CN213195036U - 原位电阻加热~微生物降解耦合技术土壤修复系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，主要包括一井多级电阻加热单元和生物刺激剂调配‑注入单元，所述一井多级电阻加热单元是在一个电极井的不同深度位置设置上下两段不同功能的管状电极，上部管状电极通电后能够通过焦耳热加热土壤和地下水；下部管状电极不仅能够承载电流进而加热土壤，并连接有注药管且电极表面切缝处理，实现供药剂流入地下环境；所述生物刺激剂调配‑注入单元包括依次连接的药剂调配罐、注药泵、液体流量计和所述注药管，并通过所述注药管与下部管状电极连接。本实用新型能够根据污染场地地质分层情况区分修复处理，耦合了原位热脱附～生物强化技术降低了原位热处理的能耗，提高微生物修复效率。

Description

原位电阻加热~微生物降解耦合技术土壤修复系统

技术领域

本实用新型涉及一种有机污染场地的土壤修改系统，特别涉及一种适用于渗透性较好的石油烃和氯代烃复合有机污染场地的土壤修改系统。

背景技术

原位热脱附技术具有广谱高效，环境干扰少，不存在“异味扰民”问题等优点，已逐渐成为有机污染场地的主流处理技术，修复案例增长迅速。

而微生物降解技术是利用微生物新陈代谢作用催化降解土壤和地下水中有害污染物，其具有安全、经济性强、应用范围广、去除效率高和无明显的二次污染等显著优势，该技术在国内外已被广泛应用。

国内修复场地具有污染范围广、污染深度大和水文地质情况复杂等特点，单一处理技术往往不能取得良好的修复效果。目前，石油烃和氯代烃复合污染地块污染深度往往较大，其土层分布及其它水文地质条件存在明显的差异性。若采用原位热脱附修复技术，则存在能耗高问题；若采用微生物处理技术，则存在修复周期长等问题。

实用新型内容

本实用新型试图提供一种原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，采用原位热强化和微生物降解技术相耦合的协同修复工艺对污染场地进行治理，以快速且高效地完成场地修复。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，其特征在于：包括一井多级电阻加热单元，其中：

所述一井多级电阻加热单元是在一个电极井的不同深度位置设有上下两段不同功能的上部管状电极与下部管状电极；上部管状电极通电后能够通过焦耳热加热土壤和地下水，上部管状电极连通有注水管和抽提管；下部管状电极能够承载电流进而加热土壤，并连接有注药管，在下部管状电极的表面设有下部切缝，以供药剂流入地下环境；

所述上部管状电极单位长度上的运行功率为1～2kw/m，所述下部管状电极单位长度上的运行功率取值为0.5～1kw/m。

所述的原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，其中：还包括生物刺激剂调配-注入单元，其包括依次连接的药剂调配罐、注药泵、液体流量计和所述注药管，并通过所述注药管与下部管状电极连接。

所述的原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，其中：还包括尾气抽提-处理单元，其主要包括地下抽提井以及与地下抽提井相连的抽提泵，抽提泵的下游连接气液分离器，气液分离器的气相下游连接罗茨风机、尾气预处理设备和低温等离子体，气液分离器的液相下游连接储存与处理设备。

所述的原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，其中：还包括温度监测井，温度监测井中对应于上部管状电极以及下部管状电极的高度分别布置有温度监测探头，所述温度监测探头与中央控制单元相连，所述中央控制单元又通过调压器对上部管状电极与下部管状电极进行电压和功率进行调节。

所述的原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，其中：还包括地下水监测井，在地下水监测井中布置有DO和ORP监测探头，所述DO和ORP 监测探头与中央控制单元连接，所述中央控制单元能够控制所述注药泵的运行。

所述的原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，其中：还包括压力监测井，在压力监测井的井头安装有压力监测装置，在所述抽提管所连接的抽提管道中安装有气体流量计，所述气体流量计、压力监测装置与中央控制单元连接，所述中央控制单元能够控制所述罗茨风机和低温等离子体的运行。

所述的原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，其中：所述中央控制单元具有PLC设备和GPRS模块。

