CN115446102A - 一种新型高效节能原位热脱附修复系统及修复方法 - Google Patents

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褚兴飞
王庆
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Abstract

本发明属于土壤污染治理技术领域，提供一种新型高效节能的原位热脱附修复系统和方法。本发明在传统原位热脱附修复系统主要包括地下加热模块、抽提模块、废水废气收集处理模块、监测控制模块等基础上，增加高能气体压裂模块、高温尾气回用模块和三维可视化模块，对原位热脱附修复全过程自动化、精准化控制，提高修复效率，缩短工期、降低能源消耗，实现原位热脱附修复技术的高效、节能目标。增加高能气体压裂模块，通过增加土体裂隙，来提升污染土体修复效率问题；同时，对高温尾气热量进行回用，预热污染土体，实现节约能耗，降低成本问题。

Description

一种新型高效节能原位热脱附修复系统及修复方法
技术领域
本发明属于土壤污染治理技术领域，具体涉及污染土壤修复中的一种高效节能原位热脱附修复系统及修复方法。
背景技术
随着城市化进程的加速，城市用地功能的调整，工业产业如钢铁、化工化纤、造纸、医药、金属制品等，进行转型升级、结构调整，企业完成大批的关闭、搬迁，进入规范化工园区，遗留诸多地块亟待修复治理，释放广阔环境修复市场。
原位热脱附(In-situ Thermal Desorption,ISTD)是通过加热提高污染区域的温度，改变目标污染物的物化性质，从而显著增加气相或者液相中污染物的浓度，再将污染物抽提、回收并处理处置。该修复技术广泛应用于修复土壤及地下水中的氯代溶剂类、石油烃类、苯系物类、无机汞，以及各种持久性有机污染物(POPs)等。
与其他竞争修复技术相比，原位热脱附技术具有独特的优势，无须挖掘和运输污染土壤，二次污染相对可控，可同时处理多种污染物，对低渗透污染区、非均质污染区域具有较强的适用性和较好的修复效果，修复效率较高、不影响场地承载力等，为土壤及地下水修复提供了更快速和更彻底的处理污染源的修复方法。
该技术主要技术瓶颈就是能耗高、修复成本高，可持续性低，限制其规模化的应用。因此，针对该技术瓶颈问题，提出一种新型高效节能的原位热脱附修复方法，提高加热效率，降低能耗，节约成本。
发明内容
本发明提供一种污染土壤新型高效节能的原位热脱附修复方法，以克服传统原位热脱附技术能耗高、成本高等瓶颈问题。
为实现上述目的，本发明提供一种新型高效节能的原位热脱附修复系统，包括高能气体压裂模块、地下加热模块、抽提模块、地下加热供能模块、废气/废水收集处理模块、高温尾气回用模块、监控模块、三维可视化模块，地下加热供能模块为地下加热模块供热；抽提模块抽提物通向废气/废水收集处理模块，废气/废水收集处理模块收集的高温气体通向高温尾气回用模块；高能气体压裂模块、地下加热模块、抽提模块、地下加热供能模块、废气/废水收集处理模块、高温尾气回用模块的数据信息被监控模块监控，监控模块收集数据通过三维可视化模块整理、处理、输出和呈现。
具体的，监控模块通过传感器收集对土体温度、压力、抽提速率等关键参数，进行自动化监测、收集。
本发明同时提供一种新型高效节能原位热脱附修复方法，包括以下步骤：
(1)对待加热修复的污染土体先采用高能气体压裂技术，增加黏土层土体空隙，形成污染物逸散优势通道；
(2)完成土体压裂后，启动地下加热模块、地下抽提模块，地下加热供热模块和废水/废气收集处置模块，进行土体加热及抽提，废水/废气集中收集处置，去除目标污染物；
(3)监控模块借助传感器对土体温度、压力、抽提速率等关键参数，进行自动化监测、收集，并通过三维可视化模块在后台进行实时呈现。
具体的，在上述方法中，所述三维可视化模块借助物联网和计算机技术，自动收集高能气体压裂模块、加热模块、抽提模块、废气/废水处理、高温尾气回用模块的关键性数据信息，自动整理、处理、输出，并在后台可视化呈现；当土体温度、压力、设备等出现异常情况，后台直观监测并在显示屏幕上显示，发出警告信息，操作人员后台操作关闭，开启等操作可以远程控制相关设备，降低安全风险。
