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文檔簡介
T/SSSC□□-20□□
污染場地原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)指南
1范圍
本文件提供了污染場地原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)及工程的指導和建議,給出了工藝設(shè)計、
工藝設(shè)備和材料、監(jiān)測與過程控制、施工與調(diào)試、運行與維護、工程安全和職業(yè)衛(wèi)生管理等階段中與需
考慮要點有關(guān)的信息。
本文件適用于多環(huán)芳烴、石油烴、氯代烴等有機污染類,及各類有機復(fù)合污染場地修復(fù)工程。
2規(guī)范性引用文件
下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,
僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本
文件。
GB3836.1爆炸性環(huán)境第1部分:設(shè)備通用要求
GB3836.15爆炸性環(huán)境第15部分:電氣裝置的設(shè)計、選型和安裝
GB8978污水綜合排放標準
GB12348工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準
GB12801生產(chǎn)過程安全衛(wèi)生要求總則
GB/T12917油污水分離裝置
GB13271鍋爐大氣污染物排放標準
GB14554惡臭污染物排放標準
GB/T14848地下水質(zhì)量標準
GB16297大氣污染物綜合排放標準
GB19517國家電氣設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范
GB/T20801壓力管道規(guī)范工業(yè)管道
GB/T31962污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標準
GB37822揮發(fā)性有機物無組織排放控制標準
GB50028城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范
GB50058爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范
GB50087工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范
GB50273鍋爐安裝工程施工及驗收規(guī)范
GB50275風機、壓縮機、泵安裝工程施工及驗收規(guī)范
GB50494城鎮(zhèn)燃氣技術(shù)規(guī)范
GB50727工業(yè)設(shè)備及管道防腐蝕工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范
GB/T51040地下水監(jiān)測工程技術(shù)規(guī)范
HJ25.2建設(shè)用地土壤污染風險管控和修復(fù)監(jiān)測技術(shù)導則
HJ25.4建設(shè)用地土壤修復(fù)技術(shù)導則
HJ25.5污染地塊風險管控與土壤修復(fù)效果評估技術(shù)導則
HJ25.6污染地塊地下水修復(fù)和風險管控技術(shù)導則
HJ682建設(shè)用地土壤污染風險管控和修復(fù)術(shù)語
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HJ819排污單位執(zhí)行檢測指南總則
HJ1165污染土壤修復(fù)工程技術(shù)規(guī)范原位熱脫附
HJ1231土壤環(huán)境詞匯
3術(shù)語和定義
HJ1165界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。
3.1
原位熱處理in-situthermaltreatment
通過直接或間接的加熱手段向地下輸入熱能,加熱污染包氣帶或者飽和帶,改變目標污染物的飽和
蒸氣壓及溶解度,促進污染物揮發(fā)或溶解,并通過氣相抽提或多相抽提實現(xiàn)對目標污染物去除的技術(shù),
包括燃氣熱傳導加熱、電加熱傳導加熱和電阻加熱。
3.2
熱傳導加熱t(yī)hermalconductiveheating
熱量通過傳導的方式由熱源傳遞到污染區(qū)域從而加熱土壤和地下水的處理過程,可以通過電能直
接加熱的方式對加熱井進行加熱,也可以通過燃氣等能源產(chǎn)生的高溫熱煙氣等介質(zhì)對加熱井進行加熱。
3.3
電阻加熱electricalresistanceheating
將電流通過污染區(qū)域,通過電流的熱效應(yīng)加熱土壤和地下水的處理過程,也稱為電流加熱。
3.4
蒸汽注入加熱steaminjectionheating
通過將高溫水蒸汽注入污染區(qū)域,通過傳熱和傳質(zhì)過程加熱土壤和地下水的處理過程。
3.5
飽和蒸汽saturatedsteam
密閉空間內(nèi)氣、液兩相處于動態(tài)平衡狀態(tài)即飽和狀態(tài)的蒸汽。
3.6
原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)in-situthermaltreatmentcoupledwithsteam
injection
聯(lián)合應(yīng)用原位熱處理和蒸汽注入的修復(fù)技術(shù),包括燃氣熱傳導加熱耦合蒸汽注入、電熱傳導加熱耦
合蒸汽注入和電阻加熱耦合蒸汽注入。
4修復(fù)原理及工藝流程
4.1修復(fù)原理
原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)主要通過原位電阻加熱(ERH)或者熱傳導加熱(TCH)等原位
加熱技術(shù)使土壤和地下水的溫度提高,同時在空間尺度或者時間尺度耦合蒸汽注入技術(shù),利用注入蒸汽
的傳熱傳質(zhì)作用增強傳熱,同時利用蒸汽的吹脫和清掃作用強化將污染物通過氣相或者液相帶至地表,
從而提高修復(fù)效率。
4.2工藝流程
4.2.1原位熱處理耦合蒸汽注入技術(shù)工藝流程包括資料收集與調(diào)研、熱處理耦合修復(fù)技術(shù)可行性評估、
熱處理耦合修復(fù)技術(shù)篩選、熱處理耦合修復(fù)技術(shù)修復(fù)方案制定、熱處理耦合修復(fù)技術(shù)修復(fù)方案實施、熱
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處理耦合修復(fù)技術(shù)修復(fù)效果評估。
4.2.2根據(jù)場地進行水文地質(zhì)參數(shù)、土壤熱物性參數(shù)和污染狀況建立精細化場地概念模型,根據(jù)不同的
原位熱處理技術(shù)特點和適用性選擇合適的熱處理技術(shù),明確加熱溫度、蒸汽注入速率、時間/空間耦合
等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù),宜開展小規(guī)模中試,驗證修復(fù)技術(shù)的可行性并根據(jù)中試結(jié)果確定關(guān)鍵修復(fù)技術(shù)參數(shù)。
4.2.3根據(jù)原位熱處理耦合修復(fù)技術(shù)方案實施并通過監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)如地層溫度、地層壓力、水質(zhì)參
