一种循环井修复系统及方法

技术领域

本发明涉及地下水场地污染修复技术领域，尤其涉及一种循环井修复系统及方法。

背景技术

地下水作为我国水资源的重要组成部分，已经成为城市和工农业用水的主要来源，然而由于工业生产活动的加剧，大量有机产品，如石油及其制品在使用过程中进入地下环境，使地下水受到越来越严重的污染，该类不溶于水的典型有机环境污染物往往被统称为非水相流体(Non-Aqueous Phases Liquids，NAPLs)。目前污染场地地下水修复技术中，抽出-处理技术应用最为广泛，但所需修复周期较长，一些污染严重的场地可能需要置换孔隙水上百次才能实现修复目标，该过程可能需要数十年；该技术会优先去除渗透性较好地层中的污染物，而在低渗透地层修复过程中容易出现拖尾现象，显著增长修复周期，对于NAPLs类较为粘稠的污染物修复效果更差，修复周期更长。同时，大量抽水还可能导致一系列环境问题，如地面塌陷、沉降、破坏地层结构等等。因此，针对不同含水层水文地质条件，提升对地下水中NAPLs类污染物的修复能力，缩短修复周期，是地下水污染原位修复领域中亟待解决的重要问题。

近年来，循环井技术(Groundwater Circulation Well，GCW)作为一种地下水污染原位修复技术，已经在国外用于多个污染场地修复工程项目中。该技术依靠特殊设计的筛网结构，通过机械泵的作用向地下环境中抽出和注入水流，在井内外形成水位(202)差，将含水层中的污染物捕获到井内实现去除。循环井技术的公认优势在于它对区域整体地下水位(202)波动影响较小，在实现水动力循环的同时，还可以耦合多相抽提、井内曝气、化学氧化还原和微生物修复等多种技术，具有良好的应用前景。

例如公开号为CN114751472A的中国专利公开了一种污染场地原位修复的地下水循环井装置与修复方法。装置包括循环井，循环井从上到下具有透水层和封闭层；废气处理装置、臭氧发生器以及皂素溶液储存箱连通至封闭层；封闭层配置有地下水抽入管以及气泡水抽出管道。地面与地下水的水位线之间形成包气带；循环井安装有微纳米气泡水输出管道。方法包括：将地下水通过地下水抽入管抽入封闭层内；将臭氧发生器和皂素溶液储存箱的臭氧以及皂素溶液输送至封闭层内；将封闭层内的液体通过气泡水抽出管道输出至地下水中；打开微纳米气泡水抽注泵，通过微纳米气泡水输出管道将封闭层内的液体输送至包气带区域。

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地下水位。

现有技术至少存在以下不足：循环井循环模式固定，无法根据污染物种类和所在位置进行调节，应用范围受限。如NAPLs等污染物容易富集在含水层的顶部或底部，而现有循环井修复技术处理的污染物大多是，随着水流迁移的污染物，对于聚集在含水层顶部和底部的污染物，现有技术存在处理盲区，而富集在含水层的顶部或底部的污染物一旦泄漏到地下环境中容易进入到土壤的微小孔隙中，成为长期污染源，导致修复过程不彻底，增加修复时间和修复费用。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

目前，我国尚未形成可用于NAPLs污染场地修复的循环井技术工艺，主要制约因素为：(1)NAPLs污染物容易富集在含水层的顶部或底部，一旦泄漏到地下环境中容易进入到土壤的微小孔隙中，成为长期污染源，导致修复过程不彻底，增加修复时间和修复费用；(2)传统循环井循环模式固定，无法根据污染物种类和所在位置进行调节，应用范围受限；(3)传统循环井形成的影响区域在含水层顶部和底部往往存在污染物捕集盲区。

针对现有技术之不足，本发明提供了一种循环井修复系统。所述循环井修复系统至少包括：循环井主井单元和至少两个副井单元。至少两个所述副井单元围绕所述循环井主井单元设置。所述循环井主井单元通过配置的第一注水段和抽水段在地下含水层中形成从所述第一注水段离开所述循环井主井单元后，经所述抽水段进入所述循环井主井单元的第一流场。所述副井单元通过配置的第二注水段在地下含水层中形成从所述第二注水段离开所述副井单元的第二流场。优选地，所述第二注水段与所述抽水段平齐，所述第二流场沿所述第一流场进井方向流动，从而增强所述抽水段附近区域地下水的水动力作用。

优选地，循环井主井单元在水力循环的作用下使地下水在循环井周围形成第一流场，在反复冲刷含水层的同时，将含水层中的NAPLs抽出至地表。副井单元在地下含水层中形成沿所述第一流场进井方向的第二流场推动位于含水层顶部和底部NAPLs的解析和流动，加速NAPLs迁移，副井单元还可用于表面活性剂和/或修复药剂的注入，提高对NAPLs的去除效率。

本发明结合了循环井技术与产生水平射流的副井，增强了NAPLs污染场地地下水的水动力作用，在含水层顶部和/或底部形成水平方向的流场，加速了自由相NAPLs随水流的迁移，同时有利于使粘附在含水层顶部和底部的残余相NAPLs解析、扩散至地下水中，提高了NAPLs污染物向循环井抽水端迁移的能力，缩短了将NAPLs从含水层中抽出的时间，提高了NAPLs的去除速率。本发明在传统循环井工艺设计的思路上，结合副井单元产生的第二流场形成了一套适用范围更广、修复范围更大、修复效率更高的循环井修复系统，从而达到适用于处理不同NAPLs污染场地的地下水修复的目的。

根据一种优选实施方式，所述第一注水段和/或所述抽水段和/或所述第二注水段包括通过在井壁上开设若干筛孔而形成的具有透水能力的筛段和设置在井内末端高度与所述筛段中心位置齐平的水管。优选地，所述第一注水段和/或所述抽水段对应的筛段环绕所述循环井主井单元。所述第二注水段对应的筛段设置在所述副井单元靠近所述循环井主井单元的一侧。