具体的，所述三维可视化模块对土体温度实时监测，当土体温度达到目标设定温度区域，后台自动关闭对应区域供能。
具体的，步骤(1)中所述高能气体压裂技术的具体操作为：将装满高能气体的长管状密闭装置通过钻孔放置于地下黏土层密实的土体，布置完毕后开启定向精准爆破，利用高能气体外射冲击力，增加地下黏土层土体裂隙。
具体的，步骤(2)中土体抽提的物质通过废水/废气收集处置模块进行气液分离，分离的废水进行废水处理，水质达标后排放；分离的废气处理达标后，分离废气中高温气体沿着预埋好的密闭管道，输送至待加热土体对污染土壤进行预加热。
本发明的有益效果在于:
1.在传统原位热脱附修复技术工艺主要包括地下加热模块、抽提模块、废水废气收集处理模块、监测控制模块等基础上，增加高能气体压裂模块、高温尾气回用模块和三维可视化模块，对原位热脱附修复全过程自动化、精准化控制，提高修复效率，缩短工期、降低能源消耗，实现原位热脱附修复技术的高效、节能目标。
2.增加高能气体压裂模块，通过增加土体裂隙，来提升污染土体修复效率问题；同时，对高温尾气热量进行回用，预热污染土体，实现节约能耗，降低成本问题。
3.三维可视化模块借助物联网及计算机技术，自动收集加热、抽提等模块关键性数据信息，并自动整理、处理、输出、可视化呈现，同时土体温度、压力、设备等出现异常及时反馈给后台，后台操作关闭，开启等操作可以远程控制相关设备，实现对整个修复过程的自动化、精准化控制。
附图说明
图1为本发明具体实施例中新型高效节能的原位热脱附修复系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，在一具体实施例中，本发明提供的新型高效节能的原位热脱附修复系统，包括高能气体压裂模块100、地下加热模块200、抽提模块300、地下加热供能模块400、废气/废水收集处理模块500、高温尾气回用模块600、监控模块700、三维可视化模块800，地下加热供能模块400为地下加热模块200供热；抽提模块300抽提物通向废气/废水收集处理模块500，废气/废水收集处理模块500收集的高温气体通向高温尾气回用模块600；高能气体压裂模块100、地下加热模块200、抽提模块300、地下加热供能模块400、废气/废水收集处理模块500、高温尾气回用模块600的数据信息被监控模块700监控，监控模块700收集数据通过三维可视化模块800整理、处理、输出和呈现。
本实施例中，监控模块700通过传感器收集对土体温度、压力、抽提速率等关键参数，进行自动化监测、收集。
本发明具体实施里中采用的新型高效节能原位热脱附修复方法，包括以下步骤：
(1)对待加热修复的污染土体先采用高能气体压裂技术(100高能气体压裂模块执行)，增加黏土层土体空隙，形成污染物逸散优势通道；
(2)完成土体压裂后，启动地下加热模块200、地下抽提模块300，地下加热供热模块400和废水/废气收集处置模块500，进行土体加热及抽提，废水/废气集中收集处置，去除目标污染物。
(3)监控模块700借助传感器对土体温度、压力、抽提速率等关键参数，进行自动化监测、收集，并通过三维可视化模块800在后台进行实时呈现。
在一具体实施例中，所述三维可视化模块800借助物联网和计算机技术，自动收集高能气体压裂模块100、加热模块200、抽提模块300、废气/废水处理500、高温尾气回用模块600关键性数据信息，自动整理、处理、输出，并在后台可视化呈现；当土体温度、压力、设备等出现异常情况，后台可以直观监测到并在显示屏幕上显示，发出警告信息，操作人员后台操作关闭，开启等操作可以远程控制相关设备，降低安全风险。
在一具体实施例中，所述三维可视化模块800对土体温度实时监测，当土体温度达到目标设定温度区域，后台自动关闭对应区域供能，实现对整个修复过程的自动化、精准化控制，避免过度加热及能源消耗，实现节约能源目标。
