土壤原位热脱附处理方法及处理系统与流程

本发明涉及土壤原位热脱附燃烧设备领域，特别是涉及一种土壤原位热脱附处理方法及处理系统。

背景技术：

1、原位热脱附是在污染场地原位实施的土壤污染治理方法，无需对污染土壤进行开挖等作业，通过直接或间接加热的方式，将污染土壤和/或地下水加热至接近甚至超过目标污染物的沸点，通过控制体系温度和高温持续时间有选择地促使目标污染物解吸、气化、挥发、分解或者增加其流动性，使目标污染物与土壤介质分离，再通过抽提井将污染物从土壤中抽离，达到土壤中污染物治理的目的。

2、公开号为cn115446102a的专利，公开了一种污染土壤新型高效节能的原位热脱附修复方法，并具体公开了，包括高能气体压裂模块、地下加热模块、抽提模块、地下加热供能模块、废气/废水收集处理模块、高温尾气回用模块、监控模块、三维可视化模块，地下加热供能模块为地下加热模块供热；抽提模块抽提物通向废气/废水收集处理模块，废气/废水收集处理模块收集的高温气体通向高温尾气回用模块；高能气体压裂模块、地下加热模块、抽提模块、地下加热供能模块、废气/废水收集处理模块、高温尾气回用模块的数据信息被监控模块监控，监控模块收集数据通过三维可视化模块整理、处理、输出和呈现。该方案的处理方法包括以下步骤：(1)对待加热修复的污染土体先采用高能气体压裂技术，增加黏土层土体空隙，形成污染物逸散优势通道；(2)完成土体压裂后，启动地下加热模块、地下抽提模块，地下加热供热模块和废水/废气收集处置模块，进行土体加热及抽提，废水/废气集中收集处置，去除目标污染物；(3)监控模块借助传感器对土体温度、压力、抽提速率等关键参数，进行自动化监测、收集，并通过三维可视化模块在后台进行实时呈现。该方案需要采用高能气体压裂技术，将土壤压裂，增加黏土层土体空隙，形成污染物逸散优势通道，需要将装满高能气体的长管状密闭装置通过钻孔放置于地下黏土层密实的土体，布置完毕后开启定向精准爆破，利用高能气体外射冲击力，增加地下黏土层土体裂隙。这种方式需要增加钻孔及爆破的操作，爆破需要得到相关单位的许可，在实际应用中可操作性差。此外，该方案的监控模块借助传感器对土体温度、压力、抽提速率等关键参数，进行自动化监测、收集，并通过三维可视化模块在后台进行实时呈现，但是并未公开对于地下加热模块、地下抽提模块以及废气废水处理系统的具体参数的控制方法，仅通过传感器监测、收集这些参数，仅能实现状态的显示，无法对过程参数进行优化控制，以提高抽提效率，降低能耗。

技术实现思路

1、本发明的第一个发明目的在于针对背景技术中所述的现有的土壤原位热脱附处理方法存在的问题，提供一种土壤原位热脱附处理方法。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种土壤原位热脱附处理方法，包括以下步骤：

3、s1、在土壤被污染的目标区域布置加热井、抽提井、温度监测井、燃烧器、废气废水处理系统及燃气管道，加热井包括多个，多个加热井均匀分布在目标区域内，抽提井和温度监测井设置在多个加热井围成的区域内，燃烧器与各个加热井的井口连接，燃烧器的气源接口与燃气管道连接，燃烧控制器与燃烧器上的传感器及控制阀连接，通过燃烧控制器对燃烧器的燃烧过程参数进行控制，以控制加热井中热气流的温度、流速及气压参数，加热井、抽提井和温度监测井以及燃气管道布置完成后，开始对土壤被污染的目标区域进行原位热脱附处理；

4、s2、燃气管道上的燃气阀打开，并通过风机向燃烧器内通入空气，燃气和空气进入燃烧器内部腔体内，燃烧器的点火针点火，将燃气点燃，燃气在燃烧器内部腔体中燃烧，形成高温气流，在风机输入的气流作用下，热气流进入加热井中的加热井内管中，到达加热井内管的底部，再沿着加热井外管与加热井内管之间的空隙上升，热气流通过加热井上的排烟口及管道进入热空气收集总管道，在此过程中，热气流对加热井外管周围的土壤进行加热，使土壤的温度升高，在加热过程中，土壤和地下水中的污染物被分解成为气态，形成废气，废气与土壤分离开来；

5、s3、温度监测井设置在抽提井的附近，监测土壤的温度，当土壤的温度达到预设的温度值时，与抽提井的内管连接的负压风机抽吸抽提井内的空气，在抽提井内形成负压，使废气向着抽提井流动，并通过抽提井的抽提离开土壤，通过管道进入废气废水处理系统；

