一种基于原位蒸汽注入的土壤和地下水修复模拟系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于原位蒸汽注入的土壤和地下水修复模拟系统，包括砂箱、抽提管、尾气处理装置和控制装置，抽提管的一端插接于砂箱内部的待修复土壤中，其另一端与尾气处理装置连接，砂箱的内部空间被分隔为上水区、土壤区和下水区，上水区和下水区分别位于土壤区的两侧，且各区之间通过带有滤孔的隔板隔开，土壤区中设有与蒸汽发生器连接的蒸汽注入管，蒸汽注入管的进口处设有蒸汽计量器，蒸汽发生器、尾气处理装置分别与所述控制装置电性连接。本发明专利技术能够验证不同蒸汽参数注入条件下土壤升温，通过尾气处理装置验证污染物的去除效果，用于获取不同工况下原位蒸汽注入的运行参数，为实际修复工程提供关键技术参数，避免过度设计或欠设计问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于原位蒸汽注入的土壤和地下水修复模拟系统
本专利技术涉及土壤修复
，更具体地讲，本专利技术涉及一种基于原位蒸汽注入的土壤和地下水修复模拟系统。
技术介绍
“净土”工作是我国三大环保攻坚战之一，是建设美丽中国的重要组成部分。随着《土壤污染防治法》的颁布实施，目前，土壤污染防治工作得到前所未有的重视。污染土壤修复模式包括原位修复和异位修复，异位修复涉及土方开挖、土壤转运和暂存等施工弊端，目前土壤原位热处理逐渐成为有机污染土壤修复的热点技术。原位热脱附基本是一种通过加热土壤促使污染物挥发，并对其进行集中处理的土壤修复方法，依据加热方式的不同，常用的原位热脱附包括热传导、电阻加热以及蒸汽加热三种类型，其中热传导包括电加热热传导与燃气加热热传导。热传导具有加热温度高的优势，但是也存在能耗高、修改成本高的弊端。蒸汽强化气相抽提是利用蒸汽作为热源加热土壤促进有机污染物的解吸，同时联合气相抽提技术实现对土壤污染物的去除，该方法适用于处理渗透性好的污染场地中的有机污染物的去除，甚至于地下水流速较大的场地。由于污染场地水文地质比较复杂，污染土壤均质性差，利用理想的传热模型对加热条件和加热效果进行模拟，其模拟结果往往失真，误差较大。目前，对于土壤原位热处理工艺设计以及加热井布置等工作往往根据修复经验而定，因此，可能存在过度设计或者设计不足的缺陷，而开展现场中试工作，存在施工成本高、周期长的弊端。在开展修复工程前，获取关键加热设计参数尤为重要，基于此设计开发了一种基于原始污染场地条件的原位热处理实验装置，提供优化的加热时间、加热温度、加热井间距等重要参数，为加热工艺提供技术支持。
技术实现思路
为此，本专利技术提供了一种基于原位蒸汽注入的土壤和地下水修复模拟系统，能够依据不同土壤环境模拟土壤不同加热条件，抽提去污效果的验证，依据模拟系统可以避免施工人员存在过度设计或设计不足缺陷，实现开展修复工程前获取关键加热设计等参数目的。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于原位蒸汽注入的土壤和地下水修复模拟系统，包括砂箱、抽提管、尾气处理装置和控制装置，所述抽提管的一端插接于所述砂箱内部的待修复土壤中，其另一端与所述尾气处理装置连接，所述砂箱的内部空间被分隔为上水区、土壤区和下水区，所述上水区和下水区分别位于所述土壤区的两侧，且各区之间通过带有滤孔的隔板隔开，所述土壤区中设有与蒸汽发生器连接的蒸汽注入管，所述蒸汽注入管的进口处设有蒸汽计量器，所述的蒸汽发生器、尾气处理装置分别与所述控制装置电性连接。所述土壤区中填充有砂土或细沙，用于形成饱和带环境；所述砂土或细沙的上方填充有素填土、粉土或黏土等土壤介质，用于形成包气带环境，所述蒸汽注入管插接于所述土壤区中的饱和带环境或包气带环境。所述饱和带环境的土壤高度与所述包气带环境的土壤高度之比为10:1～1:1。优选的，所述抽提管为开孔管，所述抽提管外侧缠绕有金属筛网，所述金属筛网的网孔小于所述抽提管上的孔眼。所述金属筛网的孔径小于1mm。进一步地，所述砂箱的外侧面包覆有保温板，所述土壤区的上方覆盖有阻隔层。所述土壤区中的土壤中还插接有用于观测土壤升温状况的热电偶，所述控制装置与所述热电偶电性连接。所述尾气处理装置包括气液分离器、冷凝器、制冷机、风机和活性炭罐，所述抽提管依次连接所述气液分离器、冷凝器、风机和活性炭罐，所述制冷机与所述冷凝器连接。所述上水区通过进水管与水箱连接，所述砂箱的底部还设有与所述下水区相通的出水管，所述出水管上设有调节阀。所述砂箱为碳钢材质，所述抽提管为不锈钢材质。