CN107685072B - 一种用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，通过设置集中燃烧式原位热脱附修复装置，并使用该装置进行修复。该装置包含燃烧传热和余热回收单元、抽提冷凝和气液分离单元、地下水流控制单元、土壤气体控制单元、废气处理单元、废水处理单元。燃烧传热和余热回收单元包含热风炉、气气换热器、鼓风机、引风机、排气筒、加热井群。抽提冷凝和气液分离单元包含抽提井群、换热冷凝设备、气液分离设备、除雾塔、真空泵。废气处理单元包含吸附设备和风机。废水处理单元包含调节池、组合池、砂滤设备、炭滤设备、出水池。本发明提供的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，能够克服现有技术的不足，取得更好的修复效果。

Description

一种用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法

技术领域

本发明涉及一种污染场地修复的方法，具体地，涉及一种用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法。

背景技术

热脱附(Thermal Desorption)技术可广泛适用于挥发性有机物、半挥发性有机物、石油烃类或汞污染场地的原位或者异位修复。该技术通过直接或间接加热的方式，将污染土壤和/或地下水加热至接近甚至超过目标污染物的沸点，通过控制体系温度和高温持续时间有选择地促使目标污染物解吸、气化、挥发、分解或者增加其流动性，使目标污染物与土壤介质分离、去除，从而实现污染场地修复的目的。

原位热脱附修复技术可以在污染场地原位实施，无需对污染土壤进行开挖等作业，主要由场地原位加热单元、污染物抽提与回收单元以及废水/废气处理单元等构成。其中场地原位加热单元是原位热脱附技术的核心，其通过在场地内将电能、热能或者化学能等不同形式的能量以原位电阻发热、电热转换或燃烧产热后原位热传导加热或者原位蒸汽注射加热等方式转化或转移至污染场地，使受污染的土壤和/或地下水逐步升温达到目标修复温度并维持一定时间，从而可将目标污染物从原本赋存的土壤介质分离去除。在高温条件下抽提系统会将目标污染物通过地下水或土壤气的形式从地下污染区域转移至地面进行回收，或者通过废水/废气处理单元处理后达标排放。该技术对污染物的污染程度和场地地质和水文地质条件不敏感，可以有效修复重污染、地质和水文地质条件复杂的污染场地。

目前，原位热脱附修复技术在国内污染场地修复中的工程应用仍然较为有限，限制其推广应用的主要原因在于部分场地临时性的大规模用电不易获取、蒸汽注射加热脱附技术易受到场地地质条件和目标温度上限的限制、原位加热所需能源成本较高、场地地下水流不易控制、脱附出的土壤气体不易有效捕集而逃逸污染环境、抽提出的污染物冷凝回收效率较低、产生的高湿度废气不易处理、废水性质复杂较难处理等各种困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种污染场地修复的方法，主要适用于各种挥发性有机物、半挥发性有机物、石油烃类或汞污染场地的土壤地下水原位修复工程，能够克服现有原位热脱附修复技术在实际应用中存在的不足。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其中，所述的方法是通过设置集中燃烧式原位热脱附修复装置，并使用该装置进行污染场地的修复；所述的装置包含燃烧传热和余热回收单元、抽提冷凝和气液分离单元、地下水流控制单元、土壤气体控制单元、废气处理单元以及废水处理单元；所述的燃烧传热和余热回收单元包含热风炉、气气换热器、鼓风机、引风机、排气筒以及加热井群；所述的抽提冷凝和气液分离单元包含抽提井群、换热冷凝设备、气液分离设备、除雾塔以及真空泵；所述的抽提井群包含若干抽提井管，所述的抽提井管包含若干竖井式抽提井，以及若干横井式抽提井；所述的地下水流控制单元包含设置在需要修复的污染区域外围的止水帷幕；所述的土壤气体控制单元包含设置在污染场地的地面上的覆盖污染区域的混凝土层；所述的废气处理单元包含吸附设备和风机；所述的废水处理单元包含依次设置的调节池、组合池、砂滤设备、炭滤设备以及出水池。与之对应的，使用该装置进行污染场地的修复的过程包含集中燃烧产热、原位热风传导加热、烟气余热回收等热处理步骤，污染物真空抽提、换热冷凝与气液分离等污染物收集与分离步骤，以及地面废气处理和废水处理等污染物处理步骤。

上述的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其中，所述的方法，其设置所述的装置的过程包含：步骤1，设置地下水流控制单元，通过设置双轴或者三轴混凝土搅拌桩构成所述的止水帷幕；所述的混凝土搅拌桩从地面向地下垂直设置并形成墙式结构将污染区域包围，其深度比污染区域的深度深1-2m；所述的混凝土搅拌桩设有双层，内层采用气泡混凝土，外层采用普通混凝土，所述的内层紧靠污染区域范围设置，外层与内层之间的距离优选为45～55cm，外层与内层之间还设有井点降水设施；即，通过在原位修复区域外围设置止水帷幕的形式来实现地下水流。止水帷幕采用双轴或者三轴混凝土搅拌桩，深度从地表直至污染区域底部下1-2m处。采用双层的混凝土搅拌桩，第一层即内层紧靠修复区域布设，采用气泡混凝土进行搅拌桩施工，第二层即外层设置在第一层外围约50cm处，采用普通混凝土进行搅拌桩施工。在两层搅拌桩间设置井点降水设施，降水深度至污染区域底部下1-2m。所述的井点降水设施包含从地面向地下垂直设置的降水井，以及设置在地面上并与降水井连接的抽水泵。降水井是为降低地下水位打的井，打完后连接抽水泵抽取地下水，降低地下水的水位。混凝土搅拌桩是软基处理的一种有效形式，是一种将水泥作为固化剂的主剂，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。混凝土搅拌桩搅拌桩按主要使用的施工做法分为单轴、双轴和三轴搅拌桩。普通混凝土(normal concrete)一般指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。气泡混凝土(Foamed Cement)是通过气泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。步骤2，止水帷幕建好后，根据加热井群与竖井式抽提井的布置，从地面向下钻探出若干用于安装井管的土孔，每完成一个土孔的钻探随即进行该口井的井管安装，井管就位后，在土孔中填入石英砂，并填充膨润土至地面进行封孔；步骤3，完成加热井群与竖井式抽提井的安装后，在止水帷幕的双层混凝土搅拌桩之间的区域以及待修复的污染区域进行降水；步骤4，降水完成后，在井群间隙布置并开挖用于安装横井式抽提井的沟槽，沟槽内铺设石英砂，并在石英砂中间布设安装横井式抽提井的井管，再用膨润土进行沟槽封闭；步骤5，完成横井式抽提井的安装后，在待修复的污染区域地表铺设混凝土层构成土壤气体控制单元，混凝土层的水平设置范围比污染区域的相应边缘均多出1～2m，所述的混凝土层的边缘与步骤1所述的混凝土搅拌桩密封连接；所述的混凝土层分为上下两层；下层为气泡混凝土，厚度为15-30cm；上层为普通混凝土，厚度为10-20cm；所述的混凝土层在加热井群的井管和竖井式抽提井的井管处预留相应的孔洞，所述的孔洞内设有预埋套管，井管穿过所述的预埋套管，预埋套管与井管间在混凝土固化后通过填充膨润土进行密封；即，通过在原位修复区域表面设置混凝土层的形式来实现土壤气体控制，地表混凝土层水平范围多出修复区域各侧1-2m，与混凝土搅拌桩密封连接。混凝土层设两层，下层为气泡混凝土，厚度15-30cm；上层为普通混凝土，厚度10-20cm。在安装过程中混凝土层在所有加热井和竖井式抽提井的位置或其他管道穿过的位置预留孔洞，孔内设置预埋套管，优选为钢制预埋套管或铁环。加热井和竖井式抽提井穿过预埋套管，预埋套管与井管间在混凝土固化后通过填充膨润土来密封；步骤6，完成加热井群、抽提井群、地下水流控制单元以及土壤气体控制单元的设置后，继续进行燃烧传热和余热回收单元、抽提冷凝和气液分离单元、废气处理单元以及废水处理单元的剩余地面设备的布设和安装，再通过管道进行连接。

上述的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其中，所述的燃烧传热和余热回收单元，其热风炉设有助燃空气进口、二次风进口和热风出口；所述的气气换热器设有热风进口、冷风进口、排气口和二次风出口，所述的二次风出口通过管道与热风炉的二次风进口连接；所述的加热井群包含若干加热井，所述的加热井上设有热风入口和热风排口，加热井的热风入口分别通过管道与热风炉的热风出口连接，加热井的热风排口分别通过管道与排气筒或气气换热器热风进口连接，气气换热器的排气口也通过管道与排气筒连接；所述的排气筒与引风机连接；所述的鼓风机包含助燃风机和进风风机，所述的助燃风机安装在热风炉的助燃空气进口处，所述的进风风机安装在气气换热器的冷风进口处。热风炉的助燃空气进口和二次风进口处设有阀门，热风出口处设有压力感应探头。所述的热风炉为集中式热风炉，使用天然气、石油气或柴油等作为燃料，通过燃烧燃料产生高温热风作为原位加热热源。所述的热风炉内设有燃烧器、燃烧室、混合室即炉膛。对于规模较大的热风炉，助燃空气由鼓风机根据燃料供给量按比例从助燃空气进口输入热风炉，通过燃烧器将燃料燃烧产生高温热风；对于小型热风炉，助燃空气由系统末端引风机运行产生的负压吸入助燃空气进口，通过调节助燃空气进口处的阀门开度大小手动调节空气吸入量。新鲜二次风通过系统末端引风机运行而在热风炉的混合室内产生的负压从二次风进口吸入，或直接使用专门的鼓风机通过气气换热器送入热风炉。从热风出口出炉的热风温度通过调节燃烧器负荷或调节二次风进口处阀门开度大小的方式进行调节。在热风出口处设置的压力感应探头，当检测到此处压力高于设置的负压值时燃烧器会自动关闭，当此处压力低于设置的负压值时燃烧器会自动启动。热风炉产生的热风经过安装在场地内的加热井与土壤完成间接换热，完成换热的热风通过引风机的作用从排气筒排入大气，或进入安装在热风炉二次风进口前端的气气换热器，与新鲜冷风进行换热后再通过排气筒排放大气。每个热风炉分别与一个加热井或若干个加热井连接；与同一个热风炉连接的若干个加热井之间并联，或设置为相邻的加热井之间串联。即，可以灵活设置集中式热风炉与加热井群的配置形式，包括一个热风炉配备一个加热井；或者一个热风炉配备多个加热井，多个加热井并联运行，并通过阀门调节进入每个加热井的热风量尽可能均衡；相邻加热井也可串联运行，高温热风经一个加热井换好热后再送入另一个加热井继续换热后再排放。

