水平井用攜礫過濾器的室內(nèi)模擬研究分析

　　針對水平井成井特點,結(jié)合大量室內(nèi)試驗,研制了雙壁預(yù)充陶粒攜礫過濾器。該過濾器濾層均勻密實、粒徑 級配合理,透水、阻砂性能好。使用攜礫過濾器成井時,不用圍填濾料,簡化了成井工藝;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,很難實施填礫成井,多以管外包網(wǎng)成井。因此,在成井 過程中易造成過濾器損壞,導(dǎo)致污染治理井失敗或取水井涌砂,甚至報廢。　　針對水平井成井特點,項目組通過大量室內(nèi)試驗,研制了雙壁預(yù)充陶粒濾料攜礫過濾器。該過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)簡單、濾水阻砂效果好、適用范圍廣等優(yōu)點。本文就雙壁預(yù)充陶粒濾料攜礫過濾器室內(nèi)模擬研究作一介紹,以饗讀者。　2　雙壁預(yù)充濾料攜礫過濾器材料選擇　　2·1　濾料選擇　　攜礫過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,要求過濾器 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)過濾介質(zhì),無毒無污染,具有較低的密度和 價格,因此選擇陶粒作攜礫過濾器濾料較合理。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。其物理性能指標(biāo)見表1。

　　2·2　襯管選擇　　水平井過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,無法圍填礫料,只能采用貼礫 或攜礫過濾器成井,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,其主要性能特點如下:　　1)管材密度低,運輸和安裝方便。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　攜礫過濾器結(jié)構(gòu)與規(guī)格　　3·1　攜礫過濾器結(jié)構(gòu)　　攜礫過濾器由內(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 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。