數(shù)、抽提廢水廢氣濃度等進行全過程監(jiān)測分析,反饋調(diào)節(jié)各階段運行狀態(tài),分析評估原位修復(fù)效果。若
未達到修復(fù)目標則繼續(xù)修復(fù),達到修復(fù)目標即停止修復(fù)。
圖1原位熱處理耦合蒸汽注入抽提技術(shù)工藝流程
5技術(shù)要求
5.1一般原則
5.1.1原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)的設(shè)計與實施宜遵循綠色可持續(xù)修復(fù)理念,實現(xiàn)污染場地修復(fù)
的減污降碳協(xié)同增效。
5.1.2修復(fù)工程宜因地制宜、科學合理,具備科學性、針對性、可行性和安全性。修復(fù)工藝設(shè)計宜本著
成熟可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟適用的原則,并考慮節(jié)能、安全、操作簡便。
5.1.3原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)工藝路線宜根據(jù)污染物類型、場地污染特征、修復(fù)目標值、水
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文地質(zhì)條件、能源供給條件、場地布置、耦合工藝參數(shù)等因素綜合論證后確定,以保證熱處理耦合蒸汽
注入修復(fù)達到最優(yōu)協(xié)同效果。
5.1.4根據(jù)土壤修復(fù)工程中所產(chǎn)生的廢水、廢氣、固體廢物,噪聲和揚塵等環(huán)境影響,制定相關(guān)的收集、
處理和處置技術(shù)方案,處理處置后達到GB8978、GB16297、GB14554、GB12348等國家、地方和相
關(guān)行業(yè)排放標準要求。
5.1.5修復(fù)工程中污染防治設(shè)施建議與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時運行。
5.1.6設(shè)備、電氣裝置的設(shè)計、選型和安裝符合GB3836.1、GB3836.15、GB50058的安全規(guī)定要求。
5.2工程構(gòu)成
5.2.1原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)工程由原位熱處理工程、蒸汽注入工程、輔助工程和配套設(shè)施組成。
5.2.2原位熱處理工程構(gòu)成、輔助工程、配套設(shè)施參考HJ1165-2021。
5.2.3蒸汽注入工程由蒸汽發(fā)生裝置安裝、軟化水裝置安裝、注入管道安裝和注入井建設(shè)組成。
5.3總圖構(gòu)成
5.3.1場址選擇與總圖布置參照GB50187的規(guī)定執(zhí)行。
5.3.2宜結(jié)合原位熱處理耦合修復(fù)中的原位熱處理單元和蒸汽注入單元的工藝特點和地塊現(xiàn)狀,對辦公
區(qū)、加熱耦合修復(fù)區(qū)、設(shè)備控制區(qū)、能源供應(yīng)區(qū)、廢水廢氣處理區(qū)和危廢暫存區(qū)等進行分區(qū)布置。
6工藝設(shè)計
6.1一般原則
6.1.1原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)工程針對污染土壤和地下水進行治理,總體設(shè)計滿足HJ25.4、HJ
25.5、HJ25.6的要求。
6.1.2宜根據(jù)場地污染特征、地層構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、修復(fù)目標、修復(fù)深度、修復(fù)面積、修復(fù)周期、
周邊環(huán)境敏感點、能源供給條件等,結(jié)合調(diào)研和中試結(jié)果,確定原位熱脫附耦合系統(tǒng)的設(shè)計方案。
6.1.3工藝設(shè)計方案主要包括井群布設(shè),工藝參數(shù)設(shè)計、系統(tǒng)監(jiān)測方案等。
6.1.4原位熱處理耦合蒸汽注入技術(shù)的耦合模式主要包括:燃氣熱傳導加熱耦合蒸汽注入、電熱傳導加
熱耦合蒸汽注入和電阻加熱耦合蒸汽注入。
6.1.5原位熱處理耦合蒸汽注入技術(shù)的加熱模式宜根據(jù)場地特征確定、可采用熱傳導加熱或者電阻加熱
與蒸汽注入技術(shù)在時間尺度或者空間尺度聯(lián)用。
6.2設(shè)計資料收集
6.2.1原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)工藝設(shè)計前,宜根據(jù)場地調(diào)查收集相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)計資料,主要包
括污染特征、水文地質(zhì)條件、地下水質(zhì)參數(shù)、土壤熱物性參數(shù)、修復(fù)目標等相關(guān)信息和資料。
6.2.2污染特征、水文地質(zhì)條件通過在污染修復(fù)范圍內(nèi)開展高精度場地調(diào)查獲取,調(diào)查密度宜不小于
10m×10m網(wǎng)格布點。
6.2.3原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)的可持續(xù)性評估,宜在設(shè)計階段收集統(tǒng)計原材料用量、設(shè)備生
產(chǎn)耗材、建設(shè)施工量,估算評估工藝運行能耗和藥劑需求量綠色可持續(xù)性并進行設(shè)計優(yōu)化。
6.3工藝參數(shù)設(shè)計
6.3.1場地加熱所需熱量計算
6.3.1.1場地加熱所需熱量可參考公式(1)計算:
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??=[(??×??+??×??)×(?2??1)+??×?×??]×?(1)
式中:
??——場地加熱所需總熱量,kJ;
??——地下水質(zhì)量,kg;
??——水比熱容,kJ/(kg·℃);
??——土壤質(zhì)量,kg;
??——土壤比熱容,kJ/(kg·℃);
?2——場地初始溫度,℃;
?1——場地目標溫度,℃;
?——場地內(nèi)地下水蒸發(fā)比例;
??——水汽化潛熱,kJ/Kg;
η——場地加熱效率。
6.3.1.2土壤質(zhì)量可參考公式(2)計算:
??=?×??×(1??)(2)
式中:
??——土壤質(zhì)量,kg;
?——場地土方量,m3;
3
??——土壤密度,kg/m;
?——孔隙度。
6.3.1.3地下水質(zhì)量可參考公式(3)計算:
??=?×?×??×??(3)
式中:
??——地下水質(zhì)量,kg;
?——場地土方量,m3;
?——孔隙率;
3
??——水密度,kg/m;
??——液態(tài)水占孔隙空間的比例。
6.3.2熱處理單元
6.3.2.1采用電阻加熱時,電流可通過公式(3)計算:
2?
?=√???(3)
3.6×?×????
式中:
?——電流,A;
????——需要電阻加熱提供的熱量,kJ;
?——電阻率,Ω·m;
????——電阻加熱時間,h。
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6.3.2.2采用電熱傳導加熱時,加熱功率可通過公式(4)計算:
?
?=???(4)
3600×????
式中:
?——加熱棒功率,kW;
????——需要通過電熱傳導提供的熱量,kJ;
????——電熱傳導加熱時間,h。
6.3.2.3采用燃氣熱傳導加熱時,天然氣流量可通過公式(5)計算:
?