上述的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其中，所述的加热井，其在污染场地内由地面向地下竖直或倾斜设置，在水平面上以三角形或正方形排列布置，组成加热井群；加热井的深度大于需要修复的污染区域的深度。优选地，加热井的井间距在1-3m之间，加热井的深度比需要修复的目标污染区域的深度深0.3-0.5m。所述的加热井为内外同心套管结构，包含外管和内管，外管的内侧壁与内管的外侧壁之间留有环状间隙，内管的底部高于外管底部，外管底部设有底盖，内管底部为不设底盖的开口；优选地，外管管径100-140cm，内管管径75-90cm；内管底部与外管底部的间距为20-30cm。所述的外管安装在污染场地中预先设置的由地面向下的土孔内，外管的外侧壁与土孔内侧壁之间留有环状间隙，其内填有填料。优选地，外管的外侧壁与土孔内侧壁之间设有厚度为10-20cm的环状间隙，所述的填料为石英砂或陶粒，所述的填料内设有若干高度不同的热电偶测温探头。即，加热井安装时外管与钻探的土孔间有10-20cm的空隙，直接填入石英砂，或者填入陶粒。在填料间于不同深度处设置热电偶测温探头。加热井的顶部高于地面，加热井的顶端设有与热风炉连接的热风入口；加热井高于地面部分的侧壁上设有热风排口。所述的热风排口设有热风调节阀。高温热风通过系统末端引风机的负压作用引入加热井进行加热，高温热风先经内管由上而下送入加热井的井管底部，再通过内管与外管间的空隙由下而上折返回地面，经过一个侧面的热风调节阀后从热风排口排出。当填料温度达到一个较高的设置温度时可以通过电控系统自动调小或关闭加热井末端的热风调节阀开度；当填料温度达到一个较低的设置温度可以通过电控系统自动开启或调大热风调节阀开度。所述的电控系统优选为STM32F407单片机。

上述的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其中，所述的抽提冷凝和气液分离单元，其抽提井群通过管道与换热冷凝设备连接，气液分离设备设置在换热冷凝设备的后端，在换热冷凝设备和气液分离设备之后依次设置除雾塔和真空泵；所述的换热冷凝设备包含蒸发式空冷塔和气液换热器；所述的气液分离设备为惯性气液分离器；通过气液分离设备和换热冷凝设备冷凝分离后的不凝气经除雾塔后进入真空泵、再经真空泵送入后续废气处理单元，分离后的冷凝液体通过管道输送至废水处理单元。换热冷凝设备和气液分离设备组成多级冷凝分离设备；所述的多级冷凝分离设备，其各级之间依次连接；第一级包含连接抽提井群的管道和安装在管道后的一个惯性气液分离器；第二级包含蒸发式空冷塔和安装在蒸发式空冷塔后的一个惯性气液分离器；第三级包含气液换热器和安装在气液换热器后的一个惯性气液分离器。也就是说，可以灵活地设置多级冷凝分离设备，第一级冷凝分离利用大气对地面抽提井管的自然冷却作用，后接一个惯性式气液分离器即一级气水分离器；第二级冷凝分离以蒸发式空冷塔作为换热冷凝设备，后接一个惯性式气液分离器即二级气水分离器；第三级冷凝分离以气液换热器作为换热冷凝设备，利用冷水机组提供的低温冷冻水作为冷媒，后接一个惯性式气液分离器即三级气水分离器。真空泵采用具有一定的过流升温能力的干式的爪式或者罗茨式真空泵，具有一定的过流升温能力，真空泵出口气体温度稍有升高，但是会大大降低气体的相对湿度，有助于提高后续吸附设备的吸附效率。所述的除雾塔设有丝网除雾器、折流板除雾器或旋流板除雾器中的任意一种。除雾塔主要用于去除不凝气体残余的细小液滴，进一步降低后续吸附单元的处理负荷，提高活性炭吸附效率，同时保护真空泵免受液体腐蚀。除雾塔和活性炭吸附塔的气体入口都设在下部，气体出口设在塔顶。所述的抽提井群是通过抽提总管将抽提井管与多级冷凝分离设备连接，组成所述的抽提井群；竖井式抽提井和横井式抽提井垂直交错分布在同一片污染场地内并覆盖整个污染区域。抽提井群通过单元末端的真空泵产生的吸力进行真空抽提。

上述的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其中，所述的抽提井群，其抽提井管上分别开设若干沿井管方向间隔均匀的筛孔或筛缝；所述的抽提井群抽提出的土壤气体可直接通过管道送入热风炉的二次风进口进行燃烧处理，或经过换热冷凝设备和气液分离设备冷凝回收部分污染物后再将气体送入热风炉的二次风进口进行燃烧处理，或经过换热冷凝设备和气液分离设备冷凝回收部分污染物后再通过废气处理单元处理后达标排放。

上述的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其中，所述的抽提井群，其竖井式抽提井分别安装在污染场地中预先设置的由地面向下的若干土孔内；竖井式抽提井在平面布置上以三角形或者正方形的形式布置，井间距为1-3m；竖井式抽提井的井管的外侧壁与土孔的内侧壁之间填充有石英砂并在石英砂顶部填充膨润土至地面进行封孔；石英砂的填充高度与竖井式抽提井的井管上筛孔或筛缝的设置跨度范围基本一致。竖井式抽提井的井管上开设若干沿井管方向间隔均匀的筛孔或筛缝；筛孔或筛缝在井管上的设置跨度垂直覆盖整个污染区域并比污染区域底部深0.3-0.5m，井管的底部设有底板，底板厚度约30cm。井管在污染区域上方到地面之间的部分不开设筛孔或筛缝，即上部非污染区域为不开孔的井管。所述的竖井式抽提井包含伴生抽提井和独立抽提井两种，每个伴生抽提井与一个加热井设置在一个土孔内，其底部比加热井底部的深度超出1m左右；每个独立抽提井单独设置在一个土孔内。热风炉产生的高温热风通过引风机的负压作用引入加热井进行加热，高温热风通过加热井与土壤完成间接换热，从而通过热传导的方式来提高加热井的井管周边的土壤和/或地下水温度，完成换热的热风采用引风机排出。伴生抽提井的井径为25-40cm；所述的伴生抽提井的顶端在地面外设有一个三通，即伴生抽提井伸出地面后设置一个三通，三通的两个出口端均设置阀门，其中一个出口端连接抽提总管，另一个出口端直通大气或压缩空气气源。在真空抽提系统运行初始阶段，打开伴生抽提井与抽提总管间的阀门，关闭与大气或压缩空气气源连接的阀门；在系统运行中后期，关闭与抽提总管间的阀门，打开伴生抽提井与大气或压缩空气气源连接的阀门，从大气吸入新鲜空气或者注入压缩空气作为扰动风。所述的独立抽提井的井径为80-100cm，所述的独立抽提井与抽提总管相连，独立抽提井与抽提总管之间设有阀门。

上述的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其中，所述的抽提井群，其横井式抽提井分别设置在污染区域表层土壤中挖设的若干水平沟槽内；井管两端分别设有支管，通过支管与抽提总管相连，支管上设有切换阀门。井管的外侧壁与土壤之间填充有石英砂，石英砂上方的沟槽内填充膨润土。所述的横井式抽提井的井径为45-55cm，优选为50cm，横井式抽提井到地面的埋设深度为0.2-0.5m，井间距为2-5m，水平覆盖整个污染区域表层。

上述的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其中，所述的废气处理单元，其吸附设备和风机串联；所述的吸附设备包含若干活性炭吸附塔；所述的活性炭吸附塔串联或并联设置。优选地，风机出口处设有气体检测仪，气体在检测达标后进行排放。吸附设备与真空泵出口通过管道连接，该连接管道上设有气体采样设备。所述的活性炭吸附塔设置成串联的若干级，每级设置若干并联的活性炭吸附塔。优选地，活性炭吸附塔通过两级串联运行或两组并联切换的形式运行，提高废气活性炭的利用率，强化抗负荷冲击性能与运行灵活性。所述的活性炭吸附塔设有若干能够替换的抽屉结构，抽屉结构内设有活性炭。也就是该活性炭吸附塔采用便于活性炭更换的抽屉式设计，通过吸附作用除去不凝气中的剩余污染物后达标排放大气。

上述的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其中，所述的废水处理单元，其组合池为分格结构，各格依次设为混凝区、沉淀气浮区、化学氧化区；所述的混凝区设有投加混凝剂的加药设备，所述的混凝区内还设有搅拌器。所述的沉淀气浮区内设有斜管沉淀器和气浮机。所述的化学氧化区设有投加氧化剂的加药设备，所述的化学氧化区内还设有搅拌器。采用反应组合池的形式进行混凝、沉淀/气浮和高级化学氧化，组合池通过多个分格的设计，实现加药混凝、沉淀/气浮、化学氧化的不同运行方式。所述的调节池是通过重力作用将污水中的各成分沉淀分层的重力隔油沉淀调节池；所述的调节池优选为立式筒形结构。所述的调节池在不同成分形成的各分层的液位高度处分别设有出水口，所述的调节池在各出水口处分别设有采样口。各出水口的出水汇集在管道中再通入组合池。采用隔油沉淀调节池的形式进行水质水量调节和重力隔油沉淀，在不同液位均设有出水口与采样口，根据废水中可能的轻质油类、重质油类以及泥沙等固体颗粒物分层情况选择合适的出水位置。所述的砂滤设备为石英砂过滤器；石英砂过滤器，学名浅层介质过滤器(英文：Shallow medium filter)，它是利用石英砂作为过滤介质，在一定的压力下，把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒的石英砂过滤，有效的截留除去水中的悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物、氯、嗅味及部分重金属离子等，最终达到降低水浊度、净化水质效果的一种高效过滤设备。所述的炭滤设备为活性炭过滤器。活性炭过滤器是一种较常用的水处理设备，是一种罐体的过滤器械，外壳一般为不锈钢或者玻璃钢，内部填充活性炭，用来过滤水中的游离物、微生物、部分重金属离子，并能有效降低水的色度。所述的出水池设有水质检测设备，经过处理的废水暂时存储在出水池内，检测达标后纳管排放。所述的调节池、组合池、砂滤设备、炭滤设备以及出水池等各处理设备均设置旁通超越管路，便于运行操作灵活调整。

