具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

土壤和地下水是富集有机污染物的主要场所，其中许多有机污染物可通过挥发作用进入周围大气环境中，危害着人们的身体健康和正常生活。目前对于挥发性有机污染场地的地下水修复，应用较为广泛的是原位修复技术，即在土壤的污染物饱和带构筑地下循环井，采用地下曝气技术，直接向土壤的饱和带注入气体产生浮选气泡，用于氧化或气浮污染物，然后通过抽气系统抽出进行处理，但现有地下循环井形成的地下水压力差较小，地下水流出循环井后大部分以水平流动为主，无法实现回流，循环处理效果较差，且很难阻止污染的水平扩散和迁移。

本发明旨在解决上述技术问题，提供了一种地下水循环修复装置10，包括转轴11、外筒12、内筒13和动力装置14，其中转轴11为中空结构，其一端设置有进气口，侧壁上设置有出气口；外筒12包括上段121和下段122，上段121设置有出水口，下段122设置有进水口，且内壁设置有用于将地下水从下段122提升至上段121的桨叶123；内筒13为两端封闭结构，侧壁设置有出气孔；外筒12穿套在转轴11上，内筒13设置在外筒12的上段121内部，动力装置14与外筒12上段121连接，参见图1。

工作状态下，动力装置14驱使外筒12绕转轴11发生转动，带动桨叶123旋转产生虹吸效果，使地下水从进水口吸入并进入外筒12内，形成一定速度的水流；气体从转轴11的进气口注入，内筒13起到曝气作用，在外筒12内产生大量气泡，且这些气泡进一步被高速的水流切割和细化，形成更小的纳米气泡。

纳米气泡的大小与内筒13上的出气孔有关，一实施例中，出气孔的孔径为50～150nm，产生气泡大小适中，易被水流切割和细化成更小的纳米气泡。这些纳米气泡对有机污染物有很好的浮选作用；若冲入的气体为氧气，产生的含氧气泡还可在爆裂时形成瞬间的高温高压冲击波、超声波，将氧气分解成活性较强的羟基自由基，从而氧化降解水体中各种污染物。

内筒13作为曝气筒，一般采用陶瓷膜材料制成，但外筒12内的水流会冲击或冲刷其表面，为了保护和延长内筒13的使用寿命，设计内筒13为两层结构，内层为陶瓷膜，外层为不锈钢网。

为了更好地诱导水流的上升，一实施例中，外筒12的顶端封闭，底端开口作为进水口，上段121的侧壁开孔作为出水口。

进一步的，浆叶沿底端开口的内部均匀分布，且其端部背向进水口弯折；动力装置14带动外筒12转动下，桨叶123也发生转动，从而快速地将地下水吸入筒内。

考虑到动力装置14和外筒12的传动效果，一实施例中，外筒12的中部设置有将其分为上、下两段并带有通孔的隔板124；外筒12顶端的盖板与转轴之间设置有第一轴承125，隔板124与转轴之间设置有第二轴承126，通过两轴承一方面能够牢固支撑外筒12，另一方面轴承传动的效率高，传动平稳，有助于提高作业效率。

对于动力装置14的选择，可以采用转动电机，亦可采用气动旋转装置，考虑到水下作业环境，一实施例中，动力装置14包括由转轴11内气体驱动的外壳，外壳与外筒12固定连接。外壳内部设置有气动组件，例如气动马达、气动分度转盘等。

上述实施例的地下水循环装置结构简单，体积小，兼具提升泵和气泡发生器两个功能，能够应用于地下水循环修复系统中。

本发明为处理地下水中的挥发性有机污染，一实施例提供了一种地下水循环修复系统，参见图2，包括竖直插入至地下含水层的中空的井管20、抽气系统30以及注气系统40，其中，一般井管20高于地表设置，顶端用钢管固定盘固定，井管20底部的侧壁开设有进水孔，顶部的侧壁开设有出水孔，井管20的插入使井管20四周形成新的水位线，四周的水流可沿水平方向和垂直方向流动；注气系统40包括伸入井管20内的注气管41和压缩机42，在注气管41的底部安装上述任一实例中的地下水循环修复装置10，两者之间的连接方式有很多，例如注气管41与转轴11之间采用通过法兰连接，固定牢固，密封性好，亦可以采用其他可靠的方式，本发明中不作限制。

当进行修复作业时，注气系统40持续向地下水循环修复装置10注气，对于气动旋转装置，注入的气体分流，其中一部分驱动气动旋转装置工作，从而带动外筒12和桨叶123发生旋转，使地下水位垂直上升，同时保证地下水在垂直方向上的循环流动，从而不断地带走周边土壤中的有机污染物；另一部分气体则进入内筒13用于曝气以产生气浮作业所需的气泡。外筒12的气液混合体携带挥发性有机污染物不断上升至井管20顶端，开启抽气系统30使气液分离，分离后的气体被抽离，液体则从出水孔回到土壤中，由于垂直方向的压力差较，大部分的液体被地下水循环修复装置10重新循环至井管20内。该过程中要注意井管内液面高度的变化，应控制液面低于井管的出水孔，避免抽气系统进水。

出水孔一般邻近地下水位线50设置，井管20内设有与出水孔连通的第一筛网21，富含气泡的水流在第一筛网21处实现气液分离；井管20的底部设有与进水孔连通的第二筛网22，用于不断过滤进入井管20内的液体，防止地下水循环修复装置10吸入大颗粒物体而损坏。

为了提高气液分离的效率，一实施例中，第一筛网21包括用于气液分离的横置筛211以及沿井管20内壁设置环形筛212。将外筒流出的气液混合体被横置筛211分离，气体仍在井管内并被抽气泵抽走，液体从环形筛212流出，且主要以垂直流动为主，水平流动较少，因此，可回流至井管20内，具体路径参见图2，图中白色箭头表示气体，黑白混色箭头表示气液混合，黑色箭头表示液体。

从井管20抽出的挥发性有机污染物需进一步处理采用，一实施例中，抽气系统30包括抽气泵31和抽气管32，抽气管32一端与井管20连通，另一端安装有气体处理装置33。

本发明相比于现有技术，提供的地下水循环修复装置10通过垂直提升并诱导形成高速的水流以用于剪切气泡生成更小的纳米气泡，能够满足地下水的气浮作业要求，将其应用于地下水循环修复系统，一方面作为曝气装置用于发生微泡，另一方面能够促进地下水在垂直方向上的循环流动，带走周边土壤中的有机污染物，循环处理效果好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。不同实施例中的技术特征体现在同一附图中时，可视为该附图也同时披露了所涉及的各个实施例的组合例。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。