本实用新型专利技术公开了一种耦合热传导和蒸汽注入的污染土壤和地下水修复模拟系统，属于污染土壤修复技术领域。该模拟系统包括砂箱、电加热井、蒸汽注射井、抽提井、供电单元、供蒸汽单元、尾气处理单元和监测单元；砂箱包括进水区、土壤区和出水区；土壤区分层交错装填有不同渗透系数的土壤介质；土壤区的顶层土壤介质上覆盖有混凝土或泡沫混凝土阻隔层。本实用新型专利技术通过分层装填多孔介质和调控地下水流场，实现不同水文地质环境的模拟还原，同时配备实时温度监测组件，可以通过砂箱内的温度场分布和污染物去除情况验证耦合热传导和蒸汽注入在复杂场地中的应用效果，获取耦合技术的关键技术参数，避免实际修复工程中运行参数设置不合理的问题。理的问题。理的问题。
【技术实现步骤摘要】
耦合热传导和蒸汽注入的污染土壤和地下水修复模拟系统
[0001]本技术属于污染土壤修复
，涉及一种耦合原位热脱附系统，即一种耦合热传导和蒸汽注入的污染土壤和地下水修复模拟系统，主要用于耦合热传导和蒸汽注入修复复杂场地的模拟研究。
技术介绍
[0002]原位脱附技术是一种通过加热污染介质促使污染物挥发或迁移，并通过收集尾水/尾气将其集中处理的方法。由于其地层扰动性低、目标污染物范围广、作用深度广、修复周期短、污染去除率高等显著优势，在污染物程度重、修复时间要求紧的场地修复工程中得到了广泛的应用，成为修复挥发/半挥发性有机污染场地的最有效方法之一。依据加热方式，常用的原位热脱附包括热传导、电阻加热和蒸汽强化抽提三种类型。
[0003]国内污染场地污染种类繁多、复合污染普遍、水文地质条件复杂，单项热脱附技术往往难以实现经济高效的修复。热传导具有加热温度高的优势，适合于在渗透性差的污染场地，对均质化不好的污染场地修复也可以取得较好的效果，但易被快速的地下水通量所影响，若不加以控制，快速地下水通量将导致难以达到目标温度，修复效果降低。蒸汽强化抽提加热温度低，适用于具有一定渗透性的土壤，具有能够处理处于高流速地下水的土壤环境的优势，但对半挥发性污染物去除效果较差，且修复过程中可能存在冷凝水和DNAPL向下迁移的现象，导致污染范围扩大。耦合热传导和蒸汽强化抽提技术，可以充分利用两种技术的优势、发挥技术间的协同效应，提高复杂场地的修复效益。
[0004]目前，耦合热传导和蒸汽强化抽提技术的应用研究较少，二者耦合处理时污染物的去除特性尚不明确。若直接进行中试或工程应用，可能存在关键技术参数设置不合理的缺陷，致使修复效果下降、修复能耗和成本增高。因此，在工程应用前，摸清耦合技术的作用机制和关键影响因素，获取关键技术参数尤为重要。
技术实现思路
[0005]本技术的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种耦合热传导和蒸汽注入的污染土壤和地下水修复模拟系统，以通过对不同污染类型、水文地质条件下耦合技术修复机理和效果的分析，提供优化的加热温度、加热时间、注汽速率、抽提速率、加热井布局等重要技术参数，为耦合技术的工程应用提供精准参数和信息支撑。
[0006]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：
[0007]本技术一种耦合热传导和蒸汽注入的污染土壤和地下水修复模拟系统，它包括砂箱、电加热井、蒸汽注射井、抽提井、供电单元、供蒸汽单元、尾气处理单元和监测单元；所述砂箱包括进水区、土壤区和出水区，所述进水区和出水区位于所述土壤区两侧，通过多孔透水板隔开；所述土壤区分层交错装填有不同渗透系数的土壤介质；在土壤区的顶层土壤介质上覆盖有混凝土或泡沫混凝土阻隔层；所述土壤区一侧侧壁上沿横向和纵向均匀布设监测取样口；所述电加热井一端插接在所述土壤区，其另一端与所述供电单元电连接；所
述蒸汽注射井一端插接在所述土壤区，其另一端与所述供蒸汽单元连接；所述抽提井一端插接在所述土壤区，其另一端与所述尾气处理单元连接；所述的监测单元与插接在所述监测取样口的热电偶电连接。
[0008]进一步地，所述供电单元包括温度控制器和供电装置，所述电加热井依次与温度控制器和供电装置连接。
[0009]进一步地，所述供蒸汽单元包括蒸汽流量计、流量调节阀和蒸汽发生器，所述蒸汽注射井依次与蒸汽流量计流量调节阀和蒸汽发生器连接。
[0010]进一步地，所述尾气处理单元包括冷凝器、冷水循环机、气液分离器、真空泵、尾气吸附罐和储液罐，所述抽提井依次与冷凝器、气液分离器、真空泵和尾气吸附罐连接，所述真空泵和尾气吸附罐连接处设置第一三通阀，所述气液分离器通过第二三通阀和储液罐连接，所述冷凝器与所述冷水循环机连接。
[0011]进一步地，所述监测单元包括多通路数据采集器和数据分析器，所述热电偶依次与多通路数据采集器和数据分析器相连。
[0012]进一步地，所述进水区一侧侧壁上从下至上等距设置多个进水口，所述进水口设置第一调节阀，所述进水口依次与蠕动泵和供水箱连接；所述出水区一侧侧壁上从下至上等距设置多个出水口，所述出水口设置调节阀，所述出水口与储水箱连接；所述进水区一侧侧壁上设置第一隔热把手，所述出水区一侧侧壁上设置第二隔热把手。