所述的原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，其中：上部管状电极与下部管状电极之间填充有低渗透土层予以分隔。

本实用新型的优点在于：针对渗透系数差的地层进行原位电阻加热修复处理，针对渗透性好的含水层进行原位电阻加热+微生物降解的绿色耦合技术进行处理，整个过程实现温度场的均匀性和生物药剂的有效分布，降低原位热处理的能耗，提高微生物修复效率，缩短生物修复周期，进而快速且高效地完成场地修复。

本实用新型还具有模块化、智能化和绿色节能化等特点，可以较短时间内高效对土壤和地下水进行处理，污染物去除率高。与常规原位热脱附装备处理污染场地所用相比，能耗可节约近30％。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是一井多级电阻加热单元的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供一种原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，主要包括一井多级电阻加热单元1、生物刺激剂调配-注入单元2、尾气抽提-处理单元3、监测单元和中央控制单元4，其中：

(1)一井多级电阻加热单元1

所述一井多级电阻加热单元1，如图2所示，根据污染地层的实际情况，在一个电极井的不同深度位置设有上部管状电极11与下部管状电极12。上部管状电极11与下部管状电极12四周以石墨滤料13填充，上部管状电极11与下部管状电极12之间填充有低渗透土层14(膨润土)予以分隔，上部管状电极11 的顶部填充有低渗透土层15(膨润土)形成密闭。上部管状电极11与下部管状电极12还以电缆16连接至地面，以提供发热所需电量。

上部管状电极11主要功能为热强化脱附，能够将场地加热至100℃左右，需要较大运行功率，单位长度上的运行功率一般为1～2kw/m，其与调压器连接，通电后通过焦耳热加热土壤和地下水。为了增加土壤湿度以降低电阻，在上部管状电极11内连通有注水管111，并在上部管状电极11表面设有上部切缝112，注入上部管状电极11内的水液由上部切缝112流出，降低周边土壤电阻，便于导电发热。在上部管状电极11内部的上方还连通有气体抽提管113，用于将产生的有机污染气体抽提出去。

下部管状电极12不仅能够承载电流产热，还需要进行微生物药剂注入，由于热脱附技术和微生物技术协同作用，场地加热至40℃左右即可，因此单位长度上的运行功率取值为0.5～1kw/m，其也与调压器连接。由地面至下部管状电极 12的顶部伸入有注药管121，并在下部管状电极12的表面设有下部切缝122，地面上调配好的药剂进入下部管状电极12后由下部切缝122流出，以对周边土壤进行电加热+微生物的综合降解处理。

(2)生物刺激剂调配-注入单元2

生物刺激剂调配-注入单元2主要包括依次连接的药剂调配罐21、注药泵22、液体流量计23和所述注药管121，并通过所述注药管121与下部管状电极12连接。调配好的生物刺激药剂通过注药泵22作用经注药管121进入下部管状电极 12，然后均匀地分散在地下环境，进而进行微生物技术强化修复。

(3)尾气抽提-处理单元3

尾气抽提-处理单元3主要包括地下抽提井31以及与地下抽提井31相连的抽提泵32，抽提泵32的下游连接气液分离器33，气液分离器33的气相下游连接罗茨风机34、尾气预处理设备35和低温等离子体36，气液分离器33的液相下游连接储存与处理设备37。地下抽提井31布设在呈三角形布置的一井多级电阻加热单元1的中心，地下抽提井31的底部深度与所述低渗透土层相当。由地下抽提井31中抽提出的废液进入储存与处理设备37，而由地下抽提井31中抽提出的高温、高湿和高粉尘原位热脱附尾气在罗茨风机34的作用下，经过预处理设备后进入低温等离子体36处理。所述罗茨风机34的最大抽提压力为 -50KPa～-70KPa。

(4)监测单元

监测单元主要包括布置在污染场地中的温度监测井51、压力监测井52和地下水监测井53。

温度监测井51中对应于上部管状电极11以及下部管状电极12的高度分别布置有温度监测探头，所述温度监测探头与所述中央控制单元4相连，能够将温度信息反馈到中央控制单元4，中央控制单元4通过调压器对上部管状电极 11与下部管状电极12进行电压和功率进行调节，一方面控制加热温度，还可达到稳压节能的效果。

