口流出。循环井加药管道的位置可以根据运行模式进行调节，在正循环模式下，可设置循环井加药管道下端延伸至上筛段处；在逆循环模式下，可设置循环井加药管道下端穿过横隔板延伸至下筛段处。

超声波辅助井2设置在地下水循环井外侧2-3m处且与地下水循环井平行，用于扩增影响半径以及提高修复效率；如图3所示，超声波辅助井包括第二圆管21、辅助井药剂箱22、超声波发生器23、超声波换能器24和辅助井加药泵25；第二圆管21顶部设置有顶盖，底部封闭；第二圆管管壁设置有第一筛段26，第一筛段26的管壁设置有多个透水孔；第二圆管内部中心设置有同轴的辅助井加药管道27，加药管道上端与辅助井加药泵25的出药口连通，辅助井加药泵25的进药口与辅助井药剂箱22连通；辅助井加药管道27的下端向下延伸至第一筛段26处；超声波发生器23设置于第二圆管21外，超声波换能器24设置在第二圆管内第一筛段处加药管道的一侧，超声波换能器与超声波发生器通过传输电缆电连接；

具体的，开启循环水泵和循环井加药泵，药剂进入污染场地的地下水中；循环水泵使污染场地内的地下水在一定范围内发生环流；循环水流会与注入的药剂进行接触，并携带药剂在地层中循环流动，以实现对地下水污染物的降解。通过地下水循环井的持续运行，而进行反复多次的循环降解处理。开启超声波发生器产生超声波，利用超声空化作用来改变孔隙介质的结构，使孔隙周期伸缩，促使其裂纹发育发展，增大其中流体的流动能力，使得多孔介质的渗透率显著提高；此外空化效应产生的强氧化性物质可直接降解地下水中的有机污染物，且空化效应引起的高温高压又可以活化多种修复药剂，生成具有更强氧化性的自由基，从而间接地提高地下水中有机污染物的降解效率。

监测井在水平方向距离地下水循环井5-10m处布设，用于对地下水的修复过程进行监控。如图4所示，监测井3包括第三圆管31、监测组件32和电脑控制组件34；第三圆管下部管壁设置有第二筛段33，第二筛段的管壁设置有多个透水孔；监测组件设置在第三圆管内第二筛段处；监测组件32包含温度传感器321、水质传感器322和水位传感器323；电脑控制组件34分别与温度传感器321、水质传感器322和水位传感器323电连接，用于接收温度传感器、水质传感器和水位传感器传输的数据。

监测井监测地下水循环井运行过程中以及超声波耦合作用过程中的地下水的水位、水质和温度的变化。温度传感器、水质传感器和水位传感器分别采集地下水位数据、水质数据和温度数据，并将地下水位数据、水质数据和温度数据输送至电脑控制组件。电脑控制组件可实现对修复过程进行远程实时监控，并在线查阅历史数据。

本发明还提供了一种超声波辅助强化地下水循环井的修复方法，包括以下步骤：

步骤1，对污染场地的水文地质条件进行勘察，根据勘察结果进行步井；

针对需要修复的污染场地进行详细的水文地质勘察，查明场地的水文地质条件和地下水污染情况。根据污染场地的范围及污染物的性质，确定地下水循环井、超声波辅助井和监测井的数量和位置，根据污染场地内低渗透含水层的分布范围确定超声波辅助井中的第一筛段位置以及超声波换能器的安装位置，并确定超声波工作参数、修复药剂的浓度。

第一筛段位置根据低渗含水层的位置变化而定，根据污染场地内低渗透含水层的分布范围，将超声波辅助井贯穿整个低渗透含水层，第一筛段设置于超声波辅助井位于低渗透含水层中心的位置，换能器置于超声波辅助井内第一筛段处，使得超声波作用尽可能作用到整个低渗透含水层。

确定超声波工作参数的具体方法为：采集污染场地中低渗透地层的土样，通过测定不同功率及频率的超声波在不同长度土样中的的波速与波幅变化值，计算超声波的衰减系数及作用半径，探明不同功率及频率的超声波的传播规律及有效作用范围，从而确定场地需要布设的超声波辅助井中超声波换能器和发生器的工作参数；