[0013]进一步地，所述抽提井为开孔管，所述蒸汽注射井为分段开孔管，所述蒸汽注射井和抽提井开孔内径为1mm以下。
[0014]进一步地，所述蒸汽注射井和抽提井外包裹金属滤网，所述金属滤网孔径为100
‑
300目。
[0015]进一步地，所述砂箱顶部设有箱盖，所述箱盖上设有多个布井预留口，所述砂箱底部设有排泥口和滚轮。
[0016]进一步地，所述箱盖可拆卸。
[0017]进一步地，所述模拟系统还包括保温层，所述保温层设置于砂箱外壁，所述保温层厚度为10
‑
40mm。
[0018]进一步地，所述保温层材质为玻璃纤维棉、聚乙烯保温材料或复合硅酸盐保温材料。
[0019]进一步地，所述砂箱、电加热井、蒸汽注射井和抽提井为不锈钢材质。
[0020]本技术的有益效果
[0021]本技术通过分层装填多孔介质和调控地下水流场，实现不同水文地质环境的模拟还原，同时配备实时温度监测组件，可以通过砂箱内的温度场分布和污染物去除情况验证耦合热传导和蒸汽注入在复杂场地中的应用效果，获取耦合技术的关键技术参数，避免实际修复工程中运行参数设置不合理的问题。
[0022]本技术的优点如下：
[0023](a)本技术联用了热传导和蒸汽注入两种技术，可以充分利用两种技术的优势、发挥技术间的协同效应，提高原位热脱附方法的修复效益；
[0024](b)本技术可以通过单层或多层装填粘土或砂土构建地下介质模型，再联合蠕动泵和不同高度的进、出水口调控地下水位及地下水流速，实现不同水文地质环境的模
拟还原；
[0025](c)本技术能够验证不同地下环境中耦合热传导和蒸汽注入技术的应用效果，提供耦合技术的适用场景及对应的耦合策略等关键信息；
[0026](d)本技术能够分析耦合技术应用时，不同运行参数条件下的修复区域的温度场分布情况和污染去除情况，为耦合技术的实际应用提供优化的加热策略、加热周期、蒸汽注入条件、尾气抽提条件和各类井的布局情况，避免了关键技术参数设置不合理的问题。
附图说明
[0027]图1为本技术一种耦合热传导和蒸汽注入的污染土壤和地下水修复模拟系统的结构示意图。
[0028]图中：1
‑
砂箱，11
‑
进水区，12
‑
土壤区，13
‑
出水区，111
‑
进水口，112
‑
第一隔热把手，121
‑
监测取样口，131
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出水口，132
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第二隔热把手，a<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种耦合热传导和蒸汽注入的污染土壤和地下水修复模拟系统，其特征在于，包括砂箱(1)、电加热井(2)、蒸汽注射井(3)、抽提井(4)、供电单元(5)、供蒸汽单元(6)、尾气处理单元(7)和监测单元(8)；所述砂箱(1)包括进水区(11)、土壤区(12)和出水区(13)，所述进水区(11)和出水区(13)位于所述土壤区(12)两侧，通过多孔透水板(14)隔开；所述土壤区(12)分层交错装填有不同渗透系数的土壤介质；在土壤区(12)的顶层土壤介质上覆盖有混凝土或泡沫混凝土阻隔层(C)；所述土壤区(12)一侧侧壁沿横向和纵向均匀布设监测取样口(121)；所述电加热井(2)一端插接在所述土壤区(12)，其另一端与所述供电单元(5)电连接；所述蒸汽注射井(3)一端插接在所述土壤区(12)，其另一端与所述供蒸汽单元(6)连接；所述抽提井(4)一端插接在所述土壤区(12)，其另一端与所述尾气处理单元(7)连接；所述监测取样口(121)插接热电偶(9)，所述监测单元(8)与所述热电偶(9)电连接。2.根据权利要求1所述的一种耦合热传导和蒸汽注入的污染土壤和地下水修复模拟系统，其特征在于，所述供电单元(5)包括温度控制器(51)和供电装置(52)；所述电加热井(2)依次与温度控制器(51)和供电装置(52)连接。3.根据权利要求1所述的一种耦合热传导和蒸汽注入的污染土壤和地下水修复模拟系统，其特征在于，所述供蒸汽单元(6)包括蒸汽流量计(61)、流量调节阀(62)和蒸汽发生器(63)；所述蒸汽注射井(3)依次与蒸汽流量计(61)、流量调节阀(62)和蒸汽发生器(63)连接。4.根据权利要求1所述的一种耦合热传导和蒸汽注入的污染土壤和地下水修复模拟系统，其特征在于，所述尾气处理单元(7)包括冷凝器(71)、冷水循环机(72)、气液分离器(73)、真空泵(74)、尾气吸附罐(75)和储液罐(76)；所述抽提井(4)依次与冷凝器(71)、气液分离器(73)、真空泵(74)和尾气吸附罐(75)连接；所述真空泵(74)和尾气吸附罐(75)连接处设置第一三通阀(77...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶春梅，司马菁珂，杨洁，黄沈发，周栋，
申请(专利权)人：上海市环境科学研究院，
类型：新型
国别省市：
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