优选地，所述第一注水段和所述抽水段在循环井周边形成水力循环的第一流场，反复冲刷含水层，增强了对于低渗透地层的垂直冲刷能力，有利于低渗透地层中NAPLs扩散出来，可有效改善NAPLs污染低渗透性含水层原位修复过程中的拖尾问题。所述第二注水段在地下含水层中形成沿所述第一流场进井方向的第二流场推动位于含水层顶部和底部NAPLs的解析和流动，加速NAPLs迁移，缩短了将NAPLs从含水层中抽出的时间，提高了NAPLs的去除速率。

根据一种优选实施方式，所述循环井主井单元井内设置有将所述循环井主井单元内部空间划分为水流互不相通的第一井段和第二井段的封隔器。所述第一井段和所述第二井段的部分区域能够开设筛孔，以形成具有透水能力的第一筛段和第二筛段。所述第一筛段和/或所述第二筛段与其对应的水管构成所述第一注水段和/或所述抽水段。所述封隔器至少设置有允许水管穿过的预留孔隙。

优选地，封隔器将所述循环井主井单元内部空间划分为水流互不相通的第一井段和第二井段，确保所述第一注水段和所述抽水段可以在循环井主井单元外形成垂直冲刷含水层的第一流场，避免第一注水段的注入的水流直接从井内流向抽水段，从而降低第一流场对含水层的冲刷作用。

根据一种优选实施方式，所述循环井主井单元的钻井深度低于潜水含水层底板的最低位置。所述第二筛段的最低位置与潜水含水层底板齐平，所述第一筛段的最高位置低于地下含水层的稳定水位。

优选地，所述循环井主井单元的钻井深度低于潜水含水层底板的最低位置，可确保DNAPLs富集槽布设在潜水含水层底板，使富集在含水层底部的NAPLs最大程度上进入所述循环井主井单元中。优选地，所述第二筛段的最低位置与潜水含水层底板齐平，可以确保第一流场在冲刷含水层时，冲刷潜水含水层底板，从而促进富集在含水层的底部的NAPLs解析、扩散至地下水中，以提高了NAPLs的去除速率。

优选地，所述第一筛段的最高位置低于地下含水层的稳定水位，可以确保第一流场在冲刷含水层时，促进富集在含水层顶部的NAPLs的解析和流动，加速NAPLs迁移，从而以提高了NAPLs的去除速率。

优选地，所述第二筛段的最低位置与潜水含水层底板齐平，所述第一筛段的最高位置低于地下含水层的稳定水位，可以确保所述循环井主井单元产生的第一流场位于含水层中，同时扩大了对于含水层中NAPLs的捕集范围。

根据一种优选实施方式，设置在所述循环井主井单元和/或所述副井单元井内的水管连接有水泵。优选地，与设置在所述循环井主井单元井内的水管连接的水泵为抽注水泵。所述循环井修复系统通过控制所述抽注水泵的工作状态改变所述第一流场的流动方向。

优选地，通过选择所述抽注水泵的工作方式，循环井修复系统可以根据污染物种类和所在位置调节所述第一流场的流动方向。优选地，当污染物为富集在含水层顶部的NAPLs时，所述第一流场从含水层底部流向含水层顶部，使得所述循环井主井单元将富集在含水层顶部的NAPLs抽离含水层时，可以获得持续的水动力。

优选地，当污染物为富集在含水层底部的NAPLs时，所述第一流场从含水层顶部流向含水层底部，从而将富集在含水层底部的NAPLs持续冲入井内。

根据一种优选实施方式，所述第一井段中设置有用于实时监测LNAPLs的浓度和厚度的油膜探测器。所述油膜探测器的探头位置与所述第一筛段的中心位置齐平，所述第二筛段的最高位置应低于LNAPLs污染羽的最低位置。

根据一种优选实施方式，所述循环井主井单元还包括设置在所述第二井段正下方用于沉积DNAPLs的DNAPLs富集槽和设置在所述循环井主井单元井内用于将沉积的DNAPLs抽出的抽出管。优选地，所述DNAPLs富集槽布设在潜水含水层底板中，所述抽出管穿过所述封隔器并延伸至所述DNAPLs富集槽的底部。

优选地，所述DNAPLs富集槽边壁光滑、并经抗腐蚀处理。当循环井修复系统对DNAPLs进行处理时，DNAPLs从所述第二筛段进入所述循环井主井单元井内，所述DNAPLs富集槽为DNAPLs提供沉积空间，从而避免进入所述循环井主井单元井内的DNAPLs堆积在所述第二筛段阻碍后续DNAPLs的流动，使得NAPLs的去除速率降低。

根据一种优选实施方式，所述副井单元井内的水管还与地面上配备的药剂箱连接。在水泵的作用下通过所述副井单元将表面活性剂和/或修复药剂输送至含水层中的污染羽位置处，从而提高对NAPLs的去除效率。

根据一种优选实施方式，所述循环井修复系统还包括位于地表的NAPLs/水分离装置，NAPLs收集罐和水处理系统。所述抽水段和/或所述抽出管将含NAPLs的污染地下水和/或沉积在DNAPLs富集槽中的DNAPLs抽送至所述NAPLs/水分离装置。所述NAPLs收集罐收集所述NAPLs/水分离装置分离出的NAPLs。所述水处理系统对所述NAPLs/水分离装置分离出的地下水进行处理，经处理达标的地下水可通过所述循环井主井单元注入含水层。

