土壤热脱附工艺优化方法及计算机可读存储介质与流程

本发明涉及土壤修复，特别涉及一种土壤热脱附工艺优化方法及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、工业企业搬迁遗留场地大多受不同程度的污染，热脱附技术因其高效、效果稳定、技术操作便捷等特点而被应用于有机物土壤的修复过程，射频加热技术因其高效均匀的加热特点而被广泛研究。射频电磁波是一种高频振荡的电磁波，通过对电磁场内极性分子的振荡摩擦在分子内部产生热量，射频加热依靠其在土壤中的穿透能力能够实现对土壤的均匀快速加热。

2、现阶段射频土壤热脱附技术在工程应用上缺乏足够的理论指导，工程项目多依靠经验进行工艺设计，对土壤的修复效果不佳以及工程成本较高。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种土壤热脱附工艺优化方法及计算机可读存储介质，能够解决现有的射频土壤热脱附技术修复效果不佳以及工程成本较高的问题。

2、根据本发明第一方面实施例的一种土壤热脱附工艺优化方法，包括：

3、对土壤样本进行热脱附操作并测量所述土壤样本的温度，得到温度真实数据，所述温度真实数据包括多个第一时间节点和多个与所述第一时间节点对应的第一温度值；

4、建立物理场模型，所述物理场模型用于模拟所述热脱附操作中的物理场；

5、建立场地模型，所述场地模型用于模拟所述热脱附操作中的操作场地；

6、确定射频模拟参数和土壤物理性质参数，所述射频模拟参数用于模拟所述热脱附操作中射频发生装置的工作参数；

7、根据所述射频模拟参数、所述土壤物理性质参数、所述物理场模型和所述场地模型建立土壤热脱附模拟模型；

8、根据所述土壤热脱附模拟模型得到温度模拟数据，温度模拟数据包括多个第二时间节点和多个与所述时间节点对应的第二温度值；

9、调整所述土壤热脱附模拟模型中的所述物理场模型，使得所述温度模拟数据与所述温度真实数据的误差在预设误差范围内；

10、利用所述土壤热脱附模拟模型，以有效能量利用效率为优化目标确定目标射频模拟参数，所述有效能量利用效率根据所述温度模拟数据得到。

11、根据本发明第一方面实施例的土壤热脱附工艺优化方法，至少具有如下有益效果：

12、由于土壤热脱附模拟模型包括射频模拟参数、物理场模型和场地模型，并结合了土壤物理性质参数，能够较好模拟土壤热脱附操作。再通过调整土壤热脱附模拟模型中的物理场模型，使得温度模拟数据与温度真实数据的误差在预设误差范围内，保证了土壤热脱附模拟模型模拟的准确性。进一步利用土壤热脱附模拟模型，以有效能量利用效率为优化目标确定目标射频模拟参数，以使得采用目标射频模拟参数的热脱附操作的有效能量利用效率较高，土壤的修复效果较好，以及减少耗能，降低了工程成本。根据本发明实施例的土壤热脱附工艺优化方法，相较于传统的土壤热脱附工艺技术，能够结合土壤物理性质参数优化热脱附操作的工艺条件，从而提高土壤的修复效果和降低工程成本。

13、根据本发明的一些实施例，所述物理场模型包括电磁场模型、流场模型和温度场模型。

14、根据本发明的一些实施例，所述流场模型的表达式如下：

15、

16、其中，θl为土壤中水的体积分数，t为时间，dl为表观液相扩散系数，revap为液态水蒸汽的蒸发率，ρl为水的密度。

17、根据本发明的一些实施例，所述温度场模型的表达式如下：

18、

19、其中，ρ为密度，cp为比热容，t为温度，t为时间，k为导热系数，prf为电磁产热的功率，hevap为水的蒸发潜热，revap为液态水蒸汽的蒸发率。

20、根据本发明的一些实施例，所述射频模拟参数包括射频发生装置的热电极数量、所述射频发生装置的冷电极数量、所述热电极与所述冷电极的距离、所述射频发生装置的输入功率、所述射频发生装置的射频工作频率和所述射频发生装置的运行时间。