超声波衰减系数计算公式为：

α＝(ln A

其中，α为介质的衰减系数，单位为dB/cm；A

超声波声压随传播距离的增加而逐渐减弱，设换能器发射探头处的声压为P

P

其中，f为超声波频率；

由于声强I和声压P的平方成正比，故声强的衰减系数为2α，声强的衰减规律则可表示为：

I

式中，I

当污染场地面积不大时，仅需要一口地下水循环井，在水平方向距离地下水循环井2-3m处布设超声波辅助井，在水平方向距离地下水循环井5-10m处布设监测井；当污染场地面积较大时，可布设多口地下水循环井，在每口地下水循环井水平方向2-3m处布设超声波辅助井，在每口地下水循环井的水平方向5-10m处布设监测井。

步骤2，启动循环水泵和循环井加药泵，对污染物进行降解；

在循环水泵的作用下，污染场地内的地下水在一定范围内发生环流；循环水流会与注入的药剂进行接触，并携带药剂在地层中循环流动，以实现对地下水污染物的降解。通过地下水循环井的持续运行，而进行反复多次地循环降解处理。

步骤3，启动超声波发生器和辅助井加药泵，进一步对污染物进行降解；

具体的，超声波作用一方面可活化注入的药剂，提高地下水中有污染物的降解效率；另一方面通过超声波作用可改善低渗透地层的渗透性，大幅提高修复药剂在低渗透地层中的渗透率，在提高修复效率的同时实现地下水循环井影响半径的扩增，提高降解效果。

超声波空化效应产生的强氧化性物质可直接降解地下水中的有机污染物；此外，空化效应引起的高温高压又可以活化多种修复药剂，生成具有更强氧化性的自由基，从而间接地提高地下水中有机污染物的降解效率，且修复过程不会产生二次污染。

步骤4，启动监测井，监控地下水循环井的影响半径以及污染物的降解效率；

通过监测井中水质传感器、温度传感器和水位传感器对地下水的水质、温度以及水位变化进行实时监测，并将水质数据、温度数据以及水位数据送入电脑控制组件；电脑控制组件根据接收的水质数据、温度数据以及水位数据分析超声波辅助井的工作状态以及地下水循环井影响半径的扩增效果；根据水质数据计算目标污染物的降解效率。

步骤5，根据循环井的影响半径及降解效率，对修复系统工作参数进行优化。

当降解效率偏低时，对系统进行优化处理，优化处理包括更改超声波工作参数，如频率、功率以及工作时长；改变超声波换能器安装位置以及改变修复药剂浓度、种类，直至降解效率提高。

具体的，通过超声波发生器可远程调控超声波的作用功率以及作用时长，通过更换超声波辅助井内的超声波换能器可改变超声波工作频率，即可实现不同频率和功率的转换，调节循环井的影响半径及降解效率。

实施例1

某地区某工厂的地下水污染严重，主要污染物为硝基苯类。

1)污染场地布井；

经过水文地质勘察，发现该污染场地地下水位埋深为12m，潜水含水层厚度为35m；地层非均质性较强，在距离地面20m深处分布有厚度达3m、宽度近8m的黏土层；其中污染羽的分布直径约为40m，深度几乎涵盖整个潜水含水层。采用地下水循环井对该区域内的地下水及土壤进行修复，并根据污染物的类型，选择了高锰酸钾药剂作为修复药剂，修复药剂与污染物的质量比为10∶1。根据该污染区域的水文地质情况和污染物分布情况，进行了布井，包括1口地下水循环井，1口超声波辅助井以及8口监测井。

其中，地下水循环井位于距离黏土层边界3m处，其直径为0.33m的地下水循环井，井体为圆柱形无缝钢管，长36m，埋深35m；在其距地面13m和33m的位置分别安装2m长的筛段，距地面20m处设置横隔板，将井体分为上下两层。循环水泵流量为0-20m