?=???(5)
?×????
式中:
Q——天然氣流量,Nm3/h;
????——需要燃氣熱傳導加熱提供的熱量,kJ;
?——天然氣熱值,kJ/Nm3;
????——燃氣熱傳導加熱時間,h。
6.3.4蒸汽注入單元
6.3.1.1蒸汽注入所用蒸汽宜選用飽和蒸汽或過熱蒸汽,蒸汽溫度宜為120~150℃。
6.3.1.2蒸汽注入壓力不宜超過11kPa/m(篩網(wǎng)上覆蓋層深度)。
6.3.1.3蒸汽可與空氣混合注入,空氣比例宜為10%~20%。
6.3.1.4蒸汽注入總流量可通過公式(6)計算:
????
??=(6)
[(????0)??+??]×????
式中:
??——蒸汽注入總流量,kg/h;
????——需要蒸汽注入單元提供的熱量,kJ;
?0——蒸汽用水的初始溫度,℃;
??——蒸汽用水的目標溫度,℃;
??——水比熱容,kJ/(kg·℃);
??——水汽化潛熱,kJ/kg;
????——蒸汽加熱時間,h。
場地中典型介質(zhì)和流體的熱性能參數(shù)見附表B。
6.4井群布設(shè)
6.4.1宜根據(jù)污染特征、地層結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件等確定加熱井與抽提井的數(shù)量及位置。
6.4.2熱傳導加熱井間距建議為2m~6m,電阻加熱井間距建議為4m~6m,蒸汽注入井間距建議為
6m~15m。具體的井間距宜根據(jù)實際場地污染特征、地層構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、導電導熱性能、修復(fù)
效率、修復(fù)工期等因素調(diào)整。
6.3.3根據(jù)場地污染特征布置加熱井,宜采用正六邊形或正三角形布局。
6.3.4加熱井和抽提井的數(shù)量比例宜根據(jù)場地條件確定,在4:1~1:1之間。
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6.3.5利用熱處理耦合蒸汽注入處理低滲透層和高滲透層交替存在場地,宜在土壤滲透系數(shù)低于10-4
cm/s的地層采用熱傳導或電阻加熱,高于10-4cm/s的地層采用蒸汽注入,相關(guān)布局示意可參考圖2。
圖2井群平面布設(shè)示例1
6.3.6利用熱處理耦合蒸汽注入處理地下水流(流速>10-4m/s)存在場地,可利用蒸汽注入形成“蒸汽
屏障”減小地下水滲流對熱處理模塊的影響,宜在熱處理加熱井周邊布設(shè)蒸汽注入井,降低地下水流對
熱傳導加熱井或電阻加熱井的影響,相關(guān)布局示意可參考圖3。
圖3井群平面布設(shè)示例2
6.3.7對于適用電阻加熱技術(shù),但土壤含水率低于20%的場地,可利用注蒸汽為電阻加熱單元補水,可
將電阻加熱井和蒸汽注入井耦合,保證加熱區(qū)域良好的導電條件,相關(guān)布局示意可參考圖4。
圖4井群平面布設(shè)示例3
6.4工藝設(shè)備設(shè)計要點
6.4.1蒸汽單元要點如下:
a)軟水制備模塊可采用反滲透工藝、離子交換工藝等,處理能力與系統(tǒng)需水量相匹配;
b)蒸汽鍋爐宜根據(jù)蒸汽注入速率、目標溫度及所需壓力進行選型,鍋爐給水泵宜具備自動進行給
水、停泵,水位高、低自動報警功能,在水位極高、極低時鍋爐燃燒機能自動停止運行;
c)蒸汽注射管路宜具備溫度、壓力、流量的顯示和記錄,量程與系統(tǒng)處置能力相匹配;
d)地表無硬化地面時,蒸汽注入井深度宜大于1m。
e)蒸汽注射井的直徑宜為10~20cm,鉆孔直徑宜為20~30cm。
f)宜在埋地最低點處設(shè)置疏水閥,自動排出凝結(jié)水、空氣及其它不凝結(jié)氣體,防止蒸汽冷凝水堵
塞管路并阻止水蒸汽泄漏。
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6.4.2熱脫附單元設(shè)計要點如下:
a)電阻加熱模塊:
——電極兩端宜安裝電氣隔離蓋,防止兩端過熱,電荷分布更均勻;
——電極兩端宜設(shè)置注水口,以調(diào)節(jié)電極兩端周邊土壤的含水率,保持電路通暢;
——電阻加熱井的直徑宜為10~20cm,鉆孔直徑宜為25~30cm;
b)燃氣熱傳導加熱模塊:
——燃氣管道上宜安裝調(diào)壓閥,確保進入燃燒器的燃氣壓力要求;
——助燃風機能經(jīng)常保持在高效區(qū)內(nèi)運行;
——助燃風機風量范圍能滿足系統(tǒng)風量變化要求;
——工作壓力能滿足最不利點所需風壓的要求;
——燃氣熱傳導加熱棒內(nèi)徑宜為8~11cm,外徑宜為12~15cm;
c)電熱傳導加熱模塊
——加熱井的井頭宜噴涂防銹漆,井管與法蘭現(xiàn)場焊接,法蘭之間采用金屬石墨墊密封;
——電加熱井的直徑宜為5~9cm,鉆孔直徑宜為10~17cm;
6.4.3抽提單元設(shè)計要點如下:
a)所選抽提泵能保持在高效區(qū)內(nèi)運行;
b)抽提泵的工作壓力能滿足最不利點所需真空度的要求;
c)抽提井的井管直徑宜為10~20cm,鉆井孔的直徑宜為15~30cm;
d)抽提井的開篩縫寬度通常為0.22~0.5mm,具體根據(jù)場地土壤性質(zhì)確定;
e)水平抽提井位置根據(jù)場地特征確定,一般放置在地下范圍0.5m處。
6.4.4廢水廢氣處理單元設(shè)計要點如下:
a)廢氣處理模塊的處理能力同時滿足預(yù)期的最大廢氣產(chǎn)生量、最高污染物負荷和廢水排放限值
要求,處理工程設(shè)計及施工符合HJ2000、HJ/T389等標準的相關(guān)規(guī)定;
b)廢氣處理可采用吸附法、氧化法和燃燒法等,吸附法參照HJ2026設(shè)計,催化燃燒法參照HJ
2027設(shè)計;
c)廢氣處理模塊的處理能力同時滿足預(yù)期的最大廢水產(chǎn)生量、最高污染物負荷和廢水排放限值
要求,處理工程設(shè)計施工符合HJ2015、GB50268等標準的相關(guān)規(guī)定;
d)廢水處理的技術(shù)工藝通常包括:油水分離、混凝、吹脫、高級氧化、活性炭吸附等。油水分離
技術(shù)參照GB/T12917、HJ580,混凝法參照HJ2006,吹脫法參照HJ2007,高級氧化法參照HJ
1095;
e)廢水儲存、處理設(shè)施敞開液面揮發(fā)性有機物逸散排放控制符合GB37822的規(guī)定;
f)廢水廢氣處理單元產(chǎn)生的有利用價值的廢油、水等宜進行回收,否則按照固體廢物鑒別。
6.4.5監(jiān)測單元中縱向上監(jiān)測點的設(shè)置間隔保證每個點位上有3-10個監(jiān)測點。
