复合有机污染物场地原位热处理耦合技术的能效评估方法技术

本发明专利技术涉及原位热处理能效评估技术领域，具体是涉及复合有机污染物场地原位热处理耦合技术的能效评估方法；包括以下步骤：S1、构建基于能耗和修复效率的能效评价指标体系，并建立能效评估指标的归一化方法，建立评估模型；S2、在实验室内对有机污染物场地原位热处理耦合技术进行模拟实验，并在有机物污染场地进行现场示范，得到需要的数据；根据实际中的研究结果以及数据，开发能效评估软件；S3、利用原位热处理耦合修复技术进行原位热处理，采用能效评估软件进行能效评估，将所需数据输入到能效评估模型软件中进行测算，得到能效结果；本发明专利技术提供了一种针对原位热处理耦合技术的能效评估方法以及评估指标。评估方法以及评估指标。

【技术实现步骤摘要】
复合有机污染物场地原位热处理耦合技术的能效评估方法


[0001]本专利技术涉及原位热处理能效评估
，具体是涉及复合有机污染物场地原位热处理耦合技术的能效评估方法。

技术介绍

[0002]热脱附技术可以有效降解、去除含氯有机物、苯系物、石油烃类、汞、农药、多氯联苯、二噁英等污染物，也可处理自由相污染物，适用于焦化厂、钢铁厂、煤制气厂、石油化工厂、地下油库、农药厂等有机污染场地。相比异位热脱附，原位热脱附具有以下优点：无需开挖，适合无法实施开挖工程的建筑物或污染深度较大的场地；使绝大多数污染物在地下环境就被降解，只有一小部分被抽出，而可有效避免二次污染。
[0003]按照不同的加热方式，原位热脱附技术主要分为电阻加热、热传导加热和蒸汽加热3种类型。
[0004]目前国内所采用的原位热处理耦合技术普遍存在能耗高的问题；而针对原位热处理耦合技术又没有相应的能效评估指标以及能效评估方法，不利于原位热处理耦合技术向节能化的进一步发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是：提供一种针对原位热处理耦合技术的能效评估方法，以及评估指标，对原位热处理耦合技术的具体实施提供参考，为降低原位热处理耦合技术的能耗提供便利。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种复合有机污染物场地原位热处理耦合技术的能效评估方法，包括以下步骤：
[0007]S1、构建评估模型
[0008]构建基于能耗和修复效率的能效评价指标体系，并建立能效评估指标的归一化方法，建立评估模型；r/>[0009]其中，所述修复效率是采用场地总污染物气化及温度升高到目标温度所消耗能量Q1与系统总输入能量Q的比值表示得到的污染物的热利用效率x1；
[0010]系统总输入能量Q为场地总污染物气化及温度升高到目标温度所消耗能量Q1、场地土壤和地下水升温热量Q2、场地热散逸能量Q3之和；场地热散逸能量Q3包括燃烧器烟气排放热损失、抽提热损失、四周漏热损失、地下水汇入热损失、人工补水热损失；
[0011]通过烟气排放连续监测系统监测烟气温度、压力、湿度、流量、烟气成分，获得不同温度下烟气的焓值，得到烟气焓值
‑
烟气温度的动态曲线；并结合烟气流量计计算烟气带走的燃烧器烟气排放热损失；
[0012]抽提热损失同样由烟气排放连续监测系统监测，主要覆盖温度、压力、湿度、流量，抽提气中的污染物的总量通过土壤中污染物的总量对抽提出的污染物的总量进行估算；
[0013]四周漏热损失采用直接测量法，在修复场地边界四周土壤内布设热流计，监测单
位时间通过某一面积的热能，结合持续时间，计算总的四周漏热损失；
[0014]S2、开发能效评估软件
[0015]在实验室内对有机污染物场地原位热处理耦合技术进行模拟实验，并在有机物污染场地进行现场示范，得到需要的数据；根据实际中的研究结果以及数据，开发能效评估软件；
[0016]S3、进行能效评估
[0017]利用原位热脱附
‑
蒸汽强化抽提耦合修复技术和/或原位热强化微生物绿色耦合修复技术和/或原位热强化化学氧化/还原耦合修复技术进行原位热处理，采用所述能效评估软件进行能效评估，将所需数据输入到能效评估模型软件中进行测算，得到能效结果。
[0018]进一步地，场地总污染物气化及温度升高到目标温度所消耗能量Q1的计算公式为：
[0019]Q1＝∑(C
i
‑
C
o
)*ρ*V*C
p
*(T1‑
T0)
[0020]其中，C
i
：场地污染物最大浓度；C
o
：场地修复目标；C
p
：污染物的定压比热；T1：尾气温度；T0：场地初始温度；ρ：土壤容重；V：修复土壤体积。
[0021]进一步地，能效以回收每千克污染物所消耗的能量进行计算，采用x2表示场地单位污染物所需要消耗的总能量，采用z表示不同污染物的归一化系数，以水的定压比热作为标准，进行归一化；
[0022]x2的计算公式为：
[0023][0024]进一步地，加热的目标温度低于水的沸点时场地土壤和地下水升温热量Q2的计算公式为：
[0025][0026]ρ
R
：土壤密度(不含孔隙率)；C
R
：土壤比热容；土壤孔隙率；ρ
W
：水的密度；C
W
：水的比热容；S
W
：水的饱和度；T
e
：目标温度；T
i