本发明还提供一种循环井修复方法。所述循环井修复方法采用本发明提供的循环井修复系统。所述循环井修复方法至少包括：

将至少两个所述副井单元围绕所述循环井主井单元设置；

利用所述循环井主井单元配置的第一注水段和抽水段在地下含水层中形成从所述第一注水段离开所述循环井主井单元后，经所述抽水段进入所述循环井主井单元的第一流场；

利用所述副井单元配置的第二注水段在地下含水层中形成从所述第二注水段离开所述副井单元的第二流场。

附图说明

图1为本发明在一种处理仅含LNAPLs污染地下水优选实施例中的结构示意图；

图2为本发明的一种优选实施方式的循环井主井单元和副井单元布设位置俯视图；

图3为本发明在一种处理仅含DNAPLs污染地下水优选实施例中的结构示意图；

图4为本发明的一种优选实施方式的封隔器的结构示意图；

图5为本发明在一种处理同时存在LNAPLs和DNAPLs污染地下水优选实施例中的结构示意图；

图6为本发明的一种优选实施方式的副井封隔器的结构示意图。

附图标记列表

1：第一井段；2：第二井段；3：封隔器；4：DNAPLs富集槽；5：第一水管；6：第二水管；7：第一抽注水泵；8：第二抽注水泵；9：抽出管；10：第一筛段；11：第二筛段；12：DNAPLs抽出泵；13：注水泵；14：注水管；15；第一阀门；16：第二阀门；17：第三阀门；18：第四阀门；19：第五阀门；20：第六阀门；21：第七阀门；22：第八阀门；23：副井第一井段；24：副井第二井段；25：副井封隔器；26：副井第一筛段；27：副井第二筛段；28：油膜探测器；29：注药泵；30：第九阀门；31：供水箱；32：药剂箱；33：NAPLs/水分离装置；34：NAPLs收集罐；35：水处理系统；111：循环井主井单元；112：副井单元；113：自动化控制系统单元；201：潜水含水层底板；202：水位。

具体实施方式

下面结合附图1至6进行详细说明。

实施例1

本实施例提供了一种循环井修复系统。参见图1，优选地，循环井修复系统至少包括：循环井主井单元111和至少两个副井单元112。至少两个副井单元112围绕循环井主井单元111设置。循环井主井单元111通过配置的第一注水段和抽水段在地下含水层中形成从第一注水段离开循环井主井单元111后，经抽水段进入循环井主井单元111的第一流场。副井单元112通过配置的第二注水段在地下含水层中形成从第二注水段离开副井单元112的第二流场。优选地，第二注水段与抽水段平齐，第二流场沿第一流场进井方向流动，从而增强抽水段附近区域地下水的水动力作用。

优选地，第一注水段和/或抽水段和/或第二注水段包括通过在井壁上开设若干筛孔而形成的具有透水能力的筛段和设置在井内末端高度与筛段中心位置齐平的水管。优选地，第一注水段和/或抽水段对应的筛段环绕循环井主井单元111。第二注水段对应的筛段设置在副井单元112靠近循环井主井单元111的一侧。

优选地，循环井主井单元111井内设置有将循环井主井单元111内部空间划分为水流互不相通的第一井段1和第二井段2的封隔器3。第一井段1和第二井段2的部分区域能够开设筛孔，以形成具有透水能力的第一筛段10和第二筛段11。第一筛段10和/或第二筛段11与其对应的水管构成第一注水段和/或抽水段。封隔器3至少设置有允许水管穿过的预留孔隙。

优选地，设置在循环井主井单元111井内的水管至少包括第一水管5和第二水管6；其中，第一水管5在井内的末端高度与第一筛段10中心位置齐平，第二水管6在井内的末端高度与第二筛段11中心位置齐平。参见图1，优选地，第一井段1位于第二井段2上方，第二水管6穿过封隔器3后，其末端高度与第二筛段11中心位置齐平。

至少两个副井单元112以存在间隔的方式设置在循环井主井单元111周围。参见图2，四个副井单元112围绕循环井主井单元111等间距设置。

副井单元112在朝向循环井主井单元111的方向上开设筛孔，以形成具有透水能力的第三筛段。副井单元112井内设置有注水管14，注水管14的末端高度与第三筛段中心位置平齐。第三筛段与其对应的注水管14构成第二注水段。优选地，第二注水段位置与第一注水段和/或抽水段平齐。

优选地，循环井主井单元111的钻井深度低于潜水含水层底板201的最低位置。第二筛段11的最低位置与潜水含水层底板201齐平，第一筛段10的最高位置低于地下含水层的稳定水位202。

优选地，设置在循环井主井单元111和/或副井单元112井内的水管连接有水泵。优选地，与设置在循环井主井单元111井内的水管连接的水泵为抽注水泵。循环井修复系统通过控制抽注水泵的工作状态改变第一流场的流动方向。

优选地，第一水管5上设置的抽注水泵为第一抽注水泵7和第二水管6上设置的抽注水泵为第二抽注水泵8。优选地，与注水管14连接的水泵为注水泵13。

优选地，第一井段1中设置有用于实时监测LNAPLs的浓度和厚度的油膜探测器28。油膜探测器28的探头位置与第一筛段10的中心位置齐平，第二筛段11的最高位置应低于LNAPLs污染羽的最低位置。

优选地，副井单元112井内的水管还与地面上配备的药剂箱32连接。在水泵的作用下通过副井单元112将表面活性剂和/或修复药剂输送至含水层中的污染羽位置处，从而提高对NAPLs的去除效率。

优选地，循环井修复系统还包括位于地表的NAPLs/水分离装置33，NAPLs收集罐34和水处理系统35。抽水段和/或抽出管9将含NAPLs的污染地下水和/或沉积在DNAPLs富集槽4中的DNAPLs抽送至NAPLs/水分离装置33。NAPLs收集罐34收集NAPLs/水分离装置33分离出的NAPLs。水处理系统35对NAPLs/水分离装置33分离出的地下水进行处理，经处理达标的地下水可通过循环井主井单元111注入含水层。

优选地，循环井修复系统还包括设置在地表的供水箱31和自动化控制系统单元113。

优选地，第一水管5和第二水管6同时连接供水箱31和NAPLs/水分离装置33，并且在连接管道上设置有阀门。参见图1，优选地，第二水管6同时连接供水箱31和NAPLs/水分离装置33，并且在第二水管6和供水箱31之间设置有第一阀门15，在第二水管6和NAPLs/水分离装置33之间设置有第二阀门16。优选地，第一水管5同时连接供水箱31和NAPLs/水分离装置33，并且在第一水管5和供水箱31之间设置有第三阀门17，在第一水管5和NAPLs/水分离装置33之间设置有第四阀门18。

优选地，供水箱31与各注水管14之间均设置有阀门。优选地，供水箱31与各注水管14之间设置有注水泵13和注药泵29。药剂箱32通过带第九阀门30的管道接入注水泵13和注药泵29之间。

