[发明专利]一种有机污染土壤原位热脱附修复系统与方法

说明书

本发明涉及一种有机污染土壤原位热脱附修复系统与方法，包括供配电系统、加热系统、抽提系统、尾气尾水处理系统、监控系统以及地面阻隔系统；所述加热系统由竖直加热井、置于加热井内部的高频电磁场发生器和发生器控制装置组成，所述电磁场发生器通过控制箱连接至地面供配电系统，输出端电源经控制板将工频交流电整流、滤波、逆变成高频交流电，通过连接线接到电磁加热圈上，产生交变磁场，导体受到电磁感应产生电涡流而引起导体发热，进而在土壤中传递温度，使土壤迅速升温，有机污染物得以蒸发。本发明采用的技术方案对目标修复深度的加热具有针对性，加热速度快，热量利用效率高并且能够显著提高修复效率。

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，具体是一种采用高频强磁场发生器产生的电涡流效应加热原位修复污染土壤的系统与方法。

背景技术

近年来，寻求一种效果好、成本低、对环境影响小的污染场地修复技术迫在眉睫。目前一些传统的原位修复技术，如原位注入化学药剂、多相抽提等已在多个污染场地的修复中得到应用。但这些技术面临着在土壤渗透系数小而导致影响半径小，以及修复药剂难以充分接触到污染物而影响修复效果等问题。

原位热脱附技术在污染场地的修复中越来越受到重视，其基本原理是通过加热升高污染区域的温度促使污染物挥发并对其进行集中处理的修复方法。按照不同的加热方式，原位热脱附技术主要分为电阻加热(ERH)、热传导加热(TCH)和蒸汽加热(SEE)三种类型。根据能源供给形式不同，热传导加热技术又分为燃气加热和电加热两种。相比异位热脱附，原位热脱附技术具备无须挖掘污染土壤，二次污染相对可控，对低渗透污染区、非均质污染区域具有较强的适用性和较好的修复效果等优点。

ERH产生的热量能使土壤相对均匀升温，但ERH升温最高只能达到水的沸点(100℃，1atm)，一般不适用于沸点较高的污染物。TCH技术能够对土壤升温至500～800℃，对加热井附近的区域加热效果较好，但对距离较远的土壤升温速度较慢。SEE技术一般适用于渗透系数K＞10^-4m/s的土壤，其最大的优势在于能够治理处于存在地下水且渗流速度较快的土壤环境，但最大加热温度只能达到100℃。目前原位热脱附工程案例大多对整个加热井周围进行通体加热，加热深度区间针对性不强，造成加热时间较长，效率低下，能量浪费等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种加热区段针对性强、加热时间短、能量利用率高、修复效率好的污染土壤原位热脱附修复技术。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下，一种有机污染土壤原位热脱附修复系统，包括供配电系统、加热系统、抽提系统、尾气尾水处理系统、监控系统以及地面阻隔系统。在修复区域钻探加热井然后将导电颗粒压入污染土层中；然后在压裂范围内再钻与加热井同样深度的抽气井；根据污染土壤深度，将高频强磁场发生器下入加热井内固定位置，产生高频强磁场，此时污染土壤中的导电颗粒由于电涡流效应而被加热，进而直接加热被污染的土壤；抽提井抽出的蒸汽经热交换器冷却，进入气液分离器，废气采用催化燃烧+活性炭吸附工艺，废水采用油水分离+芬顿氧化+混凝+活性炭吸附工艺做进一步处理后达标排放。

本发明的原理在于，当地层中金属或矿物盐导体物质处在交变磁场中，由于电磁感应作用而在导体内会产生感应电动势，由于导体自身存在电阻，在导体内部便会产生感应电流，这种电流在导体中的分布随着导体的表面形状和磁通的分布而不同，其路径有如水中的漩涡，故称为涡流，由于导体本身存在电阻，涡流在导体中将产生热量。

进一步的，所述的导电颗粒是以水力压裂的方式进入污染土层中，压入土层中的导电颗粒粒径为0.5～3mm，可以选择零价铁、赤铁矿、磁铁矿、矿物盐中的一种或几种混合物。

进一步的，所述加热装置采用高频强磁场发生器加热，所述的磁场发生器外套非金属隔热材料，防止外界高温环境对线圈组的热损伤，采用耐高温电缆与地面供配电系统连接放入加热井预定位置，可根据污染深度在垂直方向上布置多组，所述磁场发生器的启动、关停以及参数监测等数据的显示和传输主要通过控制箱来实现。