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文章來(lái)源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時(shí)間:2021-10-28 14:12:59瀏覽次數(shù):1346
造成回灌井堵塞,可能是物理、化學(xué)或生物某一方面的原因,也可能是它們共同作用的結(jié)果。分析已有的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),可以把回灌井堵塞的原因歸納為下面六種情況(武曉峰、唐杰,1994)。
1.懸浮物堵塞
回灌水中的懸浮物含量過(guò)高會(huì)堵塞多孔介質(zhì)的孔隙,從而使井的回灌能力不斷減小直到無(wú)法回灌,這是圓灌井堵塞中最常見(jiàn)的情況。因此通過(guò)預(yù)處理控制回灌井中懸浮物的含量是防堵塞的首要因素。在回灌灰?guī)r含水層時(shí),控制懸浮物在30mg/L以內(nèi)是一個(gè)普遍認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)。
2.微生物的生長(zhǎng)
回灌水中的或當(dāng)?shù)氐奈⑸锟赡茉谶m宜的條件下在回灌井周圍迅速繁殖,形成生物膜,堵塞介質(zhì)孔隙,降低含水層的導(dǎo)水能力。防止生物膜的形成,主要通過(guò)去除水中的有機(jī)質(zhì)或者進(jìn)行預(yù)消毒殺死微生物的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。在多數(shù)用氯消毒的情況下,典型的余氯值是1-5mg/L。
3.化學(xué)沉淀
當(dāng)回灌水與含水層介質(zhì)或地下水不相容時(shí),可能引起某些化學(xué)反應(yīng)。不僅可能因形成的化學(xué)沉淀堵塞水流通道,甚至可能因新生成的化學(xué)物質(zhì)而影響水質(zhì)。
有些碳酸鹽地區(qū)通過(guò)加酸來(lái)改變水的pH值,以防止化學(xué)沉淀的生成。因化學(xué)引起的水質(zhì)問(wèn)題應(yīng)視具體情況進(jìn)行具體分析。
4.氣泡阻塞
回灌過(guò)程中,在一定的流動(dòng)情況下,水中可能挾帶大量氣泡。同時(shí)水中的溶解性氣體可能因溫度、壓力的變化而釋放出來(lái)。此外,也可能因生化反應(yīng)而生成氣體物質(zhì),最典型的如反硝化反應(yīng)會(huì)生成氮?dú)夂偷趸铩馀莸纳稍跍\水含水層中并不成問(wèn)題,因?yàn)闅馀菘勺孕幸绯觥5诔袎汉畬又?,除防止回灌水挾帶氣泡之外,?duì)其他原因產(chǎn)生的氣體應(yīng)進(jìn)行特殊處理。
5.黏粒膨脹和擴(kuò)散
這是報(bào)道最多的因化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的堵塞,所以單獨(dú)列為1種。具體原因是水中的離子和含水層中黏土顆粒上的陽(yáng)離子發(fā)生交換,這種交換會(huì)導(dǎo)致黏粒的膨脹和擴(kuò)散。這種原因引起的堵塞,可以通過(guò)注入CaCI2等鹽來(lái)解決。
6.含水層細(xì)顆粒重組
多數(shù)回灌井在回灌過(guò)程中要進(jìn)行回?fù)P或當(dāng)作開(kāi)采井,反復(fù)的抽、灌水可能引起存在于井壁周圍的細(xì)顆粒介質(zhì)的重組,這種堵塞一旦形成,很難處理。所以在此種情況下,回?fù)P的頻率不宜太高。
回灌井的堵塞現(xiàn)象,在初期以物理堵塞(氣相、懸浮物堵塞)為主;在中期以化學(xué)沉淀堵塞(鐵質(zhì)、鈣質(zhì)鹽類沉淀堵塞)為主;在后期以生化堵塞(鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌、排硫桿菌、脫氮硫桿菌等生化作用而產(chǎn)生堵塞)為主。
