[發明專利]一種強化熱脫附效果的土壤修復系統及方法

在審

• 申請號: 202110503938.5
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113172084A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 袁高洋;戴秀輝;葛傳芹;沈詣;狄昌偉;孫吉
• 申請（專利權）人: 江蘇大地益源環境修復有限公司
• 主分類號: B09C1/06
• 分類號: B09C1/06
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 秦秋星

本發明提供一種強化熱脫附效果的土壤修復系統及方法，包括埋設在待修復土壤表層以下的加熱井、抽提井、注氣井，以及為加熱井提供熱量的熱量供應裝置、用于抽提所述抽提井中氣體的真空泵和用于處理真空泵抽提出的氣體的污染物處理裝置；所述加熱井為內外套管式加熱井，熱量供應裝置產生的煙氣自內套管上部進口進入，自內套管底部出口進入外套管；外套管上部設置煙氣出口連通注氣井。本發明一方面可以充分利用煙氣余熱與土壤之間加強傳質傳熱，加快土壤升溫；另一方面利用煙氣中含有大量水蒸氣和二氧化碳加強土壤中污染物的流動，從而強化抽提效率。

技術領域

本發明涉及土壤修復領域，主要應用于有機污染土壤治理場地，特別是涉及一種強化燃氣熱脫附效果的土壤修復系統及方法。

背景技術

土壤作為人類賴以生存的一部分，在人類的日常生活中起到至關重要的作用。但伴隨著經濟的飛速發展及工業技術水平的提升，國內日常生活、種植養殖和工礦企業對土壤的污染相互疊加，形成多種新舊污染源、二次污染相互混合的現狀。這種現狀對我國質量安全、生態環境安全以及人類健康甚至社會經濟可持續發展造成了嚴重的威脅。

目前我國采用的土壤修復手段可大致分為三種：化學修復、生物修復和物理修復，這三種修復方式各有利弊，但從修復周期和污染物去除效果上，目前主流修復方式仍采用物理修復，而燃氣熱脫附作為物理修復中的主要方法之一，在處理高濃度有機污染土壤更有顯而易見的效果。在使用燃氣熱脫附前，土壤污染物總量可以劃分為：

Q_z＝Q_s+Q_g+Q_l+NAPLs

其中Q_z-污染物總量；Q_s-吸附于土壤的污染物量；Q_g-揮發于土壤氣的污染物量；Q_l-溶解于地下水的污染物量；NAPLs-非水相流體。

燃氣熱脫附技術的原理是通過燃燒后的高溫煙氣對土壤加熱，使吸附于土壤的污染物Q_s從土壤中脫附出來，而通過加熱可以加速NAPLs向氣相污染物遷移，其余兩相的污染物通過抽提管進行抽吸進入尾端處理。從原理上燃氣熱脫附技術已經非常完善，但仍然存在巨大缺陷，首先燃燒煙氣的熱量無法充分利用，按目前的工程實例計算，大約20％的殘余熱量會被嚴重浪費。其次燃氣熱脫附技術前期的污染物脫附效果極好，但當土壤污染物濃度降低到一定濃度以下后，效果會逐漸降低，拉長了整個修復工期。造成了大量的能源以及人力浪費。

發明內容

本發明的目的在于提供一種強化熱脫附效果的土壤修復系統和方法，旨在減少能源浪費，提高土壤修復效率。本發明的工藝路線是利用煙氣殘余熱量和動力通過注氣井重新注入地下，并與抽提井之間形成煙氣回路。一方面可以充分利用煙氣余熱與土壤之間加強傳質傳熱，加快土壤升溫；另一方面利用煙氣中含有大量水蒸氣和二氧化碳加強土壤中污染物的流動，從而強化抽提效率。

經過加熱井與土壤的間接導熱后的高溫煙氣，溫度大約在200～300℃，傳統燃氣熱脫附技術直接將這部分熱量直接排放，造成了能源浪費，通過注氣井注入到地下土壤中，將煙氣與土壤直接接觸，可以充分利用煙氣余熱，進一步加快土壤溫度升溫。同時目前燃氣多為碳氫化合物，燃燒后的主要產物多為水蒸氣和二氧化碳，通過注入土壤之間可以加大水相、氣相污染物的容量，同時可以使得NAPLs向水相和氣相遷移，使得整體污染物的抽提效率提高，縮短整個修復工程工期。當土壤污染物濃度降低到一定濃度以下，會出現四相污染物趨于穩定，導致抽提效率降低，提高氣相和水相濃度，可以有效打破四相平衡，以解決土壤修復中的拖尾現象。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：