CN111468528A - 针对土壤修复的高效阴燃*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种针对土壤修复的高效阴燃***，包括：注气井，伸入NAPLs污染区域，其内部装有电加热棒，注气井在对应于NAPLs污染区域的深度部分设有间隔布置的至少两处割缝段，并且其中一处割缝段布置在注气井的底端；注气井上端连接注气风机；抽提井，布设于注气井周围，每个抽提井的底端布置有所述割缝段，抽提井连接有抽提风机。本发明除了在注气井底端设有割缝段之外，还在NAPLs污染区域设有1‑2处不连续的割缝段，使得阴燃反应有多处反应起点及反应路经。当某一阴燃反应经过NAPLs区域的低浓度污染区反应减慢时，其余阴燃路经反应正常进行，保证整个污染场区阴燃反应高效进行。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于修复污染土壤的高效阴燃***。
背景技术
针对由芳香烃和长链烃组成煤焦油等非水相液体(NAPLs)污染的土壤，由于此类污染物具有沸点高、抗生物降解性强等特点，常用的修复方法，如原位热脱附，要使上述污染物修复达标需要向土壤中输入大量能量。
而通过使用阴燃技术(STAR)，能够在NAPLs表面发生缓慢的阴燃燃烧，将有机物质主要转化为热量、二氧化碳和水，只需输入少量的能量，即可保证阴燃反应的发生。
目前，阴燃技术在国外已经有较为广泛的应用，在国内还处在起步阶段。由于阴燃技术以地下有机污染物作为能源发生反应，因此污染物含量是决定阴燃反应的一个重要因素。地下土壤是一种非均相介质，导致污染物分布也不均匀，阴燃反应进行至污染物浓度较低区域时，会导致阴燃反应速度下降甚至终止。阴燃反应前期需向土壤注入大量高温氧化剂(热空气)，导致阴燃反应发生前部分污染物先发生热解析现象，阴燃***需设置尾气处理设备净化抽提出来的上述尾气。
发明内容
本发明的发明目的是针对上述问题，开发一套解决上述问题的针对土壤修复的高效阴燃***。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种针对土壤修复的高效阴燃***，其特征在于，包括：
注气井，伸入NAPLs污染区域，其内部装有电加热棒，注气井在对应于NAPLs污染区域的深度部分设有割缝段；注气井上端连接注气风机；
抽提井，布设于注气井周围，每个抽提井也布置有所述割缝段，抽提井连接有抽提风机，所述抽提风机连通至储气罐，储气罐的出口一路经管道与尾气处理装置相通，另一路经尾气回流管道与所述注气井回流相通。
所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其中：电加热棒有效加热长度为整个注气井地面以下的长度。
所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其中：注气井在对应于NAPLs污染区域的深度部分设有间隔布置的至少两处割缝段，并且其中一处割缝段布置在注气井的底端。
所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其中：每个注气井的周围以该注气井为中心呈三角形布设三个所述抽提井。
所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其中：抽提井上端口安装有压力传感器，用于监测地下土壤压力。
所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其中：在NAPLs污染区域每口注气井周围还布置有四口温度监测井，四口温度监测井与注气井的距离依次递增；每口温度监测井设有均匀分布的三个温度监测点位，其中两个温度监测点位分布在NAPLs污染区域内，一个温度监测点位位于NAPLs污染区域上方。
所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其中：在NAPLs污染区域的边界区布置有还原剂注药井，还原剂注药井设有与注气井相同数量的割缝段，还原剂注药井上端连接还原剂注药泵，还原剂注药井的注药管道设有旁开孔，用于加入还原剂。
所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其中：在还原剂注药井的顶部还设有药剂快速检测装置，药剂快速检测装置连接至中控***，中控***信号连接所述还原剂注药泵，使注药泵的风压、风量与还原剂注药井中的还原剂浓度相适应。
所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其中：每个抽提井的抽提支管上开设有取样孔。
