[發明專利]基于電壓變頻調節的污染土壤電阻加熱運行自優化系統和方法

在審

• 申請號: 202110438962.5
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113102479A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 焦文濤;詹明秀;鄔劉濤;籍龍杰;王世玉;陳芒;田青山;張晨琛
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: B09C1/06
• 分類號: B09C1/06;B09C1/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

本發明公開一種基于電壓變頻調節的污染土壤電阻加熱運行自優化系統和方法。該自優化系統利用高密度電法，將高密度電法測試電極根據污染物濃度大小布置在電極井的周圍，并將采集到的土壤的電阻率信息實時地傳輸給新型電阻加熱調壓柜，新型調壓柜可以根據高密度電法的反饋信息，指導電極布置、進行變頻調壓，從而實現電極覆蓋區域土壤的精準加熱，提高覆蓋區域土壤的加熱效率，減少系統能耗，降低修復成本。本發明可根據當地污染區域的具體情況進行安裝，可實現自優化調節，投資成本較低，適用于修復有機非重金屬污染的土壤，具有較大的推廣價值。

技術領域

本發明涉及污染土壤修復裝置領域，特別涉及一種基于高密度電法和電壓變頻調節的污染土壤電阻加熱運行自優化系統。

背景技術

我國土壤環境形勢日益嚴峻，重污染企業用地、工業廢棄地和工業園區等場地的土壤修復問題亟待解決。相較于其他土壤修復技術，土壤原位熱修復技術由于無需挖掘和運輸污染土壤、二次污染小、對低滲透非均質污染區域適應性強等優點，快速成為我國場地土壤修復的核心技術之一。土壤原位電阻加熱法的加熱相對均勻、土壤修復效果好、熱能利用率相對較高，已經成為土壤修復的主流選擇。但是當前電阻加熱法的土壤加熱系統仍存在以下缺點：加熱系統采用交流電直接接入土壤的通電方式，無法實現變頻、調壓和功率控制；加熱電極的排布方式采用由重復等邊三角形構成的三相布局，該方式產生的電場在土壤中分布不均，尤其在三個電極覆蓋的中心區域電場小，加熱效率低，造成整個覆蓋區域溫度場分布不均，加熱系統能耗增高，增加了土壤修復的經濟成本。因此，研發輸出功率可調、加熱電場分布精準控制、能耗低的均勻電加熱裝備十分必要。

高密度電法即是高密度電阻率法，它是以巖、土導電性的差異為基礎，研究人工施加穩定電流場的作用下地下傳導電流分布規律的一種電探方法。高密度電法的基本原理與傳統的電阻率法完全相同，不同的是在觀測中設置了較高密度的測點，能有效地進行多種電極排列方式的測量，從而可以獲得較豐富的關于地電結構狀態的地質信息，且與傳統的電阻率法相比，成本低，效率高、信息豐富。因此，將高密度電法技術用在原位土壤電阻加熱系統中，能夠在前期有效地指導電極布置，并且在系統運行過程中，電源可以根據高密度電法的反饋信息，進行變頻、調壓和功率控制，能有效地降低系統能耗，提高修復效率。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提出一種基于高密度電法和電壓變頻調節的污染土壤電阻加熱運行自優化系統和方法，充分發揮高密度電法的優勢，將高密度電法測試電極根據污染物濃度大小布置在電極井的周圍，并將采集到的土壤的電阻率信息實時地傳輸給新型電阻加熱調壓柜，新型調壓柜可以根據高密度電法的反饋信息，進行變頻調壓，從而實現電極覆蓋區域土壤的精準加熱和均勻加熱，提高覆蓋區域土壤的加熱效率，減少系統能耗，降低土壤修復成本。此方案實現原位土壤電阻熱修復的能耗低、修復周期短、效率高、施工相對簡單。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于電壓變頻調節的污染土壤電阻加熱運行自優化系統，所述的土壤電阻加熱運行自優化系統包括新型電阻加熱調壓柜、電極、抽提井、高密度電法測試電極、高密度電法測試儀、熱交換器、冷卻水塔、氣液分離罐、風機、蒸汽處置裝置、活性炭吸附裝置、水泵、廢液處置裝置。

所述電極插入污染土壤中，所述新型電阻加熱調壓柜與電極相連，對污染土壤施加電場，通過電阻效應加熱污染土壤，使其脫附、揮發的污染物從土壤中逸散，通過抽提井抽提；

所述高密度電法測試電極根據現場土壤污染物的濃度布置在電極的周圍，所述高密度電法測試電極與高密度電法測試儀相連，高密度電法測試電極測量得到土壤的電阻率信息，高密度電法測試儀采集并存儲污染地塊的土壤電阻率信息；所述高密度電法測試儀與新型電阻加熱調壓柜相連，將采集得到的電阻率信息反饋給新型電阻加熱調壓柜，實現系統的變頻、調壓和功率控制。