CN217726630U - 一种电阻加热原位热脱附系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电阻加热原位热脱附系统，属于污染修复领域。针对现有污染修复导电性差且效率慢的问题，本实用新型提供了一种电阻加热原位热脱附系统，包括容纳井，容纳井的内部设置有多相抽提井、电加热井和温度监测井，多相抽提井内设置有抽提管，抽提管与处理机构连接，处理机构用于处理抽提管内的物体，所述容纳井的外部设置有若干个金属导管，若干个金属导管均与供水箱连通，且金属导管上开设有供水孔。本实用新型通过金属导管一来由于其本身金属材质可增加该土壤区域的导电性能，二来通过供水孔更进一步改善该土壤区域内不良地质的导电性能；通过补充水源增加土壤导电率，并且能够弥补局部区域升温慢且导向性差的问题，效率高且效果好。

Description

一种电阻加热原位热脱附系统

技术领域

本实用新型属于污染修复技术领域，更具体地说，涉及一种电阻加热原位热脱附系统。

背景技术

原位热脱附对挥发性、半挥发性有机污染物均有较好的去除效果，修复周期短，修复效率高，应用较广泛。原位热脱附技术的加热方式主要包括电阻加热、热传导及蒸汽加热。现有的原位电阻热脱附技术存在：升温较慢，加热效率受土壤性质影响较大等不足之处。原位电阻热脱附技术是通过在地下布设电阻棒，电阻通电后电流经过饱和层和非饱和层介质产生热量对地下土壤和水加热。由于地下介质电阻较小，升温较慢，并且在低渗透性的土壤中含水量较少，导电性更低，效果差。

针对上述问题也进行了相应的改进，如中国专利申请号CN202022028919.5，公开日为2021年2月9日，该专利公开了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。该专利的不足之处在于：虽能有效降低能耗，但是整体热传导效率差。

又如中国专利申请号CN202023160947.9，公开日为2021年9月24日，该专利公开了一种土壤原位热脱附修复系统，包括多个加热井，呈正多边形排布，用于加热待修复区域内的土壤；热量回收井，位于多个加热井的中心，用于回收加热井排出的加热介质的热量与土壤进行热交换，多个加热井的加热介质出口通过管道与热量回收井的加热介质回收口相连通；至少一个抽提井，分布于多个加热井包围的区域内，用于抽提加热后土壤中挥发的有害气体。该专利的不足之处在于：虽能有效提高热量利用率，但是整体布置繁琐。

实用新型内容

1、要解决的问题

针对现有污染修复导电性差且效率慢的问题，本实用新型提供了一种电阻加热原位热脱附系统。本实用新型通过金属导管一来由于其本身金属材质可增加该土壤区域的导电性能，二来通过供水孔更进一步改善该土壤区域内不良地质的导电性能；通过补充水源增加土壤导电率，并且能够弥补局部区域升温慢且导向性差的问题，效率高且效果好。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种电阻加热原位热脱附系统，包括容纳井，容纳井的内部设置有多相抽提井、电加热井和温度监测井，多相抽提井内设置有抽提管，抽提管与处理机构连接，处理机构用于处理抽提管内的物体，所述容纳井的外部设置有若干个金属导管，若干个金属导管均与供水箱连通，且金属导管上开设有供水孔。

更进一步的，金属导管上等间距开设有若干个供水孔，且供水孔的出水方向与金属导管的轴线呈大于或小于90°设置。

更进一步的，相邻两个金属导管的间距为0.5m～2m。

更进一步的，所述电加热井包括井套管，井套管内设置有电加热棒，电加热棒内均匀分布有电阻丝，且在电加热棒内填充有耐高温导热层。

更进一步的，容纳井的井口处设置有表面阻隔层，表面阻隔层自下而上包括HDPE膜、发泡水泥层和混凝土层。

更进一步的，所述处理机构包括汽水分离器，汽水分离器的一侧与抽提管连接，另一侧通过提升泵与废水处理器连接，汽水分离器的顶部通过真空泵与废气处理器连接。

更进一步的，电加热井与供电机构连接，且供电机构与控制器电连接，且控制器还与温度监测井电连接，控制器根据温度监测井发送的温度监测信号控制供电机构的开启或关闭，从而实现电加热井的工作或停止。

