Tendência de desenvolvimento da tecnologia de tratamento térmico in situ para sites contaminados

1. Com base na análise de casos de tratamento térmico in situ em casa e no exterior, conclui-se que as emissões unitárias de carbono de um projeto típico de tratamento térmico in situ estão entre 0,5 e 330,0 kgCo2-eq · m-3. As emissões de carbono desse processo vêm principalmente do consumo de energia não renovável causada pela operação do sistema de reparo (74,8%~ 97,7%), e a pequena parte restante vem da instalação e desmontagem do sistema de reparo (1,3% ~ 17,7%), consumo de material (0,4%~ 7,0%) e transporte e monitoramento (0,1%~ 4,0%). O consumo de energia de reparo da unidade de um projeto típico de tratamento térmico in situ está entre 2,9 e 820,0 kWh · M-3. Esse consumo de energia é principalmente de entrada de calor (75%~ 95%) e o restante é composto de consumo de energia na operação do dispositivo de reparo, instalação do equipamento, transporte e monitoramento. A maior parte da entrada de calor no solo é usada para aquecer o meio contaminado, representando cerca de 40% ~ 70% do consumo total de energia, e o restante é perdido através da perda de calor de extração, dissipação de calor ao redor da convecção e condução.

2. Fontes de energia renovável, como energia solar e energia eólica, são abundantes nas reservas e têm amplas perspectivas de aplicação em projetos de tratamento térmico in situ e devem obter reduções significativas de emissões nas atividades de remediação. A energia solar é geralmente aplicada através de sistemas de geração de energia fotovoltaica para acionar pequenos equipamentos de energia, como dispositivos de extração, amostragem e monitoramento. Existem também estudos que tentam convertê -lo diretamente em energia térmica para aplicação, como o uso de concentradores, fornos de aquecimento solar e fornos rotativos solares para aquecer diretamente o solo contaminado, alcançando com sucesso a remoção eficiente de poluentes. Nos últimos anos, a tecnologia de remediação microbiana aprimorada térmica solar combinada com sistemas subterrâneos de armazenamento de calor atraiu muita atenção. A aplicação de um sistema de geração de energia eólica é comum em experimentos de remediação eletroquímica e pesquisa de dessalinização de água do mar, e o efeito de redução de emissões é bom. Nas atividades de remediação do local, a fim de garantir fornecimento suficiente de energia, energia eólica e sistemas de geração de energia solar são frequentemente usados ​​em combinação, o que pode reduzir bastante o consumo de energia da remediação. No entanto, os sistemas de geração de energia no local são facilmente restringidos por condições climáticas, e muitas vezes é difícil obter uma fonte de alimentação contínua e constante, o que levará a uma redução da eficiência de remediação de tecnologias que dependem da ação do campo elétrico, como remediação eletroquímica e resistência Tecnologia de aquecimento (modo de acoplamento elétrico-térmico).

3. A otimização do processo de tratamento térmico in situ no nível técnico também deve melhorar os benefícios de reparo. As instruções de otimização incluem:

1) Otimização da tecnologia única: ① Tecnologia de extração aprimorada a vapor (ver), que é otimizada principalmente alterando o método de injeção de vapor, como injeção de vapor do ciclo de pressão, fraturamento hidráulico combinado com injeção de vapor, vapor e co-injeção de ar, vapor superaquecido Substituindo a tecnologia de vapor saturado, etc. ② Aquecimento de resistência (ERH), que é otimizado principalmente alterando o método de reabastecimento da água e o modo de fonte de alimentação. Além disso, a remoção eletrotérmica-dinâmica com base no ERH também é uma tecnologia de otimização eficiente. ③ Tecnologia de aquecimento da condução térmica (TCH), que é otimizada principalmente pelo controle dinamicamente da temperatura e do fluxo de entrada de gás natural, etc. As medidas de controle incluem "Estratégia de controle de temperatura com base no monitoramento de temperatura ", "Controle de fluxo de gás natural multi-parâmetro" Esquema com base na temperatura, teor de água e taxa de aumento da temperatura "e " Esquema de controle de temperatura com base no layout do poço de aquecimento no local ".

2) Acoplamento da tecnologia: ① Acoplamento da tecnologia térmica in situ e tecnologia de tratamento químico. A adição de agentes químicos pode reduzir a temperatura do tratamento térmico e reduzir o tempo de tratamento, alterando o ambiente químico da área de tratamento térmico, melhorando a uniformidade do aumento da temperatura e acelerando a remoção de poluentes. A tecnologia de tratamento térmico acoplado pode acelerar o processo de remediação química, aumentando a temperatura para melhorar a dessorção e dissolução dos poluentes, ativar agentes de peroxidação e promover a migração de agentes. ② Acoplamento da tecnologia térmica in situ e tecnologia de remediação microbiana. O foco da pesquisa dessa tecnologia de acoplamento está na remediação microbiana aprimorada termicamente. O aquecimento de baixa temperatura é usado para aumentar a disponibilidade microbiana de poluentes orgânicos na área alvo e aumentar a atividade microbiana, melhorando assim a eficiência da remediação. Nos últimos anos, a tecnologia de remediação microbiana aprimorada termicamente combinada com energia renovável e sistemas subterrâneos de armazenamento de calor também foi amplamente estudada, com efeitos significativos de economia de energia e redução de consumo. ③ Acoplamento entre tecnologias de tratamento térmico in situ. Essa tecnologia de acoplamento é geralmente usada para reparar sites contaminados complexos. O método comum é a combinação da tecnologia See e TCH ou ERH. Consulte Trata as áreas de alta permeabilidade, e ERH ou TCH trata áreas de baixa permeabilidade, alcançando bons resultados de remediação. Além disso, o estudo constatou que os métodos de aquecimento de acoplamento de diferentes frequências, como ERH e aquecimento por radiofrequência, podem melhorar a uniformidade do aquecimento em meios subterrâneos com forte heterogeneidade.

3) Controle da perda de calor durante o processo de restauração: ① Por exemplo, barreira de calor da superfície, geralmente uma única camada de baixa permeabilidade e materiais de baixa condutividade térmica (como concreto, concreto de espuma etc.) é usado para cobrir a área alvo; Alguns estudos também usaram materiais de várias camadas ou estruturas de cobertura de superfície de várias camadas para isolamento; Além disso, para ver tecnologia, a combinação de co-injeção de vapor e ar com base na instalação de uma camada de cobertura de superfície pode melhorar bastante o efeito de controle da perda de calor da superfície. ② Barreira das águas subterrâneas, medidas de barreira incluem a criação de barreiras físicas, a criação de poços de barreira hidráulica e a adição de poços de injeção de vapor, entre os quais as barreiras físicas são os métodos de barreira mais usados, os poços de barreira hidráulica são usados ​​principalmente para isolamento e precipitação de água em alta permeabilidade áreas e adição de poços de injeção de vapor são principalmente adequados para a condução de calor e a tecnologia ERH, que é uma medida de barreira muito promissora. Reciclagem de calor residual, a reciclagem de calor residual tem um grande potencial para reduzir o consumo. A pesquisa atual está focada principalmente na tecnologia GTR. Os métodos de reciclagem incluem: Reciclagem de calor para pré -aquecer o ar, reciclagem de calor para pré -aquecer o solo, reciclagem de calor para aquecer pontos frios e reciclagem de combustíveis e poluentes de alto valor calorífico.