一种土壤有机污染物原位变频电加热脱附系统及方法和应用与流程

本发明涉及一种土壤有机污染物原位变频电加热脱附系统及方法和应用。

背景技术：

1、随着工业化的快速发展，部分城市土地受到不同程度的污染，在未来较长时间内，阻碍了土地后续的使用。对于土壤的修复技术的发展，更倾向于效果好、成本低、对环境影响小，同时在不破坏地表情况的条件下完成土壤修复。

2、20世纪70年代，原位脱附技术用于污染地块修复。传统的原位脱附技术，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。

3、原位热脱附技术的主要原理是通过加热升高污染区域的温度，改变有机污染物的物化性质增加气相或者液相中有机污染物的浓度，提高液相抽出或土壤气相抽提对污染物的去除率。原位热脱附技术具有影响范围大、环境破坏小、不会造成二次污染等优点。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三种类型。

技术实现思路

1、针对现有热传导加热技术中存在的成本过高、施工安装不方便以及加热效率缓慢等诸多问题，本发明的目的是提供了一种土壤有机污染物原位变频电加热脱附系统及方法，利用高频电流，由于高频频率很高，电极极性变换很快，离子急剧地沿电力线的方向来回移动或振动；而各种离子的大小、质量、电荷和移动速度不同，在振动过程中互相摩擦以及与周围的媒质相摩擦，引起欧姆损耗，进而产生热能，由于趋肤效应的存在，在土壤内形成导热通道，对土壤进行加热，从而达到加热脱附的效果，同时，还具有强力的热辐射扩大修复范围。高频电场中只有位移电流，而无传导电流，所以高频电无电解作用；高频电流对人体的伤害基本可以忽略，减少了因为漏电造成的风险。

2、作为本发明的一个方面，涉及一种土壤有机污染物原位变频电加热脱附系统，包括变频系统、地面控制系统、加热系统和污染物收集系统；

3、所述的变频系统包括外接电源和变频控制器，所述的变频控制器用于将低频电流转换成高频频率电流；

4、所述的地面控制系统包括plc自动控制设备和若干温度传感器，所述温度传感器用于土壤层温度监测；

5、所述的加热系统包括电极，所述电极包括串联的多段短电极；

6、所述的污染物收集系统包括井下抽提泵和地面分-储设备。

7、在具体实施例中，所述的外接电源为380v的工业电或220v的家用电。

8、在具体实施例中，所述的地面分-储设备包括三相分离器与储存罐。

9、在具体实施例中，所述短电极间距为0.5m，上述操作可以保证加热范围囊括整个受污染土层。

10、作为本发明的另一方面，涉及一种土壤有机污染物原位变频电加热脱附方法，使用上述土壤有机污染物原位变频电加热脱附系统，包括：

11、步骤s1：在污染土壤修复目标区域内布设工作井和温度监控井，所述工作井为偶数，当进行加热修复时，一半数量工作井作为阳极井，另外一半数量工作井作为阴极井，所述的温度监控井用于土壤层温度监测；

12、步骤s2：将温度传感器串联下入温度监控井中，所述温度传感器通过电线与地面控制系统的plc自动控制设备相连；

13、步骤s3：在所有工作井中各下入电极，电极的输入端与变频控制系统的变频控制器连接，变频控制系统与地面控制系统通信连接。

14、在具体实施例中，所述温度监控井布设在对应阳极井与对应阴极井的连线中点，也即修复区域的中心位置。

15、在具体实施例中，所述变频控制器将电源中的50hz工频电流转换成1000hz以上的高频电流。

16、在具体实施例中，所述方法还包括步骤s4：

17、当plc自动控制设备发射第一控制信号时，变频控制器向电极4提供1000hz以上的高频电流，使用传感器并对温度监控井的温度进行监控；在高频电流作用下，土壤修复区域内的离子，产生振动，在振动过程中互相摩擦以及与周围的媒质相摩擦，产生大量热量，由于趋肤效应，会在地层之间形成加热通道，并以此对受有机物污染土壤进行加热，从而完成受有机物污染土壤的热脱附修复处理，此后，打开工作井，将电极与相关线路取出，冷却2小时；

