CN108856270B - 一种用于原位治理挥发性有机污染土壤的热修复装置及热修复方法 - Google Patents
一种用于原位治理挥发性有机污染土壤的热修复装置及热修复方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于原位治理挥发性有机污染土壤的热修复装置及热修复方法，该热修复装置由多个网环状加热单元叠加而成；每个网环状加热单元上端布设电力连接单元，每个电力连接单元中心安装有导线，用于与供电系统连接。本发明的加热单元将自动转换为依靠自身电阻升温的热传导模式加热，避免了干井现象的困扰。在此期间，通过辐射和传导的方式，使加热单元周围土壤中的水分和挥发性有机物汽化，最终从土壤中分离，达到了修复目的。同时，相比于电极板加热，本发明材料具有简单、成本低的优点。
Description
技术领域
本发明属于挥发性有机污染土壤修复技术领域，更具体地，涉及一种用于原位治理挥发性有机污染土壤的热修复装置及热修复方法。
背景技术
自上世纪90年代起，我国城市开始缩小第二产业，发展第三产业，使得城市中遗留有大量待处理的污染土地，土壤修复刻不容缓。
众多污染场地中，尤以化工厂历史遗留的有机污染场地产生的负面影响最为严重。污染土壤挥发出的有机物由于毒性大、气味刺激，对周围居民健康、生态环境与社会安定等造成了严重威胁。因此，有机污染土壤治理成为当今环保领域热门话题。
热脱附技术由于其治理效果佳、处置工期短等优点，已广泛应用于有机污染土壤修复领域。热脱附技术按处置区域的不同，分成原位与异位热脱附两种。根据加热方式的不同，原位热脱附技术又分为电流热脱附技术(ERH)、热传导热脱附技术(TCH)以及蒸汽热脱附技术(SEE)等。现有技术中电流加热修复装置多采用电极板，治理过程中极易因为电极井壁土壤含水率下降而不可逆地转化，从而使得导电性不佳，最终无法上升至目标温度，达到修复目标。尤其是土壤加热至100℃以上时，土壤表层水分大量蒸发，导电性降低，在此状况下，传统加热技术只能通过回补水分等方式缓解井壁干化问题。但由于补水时效差异、回补水难以全面浸润井壁等原因，井壁会逐渐不可逆转地干化，最终井间电流难以加热土壤，导致修复效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种修复效果好、成本低的土壤热修复装置，应用于有机污染土壤治理。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种用于原位治理挥发性有机污染土壤的热修复装置，该热修复装置由多个网环状加热单元叠加而成；每个网环状加热单元上端布设电力连接单元，每个电力连接单元中心安装有导线，用于与供电装置连接。
本发明所述网环状加热单元的尺寸和数目均可根据实际需要确定，作为本发明优选的实施方式，所述网环状加热单元的直径为200-500mm，高度根据修复深度而变化。所述网环状加热单元≥3个，本领域技术人员可根据所用交流电类型及修复面积进行确定。
作为本发明优选的实施方式，所述网环状加热单元的材质为可以导电并且可制成网状的材料制成，优选为304不锈钢或306不锈钢。具体优选地，所述网环状加热单元为由金属丝编织而成的金属网。
作为本发明优选的实施方式，所述金属丝的直径为0.4-0.8mm，电阻率为10-8-10-7Ω·m。该直径及电阻率下，网环状加热单元具有升温平稳、受热均匀的优点。
作为本发明优选的实施方式，所述金属网的孔隙为2-10目。
作为本发明优选的实施方式，所述电力连接单元在网环状加热单元上的固定方式为螺接或焊接。所述电力连接单元与导线的线鼻之间的连接为螺接或焊接。
作为本发明优选的实施方式，所述电力连接单元为环形，材质为铜板，厚度为1-2cm，内径与网环状加热单元相当。
本发明的第二方面提供所述的热修复装置的热修复方法，将所述热修复装置布设于污染土壤中，内外与污染土壤相邻，布置方向垂直于地面，电能自电力连接单元中部向网环状加热单元供电，使污染物受热挥发。