6.4.6輔助單元的設(shè)計要點如下:
a)供能模塊
——根據(jù)現(xiàn)場及周邊能源供應(yīng)條件確定供熱能源,選用的能源滿足國家及地方相關(guān)規(guī)定,能源
需求量通過能量平衡計算確定;
——電加熱可選用工頻交流電;
——燃氣燃油加熱通常可選用管道天然氣、壓縮天然氣、液化天然氣、液化石油氣、丙烷、柴
油等;
——宜優(yōu)先選用場地周邊存在滿足項目要求的蒸汽源,采用蒸汽鍋爐時,其安裝、施工和驗收
滿足GB50273等標準的要求,鍋爐污染物排放滿足GB13271要求。
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b)中控模塊宜具有以下功能:
——控制和調(diào)節(jié)蒸汽單元的壓力、流速、溫度;
——控制和調(diào)節(jié)電阻加熱模塊的電壓、功率和相位;
——調(diào)節(jié)燃氣熱傳導模塊的燃氣量及熄火保護功;
——對電熱傳導模塊加熱元件的供電、斷電、穩(wěn)定電壓、過流/過載保護、信號采集、溫度控
制、監(jiān)管等功能;
——控制和調(diào)節(jié)抽提壓力、流量等。
c)地表阻隔:
——宜采用具有良好防滲和隔熱的材料,導熱系數(shù)低于0.045W/(m·K);
——一般從下至上依次為防滲層和混凝土層,混凝土層的厚度宜在10cm~60cm。
6.4.7原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)裝備宜采用自動化、信息化、模塊化和橇裝化設(shè)計。
6.5地表保溫與阻隔
6.5.1水平表面阻隔層面積宜大于修復(fù)區(qū)域,阻隔材料具有良好的隔熱、防滲及防腐蝕性能。地表溫度
宜不高于60℃(因夏季暴曬的地表升溫除外)。一般從下至上依次為防滲層和保溫層,防滲層厚度一
般不小于5cm,保溫層厚度一般在10~20cm。
6.5.2采用電阻加熱時,在防滲層和保溫層之間設(shè)置等電位層。
6.6固體廢物與噪聲
6.6.1施工和運行過程中所產(chǎn)生的污染土壤等固體廢物的處理符合國家、地方和相關(guān)行業(yè)規(guī)定。
6.6.2噪聲控制符合GB12348和GB/T50087的規(guī)定。
6.6.3鉆探、機房和處理設(shè)備的設(shè)計、安裝、建設(shè)、運行采取有效的隔聲、消聲等降低噪聲的措施。噪
聲和振動控制的設(shè)計符合GB/T50087的規(guī)定;機房內(nèi)、外的噪聲分別符合GB3096的規(guī)定;廠界環(huán)境
噪聲排放符合GB12348的規(guī)定。
7主要工藝設(shè)備和材料
7.1一般原則
7.1.1主要工藝設(shè)備的性能滿足本標準第6條的相關(guān)要求。
7.1.2井材、管道、閥門等滿足GB50727的相關(guān)防腐要求。
7.1.3爆炸性氣體環(huán)境使用的加熱設(shè)備,使用單位根據(jù)危險場所分類正確選擇防爆電氣設(shè)備的防爆型
式,符合GB3836.1及GB3836.15的規(guī)定。
7.2原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)工藝設(shè)備和材料
7.2.1原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)系統(tǒng)主要包括蒸汽注入單元、熱處理單元、抽提單元、廢氣廢水處
理單元、監(jiān)測單元和輔助單元等。
7.2.2蒸汽注入單元由軟水制備模塊、蒸汽鍋爐、蒸汽緩沖罐、蒸汽過熱器、壓縮空氣緩沖罐、空氣壓
縮機、管路、蒸汽注入井等組成。
7.2.3熱處理單元可選電阻加熱、燃氣熱傳導加熱、電熱傳導加熱。電阻加熱模塊由電源、管路和電阻
加熱井組成。燃氣熱傳導加熱模塊由燃氣源、燃氣管道、燃燒器、助燃風機和燃氣熱傳導加熱井組成。
熱傳導加熱模塊由電源、管路和電熱傳導加熱井組成。
7.2.4抽提單元由抽提泵、管路、抽提井組成。
9
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7.2.5廢水廢氣處理單元由氣液分離器、廢水處理模塊和廢氣處理模塊組成。
7.2.6監(jiān)測單元由監(jiān)測井、壓力傳感器、溫度傳感器等、數(shù)據(jù)接收記錄儀等組成。
7.2.7輔助單元由供能模塊、中央控制模塊、地表阻隔等組成。中央控制模塊可實現(xiàn)對加熱元器件的供
電、斷電、電壓穩(wěn)定、過流/過載保護、信號采集、溫度控制、無線通訊等功能。
8監(jiān)測與過程控制
8.1修復(fù)系統(tǒng)監(jiān)測
8.1.1在原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)實施過程中,對加熱單元、蒸汽注入單元及目標污染物濃度等參
數(shù)進行實時和定期監(jiān)測,具體監(jiān)測指標見附表A。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對修復(fù)效果進行評估,并據(jù)此對系統(tǒng)運
行參數(shù)進行優(yōu)化和調(diào)整,以提高修復(fù)效率。
8.1.原位加熱、地下溫度監(jiān)測、廢氣排放監(jiān)測、周邊土壤與地下水監(jiān)測操作等參數(shù)或指標參照HJ1165-
2021中的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。其中修復(fù)系統(tǒng)運行過程還宜記錄累積能源消耗(電力或燃氣消耗總量)。
8.1.3在蒸汽注入過程中宜對蒸汽注入入口處的蒸汽溫度、蒸汽壓力、蒸汽發(fā)生器總流量、蒸汽出氣流
量實時監(jiān)測,計算每口單井的日注入量及累計注入量,根據(jù)該數(shù)據(jù)實時調(diào)整各個注入井注入量大小,確
保每口注入井的總注入量基本一致。
8.1.4在運行實施過程中,可對作業(yè)區(qū)內(nèi)地下水質(zhì)進行日常監(jiān)測。可采用水質(zhì)檢測儀對地下水溫度、pH
值、電導率、溶解氧、氧化還原電位,以及地下水水位埋深進行每日監(jiān)測。
8.2過程控制
8.2.1監(jiān)測系統(tǒng)宜實時監(jiān)測土壤和地下水的溫度、壓力,流量、液位、水質(zhì)參數(shù)宜傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)。加
