CN212494529U

CN212494529U - 一种改进型电阻加热原位热脱附系统

Info

Publication number: CN212494529U
Application number: CN202022028919.5U
Authority: CN
Inventors: 刘泽权; 朱湖地; 魏丽; 宋盘龙; 卫阿四; 孙佳玥; 张俊翘; 李淑彩; 李孝梅; 郭天亮
Original assignee: Beijing Geoenviron Engineering and Technology Inc
Current assignee: Beijing Geoenviron Engineering and Technology Inc
Priority date: 2020-09-16
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2021-02-09
Anticipated expiration: 2030-09-16

Abstract

本实用新型提供一种改进型电阻加热原位热脱附系统，涉及污染修复技术领域，包括：电极加热井、抽提井、表面阻隔层和气相抽提系统；所述电极加热井内设有电极、第一气相抽提管和补水管，所述第一气相抽提管与所述气相抽提系统相连；所述抽提井内设有第二气相抽提管和抽水管，所述第二气相抽提管和抽水管均与所述气相抽提系统相连，所述抽水管的下端口低于所述第二气相抽提管的下端口；所述表面阻隔层封堵所述电极加热井和抽提井的井口，所述表面阻隔层自下而上包括HDPE膜、发泡水泥层和混凝土层。本实用新型的有益效果是：降低热脱附过程中的能量损耗，提升抽提效果，有效避免污染物无组织逸散。

Description

一种改进型电阻加热原位热脱附系统

技术领域

本实用新型涉及污染修复技术领域，尤其涉及到一种改进型电阻加热原位热脱附系统。

背景技术

目前，原址修复技术在国内受到了前所未有的重视；有机污染场地的高效修复技术，是场地修复成功的关键，修复技术手段包括物理、化学和生物修复技术，其中物理技术中的原位电流加热脱附技术是近年研究的热点。

原位电流加热热脱附技术是将电极插入有机污染土壤和地下水中，接通交流电使电流通过饱和土壤或不饱和土壤以及蓄水层，加热地下土壤和地下水至目标温度，促使污染物挥发、溶解、分解、被微生物降解，使目标污染物与土壤颗粒分离，最终去除污染物。

中国专利文献CN201720028807.5公开了一种“用于VOCs污染场地的电阻加热原位热脱附修复系统”，包括电极加热井、抽提井、阻隔系统等。但是该电阻加热原位热脱附修复系统存在以下缺陷：

1)采用HDPE膜铺设的表面阻隔系统的保温效果较差，表面阻隔层表面温度可达60℃，导致热量损失较大，能量浪费；

2)因水平抽提井工作抽取的负压，造成上层滞水水位被抽高，且宜向水平抽提系统汇集，导致部分水平抽提井被水封堵，影响污染物的抽提效果；

3)随着温度升高，阻隔系统与电极加热井的连接处，因热胀冷缩，宜产生缝隙，导致气化的污染物无组织逸散。

实用新型内容

为克服现有的电阻加热原位热脱附技术中存在热损较大、抽提效果受影响、以及容易产生二次污染的技术缺陷，本实用新型提供一种改进型电阻加热原位热脱附系统，其能够降低能量损耗、提升抽提效果，有效避免污染物无组织逸散。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种改进型电阻加热原位热脱附系统，包括：

