定深精准热修复方法与装置

技术领域

本发明涉及一种原位热处理技术，特别是一种仅对污染区域进行精准加热的原位热处理装置与方法。

背景技术

原位热处理技术是治理有机污染场地高效技术，特别是对于农药、化工、焦化等存在挥发性有机物场地，可有效降低异位修复可能造成的二次污染风险和控制异味问题。

近年来该技术在国内受备受青睐并得到逐步推广应用，然而，在实际工程应用中，为防止受热挥发的污染蒸汽在向上迁移的过程中冷凝，而对上方清洁区域造成二次污染的问题，一般采用的加热方式通常为自下而上全部加热，造成了巨大了能源浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种定深精准热修复方法与装置，解决现有技术中存在的能耗高、成本高的问题，降低加热能耗和修复成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种定深精准热修复方法，污染区域具有污染地层以及位于污染地层上方的清洁地层，其特征在于，所述修复方法包括：

向所述清洁地层中注入氧化剂；

在所述清洁地层下侧形成直流电场，氧化剂在直流电场的驱动作用下，通过电迁移和电渗的作用进行定向迁移扩散，从而在清洁区域下侧构建形成化学氧化反应带；

对所述污染地层进行加热，污染物受热挥发后一部分被布置在污染区域的抽提井收集，另一部分向上运动而进入化学氧化反应带后被氧化降解。

所述的定深精准热修复方法，其中：在污染区域布置有多功能井，所述多功能井内对应于污染地层的区域布设有电加热装置，所述电加热装置连接交流电，用于对所述污染地层进行加热。

所述的定深精准热修复方法，其中：所述多功能井内对应于清洁地层的区域设有注药管，所述注药管用于向所述清洁地层中注入氧化剂；

所述注药管还连接直流电，相邻多功能井的注药管之间能够产生所述直流电场。

所述的定深精准热修复方法，其中：所述抽提井为井簇式抽/注多功能井，能够向所述清洁地层中注入氧化剂；

所述多功能井内对应于清洁地层的区域设有电极，相邻多功能井的电极之间能够产生所述直流电场。

一种定深精准热修复装置，污染区域具有污染地层以及位于污染地层上方的清洁地层，其特征在于，所述装置包括：

布置在污染区域的抽提井；

能够向所述清洁地层中注入氧化剂的注药设备；

能够在所述清洁地层下侧形成直流电场的直流电设备，氧化剂能够在直流电场的驱动作用下，通过电迁移和电渗的作用进行定向迁移扩散，从而在清洁区域下侧构建形成化学氧化反应带；

能够对所述污染地层进行加热的加热设备，使污染地层的污染物能够受热挥发，受热挥发的污染物一部分被所述抽提井收集，另一部分向上运动进入化学氧化反应带而被氧化降解。

所述的定深精准热修复装置，其中：在污染区域布置有多功能井，所述加热设备是布置在所述多功能井内并且对应于污染地层区域的电加热装置，所述电加热装置连接交流电。

所述的定深精准热修复装置，其中：所述注药设备是布置在所述多功能井内并且对应于清洁地层区域的注药管；

所述注药管还连接直流电以构成所述直流电设备。

所述的定深精准热修复装置，其中：所述抽提井为井簇式抽/注多功能井，兼具所述注药设备以及所述抽提井功能；

在所述多功能井内并且对应于清洁地层的区域设有电极，所述电极连接直流电而构成所述直流电设备。

所述的定深精准热修复装置，其中：所述注药设备具有注药筛缝，所述注药筛缝从污染地层与清洁地层交界处向清洁区域一侧延伸。

所述的定深精准热修复装置，其中：所述抽提井内设有抽提管，所述抽提管的抽提筛缝布置在对应于所述注药筛缝的同等高度或较低高度位置。

本发明根据污染物的地层分布情况，仅对污染区域进行精准加热，特别适合适用于“浅层清洁、深层污染”的区域，可大幅减少加热土壤体积，降低加热能耗和修复成本。

附图说明

图1、图2、图3是本发明定深精准热修复方法的分步骤示意图。

图4是本发明定深精准热修复装置的另一个实施例示意图。

图5是本发明定深精准热修复装置的再一个实施例示意图。

附图标记说明：多功能井10；电加热装置11；交流电缆12；注药管13；注药筛缝14；直流电缆15；直流电极16；抽提井20；井簇式抽/注多功能井20a；抽提管21；抽提筛缝22；污染地层30；清洁地层40；化学氧化反应带A。