压力监测井52的深度一般为2m～3m，井头安装有压力监测装置。

地下水监测井53的深度为污染深度，井管开筛，在地下水监测井53中布置有DO和ORP监测探头。

所述DO和ORP监测探头、压力监测装置都与中央控制单元4连接，将现场数据采集后传送至中央控制单元4进行数据实时存储和可视化监测。例如：所述注药泵22以及DO和ORP监测探头和液体流量计23均与中央控制单元4 连接，通过流量监测数据和现场运行情况，对注药泵22的运行进行远程控制；所述中央控制单元4根据所述压力监测装置和气体流量计(安装于抽提管所连接的抽提管道中)提供的数据，控制所述罗茨风机34和低温等离子体36的运行。

(5)中央控制单元4

中央控制单元4采用PLC设备和GPRS模块对一井多级电阻加热单元1所加电压和功率进行自动调节，对抽提风机、注药泵22等关键设备的启停和变频等进行远程控制。现场监测数据传输选用无线远传方式，在现有PLC设备基础上增加无线模块，并搭建无线远传平台，对环境数据进行监测。将安装在管道上的多功能涡街DO和ORP监测探头、温度监测井51内的温度监测探头和压力监测装置等监测装置与PLC装置连接，场地相关数据收集至中控室内上位机组态软件实时显示并存储记录。上位机组态软件还可对异常数据、操作进行报警提示，提示管理人员及时进行检修。

以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种原位电阻加热~微生物降解耦合技术土壤修复系统，其特征在于：包括一井多级电阻加热单元，其中：

所述一井多级电阻加热单元是在一个电极井的不同深度位置设有上下两段不同功能的上部管状电极与下部管状电极；上部管状电极通电后能够通过焦耳热加热土壤和地下水，上部管状电极连通有注水管和抽提管；下部管状电极能够承载电流进而加热土壤，并连接有注药管，在下部管状电极的表面设有下部切缝，以供药剂流入地下环境；

所述上部管状电极单位长度上的运行功率为1～2kw/m，所述下部管状电极单位长度上的运行功率取值为0.5～1kw/m。

2.根据权利要求1所述的原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，其特征在于：还包括生物刺激剂调配-注入单元，其包括依次连接的药剂调配罐、注药泵、液体流量计和所述注药管，并通过所述注药管与下部管状电极连接。

3.根据权利要求1所述的原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，其特征在于：还包括尾气抽提-处理单元，其主要包括地下抽提井以及与地下抽提井相连的抽提泵，抽提泵的下游连接气液分离器，气液分离器的气相下游连接罗茨风机、尾气预处理设备和低温等离子体，气液分离器的液相下游连接储存与处理设备。

4.根据权利要求1所述的原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，其特征在于：还包括温度监测井，温度监测井中对应于上部管状电极以及下部管状电极的高度分别布置有温度监测探头，所述温度监测探头与中央控制单元相连，所述中央控制单元又通过调压器对上部管状电极与下部管状电极进行电压和功率进行调节。

5.根据权利要求2所述的原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，其特征在于：还包括地下水监测井，在地下水监测井中布置有DO和ORP监测探头，所述DO和ORP监测探头与中央控制单元连接，所述中央控制单元能够控制所述注药泵的运行。

6.根据权利要求3所述的原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，其特征在于：还包括压力监测井，在压力监测井的井头安装有压力监测装置，在所述抽提管所连接的抽提管道中安装有气体流量计，所述气体流量计、压力监测装置与中央控制单元连接，所述中央控制单元能够控制所述罗茨风机和低温等离子体的运行。

7.根据权利要求4、5或6所述的原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，其特征在于：所述中央控制单元具有PLC设备和GPRS模块。

8.根据权利要求1所述的原位电阻加热～微生物降解耦合技术土壤修复系统，其特征在于：上部管状电极与下部管状电极之间填充有低渗透土层予以分隔。

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