熱與注入的過程控制宜結(jié)合土壤溫度、地下水水質(zhì)參數(shù)、污染物濃度、尾氣濃度等進行動態(tài)調(diào)節(jié)。
8.2.2控制系統(tǒng)配有安全聯(lián)動裝置,在發(fā)生突發(fā)情況時,可以關(guān)閉加熱系統(tǒng)或注入系統(tǒng)。
9施工與調(diào)試
9.1施工
9.1.1設(shè)備、材料、器件等具備產(chǎn)品的合格證書、產(chǎn)品性能檢測報告。
9.1.2施工過程可參照HJ1165-2021中的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
9.2調(diào)試
9.2.1工程安裝、施工完成后宜首先對相關(guān)儀器儀表進行校驗,后根據(jù)工藝流程進行分項調(diào)試和整體調(diào)
試。
9.2.2整體調(diào)試要求:各單元運轉(zhuǎn)正常,技術(shù)指標達到設(shè)計要求。
9.2.3系統(tǒng)調(diào)試宜采取循序漸進方式,避免出現(xiàn)較大的工況波動。系統(tǒng)調(diào)式宜按照以下步驟進行:
a)所有操作人員就位,佩戴必要的安全防護用品;
b)檢查設(shè)備設(shè)施的安裝和連接情況,確保安裝正確;
c)檢查燃料和材料的儲備情況;
d)上電測試對各類儀器、儀表,確保接線正確、量程設(shè)置準確,測控性能穩(wěn)定;
e)根據(jù)工藝流程進行分項調(diào)試和整體調(diào)試;
f)現(xiàn)場各設(shè)備儀表與中控系統(tǒng)逐一對點,匹配各儀控系統(tǒng)要求;
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9.2.4調(diào)試期間宜對工程運行進行性能試驗,主要包括以下內(nèi)容:
a)污染區(qū)域升溫情況;
b)抽提單元的最大抽提量;
c)廢水廢氣處理單元的處理效率;
d)能源和材料的消耗試驗;
e)運行穩(wěn)定性試驗。
10運行和維護
10.1一般原則
10.1.1修復(fù)系統(tǒng)運行之前做好安全技術(shù)交底,建立應(yīng)急處置辦法。
10.1.2建立完整的臺賬制度,包括簽到表、運行參數(shù)記錄表、運行日志、周報等。
10.2系統(tǒng)啟動
10.2.1原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)工程運行在系統(tǒng)通過整體調(diào)試、各環(huán)節(jié)運轉(zhuǎn)正常、技術(shù)指標達到設(shè)
計要求后啟動運行。
10.2.2系統(tǒng)的啟動順序宜為廢氣廢水處理單元—抽提單元—供能單元—熱處理單元—蒸汽注入單元。
10.3運行管理
10.3.1原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)運行管理分為原位加熱過程運行管理和原位蒸汽注入過程運
行管理,充分掌握各過程運行要點及控制節(jié)點。
10.3.2原位加熱過程運行時,宜實時關(guān)注主體加熱區(qū)域冷點溫度和加熱邊緣冷點溫度,達到設(shè)定溫度
并保持穩(wěn)定時,可降低或停止能源輸入,保持土壤溫度。
10.3.3原位蒸汽注入運行過程,當蒸汽注入總量及單井注入量達到設(shè)計要求,且蒸汽注入井周邊溫度
監(jiān)測井和壓力監(jiān)測井的監(jiān)測數(shù)值與設(shè)計目標接近,地下水和抽提廢水中污染物濃度、抽提廢氣中污染物
濃度按趨勢變化,蒸汽注入達到要求。
10.3.4運行狀態(tài)調(diào)節(jié):原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)各階段運行過程中,通過監(jiān)測系統(tǒng)收集地層不同
深度溫度、壓力、地下水水質(zhì)等關(guān)鍵數(shù)據(jù),并結(jié)合實際情況及時調(diào)整運行參數(shù),以達到溫度場的均勻有
效分布。
10.3.5整個系統(tǒng)設(shè)專人管理和運行,對管理和運行人員進行定期培訓,確保管理和運行人員熟練掌握
正常運行的操作和應(yīng)急情況的處理措施。
10.3.6運行操作人員上崗前進行的專業(yè)培訓包括但不限于以下內(nèi)容:
a)必要的工藝技術(shù)知識、安全知識;
b)啟動前的檢查和啟動要求條件;
c)設(shè)備的正常運行維護,包括設(shè)備的啟動和關(guān)閉;
d)控制、報警和指示系統(tǒng)的運行和檢查,以及必要時的糾正操作;
e)最佳運行條件參數(shù)的調(diào)節(jié);
f)設(shè)備運行故障的發(fā)現(xiàn)、檢查和排除;
g)事故或緊急狀態(tài)下人工操作和事故處理;
h)設(shè)備日常和定期維護;
i)設(shè)備運行及維護記錄,以及其他事件的記錄和報告;
j)常用有毒有害化學品運輸、使用知識及防毒、防腐蝕、防火等安全知識和技能培訓;
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k)地下水采樣及水質(zhì)監(jiān)測技能培訓。
10.3.7建立修復(fù)系統(tǒng)運行狀況、設(shè)施維護等的記錄制度,主要記錄包括但不限于以下內(nèi)容:
a)系統(tǒng)的啟動、停止時間;
b)材料進場質(zhì)量分析數(shù)據(jù)、數(shù)量、時間;
c)系統(tǒng)運行工藝控制參數(shù);
d)地下水質(zhì)監(jiān)測參數(shù);
e)主要設(shè)備維修情況;
f)運行事故及處理、整改情況;
g)定期檢驗、評價及評估情況;
h)廢水、廢氣排放處置情況。
10.4維護
10.4.1制定修復(fù)工程設(shè)備的定期維護計劃,對現(xiàn)場設(shè)備設(shè)施進行定期檢查,并記錄檢查內(nèi)容與結(jié)果。
10.4.2維護人員根據(jù)技術(shù)要求與規(guī)范對工程設(shè)備開展定期檢查、維護和更換必要的部件和材料。
10.4.3準確、完整填寫系統(tǒng)的運行日志、設(shè)備缺陷記錄、故障處置記錄和維護保養(yǎng)記錄,并對采集、
記錄的數(shù)據(jù)進行分析,及時發(fā)現(xiàn)潛在問題。
10.4.4根據(jù)設(shè)備的技術(shù)資料制定詳細的維護保養(yǎng)規(guī)定,建立“點檢”制度,及時有效地更換部件。