具体实施方式

本发明提供一种定深精准热修复方法，包括如下步骤：

如图1所示，在污染区域布设多功能井10和抽提井20，其中：

所述多功能井10内对应于污染地层30的区域布设有电加热装置11，所述电加热装置11与交流电缆12相连；其中，所述电加热装置11，既可以是电极，以实现电阻加热(最高加热温度在100℃以下)，也可以是加热棒，以实现热传导加热(最高加热温度可高于100℃)，从而满足不同加热温度需求；

多功能井10内对应于清洁地层40的区域设有注药管13，所述注药管13表面设有注药筛缝14(缝宽约1mm)，所述注药筛缝14从污染地层30与清洁地层40交界处向清洁区域一侧延伸0.5～2.0m，并且所述注药管13与直流电缆15相连；

所述抽提井20内设有抽提管21，所述抽提管21在对应于所述注药筛缝14的同等高度或较低高度位置设有抽提筛缝22；

如图2所示，通过注药管13向地下注入氧化剂，之后，注药管13上的直流电缆15接通直流电，以在相邻注药管13之间产生直流电场，氧化剂在直流电场的驱动作用下，通过电迁移和电渗的作用进行定向迁移扩散，从而在清洁区域下侧构建形成一个化学氧化反应带A；

如图3所示，电加热装置11通过交流电缆12接通交流电，对污染区域进行定深精准加热，污染物受热挥发后大部分被抽提管21收集后进行集中处理，少部分向上运动而进入化学氧化反应带A后被氧化降解。

如图4所示，是本发明定深精准热修复装置的另一个实施例示意图，其与图1-图3所示的实施例相比，区别在于：所述抽提井20设置为井簇式抽/注多功能井20a，以在不同深度建立压力梯度，如此，可通过注入/抽提，促进污染物层热量的传递，提高传热效率，以利于热量均匀分布，也有利于氧化剂的均匀分散。

如图5所示，是本发明定深精准热修复装置的再一个实施例示意图，其与图4所示的实施例相比，区别在于：所述多功能井10中的注药管13由直流电极16取代，而且，由所述井簇式抽/注多功能井20a实现原注药管13的注药功能，如此布置，可减弱化学氧化药剂对加热设备的腐蚀，方便加热设备的维护管理。

本发明的主要优点有：

1.通过电动修复技术(EK)与原位化学氧化技术(ISCO)集成，实现了氧化剂的定向迁移扩散，从而在加热区域上方构建化学氧化反应带A，以有效防控应对污染物受热向上迁移而对清洁地层40可能造成的二次污染问题；并且，通过EK有效解决了氧化剂在低渗透性地层传质分散效果差的问题，此外，通过控制直流电场方向，使得药剂迁移效果更均匀，并能定向加强，从而在污染地层30上方构建一个全方位全覆盖的氧化反应带，消除死角。

2.在解决二次污染的基础上，实现了对污染区域的定深精准加热，通过大幅减少上方清洁区域的加热土方量，显著降低了加热能耗。

3.该集成技术和装置，还可进一步实现热耦合化学氧化技术，通过低温加热，活化氧化剂，产生自由基，从而对污染物进行高级化学氧化，进一步提高氧化效率、反应速率和降低氧化剂用量；通过低温加热(比如目标温度40～50℃)可进一步降低了加热能耗，并且，低温加热也可降低蒸汽的产生量，从而降低污染物向上迁移对清洁区造成的风险。

4.本发明采用多功能井10的方式，将注药管13与加热装置布设在同一个井内，带来的有益效果，一是可有效避免污染物蒸汽沿多功能井10的形成的优先通道向上迁移扩散污染清洁区；二是减少了建井数量，从而降低了建井成本。

5.本发明所布设抽提井20，可通过抽提作用建立压力梯度，在氧化剂迁移阶段，可进一步强化氧化剂的水平迁移距离和速率；在精准加热阶段，可抑制污染物向上迁移，降低化学氧化反应带A的负荷。

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。