优选地，自动化控制系统单元113与油膜探测器28、水处理系统35以及循环井修复系统中的各阀门、各泵体电信号连接。自动化控制系统单元113可以控制各阀门的开合以及各泵体的工作状态。

优选地，循环井主井单元111在水力循环的作用下使地下水在循环井周围形成第一流场，在反复冲刷含水层的同时，将含水层中的NAPLs抽出至地表。副井单元112在地下含水层中形成沿第一流场进井方向的第二流场推动位于含水层顶部和底部NAPLs的解析和流动，加速NAPLs迁移，副井单元112还可用于表面活性剂和/或修复药剂的注入，提高对NAPLs的去除效率。

本发明结合了循环井技术与产生水平射流的副井，增强了NAPLs污染场地地下水的水动力作用，在含水层顶部和/或底部形成水平方向的流场，加速了自由相NAPLs随水流的迁移，同时有利于使粘附在含水层顶部和底部的残余相NAPLs解析、扩散至地下水中，提高了NAPLs污染物向循环井抽水端迁移的能力，缩短了将NAPLs从含水层中抽出的时间，提高了NAPLs的去除速率。本发明在传统循环井工艺设计的思路上，结合副井单元产生的第二流场形成了一套适用范围更广、修复范围更大、修复效率更高的循环井修复系统，从而达到适用于处理不同NAPLs污染场地的地下水修复的目的。

优选地，第一注水段和抽水段在循环井周边形成水力循环的第一流场，反复冲刷含水层，增强了对于低渗透地层的垂直冲刷能力，有利于低渗透地层中NAPLs扩散出来，可有效改善NAPLs污染低渗透性含水层原位修复过程中的拖尾问题。第二注水段在地下含水层中形成沿第一流场进井方向的第二流场推动位于含水层顶部和底部NAPLs的解析和流动，加速NAPLs迁移，缩短了将NAPLs从含水层中抽出的时间，提高了NAPLs的去除速率。

优选地，封隔器3将循环井主井单元111内部空间划分为水流互不相通的第一井段1和第二井段2，确保第一注水段和抽水段可以在循环井主井单元111外形成垂直冲刷含水层的第一流场，避免第一注水段的注入的水流直接从井内流向抽水段，从而降低第一流场对含水层的冲刷作用。

优选地，循环井主井单元111的钻井深度低于潜水含水层底板的最低位置，可确保DNAPLs富集槽4布设在潜水含水层底板，使富集在含水层底部的NAPLs最大程度上进入所述循环井主井单元111中。优选地，第二筛段11的最低位置与潜水含水层底板201齐平，可以确保第一流场在冲刷含水层时，冲刷潜水含水层底板201，从而促进富集在含水层的底部的NAPLs解析、扩散至地下水中，以提高了NAPLs的去除速率。

优选地，第一筛段10的最高位置低于地下含水层的稳定水位202，可以确保第一流场在冲刷含水层时，促进富集在含水层顶部的NAPLs的解析和流动，加速NAPLs迁移，从而以提高了NAPLs的去除速率。

优选地，第二筛段11的最低位置与潜水含水层底板201齐平，第一筛段10的最高位置低于地下含水层的稳定水位202，可以确保循环井主井单元111产生的第一流场位于含水层中，同时扩大了对于含水层中NAPLs的捕集范围。

优选地，通过选择抽注水泵的工作方式，循环井修复系统可以根据污染物种类和所在位置调节第一流场的流动方向。优选地，当污染物为富集在含水层顶部的NAPLs时，第一流场从含水层底部流向含水层顶部，使得循环井主井单元111将富集在含水层顶部的NAPLs抽离含水层时，可以获得持续的水动力。

优选地，当污染物为富集在含水层底部的NAPLs时，第一流场从含水层顶部流向含水层底部，从而将富集在含水层底部的NAPLs持续冲入井内。

根据NAPLs与水的相对密度大小可将其分为轻质非水相流体Light Non-AqueousPhases Liquids，LNAPLs和重质非水相流体Dense Non-Aqueous Phases Liquids，DNAPLs。本实施例提供的循环井修复系统，可以是一种用于处理LNAPLs污染地下水的循环井修复系统。

参见图1，本实施例提供的循环井修复系统，通过循环井主井单元111、副井单元112和自动化控制系统单元113的共同作用实现NAPLs污染地下水的修复净化。

优选地，在NAPLs污染范围的中央位置进行钻孔施工，其中，钻孔直径需保证具有足够空间设置循环井主井单元111，在地表依次连接好循环井主井单元111的第一井段1、封隔器3和第二井段2，循环井底部封堵，采用吊装的方式将循环井置于钻孔中，并缓慢下降放置到目标位置。

优选地，循环井主井单元111的内部空间可以通过封隔器3将第一井段1和第二井段2分成彼此水流互不相通的两个空间，内部留有一定空间，满足两套抽注水管和抽注水泵的设置，在封隔器3上预留出足够一套抽注水管通过的通道孔隙使其穿过。

优选地，循环井主井单元111的第一井段1和第二井段2的井壁上应提前开设具有透水能力的筛孔或筛段，可以使NAPLs从含水层中流进循环井，同时使地下水在抽注水泵的作用下通过筛段多次流入、流出循环井，实现地下水在含水层中的多次循环；循环井第一筛段10和第二筛段11应以封隔器3为中心对称开设，长度保持一致，第二水管6通过封隔器3深入到第二井段2，第二水管6的末端伸入高度与第二筛段11中心位置处齐平，第一水管5的末端伸入到第一井段1的筛段位置处，末端伸入高度与第一筛段10中心位置处齐平。

优选地，第一筛段10的最高位置应低于地下水稳定水位2020.5-1m，第二筛段11的最高位置应低于污染羽的最低位置，使筛段整体位于潜水含水层中，第一筛段10与第二筛段11的间隔距离设计应基于抽水段可以捕集相当一部分从第一注水段流出的地下水，使得在含水层中形成有效的循环流场，即，第一流场，一般为含水层厚度的2/3，筛段开设长度及面积应基于实际场地水文地质情况，如含水层厚度及设计的地下水抽注水最大流量确定，筛段长度的总和与两筛段中间实段长度的比例应为1/3-2/3。

