技术领域
[0001] 本
发明涉及
土壤修复技术领域，具体涉及一种污染场地原位热脱附修复系统及修复方法。
背景技术
[0002] 土壤是构成自然
生态系统的基本环境要素，也是人类赖以生存和发展的物质
基础。随着人类活动对自然环境影响的加剧，如石油化工生产活动的影响，我国大面积土壤正遭受石油、木榴油、
煤焦油和含氯
溶剂等石化有机物污染，其中由有机污染物聚集在多孔介质中的非
水溶性液体(NAPLs)形成的污染去除难度相对较大，且这类污染对环境造成的破坏也无法在短时间内通过自净恢复到原有状态。随着NAPLs在土壤及
地下水中暴露时间的延长，其中的易挥发组分，如含氯溶剂和轻质石油
烃，会逐渐挥发形成土壤蒸气侵入地上，对环境及人体健康造成极大危害；同时NAPLs中的易溶物质还会逐渐溶解到地下水中，形成污染羽流进而大面积污染地下水。
[0003] 目前针对有机物污染
土壤修复技术分为异位修复技术和原位修复技术。异位修复技术是指受污染的土壤从场地发生污染的原来
位置挖掘或抽提出来，搬运或转移到其他场所或位置进行治理修复的土壤修复技术。异位修复技术以其修复周期短，不影响原位置土地开发，且处理过程中的条件容易控制而在我国广受欢迎，但由于异位修复涉及挖土和运土，异味问题难以解决，很难治理污染较深的区域，使得原位修复技术在近年来越来越显示出旺盛的生命
力。
[0004] 原位热脱附技术(In situ thermal desorption,ISTD)是污染场地原位修复技术中的一项重要技术，其修复原理是通过直接或间接热交换，将土壤或地下水中的污染介质及其所含的污染物加热至沸点
温度，以使其得以挥发、分离或裂解，气态产物通过收集和捕获后进行
净化处理。按照不同的加热方式，原位热脱附技术主要分为：
电阻加热(Electrical resistive heating，ERH)、热传导加热(Thermal conduction heating，TCH)和
蒸汽加热(Steam enhanced extration，SEE)3种类型。目前在有机污染工业场地的修复中，原位热脱附技术的应用逐渐增多，但市场上可用的技术都存在能耗大、修复成本高以及因抽提出的大量污染物需要经冷凝和充分的污水废气处理易造成二次污染的缺点。
发明内容
[0005] 因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有的原位热脱附技术存在耗能大、修复成本高以及易造成二次污染的
缺陷，从而提供一种污染场地原位热脱附修复系统；同时，本发明还提供了利用该系统修复污染场地的方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种污染场地原位热脱附修复系统，包括加热系统、注入系统和温度监测系统，其中，所述加热系统包括设在土壤中的加热井及设在地上的
太阳能集热器，所述加热井内部设有螺旋管道，经所述
太阳能集热器加热后的热传导液经进
流管路进入所述螺旋管道由下至上换热后经出流管路进入储液罐。
[0007] 进一步地，所述热传导液为蒸馏水、乙二醇、热导油中的至少一种。
[0008] 进一步地，所述加热井设置有若干个，若干个所述加热井呈三
角形、正方形或六边形方式排布。
[0009] 进一步地，相邻两个所述加热井之间的安装间隔为2～4m。
[0010] 进一步地，所述温度监测系统包括若干设在原位加热污染场地土壤中的温度监测器。
[0011] 更进一步地，所述温度监测系统还包括设在位于所述加热井入口处进流管路中的温度监测器。
[0012] 进一步地，所述注入系统包括注射井，所述注射井与设在地上的动力装置连接，通过所述动力装置向所述注射井内注入化学药剂。
[0013] 更进一步地，所述化学药剂为
氧化剂、还原剂、
微生物营养基、微生物
碳源中的至少一种。
[0014] 进一步地，还包括抽提系统、污水和/或废气处理系统，所述抽提系统包括抽提井，所述抽提井与设在地上的抽提装置连接，通过所述抽提装置将污染物由所述抽提井抽提出原污染场地，并进入设在地上的所述污水和/或废气处理系统。