在地下水循环井靠近黏土层的一侧打一口超声波辅助井，两井间距为3m，使得超声波辅助井井体贯穿了黏土层、井径为0.07m；井体采用聚乙烯管，埋深为35m；在距离地面20m处，即黏土层埋深位置安装一段4m长的筛段，且筛段安装范围要覆盖黏土层的分布厚度。

在直径为40m的污染物分布范围内，每隔5m打1口监测井，共打8口监测井，监测井井体为聚乙烯管，井体直径为0.07m，筛段设置在距离井体底部2m高处，筛段的长度为1m。

通过超声波辅助井采集该污染场地中黏土层的土样，在实验室内根据长短样品对比法进行超声波传播规律的测试实验。

实验是通过测定超声波在不同长度土样中的的波速与波幅变化值，计算不同功率及频率超声波的衰减系数及作用半径，从而探明不同工作参数下超声波的传播规律及有效作用范围，从而确定场地需要布设的超声波辅助井中超声波换能器和发生器的工作参数。超声波衰减系数可依据如下公式进行计算：

α＝(ln A

式中，α为介质的衰减系数，dB/cm；A

超声波声压随传播距离的增加而逐渐减弱，设换能器发射探头处的声压为P

P

由于声强I和声压P的平方成正比，故声强的衰减系数为2α，声强的衰减规律则可表示为：

I

式中，I

图6为实验过程中拾取的超声波信号变化图，图中箭头所指为首波起跳点。(a)、(b)和(c)、(d)中超声波的工作参数分别为100kHz、5KW以及40kHz、5KW，(a)、(c)和(b)、(d)中土样的长度分别为4cm和8cm。根据超声波的平均声速以及首波峰值幅度值可计算得到超声波的衰减系数，并根据公式(3)可绘制超声波的传播规律曲线，如图7所示，40kHz、5KW的超声波在该黏土层中的有效传播距离约为15m。

由实验结果可知频率低的超声波波长比较长，容易越过介质传播得更远，而频率高的超声波更易发生衍射发散，较大的衰减系数导致较小的作用范围。此外随着超声波功率的增大，其传播振幅即声强随之提高，由公式(3)可知其传播距离应该相应增大；然而衰减系数同时也随着功率的增大而增大，最终导致超声波的传播距离随发生器功率的增大先增大后趋于稳定。因此，根据该污染场地黏土层的分布范围，在辅助井内安装了频率为40KHz的超声波换能器，通过传输电缆与井外地面处的大功率超声波发生器相连，发生器的功率范围为1-10KW，由此可确保超声波的有效作用范围可涵盖整个黏土层的分布区域。

(2)启动循环水泵和循环井加药泵；

开启循环水泵并将循环流量设定为3m

(3)启动超声波发生器和辅助井加药泵；

开启超声波发生器，通过电缆传输到井内的超声波换能器从而对低渗透地层产生超声波作用，作用时长为1h，间隔0.5h；启动辅助井加药泵注入高锰酸钾修复药剂。超声波作用一方面可活化注入的高锰酸钾修复药剂，提高地下水中有污染物的降解效率；另一方面通过超声波作用改善低渗透地层的渗透性，大幅提高修复药剂在低渗透地层中的渗透率，使得修复药剂与低渗透污染地层充分接触，在提高修复效率的同时实现地下水循环井影响半径的扩增。

(4)启动监测井；

通过监测井中水质传感器、温度传感器和水位传感器对地下水的水质、温度以及水位变化进行实时监测，并通过电脑控制组件记录监测数据，根据水位的变化可分析得到地下水循环井影响半径的扩增效果，水位发生波动处距离循环井越远，说明循环井的影响半径越大；此外，根据水质以及水温的变化，可掌握超声波作用对药剂的活化效果，并计算得到高锰酸钾修复药剂对硝基苯类污染物的降解效率。

当降解效率偏低时，对系统进行优化处理，优化处理包括更改超声波工作参数，如频率、功率以及工作时长；改变超声波换能器安装位置以及改变修复药剂浓度、种类，直至降解效率提高。通过更换井内的超声波换能器以及配套的超声波发生器，即可实现不同频率和功率的转换，具有较强的适用性。

虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。