在一具体实施例中，所述高能气体压裂技术具体操作为：将装满高能气体的长管状密闭装置通过钻孔放置于地下黏土层密实的土体，布置完毕后开启定向精准爆破，利用高能气体外射冲击力，增加地下黏土层土体裂隙。
在一具体实施例中，步骤(2)中土体抽提的物质通过废水/废气收集处置模块500进行气液分离，分离的废水进行废水处理，水质达标后排放；分离的废气处理达标后，分离废气中高温尾气沿着预埋好的密闭管道，输送至待加热土体对污染土壤进行预加热，实现能源的回收再利用，节约能源。
以上对本发明各实施方式的描述是为了更好地理解本发明，其仅仅是示例性的，而非旨在对本发明进行限制。应注意，在以上描述中，针对一种实施方式示出的特征可以以相同或类似的方式在其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。本领域技术人员可以理解，在不脱离本发明构思的情况下，针对以上所描述的实施方式进行的各种变化和修改，均属于发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种新型高效节能原位热脱附修复系统，其特征在于：所述系统包括高能气体压裂模块、地下加热模块、抽提模块、地下加热供能模块、废气/废水收集处理模块、高温尾气回用模块、监控模块、三维可视化模块；所述地下加热供能模块为所述地下加热模块供热；所述抽提模块抽提物通向所述废气/废水收集处理模块；所述废气/废水收集处理模块收集处理的高温气体通向所述高温尾气回用模块；高能气体压裂模块、地下加热模块、抽提模块、地下加热供能模块、废气/废水收集处理模块、高温尾气回用模块的数据信息被所述监控模块监控，所述监控模块收集的数据通过所述三维可视化模块整理、处理、输出和呈现。
2.如权利要求1所述的新型高效节能原位热脱附修复系统，其特征在于：所述监控模块设置传感器，通过所述传感器收集对土体温度、压力、抽提速率等关键参数，进行自动化监测、收集。
3.一种新型高效节能原位热脱附修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对待加热修复的污染土体先采用高能气体压裂技术，增加黏土层土体空隙，形成污染物逸散优势通道；
(2)完成土体压裂后，启动地下加热模块、地下抽提模块，地下加热供热模块和废水/废气收集处置模块，进行土体加热及抽提，废水/废气集中收集处置，去除目标污染物；
(3)监控模块借助传感器对土体温度、压力、抽提速率等关键参数，进行自动化监测、收集，并通过三维可视化模块在后台进行实时呈现。
4.如权利要求3所述的新型高效节能原位热脱附修复方法，其特征在于，所述三维可视化模块借助物联网和计算机技术，自动收集高能气体压裂模块、加热模块、抽提模块、废气/废水处理、高温尾气回用模块的关键性数据信息，自动整理、处理、输出，并在后台可视化呈现；当土体温度、压力、设备等出现异常情况，后台直观监测并在显示屏幕上显示，发出警告信息，操作人员后台操作关闭，开启等操作可以远程控制相关设备，降低安全风险。
5.如权利要求3或4所述的新型高效节能原位热脱附修复方法，其特征在于，所述三维可视化模块对土体温度实时监测，当土体温度达到目标设定温度区域，后台自动关闭对应区域供能。
6.如权利要求3或4所述的新型高效节能原位热脱附修复方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述高能气体压裂技术的具体操作为：将装满高能气体的长管状密闭装置通过钻孔放置于地下黏土层密实的土体，布置完毕后开启定向精准爆破，利用高能气体外射冲击力，增加地下黏土层土体裂隙。
7.如权利要求3或4所述的新型高效节能原位热脱附修复方法，其特征在于，所述步骤(2)中土体抽提的物质通过废水/废气收集处置模块进行气液分离，分离的废水进行废水处理，水质达标后排放；分离的废气处理达标后，分离废气中高温气体沿着预埋好的密闭管道，输送至待加热土体对污染土壤进行预加热。
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