水平井用攜礫過(guò)濾器的室內(nèi)模擬研究分析

　　針對(duì)水平井成井特點(diǎn),結(jié)合大量室內(nèi)試驗(yàn),研制了雙壁預(yù)充陶粒攜礫過(guò)濾器。該過(guò)濾器濾層均勻密實(shí)、粒徑 級(jí)配合理,透水、阻砂性能好。使用攜礫過(guò)濾器成井時(shí),不用圍填濾料,簡(jiǎn)化了成井工藝;襯管具有較高的抗拉、抗壓 強(qiáng)度和韌性,質(zhì)量輕,便于水平井鋪管安裝,解決了水平井無(wú)法圍填濾料的成井難題。　1　引言　　目前,水平井已經(jīng)用于淺層地下水污染處理和低 滲透含水層取水。但是由于水平井成井的特殊性,很難實(shí)施填礫成井,多以管外包網(wǎng)成井。因此,在成井 過(guò)程中易造成過(guò)濾器損壞,導(dǎo)致污染治理井失敗或取水井涌砂,甚至報(bào)廢。　　針對(duì)水平井成井特點(diǎn),項(xiàng)目組通過(guò)大量室內(nèi)試驗(yàn),研制了雙壁預(yù)充陶粒濾料攜礫過(guò)濾器。該過(guò)濾器是將一定粒徑的陶粒裝填到具有一定間隙的雙層濾水襯管內(nèi)而成。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、濾水阻砂效果好、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。本文就雙壁預(yù)充陶粒濾料攜礫過(guò)濾器室內(nèi)模擬研究作一介紹,以饗讀者。　2　雙壁預(yù)充濾料攜礫過(guò)濾器材料選擇　　2·1　濾料選擇　　攜礫過(guò)濾器可選用的濾料有石英砂、瓷砂、塑料 顆粒和陶粒,根據(jù)水平井成井工藝特點(diǎn),要求過(guò)濾器 密度低以減小鋪管阻力。石英砂和瓷砂密度高,塑料 顆粒成本高,而陶粒常用于飲用水的凈化和在污水處 理中充當(dāng)過(guò)濾介質(zhì),無(wú)毒無(wú)污染,具有較低的密度和 價(jià)格,因此選擇陶粒作攜礫過(guò)濾器濾料較合理。陶粒 是采用優(yōu)質(zhì)粘土為基料,經(jīng)粉碎、團(tuán)粒、高溫?zé)贫?的球形顆粒。它的主要成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3等。 其表面粗糙且?guī)⒖紫?與其它濾料相比,陶粒具有 較高的孔隙率和滲透性能及比表面積,且強(qiáng)度高、不 易破碎、顆粒均勻,在水中耐腐蝕、不結(jié)垢,使用壽命長(zhǎng)。其物理性能指標(biāo)見表1。

　　2·2　襯管選擇　　水平井過(guò)濾器以水平或與地面成一定傾斜角度 安裝在含水層中,因此,無(wú)法圍填礫料,只能采用貼礫 或攜礫過(guò)濾器成井,要求井管濾水管韌性好、密度低。 因淺層地下水已受到或容易受到污染物的污染,為提高水平井的使用壽命,減少由于井管腐蝕而 對(duì)地下水造成二次污染,避免井管腐蝕結(jié)構(gòu)影響水平 井出水量,選用的井管應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、耐腐蝕及 抗侵蝕能力,能經(jīng)受地下水長(zhǎng)期滲透和化學(xué)溶蝕。研 究顯示,PVC-U塑料井管具有較高的抗拉、抗壓強(qiáng)度 和較低的密度,是淺層低滲透含水層水平井成井首選 管材,其主要性能特點(diǎn)如下:　　1)管材密度低,運(yùn)輸和安裝方便。井管密度為 1.35至1.45g/cm3,僅為鋼管和鑄鐵管的1/6左右。　　2)抗腐蝕能力強(qiáng)。PVC-U塑料井管幾乎不與 酸、堿、鹽等化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),不污染地下水源,使 用壽命可在50a以上。　　3)抗拉、抗壓強(qiáng)度高。測(cè)試結(jié)果顯示Ф200×9.8mm的PVC-U橫條縫濾水管抗拉、抗壓強(qiáng)度分別為 45.7MPa和31.0MPa,PVC-U豎條縫濾水管抗拉、抗 壓強(qiáng)度分別為40.9MPa和31.1MPa。PVC-U管材韌 性好,Ф200×9.8mm井管環(huán)剛度>32000N/m2。　3　攜礫過(guò)濾器結(jié)構(gòu)與規(guī)格　　3·1　攜礫過(guò)濾器結(jié)構(gòu)　　攜礫過(guò)濾器由內(nèi)外襯管和上下支撐環(huán)板、連接銷 釘、陶粒濾料組成,見圖1。內(nèi)外襯管和上下支撐環(huán)板 是濾料的支撐骨架,外管以絲扣或銷釘連接并承受過(guò) 濾器的整體重量,連接銷釘用于連接內(nèi)、外襯管和上 下支撐環(huán)板,使其成為整體并承擔(dān)內(nèi)管和濾料的重量。