10.4.5對標識牌、圍擋、等進行管理和維護。標識牌保持清晰、完整,圍擋確保無損壞、傾斜與缺失,
地表覆蓋保持完好。當發(fā)現(xiàn)損壞、顏色污染或有變化等現(xiàn)象,及時修復(fù)和更換。
10.4.6定期更新備品備件庫的規(guī)格、型號、備品數(shù)量等信息,按熱脫附裝備構(gòu)成分類整理。重點保障采
購周期長、價格高的進口或非標備件供應(yīng)。
10.4.7對各標志點和進行巡檢、觀測、記錄,觀測有無位移、裂縫、沉降、傾斜、腐蝕、變形等現(xiàn)象。
10.5系統(tǒng)停止和拆除
10.5.1運行和維護人員可根據(jù)現(xiàn)場的數(shù)據(jù),包括加熱溫度、地下水中污染物采樣結(jié)果、抽提管道尾氣
濃度等,判斷系統(tǒng)的停止時間。
10.5.2根據(jù)修復(fù)效果評估建議,可保留監(jiān)測系統(tǒng),持續(xù)獲取溫度、地下水水質(zhì)參數(shù)等信息,最后拆除。
10.5.3拆除裝置設(shè)施前,對作業(yè)過程進行危險識別和風險評估。包括但不限于以下作業(yè)過程:
a)清洗、清理及拆除特殊作業(yè)(動火作業(yè)、受限空間作業(yè)、高處作業(yè)、吊裝作業(yè)、臨時用電作業(yè)、
動土作業(yè)、斷路作業(yè));
b)使用大型機械拆除;
c)裝卸及運輸作業(yè);
d)拆卸人員個人防護。
10.6事故應(yīng)急處理
10.6.1宜制訂切實可行的原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)工程事故應(yīng)急預(yù)案,事故發(fā)生后,立即依照有關(guān)
法律、法規(guī)、規(guī)章的規(guī)定采取相應(yīng)的處置措施,盡可能地降低事故影響。
10.6.2原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)工程事故應(yīng)急措施內(nèi)容至少包括以下內(nèi)容:
a)排放超標應(yīng)急處理措施;
b)事故停機應(yīng)急處理措施;
c)重要設(shè)備/系統(tǒng)故障應(yīng)急處理措施;
d)火災(zāi)事故應(yīng)急處理措施;
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e)觸電事故應(yīng)急處理措施;
f)突發(fā)停水/停電應(yīng)急處理措施;
g)人員傷亡應(yīng)急救援措施等。
10.6.3事故發(fā)生后,做到迅速切斷和控制污染源,防止污染蔓延擴散,并標明危險區(qū)域,封鎖危險場所,
劃定警戒區(qū);立即疏散、轉(zhuǎn)移可能受到危害的人員,并進行妥善安置,根據(jù)需要及時、安全地將重癥傷
病員轉(zhuǎn)運到有條件的醫(yī)療機構(gòu)加強救治;做好有毒有害物質(zhì)和消防廢水、廢液等的收集、清理和安全處
置工作。
10.6.4事故處理時做好記錄、分析原因,防止同類事故重復(fù)發(fā)生。
11職業(yè)健康與勞動安全
11.1職業(yè)健康
11.1.1職業(yè)衛(wèi)生符合GB12801的有關(guān)規(guī)定。
11.1.2對操作人員、技術(shù)人員和管理人員進行相關(guān)專業(yè)技術(shù)、安全防護、應(yīng)急處理等理論知識和操作技
能的培訓。
11.1.3工程中有可能發(fā)生急性職業(yè)損傷的有毒、有害工作場所,設(shè)置報警裝置,配備現(xiàn)場急救用品、沖
洗設(shè)備、應(yīng)急撤離通道和必要的泄險區(qū)。
11.1.4在高溫區(qū)域設(shè)置安全警示標志,防止操作人員燙傷灼傷。
11.1.5修復(fù)技術(shù)實施過程中,現(xiàn)場施工人員佩戴符合國家職業(yè)衛(wèi)生標準的防護用品。防護用品根據(jù)不同
崗位合理配備,并依據(jù)質(zhì)量或質(zhì)保期換新。
11.1.6制訂切實可行的人員傷害急救處置預(yù)案,并進行必要的訓練和演習。
11.2勞動安全
11.2.1制定火災(zāi)、爆炸、自然災(zāi)害等意外事件的應(yīng)急預(yù)案。生產(chǎn)作業(yè)區(qū)配備消防器材,明顯位置配有禁
煙、防火、危險防護等警示標識和安全標志。
11.2.2注意用電安全,電氣系統(tǒng)設(shè)計滿足GB50058的要求,電氣設(shè)備由專業(yè)電氣人員操作,電氣裝置
滿足GB19517的要求。采用電阻加熱的修復(fù)區(qū)域,跨步電壓小于15V。
11.2.3高溫設(shè)備和管道設(shè)置保溫絕熱層,地面管道、裝置外表面溫度宜不高于60℃。現(xiàn)場設(shè)置明顯標
志,嚴禁明火。
11.2.4燃氣的運輸、卸載、儲存及氣化站內(nèi)的操作等工作由專業(yè)人員執(zhí)行。操作人員穿戴防靜電防護服。
11.2.5燃氣設(shè)備的位置符合GB50494等國家或相關(guān)行業(yè)標準規(guī)定。燃氣管道設(shè)計及安裝符合GB
50028、GB50494的要求。
11.2.6蒸汽輸送管道、抽提管道、輸送泵的設(shè)計安裝滿足GB/T20801的要求。
11.2.7在設(shè)備安裝和檢修時有相應(yīng)的防爆炸、燙傷及觸電等安全保護措施。
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T/SSSC□□-20□□
附錄A
(資料性)
原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)系統(tǒng)監(jiān)測指標見表A。
表A原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)系統(tǒng)監(jiān)測指標表
系統(tǒng)模塊監(jiān)測指標監(jiān)測頻次備注
加熱電流實時監(jiān)測/
電阻
地層電阻率實時監(jiān)測/
加熱
加熱區(qū)地表電壓實時監(jiān)測/
熱
燃氣流量
處
燃燒器進口處管道壓力宜大于
理燃氣熱管道壓力實時監(jiān)測
3.4kPa
單傳導
燃燒器出氣溫度實時監(jiān)測/
元
燃燒器出氣CO含量實時監(jiān)測%
電熱加熱棒功率實時監(jiān)測/
傳導加熱棒溫度實時監(jiān)測
入口處的蒸汽溫度實時監(jiān)測/