本发明提供的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法具有以下优点：

该方法主要适用于各种挥发性有机物、半挥发性有机物、石油烃类或汞污染场地的土壤地下水原位修复工程，针对现有原位热脱附修复技术在实际应用中存在的不足，能够达到以常规燃料为能量来源、能源利用效率高、场地地下水流易控制、土壤气体可有效捕集、污染物冷凝回收及废水废气处理效率高、系统设备简单安全可靠、二次污染可控、修复效果好等效果。

该方法属于燃烧式原位热脱附修复技术领域，通过燃烧产热的方式将不同燃料(石油气、天然气或柴油等)的化学能转换为热能，直接以高温燃烧烟气作为热载体通过热传导的方式经由污染场地原位安装的加热井将热量传导至地下，从而提高场地温度并实现目标污染物的脱附和抽提去除的目的。燃烧式原位热脱附修复技术产生的高温烟气可以达到750-900℃，经间接换热和热传导后污染场地土壤温度最高可达600℃以上，具有能源容易获取、系统安全可靠、热脱附温度高、修复效果好，修复后污染物浓度不反弹等突出特点，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法使用的装置结构示意图。

图2为本发明的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法使用的燃烧传热和余热回收单元结构示意图。

图3为本发明的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法使用的加热井结构示意图。

图4为本发明的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法使用的抽提冷凝和气液分离单元结构示意图。

图5为本发明的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法使用的抽提井管结构示意图。

图6为本发明的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法使用的横井式抽提井的截面放大图。

图7为本发明的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法使用的横井式抽提井的剖面局部放大图。

图8为本发明的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法使用的废气处理单元结构示意图。

图9为本发明的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法使用的废水处理单元结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

如图1所示，本发明提供的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，该方法是通过设置集中燃烧式原位热脱附修复装置，并使用该装置进行污染场地的修复。

该装置包含燃烧传热和余热回收单元、抽提冷凝和气液分离单元、地下水流控制单元、土壤气体控制单元、废气处理单元、废水处理单元。与之对应的，使用该装置进行污染场地的修复的过程包含集中燃烧产热、原位热风传导加热、烟气余热回收等热处理步骤，污染物真空抽提、换热冷凝与气液分离等污染物收集与分离步骤，以及地面废气处理和废水处理等污染物处理步骤。

该装置中的燃烧传热和余热回收单元包含热风炉17、气气换热器5、鼓风机、引风机6、排气筒11以及加热井群。抽提冷凝和气液分离单元包含抽提井群、换热冷凝设备、气液分离设备、除雾塔64以及真空泵42；抽提井群包含若干抽提井管41，抽提井管41包含垂直安装在污染场地内的若干竖井式抽提井43，以及水平安装在污染区域16表层土壤内的若干横井式抽提井45；抽提井管41上分别开设若干沿井管方向间隔均匀的筛孔或筛缝46。地下水流控制单元包含设置在需要修复的污染区域16外围的止水帷幕。土壤气体控制单元包含设置在污染场地的地面上的覆盖污染区域16的混凝土层12。废气处理单元包含吸附设备和风机66。废水处理单元包含依次设置的调节池70、组合池71、砂滤设备、炭滤设备以及出水池72。

该方法中设置集中燃烧式原位热脱附修复装置的过程包含：

步骤1，设置地下水流控制单元，通过设置双轴或者三轴混凝土搅拌桩36构成止水帷幕；混凝土搅拌桩36从地面向地下垂直设置并形成墙式结构将污染区域16包围；混凝土搅拌桩36设有双层，内层37采用气泡混凝土，外层38采用普通混凝土，外层38与内层37之间还设有井点降水设施；步骤2，止水帷幕建好后，根据加热井群与竖井式抽提井43的布置，从地面向下钻探出若干用于安装井管的土孔，每完成一个土孔的钻探随即进行该口井的井管安装，井管就位后，在土孔中填入石英砂50，并填充膨润土18至地面进行封孔；步骤3，完成加热井群与竖井式抽提井43的安装后，在止水帷幕的双层混凝土搅拌桩36之间的区域以及待修复的污染区域16进行降水；步骤4，降水完成后，在井群间隙布置并开挖用于安装横井式抽提井45的沟槽55，沟槽55内铺设石英砂50，并在石英砂50中间布设安装横井式抽提井45的井管，再用膨润土18进行沟槽封闭；步骤5，完成横井式抽提井45的安装后，在待修复的污染区域16地表铺设混凝土层12构成土壤气体控制单元，混凝土层12的边缘与步骤1的混凝土搅拌桩36密封连接；混凝土层12分为上下两层，下层13为气泡混凝土，上层14为普通混凝土；混凝土层12在加热井群的井管和竖井式抽提井43的井管处设有预埋套管15，预埋套管15与井管间通过填充膨润土18密封；步骤6，完成加热井群、抽提井群、地下水流控制单元以及土壤气体控制单元的设置后，继续进行燃烧传热和余热回收单元、抽提冷凝和气液分离单元、废气处理单元以及废水处理单元的剩余地面设备的布设和安装，再通过管道进行连接。

如图2所示，燃烧传热和余热回收单元的热风炉17设有助燃空气进口19、二次风进口20和热风出口21；气气换热器5设有热风进口22、冷风进口23、排气口24和二次风出口25，二次风出口25通过管道与热风炉17的二次风进口20连接；加热井群包含若干加热井1，加热井1上设有热风入口8和热风排口9，加热井1的热风入口8分别通过管道与热风炉17的热风出口21连接，加热井1的热风排口9分别通过管道与排气筒11或气气换热器5热风进口22连接，气气换热器5的排气口24也通过管道与排气筒11连接；排气筒11与引风机6连接；鼓风机包含助燃风机26和进风风机27，助燃风机26安装在热风炉17的助燃空气进口19处，进风风机27安装在气气换热器5的冷风进口23处。热风炉17的助燃空气进口19设有第一阀门28，二次风进口20处设有第二阀门29和第三阀门30，第二阀门29设置在直接引入空气的管道上，第三阀门30设置在气气换热器5的二次风出口25和热风炉17的二次风进口20之间的管道上，热风出口21处设有压力感应探头。

热风炉17为集中式热风炉17，使用天然气、石油气或柴油等作为燃料，通过燃烧燃料产生高温热风作为原位加热热源。热风炉17内设有燃烧器、燃烧室、混合室即炉膛。对于规模较大的热风炉17，助燃空气由鼓风机根据燃料供给量按比例从助燃空气进口19输入热风炉17，通过燃烧器将燃料燃烧产生高温热风；对于小型热风炉17，助燃空气由系统末端引风机6运行产生的负压吸入助燃空气进口19，通过调节助燃空气进口19处的第一阀门28开度大小手动调节空气吸入量。新鲜二次风通过系统末端引风机6运行而在热风炉17的混合室内产生的负压从二次风进口20吸入，或直接使用专门的鼓风机通过气气换热器5送入热风炉17。从热风出口21出炉的热风温度通过调节燃烧器负荷或调节二次风进口20处处第二阀门29和第三阀门30开度大小的方式进行调节。在热风出口21处设置的压力感应探头，当检测到此处压力高于设置的负压值时燃烧器会自动关闭，当此处压力低于设置的负压值时燃烧器会自动启动。

热风炉17产生的热风经过安装在场地内的加热井1与土壤完成间接换热，完成换热的热风通过引风机6的作用从排气筒11排入大气，或进入安装在热风炉17二次风进口20前端的气气换热器5，与新鲜冷风进行换热后再通过排气筒11排放大气。气气换热器5与加热井1连接的热风进口22，以及与排气筒11连接的排气口24分别设有第四阀门35。气气换热器5与加热井1连接的管道和气气换热器5与排气筒11连接的管道也进行连接，并设有第四阀门35。

每个热风炉17分别与一个加热井1或若干个加热井1连接；与同一个热风炉17连接的若干个加热井1之间并联，或设置为相邻的加热井1之间串联。即，可以灵活设置集中式热风炉17与加热井群的配置形式，包括一个热风炉17配备一个加热井1；或者一个热风炉17配备多个加热井1，多个加热井1并联运行，并通过设置在加热井1热风排口9的热风调节阀10调节进入每个加热井1的热风量尽可能均衡；相邻加热井1也可串联运行，高温热风经一个加热井1换好热后再送入另一个加热井1继续换热后再排放。