在回灌井堵塞中,生物化學(xué)作用堵塞,特別是鐵細(xì)菌堵塞是經(jīng)常發(fā)生的。,一旦發(fā)現(xiàn),回灌井的機(jī)能就基本喪失或報(bào)廢,危害極大。鐵細(xì)菌為好氧菌,能在中性或偏酸性介質(zhì)中發(fā)育,能接觸性地加速Fe2+氧化成Fe3+,從而形成Fe(OH)3沉淀,并利用這個(gè)反應(yīng)中釋放出來(lái)的能量來(lái)維持自己的生命。這種由于Fe(OH)3的聚集而使回灌井腐蝕與堵塞稱鐵細(xì)菌堵塞c 下水中所含的鐵主要以Fe(HCO3)2的形式存在,在鐵細(xì)菌的作用下,其反應(yīng)如下:
2Fe(HC03)2+ H20+1/202→2 Fe(OH)3+ 4COz+能量鐵細(xì)菌的生長(zhǎng)條件,經(jīng)試驗(yàn)可歸納為以下幾點(diǎn):
1.適宜的水溫
鐵細(xì)菌是種“嗜冷”微生物。在回灌井中最適于生長(zhǎng)的水溫在12℃以上。
2.豐富的Fe2+
鐵細(xì)菌以Fe2+為生。因?yàn)V水管是鐵管纏絲,易發(fā)生電化學(xué)腐蝕,溶解于地下中的大量Fe2+,可供鐵細(xì)菌生長(zhǎng)。
3.所需的溶解氧
鐵細(xì)菌對(duì)氧的需要不亞于Fe2+。地下水中的溶解氧一般僅1-2mg/L。但由于回灌水含較高的溶解氧,為8-11 mg/L,還有空氣混入井內(nèi),也增加了地下水溶解氧的含量,為鐵細(xì)菌的大量繁殖提供了條件。另外,溶解氧也加速電化學(xué)腐蝕,使地下水中的Fe2+含量增加。
4.合適的pH值
當(dāng)pH值在8以上時(shí),水中不含F(xiàn)e2+,間接抑制了鐵細(xì)菌的生長(zhǎng);當(dāng)pH值在6.5-7.5之間時(shí),最有利于鐵細(xì)菌生長(zhǎng)。
5.共生的有機(jī)物
從顯微鏡下鑒定可知,常有多量的有機(jī)物與之共生,故可以認(rèn)為,地下水中含有機(jī)物時(shí),易促使鐵細(xì)菌的生長(zhǎng)。
1.懸浮物堵塞
回灌水中的懸浮物含量過(guò)高會(huì)堵塞多孔介質(zhì)的孔隙,從而使井的回灌能力不斷減小直到無(wú)法回灌,這是圓灌井堵塞中最常見(jiàn)的情況。因此通過(guò)預(yù)處理控制回灌井中懸浮物的含量是防堵塞的首要因素。在回灌灰?guī)r含水層時(shí),控制懸浮物在30mg/L以內(nèi)是一個(gè)普遍認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)。
2.微生物的生長(zhǎng)
回灌水中的或當(dāng)?shù)氐奈⑸锟赡茉谶m宜的條件下在回灌井周圍迅速繁殖,形成生物膜,堵塞介質(zhì)孔隙,降低含水層的導(dǎo)水能力。防止生物膜的形成,主要通過(guò)去除水中的有機(jī)質(zhì)或者進(jìn)行預(yù)消毒殺死微生物的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。在多數(shù)用氯消毒的情況下,典型的余氯值是1-5mg/L。
3.化學(xué)沉淀
當(dāng)回灌水與含水層介質(zhì)或地下水不相容時(shí),可能引起某些化學(xué)反應(yīng)。不僅可能因形成的化學(xué)沉淀堵塞水流通道,甚至可能因新生成的化學(xué)物質(zhì)而影響水質(zhì)。
有些碳酸鹽地區(qū)通過(guò)加酸來(lái)改變水的pH值,以防止化學(xué)沉淀的生成。因化學(xué)引起的水質(zhì)問(wèn)題應(yīng)視具體情況進(jìn)行具體分析。
4.氣泡阻塞