优选地，当井下污染物仅为LNAPLs时，第二筛段11的最高位置低于LNAPLs污染羽的最低位置，钻井深度可以不必到达潜水含水层底板201，第二筛段11的最低位置无需到达潜水含水层底板201。

优选地，在NAPLs污染羽边缘位置处进行钻孔施工，钻孔直径需保证具有足够空间设置副井单元112，副井在场地中至少布设2-6套，围绕循环井呈等间距布设，副井总长度须达到LNAPLs底部以下1.5m，井底部封堵，副井上仅在朝向循环井主井单元111的方向上单侧开设筛段，筛段周长占副井周长的1/4-1/3。优选地，本发明设置有四套副井单元112。参见图1，优选地，副井单元112上第三筛段开设的长度、位置与循环井主井单元111的第一筛段10一致，采用吊装的方式将副井设置于钻孔中，并缓慢下放至目标位置。优选地，副井单元112末端密闭且不接触潜水含水层底板201。优选地，与循环井主井单元111的第一筛段10一致的第三筛段为副井第一筛段26。优选地，副井第一筛段26对应的注水管14设置有第六阀门20或第七阀门21。

优选地，将循环井主井单元111和副井单元112安置在钻孔后，循环井主井单元111和副井单元112的外壁与含水层之间应填充填料，井筛段位置处宜选择磨圆度好、冲洗干净的砾石或石英砂作为滤料，其余位置宜选择膨润土作为填料，填料过程需尽量缓慢，并随时测量填砾高度，确保施工质量。

优选地，副井的内部空间应满足一套注水管14的设置，该套注水管14的末端连通至所述副井的筛段中心位置处，通过注水泵的抽吸作用可将供水箱31中的清水运送至副井，注水流量基于设计的地下水最大流量而定。

优选地，通过自动化控制系统单元113调整抽注水泵的抽注水方向，使循环井第一筛段10为抽水段，第二筛段11为第一注水段，打开第一阀门15、第四阀门18，启动水流循环；抽水井段位于循环井主井单元111的上方，通过第一抽注水泵7的抽提作用将第一井段1中的地下水抽出，使第一井段1内水位202下降，循环井周边含水层内含LNAPLs的污染地下水在压力差的作用下不断通过第一筛段10流入循环井内，第一注水段位于循环井主井单元111的下方，通过第二抽注水泵8可将供水箱31中的清水运输至第二井段2，使第二井段2处水位202升高，随后通过第二筛段11流出，不断补给含水层，其中大部分的清水可以被抽水段捕获，从而在循环井周围含水层内形成地下水循环水流，从整体循环模式上看循环井在含水层内形成了上抽下注模式的水力循环；持续对含水层进行冲刷，尤其增强了对于低渗透地层的垂直冲刷能力，可有效改善NAPLs污染低渗透性含水层原位修复技术中的拖尾问题。

优选地，在循环井启动运行的同时启动副井单元112的注水泵13，开启第六阀门20、第七阀门21，其他阀门保持关闭，将清水注入副井单元112，使副井内水位202上升，在副井第一筛段26处形成自污染羽边缘向主井的水平流场，即第二流场，在水平冲击力作用下加速LNAPLs向位于污染羽中心处循环井的迁移，使LNAPLs不断通过第一筛段10流入到循环井内，加快修复进程，弥补循环井运行过程中对于含水层顶部LNAPLs存在修复盲区的问题，增大影响范围，实现循环井对LNAPLs的强化抽出。

优选地，在循环井主井单元111和副井单元112运行时对井内水位202进行实时监测，控制循环井内水位202高度在第一筛段10中心至最高处范围内；在循环井主井单元111的第一井段1处插入油膜探测器28，探测器探头位置与第一筛段10的中心位置齐平，在循环井主井单元111和副井单元112工作的过程中实时监测LNAPLs的浓度和厚度，监测数据实时传送回自动化控制系统单元113中；在运行过程中当LNAPLs厚度无法被检测到时，调整自动化控制系统单元113，停止第一抽注水泵7、第二抽注水泵8和注水泵13的工作；待周边地下水位202回复稳定后，油膜探测器28的探头高度可以根据第一井段1中水位202监测数据自动调整至液面所在位置，当再次监测到油膜厚度或地下水水质高于所设标准时，自动开启循环井主井单元111和副井单元112运行，经反复多次运行后对于含水层内自由相LNAPLs和残余相LNAPLs取得较好的去除效果。

优选地，在地面上配备药剂箱32，将需要投加的表面活性剂和/或修复药剂放置于药剂箱32中，开启第九阀门30，通过注水泵13的抽吸作用可将清水输送至药剂箱32完成表面活性剂和/或修复药剂的配置，药剂选择及最佳配比应事先在实验室内通过实验测试得到；在注药泵29的作用下通过副井单元112将药剂输送至含水层中的污染羽位置处，从污染羽边缘在水平流场的作用下向循环井所在位置推动，在促进LNAPLs被循环井抽出的过程中增大LNAPLs的溶解度，进一步提高对于地下水中残余相LNAPLs的去除能力。

优选地，在修复后期，副井可以作为中心循环井的多个长期监测井，实现对场地中不同位置地下水监测及取样的目的，本修复系统无需额外设置监测井，减少了建井费用。

优选地，在修复过程中由于副井单元设置在污染羽边缘，修复系统抽注水泵的抽注水量较大，与修复系统形成的循环流场相比，天然地下水流场可以忽略不计，当修复系统开始运行后，相当于将污染含水层区域与周边未污染的含水层隔离开来，形成了水力屏障，阻止污染羽向下游的扩大。

优选地，通过循环井主井单元111的第一井段1抽出的含LNAPLs的污染水最终抽出至位于地表的NAPLs/水分离装置33，后续同步配备NAPLs收集罐34和水处理系统35，将分离后的LNAPLs统一收集至NAPLs收集罐34待后续处理，污染水则通过水处理系统35进行处理净化，经处理并监测达到相关标准后可直接通过循环井的注入系统再次注入含水层，防止出现地面塌陷、破坏地层结构等问题。