蒸汽注入單入口處的蒸汽壓力實時監(jiān)測/
元蒸汽發(fā)生器總流量實時監(jiān)測/
蒸汽出氣流量實時監(jiān)測/
抽提井口溫度實時監(jiān)測/
抽提單元抽提井口壓力實時監(jiān)測/
抽提井口目標污染物濃度實時監(jiān)測/
廢氣排放符合GB16297、GB
廢水廢氣處廢水排放口污染物濃度1~4周/次
14554的要求,廢水排放符合
理單元廢氣排放口污染物濃度周次
1~4/GB8978的要求
修復(fù)區(qū)地下溫度實時監(jiān)測/
監(jiān)測單元
修復(fù)區(qū)地下壓力實時監(jiān)測/
輔助單元各單元的能源消耗1日/次/
溫度1~2周/次
修復(fù)區(qū)
pH1~2周/次
地下水
溶解氧1~2周/次
水質(zhì)
氧化還原電位1~2周/次
修復(fù)區(qū)熱損失1~2周/次
修復(fù)區(qū)域監(jiān)測指標及頻次參考HJ819,
大氣污染物無組織排放1~3月/次
排放符合GB16297的要求
目標污染土壤修復(fù)結(jié)束采樣1次/
物濃度地下水1~2周/次/
施工階段實時監(jiān)測符合GB12348的要求,夜間生
廠界噪聲
運行階段1季度/次產(chǎn)的要監(jiān)測夜間噪聲。
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T/SSSC□□-20□□
附錄B
(資料性)
場地典型介質(zhì)和流體的熱性能參數(shù)見表B。
表B場地典型介質(zhì)和流體的熱性能參數(shù)
熱導率比熱容擴散系數(shù)密度
介質(zhì)/流體
(W/m·℃)(kJ/m3·℃)(m2/s)(g/cm3)
石英砂8.7920084.38×10-62.66
粘土礦物2.9320081.46×10-62.65
有機質(zhì)0.2525109.96×10-61.30
粉質(zhì)砂(干)1.2319069.76×10-71.52
粉質(zhì)砂(濕)1.4143595.82×10-71.80
淤泥(干)0.9610781.29×10-61.44
淤泥(濕)1.2650304.77×10-71.90
水0.5741841.36×10-71.0
空氣0.00281.31.68×10-50.0013
15
《污染場地原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)指南》
編制說明
一、工作簡況
1.1任務(wù)來源
為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護法》《中華人民共和國土壤污染防治法》
等法律法規(guī),防治環(huán)境污染,改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,在減污降碳的雙重目標下,提
高修復(fù)效率、降低能耗與成本,指導污染場地原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)
的設(shè)計、工程建設(shè)和運行,編制《原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)指南(試行)
(征求意見稿)》(以下簡稱指南)。本指南提供了污染場地原位熱處理耦合蒸汽
注入修復(fù)技術(shù)及工程的指導和建議,給出了工藝設(shè)計、工藝設(shè)備和材料、監(jiān)測與
過程控制、施工與調(diào)試、運行與維護、工程安全和職業(yè)衛(wèi)生管理等階段中與需考
慮要點有關(guān)的信息。
本文件由中國土壤學會團體標準工作管理委員會提出并歸口。
1.2協(xié)作單位及分工
本文件的主編單位為上海市環(huán)境科學研究院,參編單位為武漢大學、森特士
興集團股份有限公司和中科鼎實環(huán)境工程有限公司。
本文件的主要起草人員:楊潔、司馬菁珂、毛旭輝、葉淵、尹立普、葉春梅、
李彥希、周棟、陳窈君。楊潔、司馬菁珂和葉春梅主要負責標準的范圍、技術(shù)要
求、工藝設(shè)計、監(jiān)測與過程控制章節(jié),毛旭輝負責術(shù)語和定義、修復(fù)原理及工藝
流程章節(jié),葉淵、尹立普和李彥希負責主要工藝設(shè)備和材料、施工與調(diào)試章節(jié),
周棟和陳窈君負責職業(yè)健康與勞動安全章節(jié)。
1.3主要工作過程
2020年-2022年,編制組開展了國內(nèi)外資料的調(diào)研,梳理了污染場地原位處
理修復(fù)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,相關(guān)的標準規(guī)范、技術(shù)導則要求和典型工程應(yīng)用
案例,并聚焦污染場地原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)的實驗室室內(nèi)研究、中
試應(yīng)用以及示范工程開展了相關(guān)研究,為指南的編制奠定了基礎(chǔ)。
2023年1月,主編單位組織召開了《污染場地原位熱處理耦合蒸汽注入修
復(fù)技術(shù)指南》編制啟動會,成立標準編制小組。
2023年2月-8月,編制組撰寫完成了“污染場地原位熱處理耦合蒸汽注入
修復(fù)技術(shù)指南大綱草案”。主編單位組織開展了內(nèi)部交流會,在前期工作的基礎(chǔ)
上,編制組確定了本標準編制的適用范圍、編制內(nèi)容、任務(wù)分工、工作進度等內(nèi)
容,并于2023年8月完成了《污染場地原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)指南》
(初稿)和編制說明的初稿。
2023年9月,編制組向中國土壤學會團體標準工作管理委員會提交了《污
染場地原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)指南》立項申請表。中國土壤學會團體
標準工作管理委員會組織召開了《污染場地原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)指
南》標準的標準立項評審會。申請單位對指南立項的背景、意義、可行性、主要
技術(shù)內(nèi)容、創(chuàng)新點等進行了匯報。與會專家經(jīng)過質(zhì)詢與討論,一致同意《污染場
地原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)指南》立項。
