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地下水回灌水的热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水。经过换热的地下水可以排入地表水系统，但对于较大的应用项目通常要求通过回灌井把地下水回灌到原来的地下水层。最近几年地下水源热泵系统在我国得到了迅速发展。但是，应用这种地下水热泵系统也受到许多限制。首先，这种系统需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件。因此在决定采用地下水热泵系统之前，一定要做详细的水文地质调查，并先打勘测井，以获取地下温度、地下水深度、水质和出水量等数据。地下水热泵系统的经济性与地下水层的深度有很大的关系。如果地下水位较低，不仅成井的费用增加，运行中水泵的耗电将大大降低系统的效率。此外，虽然理论上抽取的地下水将回灌到地下水层，但目前国内地下水回灌技术还不成熟，在很多地质条件下回灌的速度大大低于抽水的速度，从地下抽出来的水经过换热器后很难再被全部回灌到含水层内，造成地下水资源的流失。

地下水回灌水质标准：
当地降雨径流、河川基流和洪水，经过净化处理的生活污水和工业废水等，凡能满足回灌水质要求的均可作为回灌水源。
用于地下水回灌的水质，一般含重金属及难以降解的有毒物质应不超过生活饮用水水质标准，以防污染地下水。当直接向井中注水回灌时，还要求水质低浊度、低铁、低溶解氧、无细菌和有机物，以及不舍对井管和滤水器有腐蚀作用的物质。
回灌时地表水需经过简易处理，其方法为：将地表水送入大水池，先使小颗粒泥沙沉淀；再送入加药池，加入氯、硫酸铝（10%溶液）、碳酸钠（10%溶液），形成絮凝状物质沉淀于池里；然后经过沙过滤池和净化池；净化后的水即可用于回灌。

地下水回灌水质标准。
Ⅰ类主要反映地下水化学组分的天然低背景含量。适用于各种用途。
Ⅱ类主要反映地下水化学组分的天然背景含量。适用于各种用途。
Ⅲ类以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。
Ⅳ类以农业和工业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作生活饮用水。
Ⅴ类不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用。