优选地，本系统配备的自动化控制系统单元113应配备地下水水位计、流量表、压力表等，可以实现对于循环井内外水位202变化、循环井抽注水流量大小、循环井抽出地下水中污染物种类和浓度、以及水处理系统35出水水质的实时监测，包括溶解氧浓度、pH和氧化还原电位等数据；所述自动化控制系统单元113还可实现对循环井主井单元111和副井单元112中所有抽注水泵和阀门启闭的控制，以便于根据实时监测数据实现修复系统运行模式的自动启闭和切换。

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。

本实施例提供的循环井修复系统，可以是一种用于处理DNAPLs污染地下水的循环井修复系统。，将该循环井修复系统用于处理经DNAPLs污染的地下水，与实施例1重复的内容不再赘述。

参见图3，优选地，本实施例的循环井主井单元111还包括设置在第二井段2正下方用于沉积DNAPLs的DNAPLs富集槽4和设置在循环井主井单元111井内用于将沉积的DNAPLs抽出的抽出管9。优选地，DNAPLs富集槽4布设在潜水含水层底板201中，抽出管9穿过封隔器3并延伸至DNAPLs富集槽4的底部。

优选地，DNAPLs富集槽4边壁光滑、并经抗腐蚀处理。当循环井修复系统对DNAPLs进行处理时，DNAPLs从第二筛段11进入循环井主井单元111井内，DNAPLs富集槽4为DNAPLs提供沉积空间，从而避免进入循环井主井单元111井内的DNAPLs堆积在第二筛段11阻碍后续DNAPLs的流动，使得NAPLs的去除速率降低。

优选地，抽出管9通过DNAPLs抽出泵12连接至NAPLs/水分离装置33。

参见图4，优选地，封隔器3设置有允许第二水管6和抽出管9通过的预留孔。

参见图3，优选地，循环井主井单元111在NAPLs污染羽波及范围的中央位置进行钻孔施工，深度应低于潜水含水层底板201，但不应穿透潜水含水层底板201；在潜水含水层底板201开挖出足够空间能够满足设置DNAPLs富集槽4，钻孔直径需保证具有足够空间设置循环井主井单元111，在地表依次连接好循环井主井单元111的第一井段1、封隔器3、第二井段2和DNAPLs富集槽4，采用吊装的方式将循环井主井单元111设置于钻孔中，并缓慢下降放置到目标位置。

优选地，循环井第二井段2开设的第二筛段11的最低位置与含NAPLs含水层底板齐平，封隔器3需要为抽出管9预留孔隙使其穿过；抽出管9的抽出端通过封隔器3中心的通道伸入到DNAPLs富集槽4的最底部；DNAPLs富集槽4应为锥体，边壁光滑、抗腐蚀，便于DNAPLs流动。

优选地，在污染羽的边缘进行钻孔施工，深度应设置到含NAPLs含水层底板，钻孔直径需保证具有足够空间设置副井；副井单元112仅开设一个第三筛段，且第三筛段开设的中心方向朝向循环井主井单元111，第三筛段开设的长度、位置与循环井主井单元111的第二筛段11保持一致；副井总长度、应与循环井主井单元一致，井底部封堵，采用吊装的方式将副井设置于钻孔中，并缓慢下放至目标位置。优选地，开设的长度、位置与循环井主井单元111的第二筛段11保持一致的第三筛段为副井第二筛段27。优选地，副井第二筛段27对应的注水管14设置有第五阀门19或第八阀门22。

优选地，使循环井主井单元111的第一筛段10为注水段，第二筛段11为抽水段，打开第二阀门16、第三阀门17，启动水流循环；通过第二抽注水泵8的抽提作用将第二井段2中的地下水抽出，使第二井段2内水位202下降，循环井周边含水层内含DNAPLs的污染地下水在压力差的作用下不断通过第二筛段11流入循环井内，通过第一抽注水泵7将供水箱31中的清水输送至第一井段1，使第一井段1处水位202升高，随后通过第一筛段10流入含水层；循环井流出的地下水可水平扩散进入含水层，同时具有更高的重力势能，可在重力作用和第二井段2的抽水作用下向含水层底部迁移，从整体循环模式上看循环井在含水层内形成了上注下抽模式的水力循环。优选地，此时的第一流场从含水层顶部流向含水层底部。

优选地，开启第五阀门19、第八阀门22，其他阀门保持关闭，使副井单元112运行，将清水通过副井第二筛段27注入含水层，在含水层底部形成第二流场，在水流水平冲击力的作用下加速了沉积、粘附在含水层底部DNAPLs的迁移，使DNAPLs通过第二筛段11进入到循环井主井单元111的内部空间中，消除了循环井主井单元111在修复过程中无法捕集到的DNAPLs盲区，进一步提高了DNAPLs的去除效率。

优选地，进入循环井主井单元111的第二井段2中的DNAPLs基于重力作用会向下沉积在DNAPLs富集槽4中；开启DNAPLs抽出泵12，将DNAPLs从循环井主井单元111内抽出，当抽出液中无法监测到DNAPLs时，关闭第一抽注水泵7、第二抽注水泵8、注水泵13和DNAPLs抽出泵12；待地下水位202恢复稳定后，监测含水层中DNAPLs浓度，若水质超出所设标准，自动启动循环井主井单元111和副井单元112，经反复多次运行后对于含水层内自由相DNAPLs和残余相DNAPLs取得较好的去除效果。

优选地，副井单元112可以作为药剂注入井，将表面活性剂和/或修复试剂从副井第二井段27注入，促进DNAPLs在含水层底部随水流迁移的能力，进一步提高对污染地下水中DNAPLs的去除能力。