18、在具体实施例中，所述方法还包括步骤s5：

19、搭建管道与污染物分-储系统中的三相分离器、储存罐依次连接，完成加热修复过程并冷却后，开启工作井与温度监控井，将工作井与温度监控井作为抽提井使用，下入井下抽提泵，并通过管道与污染物分-储系统连接，当plc自动控制设备发射第二控制信号，切断高频电，直接通过外接电源向井下抽提泵供电，进行污染物的抽提；通过管道将井下污染物抽提至污染物分-储系统中的三相分离器、储存罐中进行收集与回收。

20、作为本发明的又一个方面，涉及上述土壤有机污染物原位变频电加热脱附系统在土壤有机污染物治理中的应用。

21、本发明提出了一种土壤有机污染物原位变频电加热脱附系统及方法，改变以往热传导即加热技术的加热形式的缺点，利用土壤内部自身存在的离子，在高频电流场的作用下，离子急剧地沿电力线的方向来回移动或振动；而各种离子的大小、质量、电荷和移动速度不同，在振动过程中互相摩擦以及与周围的媒质相摩擦，由于趋肤效应，在两个电极之间形成的导热通道表面，进一步增强生热能力，加快了能量传导的效率，减小了土壤修复的周期，从而节约了能耗。当高频电流通过导体时，电流密度越大或组织的电阻率越大，产热也越多在相同的电压情况下，高频电具有更快的加热效率。当电流加热的影响范围扩大时，高频电相比于工频电，对人体伤害程度可以忽略，安全性更高。同时，高频电不会对污染物造成二次电解。

技术特征：

1.一种土壤有机污染物原位变频电加热脱附系统，其特征在于，包括变频系统、地面控制系统、加热系统和污染物收集系统；

2.如权利要求1所述的土壤有机污染物原位变频电加热脱附系统，其特征在于，所述外接电源为380v的工业电或220v的家用电。

3.如权利要求1所述的土壤有机污染物原位变频电加热脱附系统，其特征在于，所述地面分-储设备包括三相分离器与储存罐。

4.如权利要求1所述的土壤有机污染物原位变频电加热脱附系统，其特征在于，所述短电极间距为0.5m。

5.一种土壤有机污染物原位变频电加热脱附方法，其特征在于，包括：

6.如权利要求5所述的土壤有机污染物原位变频电加热脱附方法，其特征在于，所述温度监控井布设在对应阳极井与对应阴极井的连线中点。

7.如权利要求5所述的土壤有机污染物原位变频电加热脱附方法，其特征在于，所述变频控制器将电源中的50hz工频电流转换成1000hz以上的高频电流。

8.如权利要求5所述的土壤有机污染物原位变频电加热脱附方法，其特征在于，所述方法还包括步骤s4：

9.如权利要求8所述的土壤有机污染物原位变频电加热脱附方法，其特征在于，所述方法还包括步骤s5：

10.权利要求1～4任一项所述的土壤有机污染物原位变频电加热脱附系统在土壤有机污染物治理中的应用。

技术总结本发明公开了一种土壤有机污染物原位变频电加热脱附系统及方法和应用，该土壤有机污染物原位变频电加热脱附系统，包括变频系统、地面控制系统、加热系统和污染物收集系统；所述变频系统包括外接电源和变频控制器，所述的变频控制器用于将低频电流转换成高频频率电流；所述地面控制系统包括PLC自动控制设备和若干温度传感器，所述温度传感器用于土壤层温度监测；所述加热系统包括电极，所述电极包括串联的多段短电极；所述污染物收集系统包括井下抽提泵和地面分‑储设备。本发明在土壤有机污染物治理中，对土壤修复效率高，对人体伤害程度可以忽略，安全性高。技术研发人员：翟勇,王利刚,高悦,徐文博,张书畅,李璐璐,王文文,杨慧萍,郎朗,尹伟,李强,隋宗津,任群,卜青锋,李晓乐受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18