：初始温度；V：土壤体积。
[0027]进一步地，加热的目标温度高于水的沸点时场地土壤和地下水升温热量Q2的计算公式为：
[0028][0029]ρ
R
：土壤密度(不含孔隙率)；C
R
：土壤比热容；土壤孔隙率；ρ
W
：水的密度；C
W
：水的比热容；S
w
：水的饱和度；T
e
：目标温度；T
i
：初始温度；T
b
：常温常压下水的沸点；h
w
：常温常压下水的蒸发焓；V：土壤体积。
[0030]进一步地，所述实验室模拟试验和现场示范运行均对原位热脱附
‑
蒸汽强化抽提耦合修复技术、原位热强化微生物绿色耦合修复技术、原位热强化化学氧化/还原耦合修复技术三种技术进行试验和运行。
[0031]进一步地，人工补水热损失是水的比热容、补水质量以及温度变化值三者的乘积；在电阻加热工艺中，需要额外补充大量的水弥补蒸发损失的水分，以维持土壤的导电性，由此产生的人工补水热损失。
[0032]进一步地，采用Q
eg
表示燃烧器烟气排放热损失，其计算公式为：
[0033][0034]Q
eg
：排烟热量，kJ/S；m：烟气重量，kg/S；h：烟气比焓，kJ/kg；CO2重量(kg/s)；CO2比焓(kJ/kg)；N2重量(kg/s)；N2比焓(kJ/kg)；O2重量(kg/s)；O2比焓(kJ/kg)；湿蒸汽重量(kg/s)；湿蒸汽比焓(kJ/kg)。
[0035]进一步地，采用Q
ge
表示抽提热损失，其计算公式为：
[0036]Q
ge
＝mh＝m
wr1 h
wr1
+m
wr2 h
wr2
+
…
+m
wrn h
wrn
+m
k
h
k
[0037]Q
eg
：抽提气热量(kJ)；m：烟气重量(kg)；h：抽提气比焓(kJ/kg)；m
wr1
：1号污染物重量(kg)；h
wr1
：1号污染物比焓(kJ/kg)；m
wr2
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合有机污染物场地原位热处理耦合技术的能效评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建评估模型构建基于能耗和修复效率的能效评价指标体系，并建立能效评估指标的归一化方法，建立评估模型；其中，所述修复效率是采用场地总污染物气化及温度升高到目标温度所消耗能量Q1与系统总输入能量Q的比值表示得到的污染物的热利用效率x1；系统总输入能量Q为场地总污染物气化及温度升高到目标温度所消耗能量Q1、场地土壤和地下水升温热量Q2、场地热散逸能量Q3之和；场地热散逸能量Q3包括燃烧器烟气排放热损失、抽提热损失、四周漏热损失、地下水汇入热损失、人工补水热损失；通过烟气排放连续监测系统监测烟气温度、压力、湿度、流量、烟气成分，获得不同温度下烟气的焓值，得到烟气焓值
‑
烟气温度的动态曲线；并结合烟气流量计计算烟气带走的燃烧器烟气排放热损失；抽提热损失同样由烟气排放连续监测系统监测，主要覆盖温度、压力、湿度、流量，抽提气中的污染物的总量通过土壤中污染物的总量对抽提出的污染物的总量进行估算；四周漏热损失采用直接测量法，在修复场地边界四周土壤内布设热流计，监测单位时间通过某一面积的热能，结合持续时间，计算总的四周漏热损失；S2、开发能效评估软件在实验室内对有机污染物场地原位热处理耦合技术进行模拟实验，并在有机物污染场地进行现场示范，得到需要的数据；根据实际中的研究结果以及数据，开发能效评估软件；S3、进行能效评估利用原位热脱附
‑
蒸汽强化抽提耦合修复技术和/或原位热强化微生物绿色耦合修复技术和/或原位热强化化学氧化/还原耦合修复技术进行原位热处理，采用所述能效评估软件进行能效评估，将所需数据输入到能效评估模型软件中进行测算，得到能效结果。2.根据权利要求1所述的一种复合有机污染物场地原位热处理耦合技术的能效评估方法，其特征在于，场地总污染物气化及温度升高到目标温度所消耗能量Q1的计算公式为：Q1＝∑(C
i
‑
C
o
)*ρ*V*C
p
*(T1‑
T0)其中，C
i
：场地污染物最大浓度；C
o
：场地修复目标；C
p
：污染物的定压比热；T1：尾气温度；T0：场地初始温度；ρ：土壤容重；V：修复土壤体积。3.根据权利要求2所述的一种复合有机污染物场地原位热处理耦合技术的能效评估方法，其特征在于，能效以回收每千克污染物所消耗的能量进行计算，采用x2表示场地单位污染物所需要消耗的总能量，采用z表示不同污染物的归一化系数，以水的定压比热作为标准，进行归一化；x2的计算公式为：4.根据权利要求1所述的一种复合有机污染物场地原位热处理耦合技术的能效评估方法，其特征在于，加热的目标温度低于水的沸点时场地土壤和地下水升温热量Q2的计算公
式为：ρ
R
：土壤密度(不含孔隙率)；C
R
：土壤比热容；土壤孔隙率；ρ
W
：水的密度；C
W
：水的比热容；S
W
：水的饱和度；T...

【专利技术属性】
技术研发人员：范婷婷，靳德成，万金忠，李群，周艳，王祥，赵远超，
申请(专利权)人：生态环境部南京环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：