作为本发明优选的实施方式，所述热修复装置的工作温度为100-800℃，相邻热修复装置之间的距离为1m-5m，具体视场地水文地质情况、污染程度而定。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
土壤加热至100℃以上时，土壤表层水分大量蒸发，导电性降低，在此状况下，本发明的加热单元将自动转换为依靠自身电阻升温的热传导模式加热，避免了干井现象的困扰。在此期间，通过辐射和传导的方式，使加热单元周围土壤中的水分和挥发性有机物汽化，最终从土壤中分离，达到了修复目的。同时，相比于电极板加热，本发明材料具有简单、成本低的优点。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明一种热修复装置的结构示意图；
图2示出了根据本发明的一个实施例的热修复装置的布设示意图。
附图标记说明：1-网环状加热单元、2-导线、3-螺栓、4-电力连接单元、5-污染土壤、6-供电装置。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
实施例1：
本实施例提供一种用于原位治理挥发性有机污染土壤的热修复装置及热修复方法，如图1及图2所示，该热修复装置由3个网环状加热单元1叠加而成；每个网环状加热单元1上端布设电力连接单元4，每个电力连接单元4中心安装有导线2，用于与供电装置6连接。电力连接单元4利用螺栓3将网环状加热单元1、电力连接单元4和导线2组成一个整体件，由供电装置6施加电能加热。电力连接单元4上面钻有3-5个圆孔，圆孔直径为1～50mm，分别位于顶部中心与侧壁连接处。在圆孔位置将金属网钻出同样直径圆孔，将螺栓穿入圆孔并紧固。其中顶部中心处需在螺栓上套入导线的线鼻，使得供电装置6通过导线2向热修复装置施加电能。
其中，网环状加热单元1的直径为200-500mm。网环状加热单元1为由金属丝编织而成的金属网，金属丝的直径为0.6mm，电阻率为10-8-10-7Ω·m，金属网的孔隙为2-10目。电力连接单元4为环形，材质为铜板，厚度为1-2cm，内径与网环状加热单元1相当。
将该热修复装置布设于污染土壤中，内外均与土壤相邻。布置方向垂直于地面，上端布设电力连接单元4，电能自电力连接单元4中部向加热单元供电，最终使得污染物受热挥发，达到去除的目的。工作时，控制金属网的工作温度为100～800℃，相邻热修复装置之间的距离为1m-5m。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (3)
1.一种用于原位治理挥发性有机污染土壤的热修复方法，其特征在于，
所述方法采用的热修复装置由3个网环状加热单元叠加而成；每个网环状加热单元上端布设电力连接单元，每个电力连接单元中心安装有导线，用于与供电装置连接；
所述网环状加热单元为由金属丝编织而成的金属网，所述金属网的孔隙为2-10目；所述金属丝的直径为0.4-0.8mm，电阻率为10-8-10-7Ω·m；
所述电力连接单元在网环状加热单元上的固定方式为螺接或焊接；所述电力连接单元与导线的线鼻之间的连接为螺接或焊接；
所述电力连接单元为环形，材质为铜板，厚度为1-2cm；
将所述热修复装置布设于污染土壤中，内外与污染土壤相邻，布置方向垂直于地面，电能自电力连接单元中部向网环状加热单元供电，使污染物受热挥发；网环状加热单元将自动转换为依靠自身电阻升温的热传导模式加热，通过辐射和传导的方式，使加热单元周围土壤中的水分和挥发性有机物汽化，最终从土壤中分离；
所述热修复装置的工作温度为100-800℃，相邻热修复装置之间的距离为1-5m。
2.根据权利要求1所述的热修复方法，其中，所述网环状加热单元的直径为200-500mm。
3.根据权利要求1所述的热修复方法，其中，所述网环状加热单元的材质为304不锈钢或306不锈钢。
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