6、s4、抽提的废气在废气废水处理系统中降温，部分沸点高的物质液化，通过气液分离，将废气进入废气处理组件中处理，达到排放标准后排放，废液进入废液处理组件中处理，回收其中的有用物质，其余废水经处理后达到排放标准排放。

7、在上述方案中，所述加热井分为若干排布置，且各排的加热井等间距设置，相邻排的加热井错位设置，所述抽提井设置在相邻的两排加热井之间，并位于相邻的两排加热井中不同排的三个加热井组成的三角形区域的中部位置，所述温度监测井设置在所述三角区域的中部位置，并设置在抽提井旁。通过这种设置，能将需要进行原位热脱附处理的目标区域分割为多个小的区域，并在每个小的区域内分别进行加热和抽提，以便于对各个小的区域分别进行污染物的处理，提高处理效率，增强处理效果。

8、在上述方案中，还包括降水井，降水井设置在所述三角区域的外侧。通过设置降水井，如果地下水中没有污染物，在对目标区域进行原位热脱附处理前，可以先用水泵抽吸地下水，将地下水的水位下降至加热井的加热深度以下，避免加热井在加热土壤时对地下水进行加热，降低能耗。

9、在上述方案中，所述加热井上的排烟口排出的热气流通过管道输送至下一级的加热井的二次风入口，对下一级的加热井进行预热。通过这种设置，能使热气流得到更充分的利用，避免热能的浪费，提高能效。

10、在上述方案中，所述加热井中设有温度传感器及气流控制阀，通过温度传感器检测加热井内的气流温度，并通过燃烧控制器对热气流的温度进行控制，通过不同的气流控制阀分别控制一次风的流速、二次风的流速以及抽提废气回燃入口的废气流速。通过设置温度传感器及气流控制阀能够对加热井内的气流温度、气压以及热气流的流速进行检测，反馈至燃烧控制器，对加热井的运行状态进行优化控制。

11、在上述方案中，所述温度监测井内在不同深度设有多个温度传感器，通过温度传感器来检测被污染土壤的温度，达到预定温度时，再通过抽提井进行废气的抽提。通过这种设置，能够对土壤的温度状况进行监测，当达到预设的温度时，控制加热井的燃烧器关闭，避免能量的浪费，同时启动抽提井的风机，开始抽提废气。

12、在上述方案中，还包括plc云台控制器，plc云台控制器分别与各个燃烧器及燃烧控制器、各个加热井、各个抽提井、各个温度监测井、热空气收集总管道以及废气废水处理系统通信连接，采集各个燃烧器及燃烧控制器、加热井、抽提井、温度监测井、热空气收集总管道、废气废水处理系统的状态参数，并在plc云台控制器上显示各个燃烧器及燃烧控制器的运行停止状态及温度状态，如果某个燃烧器的温度超过设定的温度阈值，则发出报警信号；在plc云台控制器上显示各个加热井的出口温度状态，如果某个加热井的出口温度超过设定的温度阈值，则发出报警信号；在plc云台控制器上显示抽提井的抽提负压状态，如果抽提井的抽提负压超过设定的阈值，则发出报警信号；在plc云台控制器上显示各个温度监测井内的不同深度的温度值，如果某个温度监测井内检测的温度超过设定的阈值，则发出报警信号；在plc云台控制器上显示热空气收集总管道的负压，如果超过设定的阈值则发出报警信号；在plc云台控制器上显示废气废水处理系统的运行参数，以便于对抽提的废气处理的进程进行监控。通过plc云台控制器能够对各个组件的工作状态进行查看，并能对各个组件的工作状态参数进行设置，实现土壤原位热脱附处理的自动化操作。

13、在上述方案中，抽提的废气通过管道输送到燃烧器的废气回燃入口，进入燃烧器内进行燃烧，燃烧后的烟气通过尾气处理设备净化处理后排放。通过这种设置，对于能够燃烧分解的废气，输送至燃烧器中燃烧，既能减少燃气的消耗，又能减少污染物的处理，提高能效，简化处理工艺。