[0015] 本发明还提供了一种污染场地原位热脱附修复方法，包括如下步骤：
[0016] (1)通过太阳能集热器加热热传导液，加热后的所述热传导液进入加热井并以热传导方式对污染场地进行热脱附；
[0017] (2)向注射井内注入化学药剂。
[0018] 进一步地，还包括如下步骤：
[0019] 通过多相或气相抽提方法，将溶解于待修复区域地下水中或存在于土壤气体中的污染物抽提出原污染场地，并在地面进行污水和废气处理。
[0020] 进一步地，还包括如下步骤：
[0021] 当检测到污
水处理系统中的液体或废气处理系统中的气体的污染浓度降低到最大可能污染浓度的设定比例并持续设定时长时，对污染场地土壤取样，若达到修复目标值，则停止修复。
[0022] 本发明的技术方案，具有如下优点：
[0023] 1.本发明提供的污染场地原位热脱附修复系统，包括加热系统、注入系统和温度监测系统，其中，所述加热系统包括设在土壤中的加热井及设在地上的太阳能集热器，所述加热井内部设有螺旋管道，经所述太阳能集热器加热后的热传导液经进流管路进入所述螺旋管道由下至上换热后经出流管路进入储液罐。与传统原位热脱附技术相比，本发明利用太阳能集热器对热传统液进行加热，再通
过热传导液将热量通过热传导方式对污染场地进行原位热强化修复，的修复系统大大降低了能耗，减少了原位热脱附修复的成本。另外，所述热传导液作为热量的传递介质，只在加热系统内循环而不进入周边环境内，不仅可避免因热传导液与土壤及地下水直接
接触而扩大污染物迁移范围，进而对周边环境造成负面影响，而且还能实现热传导液的循环利用，进一步降低修复成本。此外，与传统注入热水的方式原位热脱附技术相比，本发明的修复系统无需处理因注入大量热水导致含水层平衡破坏而进行后续抽提处理以及对抽提水净化的操作，大大简化了操作步骤，有效降低了二次污染。
[0024] 2.本发明提供的污染场地原位热脱附修复系统，所述加热井设置有多个，且采用三角形、正方形或六边形方式排布，如此设置，可均匀加热污染区域土壤和地下水。
[0025] 3.本发明提供的污染场地原位热脱附修复系统，在污染场地土壤中的设置若干个温度监测器，其可以监测不同深度土壤的温度变化，进而根据实际工艺的需要和场地条件的影响，确定加热井的设置数目。
[0026] 4.本发明提供的污染场地原位热脱附修复系统，在位于加热井入口处进流管路中设置温度监测器，实现了对温度的持续监测，以便通过控制液体动力循环装置的动力进而可通过自控系统实现热传导液流速的
自动调节。
[0027] 5.本发明提供的污染场地原位热脱附修复系统，还包括注射井，通过向注射井内注射化学药剂，通过原位热效应强化学氧化/还原或促进
生物降解的方式对污染物进行原位处理，减少了抽提处理量和处理浓度，减少了二次污染
风险并降低了处理成本。
[0028] 6.本发明提供的污染场地原位热脱附修复方法，利用可持续的太阳能进行原位加热，同时耦合原位注入方法，实现原位热效应与化学、
生物修复技术协同联用，强化生化修复技术的污染物降解效果，减少抽出水、气的处理量，既降低了二次污染的处理压力，也进一步降低尾水尾气处理的设备一次投入和物料消耗成本。
附图说明
[0029] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或
现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030] 图1为本发明
实施例1污染场地原位热脱附修复系统的结构示意图；
[0031] 图2为图1中加热井的结构示意图；
[0032] 图3为图1中加热井的热
辐射范围示意图。
[0033] 附图标记说明：
[0034] 1-太阳能集热器；2-
循环泵；3-加热井；4-进流管路；5-出流管路；6-抽提井；7-注射井；8-储液罐；9-温度监测器；10-处理系统；11-螺旋管道。
具体实施方式