所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其中：每一处割缝段具有多个割缝，割缝的方向垂直于井的延伸方向，每个割缝宽2-3mm，长5-8cm，周向间距为2.5-3cm，轴向间距为3-5cm，轴向上相邻的两排割缝在周向上相错开。
本发明能够使阴燃反应高效进行，并减少不必要的尾气处理装备。
附图说明
图1是本发明针对土壤修复的高效阴燃***的结构示意图。
图2是注气井(抽提井、还原剂注药井)上开设割缝段的示意图。
附图标记说明：电加热棒1；割缝段2；注气井3；电源线4；温度监测点位5；温度监测井6；NAPLs污染区域7；非NAPLs区8；抽提井9；压力传感器10；手动调节阀11；尾气回流管道12；注气风机13；抽提风机14；储气罐15；烟囱16；土壤硬化地面17；中控***18；取样孔19；药剂快速检测装置20；还原剂注药泵21；还原剂注药井22；活性炭罐23。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种针对土壤修复的高效阴燃***，包括：
注气井3，伸入NAPLs污染区域7，其内部装有电加热棒1，电加热棒1有效加热长度为整个注气井3地面以下的长度，注气井3在对应于NAPLs污染区域7的深度部分设有间隔布置的至少两处割缝段2，并且其中一处割缝段2布置在注气井3的底端(即NAPLs区域底端)；每一处割缝段2具有多个割缝，割缝的方向垂直于注气井3的延伸方向，每个割缝宽2-3mm，长5-8cm，周向间距为2.5-3cm，轴向间距为3-5cm，轴向上相邻的两排割缝在周向上相错开；注气井3上端设有三通阀，三通阀的一路连接电加热棒的电源线4，一路通过注气管道连接注气风机13，一路通过尾气回流管道12连接储气罐15；注气井3数量及井间距根据NAPLs污染区域7的实际污染情况决定，一般井间距为3-6米；
抽提井9，以每个注气井3为中心呈三角形布设于该注气井3周围；每个抽提井9的底端布置有所述割缝段2，开缝尺寸与注气井3相同；抽提井9上端口安装有压力传感器10，用于监测地下土壤压力，每个抽提井9的抽提支管上开设有孔径为50mm的取样孔19；抽提井9经过抽提风机14与所述储气罐15相连通，用于将抽提到的尾气注入至储气罐15中，储气罐15出口的一路经所述尾气回流管道12与注气井3连通，另一路经活性炭罐23净化处理后连接至烟囱16排放；
四口温度监测井6，布置在NAPLs污染区域7，并且与注气井3的距离依次递增(例如：分别为0.5、1.5、2.5及3.5米)；每口温度监测井6设有均匀分布的三个温度监测点位5，其中两个温度监测点位5分布在NAPLs污染区域7内，一个温度监测点位5位于NAPLs污染区域7上方；
还原剂注药井22，布置在NAPLs污染区域7的边界区，设有与注气井3相同数量的割缝段2，还原剂注药井22上端连接还原剂注药泵21，还原剂注药井22的注药管道设有旁开孔，用于加入还原剂；在还原剂注药井22的顶部还设有药剂快速检测装置20；
中控***18，与所述电加热棒1、电源线4、注气风机13、还原剂注药泵21温度监测井6以及药剂快速检测装置20信号连接。
本发明与现有阴燃技术相比，除了在注气井3底端设有割缝段2之外，还在NAPLs污染区域7设有1-2处不连续的割缝段2，利用注气井3多处开孔，保证注气井3有2-3个注气位置，使得阴燃反应有多处反应起点及反应路经。当某一阴燃反应经过低浓度污染区域反应减慢时，其余阴燃路经反应正常进行，保证整个场区阴燃反应高效进行。
针对大多数NAPLs污染场地，除NAPLs区域以外的土壤也存在轻微污染的情况。使用阴燃技术治理地下土壤，阴燃反应往往不会延伸至NAPLs以外的区域(其他区域污染浓度较低)。本发明设置加热长度为土壤表面至NAPLs区域下表面的电加热棒1，其一方面能够增加向NAPLs区域注入空气的温度，加快阴燃反应发生；另一方面能够通过热脱附的形式修复NAPLs污染区域7以外的轻度污染区域。
由于向地下注入了高温空气，在阴燃反应发生之前，会在NAPLs污染区域7发生热解析的现象，此外NAPLs区以外轻度污染区域也发生热脱附现象。阴燃反应的主要产物是一氧化碳、二氧化碳及水蒸气，无需设置针对尾气的有机污染物处理装置，但上述两种反应会产生一定量的污染物，再设置处理装置耗费大量费用。本发明通过在抽提管道末端设置储气罐15储存上述气体，在阴燃反应发生后，将储气罐15中气体通过尾气回流管道12与注气管道空气汇合进入注气井3中随后进入阴燃反应中，这部分气体最后转化为一氧化碳、二氧化碳及水蒸气，经处理后排放。
每个抽提井9的抽提支管管道上装有采样口，用于现场快速检测二氧化碳、一氧化碳，水蒸气等阴燃产物含量，并用于进行尾气监测，分析有机污染物含量。当管道内气体中一氧化碳、二氧化碳、水蒸气含量远超过空气含量，说明阴燃反应发生。当多次尾气检测结果中有机物含量均达标，进一步说明阴燃反应发生，且无需再设置相应的尾气处理装置，此时可关闭电加热棒1，仅向土壤内注入常温空气即可维持阴燃反应，同时关闭尾气回流通道，抽提尾气经处理直接排放。每口抽提井9上方安装压力传感器10，当不进行抽提时，用于监测场地压力，无需另外打井监测压力。