电极加热井、抽提井、表面阻隔层和气相抽提系统；

所述电极加热井内设有电极、第一气相抽提管和补水管，所述第一气相抽提管与所述气相抽提系统相连；

所述抽提井内设有第二气相抽提管和抽水管，所述第二气相抽提管和抽水管均与所述气相抽提系统相连，所述抽水管的下端口低于所述第二气相抽提管的下端口；

所述表面阻隔层封堵所述电极加热井和抽提井的井口，所述表面阻隔层自下而上包括HDPE膜、发泡水泥层和混凝土层。

作为本实用新型的进一步改进，还包括监控井；

所述监控井内安装监控设备，所述监控设备通过线路连接外部监控系统；所述表面阻隔层封堵所述监控井的井口。

作为本实用新型的进一步改进，所述监控设备包括温度传感器和压力传感器。

作为本实用新型的进一步改进，所述电极加热井、抽提井和监控井均为多个，所述电极加热井与抽提井相互间隔设置。

作为本实用新型的进一步改进，所述电极通过电缆连接外部供电系统连接，所述补水管上端连接补水系统，所述电极、补水管和第一气相抽提管在电极加热井中深度依次减小。

作为本实用新型的进一步改进，

所述抽水管上端连接离心泵，所述离心泵连接气相抽提系统；

作为本实用新型的进一步改进，

所述抽提井内抽水管的下端口低于所述第二气相抽提管的下端口，且两下端口的高度差不小于0.5m

作为本实用新型的进一步改进，

所述HDPE膜的铺设厚度为1mm；

所述发泡水泥层的铺设厚度为10cm；

所述混凝土层为C20混凝土层，铺设厚度为10cm。

作为本实用新型的进一步改进，

所述气相抽提系统包括依次连接的汽水分离器、气体冷凝系统、真空泵、气体净化系统、引风机和烟囱，所述汽水分离器分别与所述第一气相抽提管、第二气相抽提管和离心泵相连；

所述气相抽提系统还包括相互连接的污水暂存系统和污水处理系统，所述汽水分离器、气体冷凝系统和真空泵均与所述污水暂存系统连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述电极加热井和抽提井内均设有填料层。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过在抽提井内设置抽水管，在气相抽提系统工作期间抽提地下水至第二气相抽提管下端口以下，避免第二气相抽提管的下端口被地下水堵塞影响第二气相抽提管对土壤中热脱附出的气体的抽提；在电极井中设置第一气相抽提管，使电极加热井中维持微负压环境，进而使电极井中污染蒸汽从第一气相抽提管溢出，避免污染蒸汽通过表面阻隔层与电极加热井的缝隙直接无组织逸散，造成二次污染；表面阻隔层设置HDPE膜，隔离污染蒸汽，设置发泡水泥层降低电极加热能量的损耗，提升抽提效率。

表面阻隔层上侧设置的C20混凝土层为气相抽提管、抽水管及补水管的稳固安装提供了结构基础。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的一种改进型电阻加热原位热脱附系统示意图；

图2为本实用新型实施例所述的电极加热井结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述的抽提井结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述的表面阻隔层铺设结构示意图；

图5为本实用新型实施例所述的抽提井和电极加热井间隔设置示意图。

附图标记说明：

1、电极加热井；2、抽提井；3、监控井；4、表面阻隔层；4-1、原土层；4-2、HDPE膜；4-3、发泡水泥层4-4、混凝土层；5、供电系统；6、补水系统；7、监控系统；8、离心泵；9、汽水分离器；10、气体冷凝系统；11、真空泵；12、气体净化系统；13、引风机；14、烟囱；15、污水暂存系统；16、污水处理系统；17、填料层；18、补水管；19、第一气相抽提管；20、电极；21、电缆；22、第二气相抽提管；23、抽水管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：

如图1所示，本实用新型提供的一种改进型电阻加热原位热脱附系统，包括：电极加热井1、抽提井2、表面阻隔层4和气相抽提系统；

电极加热井1，电极加热井1为多个，电极加热井1内设有电极20、第一气相抽提管19和补水管18，电极20通过电缆21连接外部供电系统5；第一气相抽提管19上端连接气相抽提系统，气相抽提系统包括依次连接的汽水分离器9、气体冷凝系统10、真空泵11、气体净化系统12、引风机13和烟囱14，相互连接的污水暂存系统15和污水处理系统16，第一气相抽提管19通过泵体与汽水分离器9相连，汽水分离器9、气体冷凝系统10和真空泵11均与污水暂存系统15连接；补水管18上端连接补水系统6；补水管18的下端口低于第一气相抽提管19下端口，电极20的下端低于补水管18的下端；电极加热井1内设有填料层17，填料层17为10-20目的填充材料，直接填充在电极加热井1中，且填料层17包括导电填料层和非导电填料层，导电填料层填充在目标加热土壤区域，非导电填料层填充在非目标解热土壤区域。

抽提井2，抽提井2包括多个，抽提井2内设有第二气相抽提管22和抽水管23；第二气相抽提管22的放置方式包括水平放置或竖直放置。抽水管23的下端口低于第二气相抽提管22的下端口，且抽水管23的下端口低于第二气相抽提管22的下端口，且两下端口的高度差不小于0.5m；第二气相抽提管22上端连接气相抽提系统的汽水分离器9；抽水管23上端连接离心泵8，离心泵8连接气相抽提系统的汽水分离器9，电极加热井1与抽提井2相互间隔设置，如图5所示；抽提井2内设有填料层17，填料层17为10-20目的填充材料，直接填充在抽提井2中。

监控井3，监控井3包括多个，监控井3内安装监控设备，监控设备包括温度传感器和压力传感器，均通过线路连接外部监控系统7；

表面阻隔层4，表面阻隔层4设于电极加热井1、抽提井2和监控井3所在区域的原土层4-1上侧，封堵电极加热井1、抽提井2和监控井3，包括自下而上依次设置的HDPE膜4-2、发泡水泥层4-3和混凝土层4-4，如图4所示。

其中，

HDPE膜4-2的铺设厚度为1mm；

发泡水泥层4-3的铺设厚度为10cm；

混凝土层4-4为C20混凝土层，铺设厚度为10cm。

实施例：

本实用新型提供了一种改进型电阻加热原位热脱附系统，使用方法如下：

如图1所示，监控井3内的监控设备包括温度传感器和压力传感器，实时采集地下温度和压力数据，将收集到的温度数据和压力数据通过线路发送监控系统7，监控系统7通过监控到的数据控制供电系统5和抽提井2的工作；或者，将收集到的温度数据和压力数据发送监控系统7，并显示在显示屏上；