如图3所示，加热井1在污染场地内由地面向地下竖直或倾斜设置，在水平面上以三角形或正方形排列布置，组成加热井群；加热井1的深度大于需要修复的污染区域16的深度。优选地，加热井1的井间距在1-3m之间，加热井1的深度比需要修复的目标污染区域16的深度深0.3-0.5m。加热井1为内外同心套管结构，包含外管3和内管2，外管3的内侧壁与内管2的外侧壁之间留有环状间隙，内管2的底部高于外管3底部，外管3底部设有底盖4，内管2底部为不设底盖4的开口；优选地，外管3管径100-140cm，内管2管径75-90cm；内管2底部与外管3底部的间距为20-30cm。外管3安装在污染场地中预先设置的由地面向下的土孔内，外管3的外侧壁与土孔内侧壁之间留有环状间隙，其内填有填料7。优选地，外管3的外侧壁与土孔内侧壁之间设有厚度为10-20cm的环状间隙，填料7为石英砂或陶粒，填料7内设有若干高度不同的热电偶测温探头。即，加热井1安装时外管3与钻探的土孔间有10-20cm的空隙，直接填入石英砂，或者填入陶粒。在填料7间于不同深度处设置热电偶测温探头。加热井1的顶部高于地面，加热井1的顶端设有与热风炉17连接的热风入口8；加热井1高于地面部分的侧壁上设有热风排口9。热风排口9设有热风调节阀10。高温热风通过系统末端引风机6的负压作用引入加热井1进行加热，高温热风先经内管2由上而下送入加热井1的井管底部，再通过内管2与外管3间的空隙由下而上折返回地面，经过一个侧面的热风调节阀10后从热风排口9排出。当填料7温度达到一个较高的设置温度时可以通过电控系统自动调小或关闭加热井1末端的热风调节阀10开度；当填料7温度达到一个较低的设置温度可以通过电控系统自动开启或调大热风调节阀10开度。电控系统优选为STM32F407单片机。

如图4所示，抽提冷凝和气液分离单元的抽提井群通过管道与换热冷凝设备连接，气液分离设备设置在换热冷凝设备的后端，在换热冷凝设备和气液分离设备之后依次设置除雾塔64和真空泵42；换热冷凝设备包含蒸发式空冷塔58和气液换热器59；气液分离设备为惯性气液分离器；通过气液分离设备和换热冷凝设备冷凝分离后的不凝气经除雾塔64后进入真空泵42、再经真空泵42送入后续废气处理单元，分离后的冷凝液体通过管道输送至废水处理单元；抽提井群抽提出的土壤气体可直接通过管道送入热风炉17的二次风进口20进行燃烧处理，或经过换热冷凝设备和气液分离设备冷凝回收部分污染物后再将气体送入热风炉17的二次风进口20进行燃烧处理，或经过换热冷凝设备和气液分离设备冷凝回收部分污染物后再通过废气处理单元处理后达标排放。换热冷凝设备和气液分离设备组成多级冷凝分离设备；多级冷凝分离设备各级之间依次连接；第一级包含连接抽提井群的管道和安装在管道后的一个惯性气液分离器；第二级包含蒸发式空冷塔58和安装在蒸发式空冷塔58后的一个惯性气液分离器；第三级包含气液换热器59和安装在气液换热器59后的一个惯性气液分离器。也就是说，可以灵活地设置多级冷凝分离设备，第一级冷凝分离利用大气对地面抽提井管41的自然冷却作用，后接一个惯性式气液分离器即一级气水分离器61；第二级冷凝分离以蒸发式空冷塔58作为换热冷凝设备，后接一个惯性式气液分离器即二级气水分离器62；第三级冷凝分离以气液换热器59作为换热冷凝设备，利用冷水机组60提供的低温冷冻水作为冷媒，后接一个惯性式气液分离器即三级气水分离器63。真空泵42采用具有一定的过流升温能力的干式的爪式或者罗茨式真空泵42，具有一定的过流升温能力，真空泵42出口气体温度稍有升高，但是会大大降低气体的相对湿度，有助于提高后续吸附设备的吸附效率。除雾塔64设有丝网除雾器、折流板除雾器或旋流板除雾器中的任意一种。除雾塔64主要用于去除不凝气体残余的细小液滴，进一步降低后续吸附设备的处理负荷，提高活性炭吸附效率，同时保护真空泵42免受液体腐蚀。除雾塔64和活性炭吸附塔67的气体入口都设在下部，气体出口设在塔顶。抽提井群是通过抽提总管40将抽提井管41与多级冷凝分离设备连接，组成抽提井群；竖井式抽提井43和横井式抽提井45垂直交错分布在同一片污染场地内并覆盖整个污染区域16。抽提井群通过单元末端的真空泵42产生的吸力进行真空抽提。

如图5所示，竖井式抽提井43分别安装在污染场地中预先设置的由地面向下的若干土孔内；竖井式抽提井43在平面布置上以三角形或者正方形的形式布置，井间距为1-3m；竖井式抽提井43的井管的外侧壁与土孔的内侧壁之间填充有石英砂50并在石英砂50顶部填充膨润土18至地面进行封孔；石英砂50的填充高度与竖井式抽提井43的井管上筛孔或筛缝46的设置跨度范围基本一致。竖井式抽提井43的井管上开设若干沿井管方向间隔均匀的筛孔或筛缝46；筛孔或筛缝46在井管上的设置跨度垂直覆盖整个污染区域16并比污染区域16底部深0.3-0.5m，井管的底部设有底板47，底板47厚度约30cm。井管在污染区域16上方到地面之间的部分不开设筛孔或筛缝46，即上部非污染区域16为不开孔的井管。竖井式抽提井43包含伴生抽提井48和独立抽提井49两种，每个伴生抽提井48与一个加热井1设置在一个土孔内，其底部比加热井1底部的深度超出1m左右；每个独立抽提井49单独设置在一个土孔内。热风炉17产生的高温热风通过引风机6的负压作用引入加热井1进行加热，高温热风通过加热井1与土壤完成间接换热，从而通过热传导的方式来提高加热井1的井管周边的土壤和/或地下水温度，完成换热的热风采用引风机6排出。伴生抽提井48的井径为25-40cm；伴生抽提井48的顶端在地面外设有一个三通51，即伴生抽提井48伸出地面后设置一个三通51，三通51的两个出口端均设置阀门，其中一个出口端设有第五阀门52，连接抽提总管40，另一个出口端设有第六阀门53，直通大气或压缩空气气源。在真空抽提系统运行初始阶段，打开伴生抽提井48与抽提总管40间的第五阀门52，关闭与大气或压缩空气气源连接的第六阀门53；在系统运行中后期，关闭与抽提总管40间的第五阀门52，打开伴生抽提井48与大气或压缩空气气源连接的第六阀门53，从大气吸入新鲜空气或者注入压缩空气作为扰动风。独立抽提井49的井径为80-100cm，独立抽提井49与抽提总管40相连，独立抽提井49与抽提总管40之间设有第七阀门54。

如图6和图7所示，横井式抽提井45分别设置在污染区域16表层土壤中挖设的若干水平沟槽55内；井管两端分别设有支管56，通过支管56与抽提总管40相连，支管56上设有切换阀门57。井管的外侧壁与土壤之间填充有石英砂50，石英砂50上方的沟槽55内填充膨润土18。横井式抽提井45的井径为45-55cm，优选为50cm，横井式抽提井45到地面的埋设深度为0.2-0.5m，井间距为2-5m，水平覆盖整个污染区域16表层。

地下水流控制单元的止水帷幕由双轴或者三轴混凝土搅拌桩36构成，混凝土搅拌桩36从地面向地下垂直设置并形成墙式结构将污染区域16包围，其深度比污染区域16的深度深1-2m，混凝土搅拌桩36设有双层，内层37采用气泡混凝土，外层38采用普通混凝土，内层37紧靠污染区域16范围设置，外层38与内层37之间的距离优选为45～55cm，外层38与内层37之间还设有井点降水设施。即，通过在原位修复区域外围设置止水帷幕的形式来实现地下水流。止水帷幕采用双轴或者三轴混凝土搅拌桩36，深度从地表直至污染区域16底部下1-2m处。采用双层的混凝土搅拌桩36，第一层即内层37紧靠修复区域布设，采用气泡混凝土进行搅拌桩施工，第二层即外层38设置在第一层外围约50cm处，采用普通混凝土进行搅拌桩施工。在两层搅拌桩间设置井点降水设施，降水深度至污染区域16底部下1-2m。井点降水设施包含从地面向地下垂直设置的降水井39，以及设置在地面上并与降水井39连接的抽水泵。降水井39是为降低地下水位打的井，打完后连接抽水泵抽取地下水，降低地下水的水位。井点降水设施抽取的地下水通过管道输入废水处理单元。混凝土搅拌桩36是软基处理的一种有效形式，是一种将水泥作为固化剂的主剂，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。混凝土搅拌桩36搅拌桩按主要使用的施工做法分为单轴、双轴和三轴搅拌桩。普通混凝土(normalconcrete)一般指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。气泡混凝土(Foamed Cement)是通过气泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。

土壤气体控制单元的混凝土层12的水平设置范围比污染区域16的相应边缘均多出1～2m，并与混凝土搅拌桩36密封连接。混凝土层12分为上下两层；下层13为气泡混凝土，厚度为15-30cm；上层14为普通混凝土，厚度为10-20cm。混凝土层12在设置加热井1和竖井式抽提井43的位置预留相应的孔洞，孔洞内设有预埋套管15，加热井1和竖井式抽提井43穿过预埋套管15并与预埋套管15之间在混凝土固化后填充膨润土18进行密封。即，通过在原位修复区域表面设置混凝土层12的形式来实现土壤气体控制，地表混凝土层12水平范围多出修复区域各侧1-2m，与混凝土搅拌桩36密封连接。混凝土层12设两层，下层1313为气泡混凝土，厚度15-30cm；上层14为普通混凝土，厚度10-20cm。在安装过程中混凝土层12在所有加热井1和竖井式抽提井43的位置或其他管道穿过的位置预留孔洞，孔内设置预埋套管15，优选为钢制预埋套管或铁环。加热井1和竖井式抽提井43穿过预埋套管15，预埋套管15与井管间在混凝土固化后通过填充膨润土18来密封。

如图8所示，废气处理单元的吸附设备和风机66串联；吸附设备包含若干活性炭吸附塔67；活性炭吸附塔67串联或并联设置。优选地，风机66出口处设有气体检测仪，气体在检测达标后进行排放。吸附设备与真空泵42出口通过管道连接，该连接管道上设有气体采样设备69。活性炭吸附塔67设置成串联的若干级，每级设置若干并联的活性炭吸附塔67。优选地，活性炭吸附塔67通过两级串联运行或两组并联切换的形式运行，提高废气活性炭的利用率，强化抗负荷冲击性能与运行灵活性。活性炭吸附塔67设有若干能够替换的抽屉结构68，抽屉结构68内设有活性炭。也就是该活性炭吸附塔67采用便于活性炭更换的抽屉式设计即设置抽屉结构68，通过吸附作用除去不凝气中的剩余污染物后达标排放大气。