在NAPLs污染边界外设有还原剂注药井22，将还原剂通过注药管道加入，通过药剂快速检测装置20检测还原剂浓度，传输至中控装置，进而通过调节还原剂注药泵13的风压、风量，从而调整还原剂浓度。在还原剂注药井22下端做多个不连续的开缝处理，保证阴燃反应到此可以快速结束。
根据文献阴燃反应的影响半径多在3-4米左右，本发明在每口注气井3周围布设四个温度监测井6，分别距加热井0.5、1.5、2.5及3.5米，可以准确及时确认阴燃反应的发生时间、影响半径及反应速率等。每口温度监测井6在NAPLs污染区域7设置两个测温点，用于监测多个阴燃反应的情况，从而确定阴燃效果(污染物去除效果)。在NAPLs区外设置一个监测点，用于监测热脱附温度。
阴燃***所涉及的注气风机13、抽提风机14、还原剂注药泵21均为变频风机，可根据场地温度，尾气成分，还原药剂含量等灵活调节风机的风压及风量，提高阴燃效率，保证运行安全。
阴燃***中的温度监测井6数据可远程传输至中控***18中，中控***18可远程控制各注气井3中的加热棒运行及停止。而阴燃***中的还原剂监测数据可远程传输至中控***18中，中控***18可远程控制各还原剂注药泵21的风量与风压。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种针对土壤修复的高效阴燃***，其特征在于，包括：
注气井，伸入NAPLs污染区域，其内部装有电加热棒，注气井在对应于NAPLs污染区域的深度部分设有割缝段；注气井上端连接注气风机；
抽提井，布设于注气井周围，每个抽提井也布置有所述割缝段，抽提井连接有抽提风机，所述抽提风机连通至储气罐，储气罐的出口一路经管道与尾气处理装置相通，另一路经尾气回流管道与所述注气井回流相通。
2.根据权利要求1所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其特征在于：电加热棒有效加热长度为整个注气井地面以下的长度。
3.根据权利要求1所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其特征在于：注气井在对应于NAPLs污染区域的深度部分设有间隔布置的至少两处割缝段，并且其中一处割缝段布置在注气井的底端。
4.根据权利要求1所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其特征在于：每个注气井的周围以该注气井为中心呈三角形布设三个所述抽提井。
5.根据权利要求1所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其特征在于：抽提井上端口安装有压力传感器，用于监测地下土壤压力。
6.根据权利要求1所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其特征在于：在NAPLs污染区域每口注气井周围还布置有四口温度监测井，四口温度监测井与注气井的距离依次递增；每口温度监测井设有均匀分布的三个温度监测点位，其中两个温度监测点位分布在NAPLs污染区域内，一个温度监测点位位于NAPLs污染区域上方。
7.根据权利要求1所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其特征在于：在NAPLs污染区域的边界区布置有还原剂注药井，还原剂注药井设有与注气井相同数量的割缝段，还原剂注药井上端连接还原剂注药泵，还原剂注药井的注药管道设有旁开孔，用于加入还原剂。
8.根据权利要求7所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其特征在于：在还原剂注药井的顶部还设有药剂快速检测装置，药剂快速检测装置连接至中控***，中控***信号连接所述还原剂注药泵，使注药泵的风压、风量与还原剂注药井中的还原剂浓度相适应。
9.根据权利要求1所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其特征在于：每个抽提井的抽提支管上开设有取样孔。
10.根据权利要求1所述的针对土壤修复的高效阴燃***，其特征在于：每一处割缝段具有多个割缝，割缝的方向垂直于井的延伸方向，每个割缝宽2-3mm，长5-8cm，周向间距为2.5-3cm，轴向间距为3-5cm，轴向上相邻的两排割缝在周向上相错开。
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