21、根据本发明的一些实施例，所述土壤物理性质参数包括土壤介电性质参数和土壤热物理性质参数。

22、根据本发明的一些实施例，所述根据所述土壤热脱附模拟模型得到温度模拟数据，包括：

23、设置边界条件，所述边界条件包括热绝缘条件和射频散射条件；

24、基于有限元法，对所述土壤热脱附模拟模型求解，得到所述温度模拟数据。

25、根据本发明的一些实施例，所述利用所述土壤热脱附模拟模型，以有效能量利用效率为优化目标确定目标射频模拟参数，包括：

26、根据目标土壤污染类型确定所述土壤热脱附模拟模型的目标温度；

27、调整所述射频模拟参数，从而获取多个不同的所述射频模拟参数对应的多个有效能量利用效率数据；

28、根据多个所述射频模拟参数和对应的所述有效能量利用效率数据确定目标射频模拟参数。

29、根据本发明的一些实施例，所述调整所述射频模拟参数之前，还包括：

30、调整所述场地模型，使得所述场地模型模拟所述热脱附操作的目标操作场地。

31、根据本发明第二方面实施例的计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序被处理器执行时用于实现如上述的土壤热脱附工艺优化方法。

32、根据本发明第二方面实施例的计算机可读存储介质，至少具有如下有益效果：

33、由于土壤热脱附模拟模型包括射频模拟参数、物理场模型和场地模型，并结合了土壤物理性质参数，能够较好模拟土壤热脱附操作。再通过调整土壤热脱附模拟模型中的物理场模型，使得温度模拟数据与温度真实数据的误差在预设误差范围内，保证了土壤热脱附模拟模型模拟的准确性。进一步利用土壤热脱附模拟模型，以有效能量利用效率为优化目标确定目标射频模拟参数，以使得采用目标射频模拟参数的热脱附操作的有效能量利用效率较高，土壤的修复效果较好，以及减少耗能，降低了工程成本。根据本发明实施例的计算机可读存储介质，相较于传统的土壤热脱附工艺技术，能够结合土壤物理性质参数优化热脱附操作的工艺条件，从而提高土壤的修复效果和降低工程成本。

34、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种土壤热脱附工艺优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的土壤热脱附工艺优化方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的土壤热脱附工艺优化方法，其特征在于，所述流场模型的表达式如下：

4.根据权利要求2所述的土壤热脱附工艺优化方法，其特征在于，所述温度场模型的表达式如下：

5.根据权利要求1所述的土壤热脱附工艺优化方法，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的土壤热脱附工艺优化方法，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的土壤热脱附工艺优化方法，其特征在于，所述根据所述土壤热脱附模拟模型得到温度模拟数据，包括：

8.根据权利要求1所述的土壤热脱附工艺优化方法，其特征在于，所述利用所述土壤热脱附模拟模型，以有效能量利用效率为优化目标确定目标射频模拟参数，包括：

9.根据权利要求8所述的土壤热脱附工艺优化方法，其特征在于，所述调整所述射频模拟参数之前，还包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序被处理器执行时用于实现如权利要求1至9任意一项所述的土壤热脱附工艺优化方法。

技术总结本发明公开了一种土壤热脱附工艺优化方法及计算机可读存储介质，方法包括：对土壤样本进行热脱附操作并测量土壤样本的温度，得到温度真实数据；建立物理场模型，物理场模型用于模拟热脱附操作中的物理场；建立场地模型，场地模型用于模拟热脱附操作中的操作场地；确定射频模拟参数和土壤物理性质参数；根据射频模拟参数、土壤物理性质参数、物理场模型和场地模型建立土壤热脱附模拟模型；根据土壤热脱附模拟模型得到温度模拟数据；调整土壤热脱附模拟模型中的物理场模型，使得温度模拟数据与温度真实数据的误差在预设误差范围内；利用土壤热脱附模拟模型，以有效能量利用效率为优化目标确定目标射频模拟参数。技术研发人员：娄伟,王琳玲,殷皓,齐文豪,周自力,徐文杰,鲁敬姑,陈静,肖启学,盛安旭受保护的技术使用者：湖南省和清环境科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9