如图9所示，废水处理单元的组合池71为分格结构，各格依次设为混凝区75、沉淀气浮区76、化学氧化区77；混凝区75设有投加混凝剂的加药设备78，混凝区75内还设有搅拌器。沉淀气浮区76内设有斜管沉淀器和气浮机。化学氧化区77设有投加氧化剂的加药设备78，化学氧化区77内还设有搅拌器。采用反应组合池71的形式进行混凝、沉淀/气浮和高级化学氧化，组合池71通过多个分格的设计，实现加药混凝、沉淀/气浮、化学氧化的不同运行方式。调节池70是通过重力作用将污水中的各成分沉淀分层的重力隔油沉淀调节池70；调节池70优选为立式筒形结构。调节池70在不同成分形成的各分层的液位高度处分别设有出水口73，调节池70在各出水口73处分别设有采样口74。各出水口73的出水汇集在管道中再通入组合池71。采用隔油沉淀调节池70的形式进行水质水量调节和重力隔油沉淀，在不同液位均设有出水口73与采样口74，根据废水中可能的轻质油类、重质油类以及泥沙等固体颗粒物分层情况选择合适的出水位置。砂滤设备为石英砂过滤器32；石英砂过滤器32学名浅层介质过滤器(英文：Shallow medium filter)，它是利用石英砂作为过滤介质，在一定的压力下，把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒的石英砂过滤，有效的截留除去水中的悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物、氯、嗅味及部分重金属离子等，最终达到降低水浊度、净化水质效果的一种高效过滤设备。炭滤设备为活性炭过滤器33。活性炭过滤器33是一种较常用的水处理设备，是一种罐体的过滤器械，外壳一般为不锈钢或者玻璃钢，内部填充活性炭，用来过滤水中的游离物、微生物、部分重金属离子，并能有效降低水的色度。出水池72设有水质检测设备34，经过处理的废水暂时存储在出水池72内，检测达标后纳管排放。调节池70、组合池71、砂滤设备、炭滤设备以及出水池72等各处理设备均设置旁通超越管路31，便于运行操作灵活调整。

下面结合实施例对本发明提供的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法做更进一步描述。

实施例1

一种用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，该方法是通过设置集中燃烧式原位热脱附修复装置，并使用该装置进行污染场地的修复。

该装置包含燃烧传热和余热回收单元、抽提冷凝和气液分离单元、地下水流控制单元、土壤气体控制单元、废气处理单元、废水处理单元。与之对应的，使用该装置进行污染场地的修复的过程包含集中燃烧产热、原位热风传导加热、烟气余热回收等热处理步骤，污染物真空抽提、换热冷凝与气液分离等污染物收集与分离步骤，以及地面废气处理和废水处理等污染物处理步骤。

该装置中的燃烧传热和余热回收单元包含热风炉17、气气换热器5、鼓风机、引风机6、排气筒11以及加热井群。抽提冷凝和气液分离单元包含抽提井群、换热冷凝设备、气液分离设备、除雾塔64以及真空泵42；抽提井群包含若干抽提井管41，抽提井管41包含垂直安装在污染场地内的若干竖井式抽提井43，以及水平安装在污染区域16表层土壤内的若干横井式抽提井45；抽提井管41上分别开设若干沿井管方向间隔均匀的筛孔或筛缝46。地下水流控制单元包含设置在需要修复的污染区域16外围的止水帷幕。土壤气体控制单元包含设置在污染场地的地面上的覆盖污染区域16的混凝土层12。废气处理单元包含吸附设备和风机66。废水处理单元包含依次设置的调节池70、组合池71、砂滤设备、炭滤设备以及出水池72。

该方法中设置集中燃烧式原位热脱附修复装置的过程包含：

步骤1，设置地下水流控制单元，通过设置双轴或者三轴混凝土搅拌桩36构成止水帷幕；混凝土搅拌桩36从地面向地下垂直设置并形成墙式结构将污染区域16包围；混凝土搅拌桩36设有双层，内层37采用气泡混凝土，外层38采用普通混凝土，外层38与内层37之间还设有井点降水设施；步骤2，止水帷幕建好后，根据加热井群与竖井式抽提井43的布置，从地面向下钻探出若干用于安装井管的土孔，每完成一个土孔的钻探随即进行该口井的井管安装，井管就位后，在土孔中填入石英砂50，并填充膨润土18至地面进行封孔；步骤3，完成加热井群与竖井式抽提井43的安装后，在止水帷幕的双层混凝土搅拌桩36之间的区域以及待修复的污染区域16进行降水；步骤4，降水完成后，在井群间隙布置并开挖用于安装横井式抽提井45的沟槽55，沟槽55内铺设石英砂50，并在石英砂50中间布设安装横井式抽提井45的井管，再用膨润土18进行沟槽封闭；步骤5，完成横井式抽提井45的安装后，在待修复的污染区域16地表铺设混凝土层12构成土壤气体控制单元，混凝土层12的边缘与步骤1的混凝土搅拌桩36密封连接；混凝土层12分为上下两层，下层13为气泡混凝土，上层14为普通混凝土；混凝土层12在加热井群的井管和竖井式抽提井43的井管处设有预埋套管15，预埋套管15与井管间通过填充膨润土18密封；步骤6，完成加热井群、抽提井群、地下水流控制单元以及土壤气体控制单元的设置后，继续进行燃烧传热和余热回收单元、抽提冷凝和气液分离单元、废气处理单元以及废水处理单元的剩余地面设备的布设和安装，再通过管道进行连接。

燃烧传热和余热回收单元采用集中式热风炉17内燃料燃烧产生的温度可调的高温热风作为原位加热热源。热风炉17主要由燃烧器、燃烧室、混合室、二次风进口20和热风出口21构成，燃烧器可以使用天然气、石油气或者柴油作为燃料，同时配备助燃空气进口19，燃料在燃烧器内形成燃烧火焰，进而进入燃烧室完成燃烧过程。对于规模较大的热风炉17，助燃空气可由鼓风机根据燃料供给量按比例输入；对于小型热风炉17，助燃空气可由单元末端引风机6运行产生的负压吸入，通过助燃空气进口19设置的第一阀门28手动调节空气流量。燃烧室产生的高温烟气进入混合室内与来自二次风进口20的新鲜空气充分混合，进一步帮助燃烧完全同时形成达到设定温度范围的高温热风，经热风出口21排出使用。新鲜二次风可通过单元末端引风机6运行产生的负压吸入热风炉17，也可使用专门的鼓风机送入热风炉17。出炉的热风温度可以通过调节燃烧器负荷或者调节二次风进口20处第二阀门29和第三阀门30开度进而调节冷风流量的方式进行调节。第二阀门29设置在直接引入空气的管道上，第三阀门30设置在气气换热器5的二次风出口25和热风炉17的二次风进口20之间的管道上。在热风出口21处设置压力感应探头，当此处压力高于设置的负压值时燃烧器会自动关闭，只有在此处压力低于设置的一个负压值时燃烧器才会启动，所以在单元末端引风机6不工作或者所有排烟口均关闭的情况下，探头感应不到负压，燃烧器会实现自动关闭。鼓风机包含助燃风机26和进风风机27，助燃风机26安装在热风炉17的助燃空气进口19处，进风风机27安装在气气换热器5的冷风进口23处。

集中式热风炉17产生的高温热风经过安装在场地内的加热井1与土壤完成间接换热，从而通过热传导的方式来提高加热井1的井管周边的土壤和/或地下水温度。完成换热的热风经单元末端引风机6可直接通过排气筒11排入大气，或者送入安装在集中式热风炉17冷风进口23前端的气气换热器5，与新鲜二次风进行换热后再通过排气筒11排放大气，从而实现热风的余热回收，降低装置能耗。

集中式热风炉17产生的高温热风通过单元末端引风机6的负压作用引入加热井1进行加热。加热井1的井管是内外同心套管的设计，外管3管径120-140厘米，内管2管径40-75厘米，一般采用不锈钢材质；外管3底部设底盖4，内管2底部不设底盖4，与外管3底部间距20-30厘米。高温热风先经内管2由上而下送入加热井1的井管底部，再通过内管2与外管3间的空隙由下而上折返回地面，经过一个侧面的热风调节阀10后从热风排口9排出，从而达到均衡换热温度的目的。

加热井1的井管安装时外管3与钻探的土孔间一般会有10-20cm的环隙，可以直接填入石英砂以确保传热效果，或者填入热容量大、导热系数好的陶粒。在陶粒填料7间于不同深度处设置热电偶测温探头，当陶粒温度达到一个较高的设置温度如650℃时可以通过电控系统自动调小或关闭加热井1末端的热风调节阀10开度，减少给该加热井1提供的高温热风；当陶粒温度达到一个较低的设置温度如400℃时可以通过电控系统自动开启或者调大热风调节阀10开度，增加给该加热井1提供的高温热风。由于陶粒不仅可以确保传热效果，还具有较好的蓄热能力，因此上述切换会持续一个相对较长的时间，这样可以实现在加热井1周边热量没有及时传导出去之前停止给加热井1提供热量，从而有效防止了加热井1内高温热风与周边土壤温差较小而造成的较差的换热效果，降低了装置的能耗水平。

根据场地污染分布情况、场地实际条件与装置设计特点，可灵活设置集中式热风炉17与加热井群的配置形式，如一个热风炉17配备一个加热井1，或者一个热风炉17配备多个加热井1，多个加热井1并联运行，并通过设置在加热井1热风排口9的热风调节阀10进入每个加热井1的热风量尽可能均衡；相邻加热井1也可以串联运行，即高温热风经一个加热井1换好热后再送入另一个加热井1继续换热后再排放。加热井1一般竖直安装，在平面上可以以三角形或者正方形的形式布置，井间距在1-3米之间，加热井1深度根据污染深度确定，一般会超出目标污染深度0.3-0.5米；在较为特殊的应用条件下，也可以进行斜向安装与布置。

