[发明专利]一种双相真空抽吸模拟系统及其模拟方法

说明书

技术领域

本发明属于石油环境污染修复技术领域，具体涉及一种双相真空抽吸模拟系统及其模拟方法。

背景技术

近年来，石油工业导致的地下水污染已经成为一个严重的世界性环境问题。每年因石油开采、运输、储存以及事故性泄漏等原因导致大量的有机污染物进入地下水和土壤，对生态环境造成严重破坏。在这些污染源中，地下有机物渗漏已成为一个最主要的地下污染源。来自地下储油罐、地下管线、石油加工设备等渗漏的污染物往往具有致癌、致畸、致突变的“三致作用”，而且在地下水和土壤环境中很难通过自然降解过程去除，并能长期累积，对环境和人体健康有严重影响。因此，如何有效的对石油污染的土壤和地下水进行环境修复已成为当前一个重要的研究热点。

由于石油在泄漏到地下层时，往往会以自由相的形式存在于水的表面。当非水相液体的密度大于水的密度时，污染物将穿过地表土壤及含水层到达隔水底板，即潜没在地下水中，并沿隔水底板横向扩展；当非水相液体密度小于水的密度时，污染物的垂向运移在地下水面受阻，而沿地下水面(主要在水的非饱和带)横向广泛扩展。非水相液体可被孔隙介质长期束缚，其可溶性成份还会逐渐扩散至地下水中，从而成为一种持久性的污染源。通常的方法是仅针对地下水或者土壤中的污染物进行清除。这样的后果是，一旦修复系统停止运行的话，位于水面的自由相(被束缚的非水相液体)又会在地下层向下游自由移动，并且通过溶解、挥发等过程不断地进入到土壤和地下水中，给地下水和土壤造成极大的、持续的污染。因此，如何有效地对地下层自由相进行处理一直成为国际上土壤与地下水修复研究的难点和重点之一。双相真空抽吸技术是一种全新的，并且已经为国际上所广泛关注的修复技术，它能有效的去除以自由态、吸附态、溶解态或气态等形式存在的污染物，并能够处理同时存在于饱和带和非饱和带的石油污染物。但由于该项技术的研究在国际上尚处起步阶段，还有大量的技术细节和关键环节需要不断地研究、改进和完善。虽然该技术已逐渐应用到地下水石油污染物自由相的去除，并取得了较好的效果，但对该项技术的模拟模型的开发还非常不足。

由于地下系统非常复杂，确定一个合适的修复技术往往是非常困难或者不切实际的。即使是那些相当成熟的修复方案，在应用到实际场址时由于土壤和地下水系统污染源和介质等条件的复杂性，往往也不能对专门的场址条件进行相应的调整。因此，有效的决策支持是至关重要的，特别是需要对修复过程和污染物的地下传输进行真实的现场模拟。由于缺乏此类模拟模型，因而不能很好地解决设计过程中的参数率定问题；由于缺乏对多种情景下的处理效果的预测，也就不能保证设计是否是最优的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双相真空抽吸模拟系统。

本发明的目的还在于提供一种双相真空抽吸模拟系统模拟方法。

一种双相真空抽吸模拟系统，其特征在于，所述模拟系统由三维模拟区1、污染源2、空调3、水泵4、水箱5、水管6、蒸汽发生器7、空气压缩机8、集水箱9、烟罩10、水位计11、抽吸泵12和气液分离装置13构成；三维模拟区由至少一个双相真空抽吸井、至少一个监测井和污染带构成；污染源2置于三维模拟区1一端；空调3位于三维模拟区1上方；水箱5连接水泵4和水管6；集水箱9与水泵4相连接；空气压缩机8和蒸汽发生器7分别与三维模拟区1靠近污染带的一端相通；水箱5出管口分为至少一个通路与三维模拟区1靠近污染带的一端相通；水位计设置于三维模拟区1的两端；抽吸泵12与双相真空抽吸井相连；气液分离装置13与抽吸泵12相连。

所述三维模拟区1占地尺寸为：长3.6m、宽1.2m、高1.4m；三维模拟区1分为300个网格，每个网格尺寸为：长0.09m、宽0.08m。

所述三维模拟区土壤层分为4层，从上而下依次为第一层土壤、第二层土壤、第三层土壤、第四层土壤；第一层土壤成分为粘土，第二层土壤成分为粘土和砂质黏壤土，第三层土壤成分为粘土、砂质黏壤土和砂土，第四层土壤成分为砂土。

一种双相真空抽吸模拟系统模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、开启空调3，控制室内温度恒定；

b、以30L汽油作为污染源从污染带中部加入，经3天时间扩散，污染带在地下水表面铺开；

c、将自来水以每天20L的速度通过水泵4泵入三维模拟区，模拟地下水的自然流动；

d、布置双相真空抽吸井在污染源的四周油层相对较厚的地点；