更进一步的，抽提管在靠近汽水分离器的一侧设置有真空计，真空计与控制器电连接。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型通过在容纳井外部的土壤区域插入金属导管，金属导管一来由于其本身金属材质可增加该土壤区域的导电性能，二来通过金属导管上的供水孔与供水箱连接向该土壤区域内注入水源，更进一步改善该土壤区域内不良地质的导电性能；整个系统结构简单，通过补充水源增加土壤导电率，并且金属导管的设置也能够弥补局部区域升温慢且导向性差的问题，保证对土壤修复的同时成本低，适合广泛使用；

(2)本实用新型在金属导管上等间距开设供水孔，提高供水效率的同时能够保证对土壤区域的全覆盖，不会存在局部供水不足导致局部导电性能差的问题；并且将供水孔倾斜设置，使得出水的方向成斜线，增加水的流动性，继而提高水的流速，进一步提高供水速率，同时增大了与土壤的接触面积，进一步保证该区域内土壤的导电性；对相邻两个金属导管的间距进行限定，节省成本的同时保证效果；

(3)本实用新型通过在井套管内设置电加热棒，通过电加热棒内的电阻丝通电进行加热，结构设计简单并且安全，电阻丝均匀分布在电加热棒内使得加热均匀，避免温度相差过大导致效果不好的现象；同时耐超高温导热填充材料的填充进一步保证加热效果，能够去除多种土壤污染物；

(4)本实用新型通过在容纳井的井口处设置表面阻隔层，表面阻隔层的设置具有绝缘作用，可以避免污染物无组织逸散以此来降低二次污染风险，保证整个操作的安全性与环保性；并且通过控制器的设置，使得整个系统自动化程度较高，节省人工成本的投入，通过温度监测井内的温度传感器监测该区域土壤的温度，随后再由控制器控制电加热井的工作或停止，操作便捷，安全性高。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图中：1、多相抽提井；2、电加热井；3、温度监测井；4、金属导管；5、供水箱；6、供电机构；7、真空计；8、汽水分离器；9、提升泵；10、真空泵；11、废气处理器。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1所示，一种电阻加热原位热脱附系统，包括容纳井，容纳井的内部设置有多相抽提井1、电加热井2和温度监测井3。在这进行说明的是，容纳井可以设置为多个，即在多个区域设置有多相抽提井1、电加热井2和温度监测井3。电加热井2用于对该区域内的地下土壤和水进行加热，多相抽提井1用于在电加热井2工作时抽取土壤及地下水中蒸出的污染气体，将污染气体抽提到后续的处理机构进行处理；温度监测井3用于监测该区域内土壤的温度。具体的，电加热井2包括井套管，井套管内设置有电加热棒，电加热棒布设在土壤中，电加热棒内均匀分布有电阻丝，且在电加热棒内填充有耐超高温导热填充材料，通过对电加热棒进行供电实现加热。并且井套管内还设置有抽提管和补水管，抽提管与处理机构连接，实现对电加热井2中加热后产生的污染气体进行抽取处理，补水管的设置能够给电加热井2补充水分，保持电加热井2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，以达到去除目标污染区的污染物，加热温度达到水的沸点进而使得污染物蒸出达到修复污染场地的目的。且井套管与电加热棒的材料均为碳化硅管，井套管与电加热棒之间存在间隙。本实施例中通过电加热棒内的电阻丝通电进行加热，结构设计简单并且安全，电阻丝均匀分布在电加热棒内使得加热均匀，避免温度相差过大导致效果不好的现象；在电加热棒内的间隙中填充耐高温导热层，所述耐高温导热层为耐超高温导热填充材料(耐超高温导热填充材料可以由基于碳化硅和二硼化锆的陶瓷混合物组成的多层材料)，进一步保证加热效果，能够去除多种土壤污染物。多相抽提井1内设置有抽提管，抽提管横向设置，并且抽提管与处理机构连接，处理机构用于处理抽提管内的物体；且多相抽提井1内还设置有抽水管，抽水管通过离心泵连接处理机构，用于对抽水管内的水进行处理，并且在多相抽提井1中填充10-20目的填充材料。所述温度监测井3内设置有温度传感器，并且温度传感器与外部显示设备连接，便于查看地下区域内土壤温度。为了进一步加大温度监测井3的监测范围，还可以设置有压力传感器，并与外部显示设备连接。并且在本实施例中所述处理机构包括汽水分离器8，汽水分离器8的一侧与多相抽提井1内的抽提管、电加热井2内的抽提管连接，汽水分离器8的另一侧通过提升泵9与废水处理器连接，汽水分离器8的顶部通过真空泵10与废气处理器11连接，废水处理器由依次连接的调节池、氧化池、吹脱塔和尾气处理机构构成，氧化池连接氧化药剂储罐，吹脱塔连接絮凝剂储罐以及空气鼓入装置，吹脱塔的气体输送端连接尾气处理机构；废气处理器11则包括两组并联连接的活性炭储罐，每组活性炭储罐设置一个或两个活性炭储罐，两组活性炭储罐在汇合管路末端依次连接引风机、烟囱。当然，本申请中的废水处理器和废气处理器11、汽水分离器8在现有技术中较为常见，本申请也不涉及到对其内部构成进行改进，因此不再详细赘述其组成。