真空抽提由地面上的真空泵42和安装在场地内的抽提井管41来实现，通过真空泵42运行产生的负压将从土壤介质中分离出来的污染物以地下水或者土壤气体的形式经抽提井通过抽提总管40抽出至地面进行处理。真空抽提一般先于加热进行地下水的抽提运行，将污染区域16地下水尽可能多地抽出地面后送废水处理系统处理，以节省后续加热地下水所需消耗的能量，降低处理负荷。抽提井一般为不锈钢材质，分两种形式，一种为竖井式抽提井43，垂直安装在污染场地内；一种为横井式抽提井45，水平安装在污染区域16表层土壤内。

竖井式抽提井43又分两种形式，一种为与加热井1设置在同一个土孔内的伴生抽提井48，井径在25-40cm，与加热井1的深度相同；一种为设立在加热井1间的独立抽提井49，井径在80-140cm，比加热井1的深度超出1m。竖井式抽提井43的井管上开筛孔或筛缝46，开孔跨度垂直覆盖整个污染区域16并比污染区域16底部还要深出约0.3-0.5m，此外还应加约30cm后的底板47(不开孔的井管及闷头)，上部非污染区域16为不开孔的井管。独立抽提井49直接与抽提总管40相连；伴生抽提井48伸出地面后设置一个三通51，两端出口均设置阀门和法兰，一端设有第五阀门52连接抽提总管40，另一端设有第六阀门53直通大气或连接压缩空气气源。在装置设计时可优化抽提井群的分布，通过伴生抽提井48与独立抽提井49的设置，分别强化“热点”和“冷点”污染物的抽提收集。

在装置运行初始阶段，加热井1周边土壤中污染物浓度比较高，土壤温度在加热井1作用下又能很快上升，大量污染物会从土壤固相转移至土壤气体中。考虑到独立抽提井49离这个区域又比较远，土壤气体中的污染物单单靠独立抽提井49很难有效捕集。这时需要打开伴生抽提井48与抽提总管40间的第五阀门52，关闭与大气或压缩空气气源连接的第六阀门53，通过真空作用经伴生抽提井48快速排出该区域土壤气体中的污染物，防止污染物逸出进入大气造成二次污染。此外由于该区域温度比较高，通过伴生抽提井48集中于加热井1附近的部分污染物能在热的作用下发生热解或者水解等反应而被消耗，从而可以有效降低后续地面污染处理设施的负荷。在装置运行中后期，加热井1周边土壤温度会首先达到目标温度，土壤中污染物浓度已经得到显著降低，而距离加热井1较远的区域土壤温度尚未能达到目标温度。此时需要关闭与抽提总管40间的第五阀门52，打开伴生抽提井48与大气或压缩空气气源连接的第六阀门53，间歇注入压缩空气，或者通过独立抽提井49在地下产生的真空抽吸作用可以经伴生抽提井48从大气抽一部分新鲜空气进入地下，从而增加了加热井1与独立抽提井49间土壤的热对流作用，提高传热效果，有助于远离加热井1区域的土壤快速升温。同时，经伴生抽提井48进入地下土壤的压缩空气还可以起到扰动风的作用，降低土壤颗粒表面微环境上土壤气体中污染物的浓度，从而降低其分压，可以促进土壤吸附的污染物的解吸，提高修复效果。

横井式抽提井45埋深在0.2-0.5米左右，井径一般在50cm左右，井间距一般在2-5米，需要覆盖整个污染区域16表面。井管上开筛孔或筛缝46，井管两端通过支管56与抽提总管40相连，主要用于捕集竖井式抽提井43未能捕集到的土壤气体，进一步实现对土壤污染物向地表逸散的控制，有效防止二次污染。

通过在原位修复区域外围设置止水帷幕的形式来实现对处理区域地下水流的控制。止水帷幕一般采用双轴或者三轴混凝土搅拌桩36，深度从地表直至目标污染区域16底部下1-2米处。通常采用双层的混凝土搅拌桩36，第一层即内层37紧靠修复区域布设，采用气泡混凝土进行搅拌桩施工，第二层即外层38设置在第一层外围约50cm处，采用普通混凝土进行搅拌桩施工。第一层气泡混凝土搅拌桩36利用混凝土体内相对独立的封闭气泡及良好的整体性主要起到隔水以及隔热的效果，防止外围地下水进入处理区域的同时尽量降低热修复处理区域向四周的热损失。第二层普通混凝土搅拌桩36主要起到隔水的作用，防止外围地下水进入处理区域。为了防止混凝土搅拌桩36施工缺陷或者意外破裂而导致的地下水进入，还可在两层搅拌桩间设置井点降水设施，降水深度至污染区域16底部下1-2米，通过有限的降水确保外围地下水不会进入处理区域。井点降水设施抽取的地下水通过管道输入废水处理单元。

通过在原位修复区域表面设置混凝土层12的形式来实现对处理区域地表径流的控制以及土壤气体的控制。地表混凝土层12水平范围一般会超出修复区域各侧1-2米，与混凝土搅拌桩36密封连接。混凝土层12设两层，下层13为气泡混凝土，厚度15-30cm，主要起到隔水、隔气以及隔热的效果，防止地表雨水等进入处理区域，防止土壤气体外逸或者防止外围空气进入抽提设备，同时尽量降低热修复处理区域向上的热损失；上层14为普通混凝土，厚度10-20cm，主要起到隔水和隔气的效果。

安装在地下的加热井1以及竖井式抽提井43均会向上穿过混凝土层12后与地面设施连接。在安装过程中混凝土层12在所有管道穿过的位置均预留孔，孔内设置预埋套管15，优选为铁环，加热井1以及竖井式抽提井43穿过铁环，铁环与井管间待混凝土固化后通过填充膨润土18来密封。这样可以有效降低加热过程中由于土壤和管件热膨胀造成混凝土体破裂，影响密封效果。

根据目标污染物性质的不同，抽提出的土壤气体可以直接送入热风炉17二次风进口20进行燃烧处理，或者经过冷凝回收部分污染物后再送入热风炉17二次风进口20进行燃烧处理，或者经过冷凝回收部分污染物后再通过废气处理单元后达标排放。将抽提出的目标污染物送入热风炉17内回燃不仅可以取消废气处理单元，还可以回收有机污染物的热值，节能降耗。

根据实际情况灵活设置多级冷凝分离设备对抽提出的土壤气体进行预处理，先行去除大部分污染物负荷，减轻后续废气处理设施压力。多级冷凝分离设备包括换热冷凝设备和气液分离设备。第一级冷凝分离可以利用大气对地面抽提总管40的自然冷却作用，后接一个惯性式气液分离器即一级气水分离器61，预先分离出较高温度的冷凝液，降低后续冷凝分离的热负荷。第二级冷凝分离以蒸发式空冷塔58作为换热冷凝设备，管式换热器置于塔内，通过流通的空气、喷淋水与循环水的热交换保证降温效果，将土壤气体进一步降温和冷凝污染物，并通过后置的惯性式气液分离器即二级气水分离器62将冷凝液分离出来。第三级冷凝分离以气液换热器59作为换热冷凝设备，利用冷水机组60提供的低温冷冻水作为冷媒通过间接换热器更进一步的降低土壤气体温度和深度冷凝污染物，并通过后接的惯性式气液分离器即三级气水分离器63降冷凝液分离出来。

经过冷凝分离后的不凝气经除雾塔64后与真空泵42连接，再经真空泵42送入后续废气处理单元。废气处理单元主要吸附设备为活性炭吸附塔67，通过吸附作用除去不凝气中的剩余污染物后达标排放大气，吸附设备之后设置风机66。吸附设备前端与真空泵42出口通过管道连接，该连接管道上设有气体采样设备69。除雾塔64主要用于去除不凝气体残余的细小液滴，进一步降低后续废气处理单元的处理负荷，提高活性炭吸附效率，同时保护真空泵42免受液体腐蚀。真空泵42采用干式的爪式或者罗茨式真空泵42，具有一定的过流升温能力，真空泵42出口气体温度稍有升高，但是会大大降低气体的相对湿度，有助于后续废气处理单元活性炭吸附效率。

活性炭吸附塔67采用便于活性炭更换的抽屉式设计即设置抽屉结构68，活性炭吸附塔67设置成串联的若干级，每级设置若干并联的活性炭吸附塔67。优选地，活性炭吸附塔67通过两级串联运行或两组并联切换的形式，提高废气活性炭的利用率，强化抗负荷冲击性能与运行灵活性。

废水处理单元接收来自两层混凝土搅拌桩36间井点降水产生的废水、装置加热前污染区域16抽提出的污染地下水、冷凝分离工艺产生的冷凝液以及真空泵42前除雾器产生的收集液进行处理后达标排放。考虑整个热修复过程产生的废水水质具有复杂性与多样性，以及修复不同阶段废水水量水质的多变性，废水处理工艺需要采用比较灵活的设计形式，具体工艺流程如下：水质水量调节-重力隔油沉淀-加药混凝-沉淀/气浮-高级化学氧化-砂滤-活性炭过滤。

废水处理单元前端设置具有较大缓冲能力的调节池70，调节池70在不同液位均设有出水口73与采样口74，根据废水中可能的轻质油类、重质油类以及泥沙等固体颗粒物分层情况选择合适的出水位置，同时可人工进行轻质油类、重质油类以及泥沙等固体颗粒物的排出。调节池70后设置包含混凝区75、沉淀气浮区76、化学氧化区77的组合池71，考虑场地修复过程中产生废水的复杂性，组合池71通过多个分格的设计，实现加药混凝、沉淀/气浮、化学氧化的不同运行方式。混凝区75设有投加混凝剂的加药设备78，混凝区75内还设有搅拌器。沉淀气浮区76内设有斜管沉淀器和气浮机。化学氧化区77设有投加氧化剂的加药设备78。组合池71后设置砂滤与炭滤设备，优选为石英砂过滤器32和活性炭过滤器33，深度处理进一步提高污染物的处理效率。经过处理的废水排入出水池72临时存储，检测达标后纳管排放，出水池72设有水质检测设备34。废水处理单元中各级处理设备均设置旁通超越管路31，便于运行操作灵活调整。