[0035] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0037] 在本发明的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0038] 此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0039] 实施例
[0040] 如图1所示，本实施例提供了一种污染场地原位热脱附修复系统，包括加热系统、注入系统和温度监测系统，其中，加热系统为由太阳能集热器1、加热井3、
循环泵2和储液罐8组成的循环系统。循环系统内的热传导液(如蒸馏水、乙二醇、热导油等)在太阳能集热器1中加热至设定温度后，热传导液从太阳能集热器1中流出经进流管道4输送至各加热井3中，加热井3的结构如图2所示，其内设置有螺旋管道11，加热后的热传导液通过加热井3内的螺旋管道11由下至上流动换热，并通过热传导方式将热量输送至土壤中实现原位土壤加热。
换热后的热传导液经出流管道5，并在循环泵2的作用下进入储液罐8或回流至太阳能集热器1再次加热。
[0041] 本实施例中，加热井3的数量有若干个，若干个加热井3呈三角形、正方形或六边形方式排布，如图3所示，如此设置可实现均匀加热污染区域土壤和地下水的目的。相邻两个加热井3之间的安装间距为2～4m，具体安装间距根据工艺要求和设计的目标温度等因素来确定。比如，设计的目标温度较高，相邻两个加热井3之间的安装间距也相对较小，反之，安装间距可适当放大。
[0042] 为实现对热传导液温度的持续监测，便于通过控制循环泵的动力调节热传导液的流速，本实施例中，在位于加热井入口处进流管道中设置有温度监测器，当监测到液体温度较高时，通过增加循环泵的动力提高热传导液的流速。另外，在污染场地土壤中还设置有若干个温度监测器9，其依托加热井3安装在场地的垂直方向上，实时检测不同深度土壤的温度变化，进而根据实际工艺的需要和场地条件的影响，确定加热井的设置数目。
[0043] 本实施例中，注入系统包括设在土壤中注射井7，注射井7与设在地上的高压泵连接，通过高压泵将化学药剂注入注射井7内，化学药剂通过注射井7内井筛的缝隙进入污染场地的土壤或地下水中。化学
试剂可以为
氧化剂，如过氧化氢、过
硫酸盐；还原剂，如
硫酸盐、微生物营养剂或微生物碳源，在原位热脱附的同时采用强化学氧化/还原或促进生物降解的方式对污染物进行原位处理。化学试剂的具体种类根据前期场地污染物调查情况来选择，而具体的添加剂量需要根据污染物浓度和范围确定。
[0044] 当经过原位强化化学氧化和生物降解处理后，对于尚需进行抽提至地面处理的污染物，如图1所示，本实施例的修复系统还包括抽提系统、污水和/或废气处理系统10。抽提系统包括抽提井6，抽提井6与设在地上的抽提装置如抽提泵或
压缩机连接，通过该抽提装置将污染物由抽提井6抽提出原污染场地，并进入设在地上的污水和/或废气处理系统10进行后续处理。抽提井6及污水和/或废弃处理系统10为常规原位加热工艺所使用的装置和工艺。
[0045] 一种采用上述污染场地原位热脱附修复系统修复污染土壤的方法，包括如下步骤：
[0046] (1)利用太阳能集热器加热热传导液至设定温度，加热后的热传导液进入加热井内的螺旋管道
自下而上换热，热量通过热传导方式对污染场地进行加热；换热后的热传导液在循环泵的作用下进入储液罐或回流至太阳能集热器再次加热以实现加热系统内部循环；
[0047] (2)向注射井内注入化学药剂以利用步骤(1)的加热效果强化化学氧化/还原，或促进生物降解对污染物进行处理；
[0048] 若经过原位强化化学氧化和生物降解处理后，对于尚需进行抽提至地面处理的污染物，通过多相或气相抽提方法，将该污染物抽提出原污染场地，并在地面进行污水和/或废气处理；
[0049] (3)当检测到
污水处理系统中的液体或废气处理系统中的气体的污染浓度降低到最大可能污染浓度的设定比例并持续设定时长时，对污染场地土壤取样，若达到修复目标值，则停止修复。
[0050] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