如图2所示，电极加热井1内电极20连接供电系统5，供电系统5包括变压器、电能输送设备和电能控制单元，供电系统5将入场电压变为适用于本场地的工作电压并传输给电极20，同时结合监控系统7的监控数据调节电能的供给；或者，工作人员根据显示屏上的温度和压力数据调节供电系统的电能供给；两个电极20之间利用土壤和地下水作为天然导体，补水系统6包括一个水箱，通过水箱给电极加热井1补充水分，保持电极加热井1内的导电性，将电流传输给饱和或非饱和土壤，焦耳效应产生的热能加热土壤和地下水，促进污染物与土壤颗粒的脱附，以去除目标污染区的污染物；加热温度可以达到水的沸点，进而使污染物蒸出，达到修复污染场地的目的。

在电极加热井1导电加热过程中，表面阻隔层4受温度影响热胀冷缩，容易出现裂缝，进而会造成蒸出的污染气体从裂缝无组织逸出，故在电极加热井1中设置第一气相抽提管19，通过第一气相抽提管19连接抽气泵，抽气泵工作时，使电极加热井1内维持微负压环境，使蒸出的污染气体通过第一气相抽提管19及抽气泵进入气相抽提系统；

如图3所示，抽提井2在电极加热井1工作过程中，第二气相抽提管22通过连接抽气泵持续抽取土壤及地下水中蒸出的污染气体，将污染气体抽提到气相抽提系统；在抽提井2中设置抽水管23，抽水管23在离心泵8的作用下抽提地下水，将地下水高度抽提到第二气相抽提管22的下端口以下，保证第二抽提管的下端口不被地下水阻塞，抽提通畅；

气相抽提系统工作过程为：将第一气相抽提管19和第二气相抽提管22收集到的蒸汽以及离心泵8在抽水管23中抽出的污染地下水通过汽水分离器9实现汽水分离，将分离出的水分排入污水暂存系统15，污水暂存系统15可以为水箱或蓄水池，将气体排入气体冷凝系统10，将气体中的水蒸气冷凝后得到的水分排入污水暂存系统15，将气体通过气体净化系统12，实现尾气达标后排放；其中真空泵11和引风机13为蒸汽提供动力。

在电极20通电过程中，表面阻隔层4温度也会升高，进而将能量释放到空气中，造成能量损耗，当在土壤中加入发泡水泥，将表面阻隔层4的导热系数由1.2W/(m·℃)降至0.4W/(m·℃)，有效降低了能量的损耗。

本实施例中所述污水处理系统16、气体净化系统12均可参照现有技术，在此不在赘述。

本实用新型的优点：

本实用新型通过在抽提井2内设置抽水管23，在气相抽提系统工作期间抽提地下水至第二气相抽提管22下端口以下，避免第二气相抽提管22的下端口被地下水堵塞影响第二气相抽提管22对土壤中热脱附出的气体的抽提；在电极20井中设置第一气相抽提管19，使电极加热井1中维持微负压环境，进而使电极20井中污染蒸汽从第一气相抽提管19溢出，避免污染蒸汽通过表面阻隔层4与电极加热井1的缝隙直接无组织逸散，造成二次污染；表面阻隔层4设置HDPE膜，隔离污染蒸汽，设置发泡水泥层降低电极20加热能量的损耗，提升抽提效率。表面阻隔层4上侧设置的C20混凝土层为气相抽提管、抽水管23及补水管18的稳固安装提供了结构基础。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种改进型电阻加热原位热脱附系统，其特征在于，包括：电极加热井、抽提井、表面阻隔层和气相抽提系统；

2.根据权利要求1所述的一种改进型电阻加热原位热脱附系统，其特征在于：还包括监控井；

3.根据权利要求2所述的一种改进型电阻加热原位热脱附系统，其特征在于：所述监控设备包括温度传感器和压力传感器。

4.根据权利要求2所述的一种改进型电阻加热原位热脱附系统，其特征在于：所述电极加热井、抽提井和监控井均为多个，所述电极加热井与抽提井相互间隔设置。

5.根据权利要求1所述的一种改进型电阻加热原位热脱附系统，其特征在于：所述电极通过电缆连接外部供电系统连接，所述补水管上端连接补水系统，所述电极、补水管和第一气相抽提管在电极加热井中深度依次减小。

6.根据权利要求1所述的一种改进型电阻加热原位热脱附系统，其特征在于：所述抽水管上端连接离心泵，所述离心泵连接气相抽提系统。

7.根据权利要求1或6所述的一种改进型电阻加热原位热脱附系统，其特征在于：所述抽提井内抽水管的下端口低于所述第二气相抽提管的下端口，且两下端口的高度差不小于0.5m。

8.根据权利要求1所述的一种改进型电阻加热原位热脱附系统，其特征在于：

所述HDPE膜的铺设厚度为1mm；

所述发泡水泥层的铺设厚度为10cm；

所述混凝土层为C20混凝土层，铺设厚度为10cm。

9.根据权利要求1所述的一种改进型电阻加热原位热脱附系统，其特征在于：

10.根据权利要求1所述的一种改进型电阻加热原位热脱附系统，其特征在于：

所述电极加热井和抽提井内均设有填料层。