实施例2

一种用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，该方法是通过设置集中燃烧式原位热脱附修复装置，并使用该装置进行污染场地的修复。

该装置包含燃烧传热和余热回收单元、抽提冷凝和气液分离单元、地下水流控制单元、土壤气体控制单元、废气处理单元、废水处理单元。与之对应的，使用该装置进行污染场地的修复的过程包含集中燃烧产热、原位热风传导加热、烟气余热回收等热处理步骤，污染物真空抽提、换热冷凝与气液分离等污染物收集与分离步骤，以及地面废气处理和废水处理等污染物处理步骤。

该装置中的燃烧传热和余热回收单元采用集中式热风炉17，将热风炉17中燃料燃烧产生的高温热风作为修复热源通入原位热修复区域分布的加热井群，通过调节燃烧器负荷或者调节二次风进口20第二阀门29和第三阀门30开度进而调节冷风流量，可在200-700℃范围内调节产生热风的温度。第二阀门29设置在直接引入空气的管道上，第三阀门30设置在气气换热器5的二次风出口25和热风炉17的二次风进口20之间的管道上。集中式热风炉17的引入物料主要包括燃料、助燃空气和二次风，其中助燃空气通过助燃风机26引入并根据燃料投入量自动调节，或通过第一阀门28手动调节负压引入；新鲜二次风通过第二阀门29手动调节负压引入，或通过第三阀门30选择从气气换热器5冷侧接入后，通过进风风机27引入。

高温热风经过与加热井群的换热后，从加热井1的井管外管3上端的热风排口9排出，每组加热井1的井管的排口9设置热风调节阀10，通过耐热金属软管79连通至热风总管44；运行中可通过热风调节阀10调节，配平各组加热井1的井管的流通风量，或根据修复区域不同加热点的温度情况进行有针对性的热风调节。

加热井群中排出的高温热风仍然具有较高温度，输送至热风总管44后，可通过第四阀门35切换选择是否接入气气换热器5热侧，气气换热器5的冷侧配备的进风风机27出口与集中式热风炉17的新鲜二次风进口20管道相连，通过第三阀门30切换选择是否将其接入；通过气气换热器5利用高温热风的余热对冷侧气体进行预加热，从而减少集中式热风炉17的燃料用量；完成余热回收或超越气气换热器5的高温热风通过引风机6即高温风机从排气筒11排出。

加热井群根据原位修复区域的污染分布进行设计安装，平面上采用正方形密集均布的形式，井间距在1.5米；垂直方向上与修复深度进行匹配，并超出污染深度0.5米。

根据场地污染分布情况、场地实际条件与装置设计特点，采用一个热风炉17配备多个加热井1的配置，多个加热井1并联运行，并通过设置在加热井1热风排口9的热风调节阀10调节进入每个加热井1的热风量尽可能均衡。

加热井群的加热井1的井管为内外同心套管形式，采用不锈钢材质；内管2管径50厘米，底部不设底盖4；外管3管径125厘米，底部设底盖4；内管2与外管3底部间距20厘米。集中式热风炉17产生的高温热风先经加热井1的井管的内管2由上而下送入加热井1的井管底部，再通过内管2与外管3间的空隙由下而上折返至加热井1的井管地面部分，经设置在外管3上端侧面的热风排口9排出。加热井1的井管安装时外管3与钻探的土孔间有约15cm的环隙，直接填入石英砂作为填料7以确保传热效果。

原位热修复区域经过加热后产生的土壤气体通过抽提井群收集，包括两种安装形式，一种为竖井式抽提井43，垂直安装在污染场地内；一种为横井式抽提井45，水平安装在污染区域16表层土壤内；抽提井管41采用不锈钢材质。

竖井式抽提井43又分为伴生抽提井48与独立抽提井49两种形式，伴生抽提井48井径25cm，与加热井1设置在一个土孔内，安装深度一致，顶端设置三通51，两端出口均设置阀门，一端设有第五阀门52连接抽提总管40，另一端设有第六阀门53连接压缩空气气源；独立抽提井49井径100cm，设置在加热井1间(距离附近热源最远的“冷点”)，根据场地条件均匀布置，安装深度超过修复深度1m，在加热前作为降水井39使用；通过在装置设计时优化伴生抽提井48与独立抽提井49的分布设置，以及在加热运行的不同阶段调节伴生抽提井48和独立抽提井49与抽提井管41之间的第五阀门52和第七阀门54，分别强化“热点”和“冷点”污染物的抽提收集。

加热运行初始阶段，在高温作用下，加热井1周边土壤中大量污染物会从土壤固相转移至土壤气体中，这部分污染物通过独立抽提井49很难有效捕集，需要打开伴生抽提井48与抽提总管40间的第五阀门52，关闭与压缩空气气源连接的第六阀门53，通过真空作用经伴生抽提井48快速排出加热井1周边区域土壤气体中的污染物；加热运行中后期，加热井1周边区域土壤已经达到目标温度，污染物浓度显著降低，需要关闭与抽提总管40间的第五阀门52，间歇打开伴生抽提井48与压缩空气气源连接的第六阀门53注入压缩空气，增了加热井1与独立抽提井49间土壤的热对流作用，提高传热效果，加速“冷点”升温；同时，经伴生抽提井48进入地下土壤的新鲜空气还可以起到扰动风的作用，降低土壤颗粒表面微环境上土壤气体中污染物的浓度(分压)，促进土壤污染物的脱附，提高修复效果。

横井式抽提井45埋深0.2米，井径为50cm，井间距2米，需要覆盖整个污染区域16表面。井管两端通过支管56与抽提总管40相连，并设置切换阀门57，可以根据运行工况选择是否接入抽提系统。横井式抽提井45主要用于捕集竖井式抽提井43未能捕集到的土壤气体，实现对土壤污染物向地表逸散的控制，有效防止二次污染。

竖井式抽提井43的井管和横井式抽提井45的井管均为开孔金属管，其中，抽提井管41的开孔管段自地面以下0.5m起向下直至底部以上0.3m处，水平抽提管除管道连接处外均为设置筛孔或筛缝46的开孔或切缝管段。

原位修复区域外围通过设置止水帷幕实现对外围地下水流的控制，止水帷幕深至地下隔水层，并达到目标修复深度以下2m；止水帷幕采用双轴混凝土搅拌桩36施工，并设置双层结构；第一层即内层37紧靠修复区域边缘布设，采用气泡混凝土进行搅拌桩施工；第二层即外层38设置在第一层外围约0.5m处，采用普通混凝土进行搅拌桩施工；同时，为防止混凝土搅拌桩36施工缺陷或者意外破裂而导致的地下水渗入，在两层搅拌桩间设置降水井39，降水深度至污染区域16底部下2m，通过有限的降水就能确保外围地下水不会进入修复区域。

止水帷幕建设好后，根据加热井群与竖井式抽提井43的布置进行井孔钻探；每完成一个井孔的钻探，立即进行该口井的井管安装，井管就位后，井孔中填入2-5mm粒径的石英砂50直至地面以下300mm，并填充膨润土18至地面进行封孔。

完成加热井群与抽提井群的安装后，在止水帷幕双层结构之间区域以及原位修复区域进行降水，降水深度为修复深度以下至少1m；设有独立抽提井49的修复场地，可将独立抽提井49在修复前期作为降水井39使用。

降水完成后，在井群间隙布置并开挖100mm宽200mm深的横井式抽提井45的沟槽55，沟槽55内铺设10cm厚2-5mm粒径的石英砂50，并在砂层中间布设安装横井式抽提井45的井管，并填充10cm厚的膨润土18进行沟槽55封闭；沟槽55开挖产生的土壤铺平在未开挖区域。

完成横井式抽提井45沟槽55的安装后，在原位修复区域分先后铺设两层各20cm厚的混凝土层12，其中，与待修复土壤直接接触的混凝土层12即混凝土层12的下层13采用气泡混凝土进行制作，完成养护后再在上方铺设20cm厚的普通混凝土构成混凝土层12的上层14；在混凝土层12的铺设过程中，在加热井1的井管和竖井式抽提井43的井管周围预埋比井管直径大50mm的预埋套管15，优选为钢质预埋套管，预埋套管15与井管间通过填充膨润土18密封，有效降低加热过程中由于土壤和管件热膨胀造成混凝土体破裂的可能性。

根据实际情况设置多级冷凝分离设备对抽提出的土壤气体进行预处理，先行去除大部分污染物负荷，减轻后续废气处理设施压力。

抽提井群通过耐热金属软管79连通至抽提总管40，抽提总管40按一定坡度设计，低处连接至一级气水分离器61，利用周边环境空气自然冷却，一级气水分离器61分离出的冷凝液体通过提升泵65输送至废水处理单元，不凝气进入后续冷凝分离设备。

采用蒸发式空冷塔58作为主要换热冷凝工艺设备，前序单元的不凝气体进入蒸发式空冷塔58的冷凝盘管，冷却水经水泵提升和喷嘴喷洒，在盘管外形成水膜，通过蒸发和热交换吸收高温气体热量；运行过程中，通过蒸发器顶部的轴流风机强制通风增强蒸发能力；冷凝液出口管道按一定坡度设计，低处连接至二级气水分离器62，二级气水分离器62中的冷凝液通过提升泵65输送至废水处理单元，不凝气进入后续冷凝分离设备。

采用气液换热器59与冷水机组60作为深度换热冷凝工艺设备，经过蒸发式空冷塔58并经气液分离后的剩余不凝气，通过气液换热器59与冷水机组60提供的低温冷冻水发生热交换，进一步降低气体温度，提高冷凝效率；冷凝液出口管道按一定坡度设计，低处连接至三级气水分离器63，三级气水分离器63中的冷凝液通过提升泵65输送至废水处理单元，不凝气进入除雾塔64中去除气体中的剩余细小液滴，随后通过干式真空泵42排出至废气处理单元；气液换热器59前后设置冷凝气体的超越管道与阀门，可根据运行情况灵活选择是否启用。