本申请通过在容纳井的外部设置有若干个金属导管4，若干个金属导管4均与供水箱5连通，且金属导管4上开设有供水孔。金属导管4的设置不再是向电加热井2内注入水流，而是在电加热井2、多相抽提井1和温度监测井3外部的土壤区域即容纳井的外部区域注入水流，因土壤存在一些电解质溶液，土壤是具有导电的能力，但是通常容纳井内部土壤区域加热效率高，升温快，而容纳井外部土壤区域存在加热效率慢，升温慢，且土壤中含水量较少导致其导电性更低，效果更差，在这进行说明的是，本申请中的容纳井内部与外部并非是隔绝的，其内部土壤与外部土壤是相通的，即容纳井只是一个在土壤表面开设的井口，井口内设置有多相抽提井1、电加热井2和温度监测井3。因此本申请在容纳井外部设置有金属导管4，金属导管4一来由于其本身金属材质可增加该土壤区域的导电性能；二来通过金属导管4上的供水孔与供水箱5连接向该土壤区域内注入水源，更进一步改善该土壤区域内不良地质的导电性能。金属导管4的设置方式也较为简单，直接向土壤内插入并固定即可。整个系统结构简单，通过补充水源增加土壤导电率，提高加热效率；并且金属导管4的设置也能够弥补局部区域升温慢且导向性差的问题，因在实际操作过程中，会设置多个容纳井，每个容纳井所在的区域可能会存在升温不一致的情况，因此金属导管4的设置能够有效避免此种问题，可以在升温区域慢的位置附近设置金属导管4进行注水，增加导电率，保证对土壤修复效果好的同时成本低，适合广泛使用。

更进一步的，在本实施例中在金属导管4上等间距开设有若干个供水孔，供水孔的数量多即加快了供水效率，且等间距开设在金属管4上，能够保证对土壤区域的全覆盖，不会存在局部供水不足导致局部导电性能差的问题。并且将相邻两个金属导管4的间距为0.5m～2m，相邻金属导管4太近会导致金属导管4的数量增多，增加成本；太远又会导致供水效率慢。更具体的，供水孔的出水方向与金属导管4的轴线呈大于或小于90°设置，即以圆形的供水孔为例，供水孔不是垂直金属导管4进行打通设置的，而是以倾斜的方式打通在金属导管4上，这样的设置是为了增加水的流动性，继而提高水的流速，进一步提高供水速率，同时增大了与土壤的接触面积，进一步保证该区域内土壤的导电性。在这进行说明的是，供水箱5内的介质可以为水，也可以为在水中加入无机盐配成淡盐水，以此来进一步增加导电率，同时不会引入污染物。