优选地，通过抽水泵的抽提作用，可将含DNAPLs的污染地下水和沉积于DNAPLs富集槽4中的DNAPLs抽出至地表的NAPLs/水分离装置33进行后续处理。

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，与实施例1、实施例例2重复的内容不再赘述。

参见图5，本实施例提供的循环井修复系统，可以是一种用于处理NAPLs污染地下水的循环井修复系统。该循环井修复系统可以用于同步处理含有DNAPLs和LNAPLs污染的地下水。

本实施例通过在NAPLs污染羽的边缘进行钻孔施工，深度应设置到含NAPLs含水层底板，钻孔直径需保证具有足够空间设置副井单元112。优选地，本实施例中的副井单元112通过设置的副井封隔器25划分为副井第一井段23和副井第二井段24。副井第一筛段26位于副井第一井段23，副井第二筛段27设置在副井第二井段24中。

参见图5和图6副井单元112由副井第一井段23、副井封隔器25和副井第二井段24三部分组成，副井第一、第二井段仅在朝向循环井主井单元111的方向上开设筛段，副井筛段长度、位置与副井封隔器25位置均应与循环井主井单元111一致，副井封隔器25为所述注水管14预留孔隙，使其穿过。

优选地，自动化控制系统单元调整抽注水泵的抽注水方向，设置循环井单抽水模式，使循环井主井单元111第一筛段10为抽水段，开启第四阀门18，启动水力循环系统；通过第二抽注水泵8的抽提作用将第一井段1中的地下水抽出，造成第一井段1内水位202下降；同时开启第六阀门20、第七阀门21，其他阀门关闭，启动副井单元112运行，将清水通过副井第一筛段26注入含水层，使副井第一井段23处水位202升高，加速循环井周边含水层内含LNAPLs的污染地下水在压力差的作用下通过第一筛段10向循环井内流动；使用油膜探测器28，实时监测LNAPLs的浓度和厚度，通过自动化控制系统单元113自动控制系统运行的启闭，经反复多次运行后对场地内的自由相LNAPLs和残余相LNAPLs达到一个良好的去除效果。

优选地，通过自动化控制系统单元113调整抽注水泵的抽注水方向，开启第二阀门16、第三阀门17、第五阀门19、第八阀门22，调整抽注水泵的抽注水方向，使循环井主井单元111的第一筛段10为注水段，第二筛段11为抽水段，形成上注下抽的水力循环模式；同时供水箱31中的清水通过副井第二井段24注入含水层，在循环井主井单元111形成的水平和垂直流场以及副井单元112形成的水平流场的作用下，对含水层进行冲刷，加强含水层底部DNAPLs的迁移，使DNAPLs通过第二筛段11进入到循环井主井单元111的内部空间中，并聚集于DNAPLs富集槽4，实现含水层中DNAPLs污染物的去除。

优选地，副井可以作为药剂注入井，将表面活性剂和/或修复试剂从副井第一井段23和副井第二井段24同时注入含水层，增强污染范围内NAPLs的迁移，进一步提高含水层中NAPLs的去除效率，抽出至地表的含NAPLs污水经NAPLs/水分离装置33进行分离、净化，净化后达到排放标准的清水可通过循环井的注入系统再次注入含水层。

优选地，上述步骤并无严格的先后顺序，在一定条件下可以进行调整。

实施例4

本实施例是对实施例1、实施例2和实施例3的进一步改进，重复的内容不再赘述。

本实施例提供一种循环井修复方法。循环井修复方法采用本发明提供的循环井修复系统。循环井修复方法至少包括：

将至少两个副井单元112围绕循环井主井单元111设置；

利用循环井主井单元111配置的第一注水段和抽水段在地下含水层中形成从第一注水段离开循环井主井单元111后，经抽水段进入循环井主井单元111的第一流场；

利用副井单元112配置的第二注水段在地下含水层中形成从第二注水段离开副井单元112的第二流场。

优选地，循环井修复方法包括对仅含有LNAPLs污染地下水场地修复的使用方法、仅含有DNAPLs污染地下水场地修复的使用方法和同时含有LNAPLs和DNAPLs污染地下水同步修复的使用方法。

优选地，对仅含有LNAPLs污染地下水场地修复的使用方法至少包括以下步骤：

通过自动化控制系统单元113调整抽注水泵的抽注水方向，使循环井主井单元111的第一筛段10为第一抽水段，第二筛段11为注水段，打开第一阀门15、第四阀门18，启动水流循环；通过第一抽注水泵7的抽提作用将第一井段1中的地下水抽出，造成第一井段1内水位下降，使循环井周边含水层内含LNAPLs的污染地下水在压力差的作用下不断通过第一筛段10流入循环井内，通过第二抽注水泵8可将供水箱31中的清水运输至第二井段2，使第二井段2处水位升高，随后通过第二筛段11流出，不断补给含水层，形成上抽下注的水力循环模式；同时开启第六阀门20、第七阀门21，其他阀门保持关闭，启动副井单元112，将清水通过副井第一筛段26注入含水层；控制循环井内水位高度在第一筛段10中心至最高处范围内，通过油膜探测器28实时监测LNAPLs的浓度和厚度，当LNAPLs厚度无法被检测到时，调整自动化控制系统，停止第一抽注水泵7、第二抽注水泵8和注水泵13的工作，待周边地下水位回复稳定后，油膜探测器28的探头高度可以根据第一井段1中水位监测数据进行自动调整至液面所在位置，当再次监测到油膜厚度或地下水水质高于所设标准时，自动开启循环井主井单元111和副井单元112运行，经反复多次运行后对含水层内自由相LNAPLs和残余相LNAPLs取得较好的去除效果；需要投加的表面活性剂和/或修复药剂放置于药剂箱32中，开启第九阀门30，按照药剂配比通过注水泵13注入清水，配置完成的药剂通过注药泵29注入水平副井中，并在水平冲击力作用下持续冲刷含水层，有助于残余相LNAPLs解析进入含水层，进一步提高对污染地下水中LNAPLs的去除能力，最终实现对场地内的LNAPLs去除的良好效果。