本专利技术技术方案，具有如下有益效果：A、本专利技术所提供的土壤及地下水修复模拟系统能够验证不同蒸汽参数(压力、温度、流量等)注入条件下土壤的升温，通过尾气处理装置可以验证污染物的去除效果，用于获取不同工况下原位蒸汽注入的运行参数，为实际修复工程提供关键技术参数，从而避免存在过度设计或欠设计的问题。B.本专利技术的模拟系统能够模拟不同水文条件下，比如地下水流速、含水介质等情况下的污染场地情境，分析蒸汽注入原位热脱附技术的使用效果，有效降低成本。C.本专利技术的模拟系统能够分析不同类型土壤加热的土壤升温规律，为实际修复工程的开展提供加热策略及加热井间距、加热周期、加热温度、抽提条件等关键参数。D.本专利技术所提供的模拟系统，可用于污染场地土壤和地下水的原位修复，避免了土壤开挖和转运，减少了二次污染，此外，加热方式采用蒸汽加热方式，减少了热传导和电阻加热等高能耗、高成本的弊端。E：本专利技术通过上水可自动控制水流量输入，用于模拟不同水文地质场景，模拟应用范围广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的模拟系统整体结构示意图。附图标记说明：1-砂箱11-上水区，12-土壤区，13-下水区2-抽提管3-尾气处理装置31-气液分离器，32-冷凝器，33-制冷机，34-风机，35-活性炭罐；4-控制装置；5-隔板；6-蒸汽发生器；7-蒸汽注入管；8-蒸汽计量器；9-金属筛网；10-保温板；20-阻隔层；30-热电偶；40-水箱；50-出水管；60-调节阀；a-饱和带环境；b-包气带环境。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图1所示，本专利技术提供了一种基于原位蒸汽注入的土壤和地下水修复模拟系统，包括砂箱1、抽提管2、尾气处理装置3和控制装置4，抽提管2的一端插接于砂箱1内部的待修复土壤中，其另一端与尾气处理装置3连接，砂箱1的内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于原位蒸汽注入的土壤和地下水修复模拟系统，包括砂箱(1)、抽提管(2)、尾气处理装置(3)和控制装置(4)，所述抽提管(2)的一端插接于所述砂箱(1)内部的待修复土壤中，其另一端与所述尾气处理装置(3)连接，其特征在于，所述砂箱(1)的内部空间被分隔为上水区(11)、土壤区(12)和下水区(13)，所述上水区(11)和下水区(13)分别位于所述土壤区(12)的两侧，且各区之间通过带有滤孔的隔板(5)隔开，所述土壤区(12)中设有与蒸汽发生器(6)连接的蒸汽注入管(7)，所述蒸汽注入管(7)的进口处设有蒸汽计量器(8)，所述的蒸汽发生器(6)、尾气处理装置(3)分别与所述控制装置(4)电性连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于原位蒸汽注入的土壤和地下水修复模拟系统，包括砂箱(1)、抽提管(2)、尾气处理装置(3)和控制装置(4)，所述抽提管(2)的一端插接于所述砂箱(1)内部的待修复土壤中，其另一端与所述尾气处理装置(3)连接，其特征在于，所述砂箱(1)的内部空间被分隔为上水区(11)、土壤区(12)和下水区(13)，所述上水区(11)和下水区(13)分别位于所述土壤区(12)的两侧，且各区之间通过带有滤孔的隔板(5)隔开，所述土壤区(12)中设有与蒸汽发生器(6)连接的蒸汽注入管(7)，所述蒸汽注入管(7)的进口处设有蒸汽计量器(8)，所述的蒸汽发生器(6)、尾气处理装置(3)分别与所述控制装置(4)电性连接。


2.根据权利要求1所述的基于原位蒸汽注入的土壤和地下水修复模拟系统，其特征在于，所述土壤区(12)中填充有砂土或细沙，用于形成饱和带环境(a)；所述砂土或细沙的上方填充有素填土、粉土或黏土等土壤介质，用于形成包气带环境(b)，所述蒸汽注入管(7)插接于所述土壤区(12)中的饱和带环境(a)或包气带环境(b)。


3.根据权利要求2所述的基于原位蒸汽注入的土壤和地下水修复模拟系统，其特征在于，所述饱和带环境(a)的土壤高度与所述包气带环境(b)的土壤高度之比为10:1～1:1。


4.根据权利要求1所述的基于原位蒸汽注入的土壤和地下水修复模拟系统，其特征在于，所述抽提管(2)为开孔管，所述抽...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩伟，李彦希，朱焰，叶渊，刘爱森，王乾锁，于宗莲，陈默，何宇，
申请(专利权)人：森特士兴集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11