14、本发明的第二个目的在于提供一种土壤原位热脱附处理系统，包括plc云台控制器、加热井、燃烧器、抽提井、温度监测井、热空气收集总管道以及废气废水处理系统，plc云台控制器分别与加热井、燃烧器、抽提井、温度监测井、热空气收集总管道以及废气废水处理系统通信连接，对加热井、燃烧器、抽提井、温度监测井、热空气收集总管道以及废气废水处理系统的状态进行监控和自动控制，所述加热井有多个，多个加热井共同对加热井包围的区域内的污染土壤进行加热，各个加热井的燃烧控制器的燃气入口分别与燃气管道连接，抽提井和温度监测井设置在加热井包围区域的中部，在加热井的井口处设有燃烧器，燃烧器上设有燃烧控制器，通过燃烧控制器控制燃烧器的点火、关闭、温度以及燃气控制阀、一次风控制阀、二次风控制阀以及抽提废气回燃入口的控制阀的开度，抽提井设有负压风机，通过负压风机形成负压，对加热后从土壤中分离出来的气体进行抽提，并将抽提的废气输送到废气废水处理系统，废气废水处理系统对抽提废气进行降温，使水以及沸点高的物质液化，使气液分离，通过废气处理组件进行废气的处理，达到废气排放标准后排放，通过废液处理组件对废液中的有用物质进行回收，并对废水进行处理，达到废水排放标准后排放。

15、在上述方案中，所述加热井分两排设置，各排的加热井等间距设置，不同排的加热井错位设置，所述抽提井设置在相邻的两排加热井之间，并位于相邻的两排加热井中不同排的三个加热井组成的三角形区域的中部位置，所述温度监测井设置在所述三角区域的中部位置，并设置在抽提井旁，在两排加热井之间设有热空气收集总管道和抽提气体收集总管道，各个加热井的排烟口排出的热气流进入热空气收集总管道输送至废气处理装置，在两排加热井之间还设有抽提废气收集总管道，各个抽提井的抽提废气出口通过管道与抽提废气收集总管道连接，抽提废气收集总管道的出口端连接废气废水处理系统，在两排加热井的外侧还设有燃气管道，燃气管道分别与各个加热井上的燃烧控制器的燃气入口连接。通过这种设置，能够将土壤被污染的目标区域划分为多个小的三角形区域，分区进行热脱附、抽提和温度监测，提高热脱附的处理效率，降低能耗，抽提废气通过抽提废气收集总管道集中输送至废气废水处理系统进行集中处理。

16、在上述方案中，所述燃烧控制器包括开关组件、温控器、电源转换开关、电流转换器、燃气阀、运行状态指示器、火焰探针和故障报警器，开关组件的输入端与交流电源连接，开关组件的输出端与温控器连接，温控器的输出端与电源转换开关电连接，电源转换开关的输出端与电流转换器电连接，电流转换器的输出端与燃气阀电连接，开关组件用于控制各组件的通电和断电；温控器用于检测燃烧器内的温度，并根据检测的温度控制电源转换开关的输入端的电流和电压的通断；电流转换器将电源转换开关输入的电流转换为燃气阀对应的驱动电流，使燃气阀的开度与燃烧器的状态相匹配；燃气阀用于控制燃烧器中燃气的流量；运行状态指示器设置在燃烧器内，用于对燃烧器的工作状态进行检测，并将检测参数反馈至电流转换器，以便于电流转换器根据燃烧器内的状态调节燃气阀的开度；火焰探针设置在燃烧器内，火焰探针与故障报警器电连接，火焰探针用于点火时检测火焰，以判断点火是否成功，如果点火失败则相故障报警器发送信号；故障报警器与开关组件电连接，当发生故障时，故障报警器向开关组件发送信号，使开关组件断电。通过这种设置，能够对燃烧器的燃烧过程参数进行控制，以控制加热井中热气流的温度、流速及气压参数，使燃烧器的工作过程得到优化控制，既能保障加热井的加热温度和加热效率，又能降低能耗。

17、本发明具有积极的效果：1）本发明的土壤原位热脱附处理方法及处理系统，通过加热井、抽提井、温度监测井的优化布置，能在土壤污染的目标区域均匀分布，提高对污染土壤的加热效率，降低能耗，提高原位热脱附处理效率。2）本发明的土壤原位热脱附处理方法及处理系统，利用燃气在燃烧器内燃烧发热，在加热井中生成热气流，通过热气流在加热井内的流动来对被污染的土壤进行加热，并通过燃烧控制器及plc对燃烧器的工作参数进行优化控制，使加热的温度控制在合理的范围，避免加热温度过高而造成不必要的能源浪费。3）本发明的土壤原位热脱附处理方法及处理系统，对于抽提的废气，在处理时先将水蒸汽和沸点较高的物质液化，再对剩余的废气进行净化处理，达到排放标准后排放，而废液则进行有用物质的回收，再进行废水的处理，达到排放标准后排放，这种方式能够最大程度的利用抽提物中的物质，避免了材料的浪费，同时排放的废气废水都能达到排放标准，避免对环境造成污染。4）本发明的土壤原位热脱附处理方法及处理系统，设置了温度监控井，监控目标区域内不同深度的土壤的温度，以便于对加热井和抽提井的操作控制，提高控制的精准度，最大程度降低能耗，并增强对污染物的原位热脱附效率。