回灌過(guò)程中,在一定的流動(dòng)情況下,水中可能挾帶大量氣泡。同時(shí)水中的溶解性氣體可能因溫度、壓力的變化而釋放出來(lái)。此外,也可能因生化反應(yīng)而生成氣體物質(zhì),最典型的如反硝化反應(yīng)會(huì)生成氮?dú)夂偷趸铩馀莸纳稍跍\水含水層中并不成問(wèn)題,因?yàn)闅馀菘勺孕幸绯觥5诔袎汉畬又?,除防止回灌水挾帶氣泡之外,?duì)其他原因產(chǎn)生的氣體應(yīng)進(jìn)行特殊處理。
5.黏粒膨脹和擴(kuò)散
這是報(bào)道最多的因化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的堵塞,所以單獨(dú)列為1種。具體原因是水中的離子和含水層中黏土顆粒上的陽(yáng)離子發(fā)生交換,這種交換會(huì)導(dǎo)致黏粒的膨脹和擴(kuò)散。這種原因引起的堵塞,可以通過(guò)注入CaCI2等鹽來(lái)解決。
6.含水層細(xì)顆粒重組
多數(shù)回灌井在回灌過(guò)程中要進(jìn)行回?fù)P或當(dāng)作開(kāi)采井,反復(fù)的抽、灌水可能引起存在于井壁周圍的細(xì)顆粒介質(zhì)的重組,這種堵塞一旦形成,很難處理。所以在此種情況下,回?fù)P的頻率不宜太高。
回灌井的堵塞現(xiàn)象,在初期以物理堵塞(氣相、懸浮物堵塞)為主;在中期以化學(xué)沉淀堵塞(鐵質(zhì)、鈣質(zhì)鹽類沉淀堵塞)為主;在后期以生化堵塞(鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌、排硫桿菌、脫氮硫桿菌等生化作用而產(chǎn)生堵塞)為主。
在回灌井堵塞中,生物化學(xué)作用堵塞,特別是鐵細(xì)菌堵塞是經(jīng)常發(fā)生的。,一旦發(fā)現(xiàn),回灌井的機(jī)能就基本喪失或報(bào)廢,危害極大。鐵細(xì)菌為好氧菌,能在中性或偏酸性介質(zhì)中發(fā)育,能接觸性地加速Fe2+氧化成Fe3+,從而形成Fe(OH)3沉淀,并利用這個(gè)反應(yīng)中釋放出來(lái)的能量來(lái)維持自己的生命。這種由于Fe(OH)3的聚集而使回灌井腐蝕與堵塞稱鐵細(xì)菌堵塞c 下水中所含的鐵主要以Fe(HCO3)2的形式存在,在鐵細(xì)菌的作用下,其反應(yīng)如下:
2Fe(HC03)2+ H20+1/202→2 Fe(OH)3+ 4COz+能量鐵細(xì)菌的生長(zhǎng)條件,經(jīng)試驗(yàn)可歸納為以下幾點(diǎn):
1.適宜的水溫
鐵細(xì)菌是種“嗜冷”微生物。在回灌井中最適于生長(zhǎng)的水溫在12℃以上。
2.豐富的Fe2+
鐵細(xì)菌以Fe2+為生。因?yàn)V水管是鐵管纏絲,易發(fā)生電化學(xué)腐蝕,溶解于地下中的大量Fe2+,可供鐵細(xì)菌生長(zhǎng)。
3.所需的溶解氧
鐵細(xì)菌對(duì)氧的需要不亞于Fe2+。地下水中的溶解氧一般僅1-2mg/L。但由于回灌水含較高的溶解氧,為8-11 mg/L,還有空氣混入井內(nèi),也增加了地下水溶解氧的含量,為鐵細(xì)菌的大量繁殖提供了條件。另外,溶解氧也加速電化學(xué)腐蝕,使地下水中的Fe2+含量增加。
4.合適的pH值
當(dāng)pH值在8以上時(shí),水中不含F(xiàn)e2+,間接抑制了鐵細(xì)菌的生長(zhǎng);當(dāng)pH值在6.5-7.5之間時(shí),最有利于鐵細(xì)菌生長(zhǎng)。
5.共生的有機(jī)物
從顯微鏡下鑒定可知,常有多量的有機(jī)物與之共生,故可以認(rèn)為,地下水中含有機(jī)物時(shí),易促使鐵細(xì)菌的生長(zhǎng)。
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