实施例2

基本同实施例1，具体的，为了进一步保证整个电阻加热原位热脱附系统工作的稳定性以及安全性，本实施中在容纳井的井口处设置有表面阻隔层，表面阻隔层自下而上包括HDPE膜、发泡水泥层和混凝土层，表面阻隔层的设置具有绝缘作用，可以避免污染物无组织逸散以此来降低二次污染风险，保证整个操作的安全性与环保性。

为了进一步保证系统操作的便捷性以及提高自动化程度，在本实施例中电加热井2与供电机构6连接，通过供电机构6实现对电加热井2的通电或断电，具体的，供电机构6包括变压器、电能输送设备和电源，变压器的设置是将电压变成适用于本场地的工作电压并输送给电加热井2中的电加热棒实现加热。且供电机构6与控制器电连接，且控制器还与温度监测井3电连接，控制器根据温度监测井3发送的温度监测信号控制供电机构6的开启或关闭，从而实现电加热井2的工作或停止。通过温度监测井3内的温度传感器监测该区域土壤的温度，随后再由控制器控制电加热井2的工作或停止，操作便捷，安全性高；并且可以通过每个温度监测井3的温度信号判断哪些区域处于升温慢的区域，在该区域内可进行金属导管4的插入以此提高该区域内的导电率。同时多相抽提井1中的抽提管在靠近汽水分离器8的一侧设置有真空计7，真空计7与控制器电连接，通过真空计7对该抽提管内的气体进行气压的测量，避免容纳井内气压过大所造成不利影响，增加整个系统的安全性。

本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种电阻加热原位热脱附系统，包括容纳井，容纳井的内部设置有多相抽提井(1)、电加热井(2)和温度监测井(3)，多相抽提井(1)内设置有抽提管，抽提管与处理机构连接，处理机构用于处理抽提管内的物体，其特征在于：所述容纳井的外部设置有若干个金属导管(4)，若干个金属导管(4)均与供水箱(5)连通，且金属导管(4)上开设有供水孔。

2.根据权利要求1所述的一种电阻加热原位热脱附系统，其特征在于：金属导管(4)上等间距开设有若干个供水孔，且供水孔的出水方向与金属导管(4)的轴线呈大于或小于90°设置。

3.根据权利要求2所述的一种电阻加热原位热脱附系统，其特征在于：相邻两个金属导管(4)的间距为0.5m～2m。

4.根据权利要求1所述的一种电阻加热原位热脱附系统，其特征在于：容纳井的井口处设置有表面阻隔层，表面阻隔层自下而上包括HDPE膜、发泡水泥层和混凝土层。

5.根据权利要求1所述的一种电阻加热原位热脱附系统，其特征在于：所述处理机构包括汽水分离器(8)，汽水分离器(8)的一侧与抽提管连接，另一侧通过提升泵(9)与废水处理器连接，汽水分离器(8)的顶部通过真空泵(10)与废气处理器(11)连接。

6.根据权利要求5所述的一种电阻加热原位热脱附系统，其特征在于：电加热井(2)与供电机构(6)连接，且供电机构(6)与控制器电连接，且控制器还与温度监测井(3)电连接，控制器根据温度监测井(3)发送的温度监测信号控制供电机构(6)的开启或关闭，从而实现电加热井(2)的工作或停止。

7.根据权利要求6所述的一种电阻加热原位热脱附系统，其特征在于：抽提管在靠近汽水分离器(8)的一侧设置有真空计(7)，真空计(7)与控制器电连接。

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