此外，根据目标污染物性质的不同，抽提出的土壤气体也可以通过阀门切换选择直接接入热风炉17二次风进口20管道进行燃烧处理；或者经过冷凝回收部分污染物后再送入热风炉17二次风进口20管道进行燃烧处理。将抽提出的目标污染物送入热风炉17内回燃不仅可以取消废气处理单元，还可以回收有机污染物的热值，节能降耗。

采用活性炭吸附塔67作为废气处理主要工艺设备，活性炭吸附塔67采用便于活性炭更换的抽屉式设计即设置抽屉结构68。活性炭吸附塔67设置成串联的若干级，每级设置若干并联的活性炭吸附塔67。优选地，活性炭吸附塔67通过两级串联运行或两组并联切换的形式，提高废气活性炭的利用率，强化抗负荷冲击性能与运行灵活性。串联或并联的活性炭吸附塔67组成吸附设备，其后设置风机66。吸附设备前端与真空泵42出口通过管道连接，该连接管道上设有气体采样设备69。

废水处理单元前端设置具有较大缓冲能力的隔油沉淀调节池70，调节池70在不同液位均设有出水口73与采样口74，根据废水中可能的轻质油类、重质油类以及泥沙等固体颗粒物分层情况选择出水位置，同时可人工进行轻质油类、重质油类以及泥沙等固体颗粒物的排出；调节池70后设置包含混凝区75、沉淀气浮区76、化学氧化区77的组合池71，考虑场地修复过程中产生废水的复杂性，组合池71通过多个分格的设计，实现混凝沉淀和加药反应的不同运行方式；混凝区75设有投加混凝剂的加药设备78，混凝区75内还设有搅拌器。沉淀气浮区76内设有斜管沉淀器和气浮机。化学氧化区77设有投加氧化剂的加药设备78。组合池71后设置砂滤与炭滤设备，优选为石英砂过滤器32和活性炭过滤器33，深度处理进一步提高污染物的处理效率；经过处理的废水排入出水池72临时存储，检测达标后纳管排放，出水池72设有水质检测设备34；废水处理单元中各级处理设备均设置旁通超越管路31，便于运行操作灵活调整。

本发明提供的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，能够克服现有原位热脱附修复技术在实际应用中存在的不足，达到以常规燃料为能量来源、能源利用效率高、场地地下水流易控制、土壤气体可有效捕集、污染物冷凝回收及废水废气处理效率高、装置设备简单安全可靠、二次污染可控、修复效果好等效果。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其特征在于，所述的方法是通过设置集中燃烧式原位热脱附修复装置，并使用该装置进行污染场地的修复；

所述的装置包含燃烧传热和余热回收单元、抽提冷凝和气液分离单元、地下水流控制单元、土壤气体控制单元、废气处理单元以及废水处理单元；

所述的燃烧传热和余热回收单元包含热风炉、气气换热器、鼓风机、引风机、排气筒以及加热井群；所述的加热井群包含若干加热井，所述的加热井在污染场地内由地面向地下竖直或倾斜设置，并在水平面上以三角形或正方形排列布置，组成加热井群；加热井的深度大于需要修复的污染区域的深度，加热井的井间距在1-3m之间，加热井的深度比需要修复的目标污染区域的深度深0.3-0.5m；加热井为内外同心套管结构，包含外管和内管，外管的内侧壁与内管的外侧壁之间留有环状间隙，内管的底部高于外管底部，外管底部设有底盖，内管底部为不设底盖的开口；外管安装在污染场地中预先设置的由地面向下的土孔内，外管的外侧壁与土孔内侧壁之间留有环状间隙，其内填有填料；填料为石英砂或陶粒，填料内设有若干高度不同的热电偶测温探头；

所述的抽提冷凝和气液分离单元包含抽提井群、换热冷凝设备、气液分离设备、除雾塔以及真空泵；所述的抽提井群包含若干抽提井管，所述的抽提井管包含若干竖井式抽提井，以及若干横井式抽提井；

所述的地下水流控制单元包含设置在需要修复的污染区域外围的止水帷幕；止水帷幕通过设置双轴或者三轴混凝土搅拌桩构成，混凝土搅拌桩从地面向地下垂直设置并形成墙式结构将污染区域包围，其深度比污染区域的深度深1-2m；混凝土搅拌桩设有双层，内层采用气泡混凝土，外层采用普通混凝土，内层紧靠污染区域范围设置，外层与内层之间的距离为45～55cm，外层与内层之间还设有井点降水设施，井点降水设施包含从地面向地下垂直设置的降水井，以及设置在地面上并与降水井连接的抽水泵；

所述的土壤气体控制单元包含设置在污染场地的地面上的覆盖污染区域的混凝土层；

所述的废气处理单元包含吸附设备和风机；

所述的废水处理单元包含依次设置的调节池、组合池、砂滤设备、炭滤设备以及出水池。

2.如权利要求1所述的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其特征在于，所述的方法，其设置所述的装置的过程包含：

步骤1，设置地下水流控制单元，通过设置双轴或者三轴混凝土搅拌桩构成所述的止水帷幕；所述的混凝土搅拌桩从地面向地下垂直设置并形成墙式结构将污染区域包围；所述的混凝土搅拌桩设有双层，内层采用气泡混凝土，外层采用普通混凝土，外层与内层之间还设有井点降水设施；

步骤2，止水帷幕建好后，根据加热井群与竖井式抽提井的布置，从地面向下钻探出若干用于安装井管的土孔，每完成一个土孔的钻探随即进行该口井的井管安装，井管就位后，在土孔中填入石英砂，并填充膨润土至地面进行封孔；

步骤3，完成加热井群与竖井式抽提井的安装后，在止水帷幕的双层混凝土搅拌桩之间的区域以及待修复的污染区域进行降水；

步骤4，降水完成后，在井群间隙布置并开挖用于安装横井式抽提井的沟槽，沟槽内铺设石英砂，并在石英砂中间布设安装横井式抽提井的井管，再用膨润土进行沟槽封闭；

步骤5，完成横井式抽提井的安装后，在待修复的污染区域地表铺设混凝土层构成土壤气体控制单元，所述的混凝土层的边缘与步骤1所述的混凝土搅拌桩密封连接；所述的混凝土层分为上下两层，下层为气泡混凝土，上层为普通混凝土；所述的混凝土层在加热井群的井管和竖井式抽提井的井管处设有预埋套管，预埋套管与井管间通过填充膨润土密封；

步骤6，完成加热井群、抽提井群、地下水流控制单元以及土壤气体控制单元的设置后，继续进行燃烧传热和余热回收单元、抽提冷凝和气液分离单元、废气处理单元以及废水处理单元的剩余地面设备的布设和安装，再通过管道进行连接。

3.如权利要求2所述的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其特征在于，所述的燃烧传热和余热回收单元，其热风炉设有助燃空气进口、二次风进口和热风出口；所述的气气换热器设有热风进口、冷风进口、排气口和二次风出口，所述的二次风出口通过管道与热风炉的二次风进口连接；所述的加热井群包含若干加热井，所述的加热井上设有热风入口和热风排口，加热井的热风入口分别通过管道与热风炉的热风出口连接，加热井的热风排口分别通过管道与排气筒或气气换热器热风进口连接，气气换热器的排气口也通过管道与排气筒连接；所述的排气筒与引风机连接；所述的鼓风机包含助燃风机和进风风机，所述的助燃风机安装在热风炉的助燃空气进口处，所述的进风风机安装在气气换热器的冷风进口处。

4.如权利要求2所述的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其特征在于，所述的抽提冷凝和气液分离单元，其抽提井群通过管道与换热冷凝设备连接，气液分离设备设置在换热冷凝设备的后端，在换热冷凝设备和气液分离设备之后依次设置除雾塔和真空泵；所述的换热冷凝设备包含蒸发式空冷塔和气液换热器；所述的气液分离设备为惯性气液分离器；通过气液分离设备和换热冷凝设备冷凝分离后的不凝气经除雾塔后进入真空泵、再经真空泵送入后续废气处理单元，分离后的冷凝液体通过管道输送至废水处理单元。

5.如权利要求4所述的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其特征在于，所述的抽提井群，其抽提井管上分别开设若干沿井管方向间隔均匀的筛孔或筛缝；所述的抽提井群抽提出的土壤气体通过管道送入热风炉的二次风进口进行燃烧，或经过换热冷凝设备和气液分离设备冷凝回收后再将气体送入热风炉的二次风进口进行燃烧，或经过换热冷凝设备和气液分离设备冷凝回收后再通过废气处理单元后排放。

6.如权利要求5所述的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其特征在于，所述的抽提井群，其竖井式抽提井分别安装在污染场地中预先设置的由地面向下的若干土孔内；竖井式抽提井的井管的外侧壁与土孔的内侧壁之间填充有石英砂并在石英砂顶部填充膨润土至地面进行封孔；所述的竖井式抽提井包含伴生抽提井和独立抽提井两种，每个伴生抽提井与一个加热井设置在一个土孔内，每个独立抽提井单独设置在一个土孔内。

7.如权利要求6所述的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其特征在于，所述的抽提井群，其横井式抽提井分别设置在污染区域表层土壤中挖设的若干水平沟槽内；井管两端分别设有支管，通过支管与抽提总管相连，井管的外侧壁与土壤之间填充有石英砂，石英砂上方的沟槽内填充膨润土。

8.如权利要求2所述的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其特征在于，所述的废气处理单元，其吸附设备和风机串联；所述的吸附设备包含若干活性炭吸附塔；所述的活性炭吸附塔串联或并联设置。

9.如权利要求2所述的用于污染场地的集中燃烧式原位热脱附修复的方法，其特征在于，所述的废水处理单元，其组合池为分格结构，各格依次设为混凝区、沉淀气浮区、化学氧化区；所述的调节池是通过重力作用将污水中的各成分沉淀分层的重力隔油沉淀调节池；所述的砂滤设备为石英砂过滤器；所述的炭滤设备为活性炭过滤器。

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