对仅含有DNAPLs污染地下水场地修复的使用方法至少包括以下步骤：

通过自动化控制系统单元113调整抽注水泵的抽注水方向，使循环井主井单元111的第一筛段10为注水筛段，第二筛段11为抽水筛段，打开第二阀门16、第三阀门17，启动水流循环；通过第二抽注水泵8的抽提作用将第二井段2中的地下水抽出，造成第二井段2内水位下降，使循环井周边含水层内含DNAPLs的污染地下水在压力差的作用下不断通过第二筛段11流入循环井内，通过第一抽注水泵7将供水箱31中的清水输送至第一井段1，使第一井段1处水位升高，随后通过第一筛段10流出，不断补给含水层，形成上注下抽的水力循环模式；同时开启第五阀门19、第八阀门22，其他阀门保持关闭，启动副井单元112，将清水通过副井第二筛段27注入含水层，流进第二井段2的DNAPLs在重力作用下沉积在DNAPLs富集槽4中；开启DNAPLs抽出泵12，将DNAPLs抽出，当抽出液中无法监测到DNAPLs时停止第一抽注水泵7、第二抽注水泵8、注水泵13和DNAPLs抽出泵12的运行；待地下水位恢复稳定后，监测含水层中DNAPLs浓度，若水质超出所设标准，自动开启循环井主井单元111和副井单元112，经反复多次运行后对于含水层内自由相DNAPLs和残余相DNAPLs取得较好的去除效果；需要投加的表面活性剂和/或修复药剂放置于药剂箱32中，开启第九阀门30，按照药剂配置配比通过注水泵13注入清水，配置完成的药剂通过注药泵29注入水平副井中，并在水平冲击力的作用下持续冲刷含水层，有助于残余相DNAPLs解析进入含水层，进一步提高对污染地下水中DNAPLs的去除能力，最终实现对场地内的DNAPLs去除的良好效果。

对同时含有LNAPLs和DNAPLs污染地下水场地同步修复的使用方法至少包括以下步骤：

通过自动化控制系统113调整抽注水泵的抽注水方向，设置循环井单抽水模式，使循环井主井单元111第一筛段10为抽水筛段，开启第四阀门18，启动水力循环系统；通过第一抽注水泵7的抽提作用将第一井段1中的地下水抽出，造成第一井段1内水位下降；同时开启第六阀门20、第七阀门21，其他阀门保持关闭，启动副井单元112运行，将清水通过副井第一筛段26注入含水层，使副井第一井段23处水位升高，使循环井周边含水层内含LNAPLs的污染地下水在压力差的作用下不断通过第一筛段10流入循环井内；控制循环井内水位高度在第一筛段10中心至最高处范围内，通过油膜探测器28实时监测LNAPLs的浓度和厚度，当LNAPLs厚度无法被检测到时，设置自动化控制系统，停止第一抽注水泵7和注水泵13的工作；待周边地下水回复稳定后，油膜探测器28的探头高度可以根据第一井段1中水位监测数据进行自动调整至液面所在位置，当再次监测到油膜厚度或抽出水水质超出所设标准时，自动开启循环井主井单元111和副井单元112运行；经反复多次运行后对场地内的自由相LNAPLs和残余相LNAPLs取得较好的去除效果后，开启第二阀门16、第三阀门17、第五阀门19、第八阀门22，调整抽注水泵的抽注水方向，使循环井主井单元111的第一筛段10为注水筛段，第二筛段11为抽水筛段，形成上注下抽的水力循环模式；供水箱31中的清水通过副井第二筛段27注入含水层，含水层中的DNAPLs在压力差的作用下流进第二井段2，在重力作用下沉积在DNAPLs富集槽4中；开启DNAPLs抽出泵12，将DNAPLs抽出，当抽出液中无法检测到DNAPLs时，停止第一抽注水泵7、第二抽注水泵8、注水泵13和DNAPLs抽出泵12的运行；待地下水位恢复稳定后，监测含水层中DNAPLs污染物浓度，若水质超出所设标准，自动开启循环井主井单元111和副井单元112运行，经反复多次运行后对于含水层内自由相DNAPLs和残余相DNAPLs取得较好的去除效果；需要投加的表面活性剂和/或修复药剂放置于药剂箱32中，开启第九阀门30，按照药剂配置配比通过注水泵13注入清水，配置完成的药剂通过注药泵29注入水平副井中，并可通过副井第一筛段26和副井第二筛段27同时注入含水层，在水平冲击力的作用下持续冲刷含水层，有助于残余相NAPLs解析进入含水层，进一步提高对污染地下水中NAPLs的去除能力，最终对场地内的NAPLs达到一个良好的去除效果。

本发明结合了循环井技术产生的循环流场与副井产生的水平流场，增强了NAPLs污染场地地下水的水动力作用，在含水层顶部和底部形成水平方向的流场，加速了自由相NAPLs随水流的迁移，同时有利于使粘附在含水层顶部和底部的残余相NAPLs解析、扩散至地下水中，提高了NAPLs污染物向循环井抽水端迁移的能力，缩短了将NAPLs从含水层中抽出的时间，提高了NAPLs的去除速率。本发明利用循环井主井中抽注水泵的作用，在循环井周边形成水力循环流场，不断反复冲刷含水层，尤其增强了对于低渗透地层的垂直冲刷能力，有利于低渗透地层中NAPLs扩散出来，可有效改善NAPLs污染低渗透性含水层原位修复过程中的拖尾问题。本发明中循环井不同筛段处的抽注水方式可根据自动化控制系统中实时监测污染物浓度数值，以及NAPLs的种类，实现自动切换，实现对污染场地中NAPLs的定向去除以及同步去除。本发明将副井作为表面活性剂或修复药剂的注入井，有助于残余相NAPLs解析进入含水层，达到强化循环井原位修复NAPLs污染场地地下水的目的。本发明利用设置在循环井下方的锥体DNAPLs富集槽，收集进入到循环井的DNAPLs，避免DNAPLs污染物再次进入到含水层参与地下水循环，循环井和所设置的副井一同控制地下水流场，形成水力屏障，将含水层污染区域与周边未污染区域隔离开来，可阻止污染范围的进一步扩大，经地表水处理系统处理达到相关标准的水可通过循环井再次注入含水层，避免出现地面塌陷、破坏地层结构等问题。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。