2023年10-12月,編制組根據(jù)立項咨詢會專家的意見和建議逐條修改,并開
展了多次內(nèi)部討論會,對各技術(shù)要點進行完善。隨后,編制組再次將修改后的《污
染場地原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)指南》通過通訊評審邀請專家審閱。經(jīng)
過為期一個月的再次修改完善,形成了《污染場地原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)
技術(shù)指南》(征求意見稿)。
二、標準編制原則與編制內(nèi)容
2.1標準編制原則
本指南的制定工作遵本著規(guī)范性、合理性、可操作性和適用性的原則。
首先,本指南嚴格按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分:標準化
文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)則起草,確保編制程序、格式內(nèi)容等規(guī)范。本指南
作為國家和行業(yè)標準/指南的必要補充,符合有關(guān)法律法規(guī)的要求,并在突出原
位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)特點的同時,做好與現(xiàn)行相關(guān)標準/指南的銜接
工作。其次,通過調(diào)研國內(nèi)外污染場地單一原位熱修復(fù)、蒸汽注入技術(shù)相關(guān)案例、
標準/指南說明,并結(jié)合編制組已開展的原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)示范驗證
過程中獲得的相關(guān)指標和參數(shù),提出原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)的要求,
使指南內(nèi)容及指標更加符合實際運用情況。此外,根據(jù)我國污染場地治理修復(fù)全
過程管理實際情況,以保護人體健康和生態(tài)環(huán)境為出發(fā)點,通過定量和定性相結(jié)
合的方式開展本指南制定,提出具有可操作性的實施流程。
2.2標準編制內(nèi)容
2.2.1適用范圍
本指南闡述了原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)的技術(shù)原理、工藝流程、技術(shù)要
點,主要對原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)的工藝設(shè)計、工程建設(shè)和運行管理
等關(guān)鍵過程提供可操作和實施的指導作用。
本文件適用于多環(huán)芳烴、石油烴、氯代烴等有機污染類,及各類有機復(fù)合污
染場地修復(fù)工程,可作為工程設(shè)計、施工、運行及維護的技術(shù)指導文件。
2.2.2技術(shù)原理
原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)主要通過原位電阻加熱(ERH)或者熱傳
導加熱(TCH)等原位加熱技術(shù)使土壤和地下水的溫度提高,同時在空間尺度或
者時間尺度耦合蒸汽注入技術(shù),利用注入蒸汽的傳熱傳質(zhì)作用增強傳熱,同時利
用蒸汽的吹脫和清掃作用強化將污染物通過氣相或者液相帶至地表,從而提高修
復(fù)效率。
污染場地原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)是將傳統(tǒng)原位熱處理和蒸汽注
入修復(fù)技術(shù)進行耦合,實現(xiàn)優(yōu)勢互補。降低傳統(tǒng)高溫熱處理所需能耗和成本,通
過蒸汽注入傳熱傳質(zhì)增強污染物的溶解、脫附。通過精準控制加熱和蒸汽注入,
達到溫度場的有效分布。原位熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)具有突破單一修復(fù)技
術(shù)的瓶頸問題,與傳統(tǒng)單一原位熱修復(fù)技術(shù)相比降低能耗和碳排放的綜合優(yōu)勢,
是一種高效、綠色可持續(xù)的實用原位修復(fù)技術(shù)。
2.2.3工藝流程
原位熱處理耦合蒸汽注入技術(shù)工藝流程如圖1所示,包括資料收集與調(diào)研、
熱處理耦合修復(fù)技術(shù)可行性評估、熱處理耦合修復(fù)技術(shù)篩選、熱處理耦合修復(fù)技
術(shù)修復(fù)方案制定、熱處理耦合修復(fù)技術(shù)修復(fù)方案實施、熱處理耦合修復(fù)技術(shù)修復(fù)
效果評估。根據(jù)場地進行水文地質(zhì)參數(shù)、土壤熱物性參數(shù)和污染狀況建立精細化
場地概念模型,根據(jù)不同的原位熱處理技術(shù)特點和適用性選擇合適的熱處理技術(shù),
明確加熱溫度、蒸汽注入速率、時間/空間耦合等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù),開展小規(guī)模中
試,驗證修復(fù)技術(shù)的可行性并根據(jù)中試結(jié)果確定關(guān)鍵修復(fù)技術(shù)參數(shù)。根據(jù)原位熱
處理耦合修復(fù)技術(shù)方案實施并通過監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)如地層溫度、地層壓力、水
質(zhì)參數(shù)、抽提廢水廢氣濃度等進行全過程監(jiān)測分析,反饋調(diào)節(jié)各階段運行狀態(tài),
分析評估修復(fù)效果。若未達到修復(fù)目標則繼續(xù)修復(fù),達到修復(fù)目標即停止修復(fù)。
圖1原位熱處理耦合蒸汽注入抽提技術(shù)工藝流程
2.2.4主要技術(shù)要點說明
工藝設(shè)計章節(jié)中工藝參數(shù)設(shè)計是制定污染場地修復(fù)方案的重要環(huán)節(jié)。原位熱
處理耦合蒸汽注入修復(fù)工程中,最為關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)包括“場地修復(fù)所需熱量,
修復(fù)過程中蒸汽注入流量、燃氣流量、電加熱功率、電阻加熱電流、抽提速率”
等。參考了《Design:InSituThermalRemediation》(設(shè)計:原位熱修復(fù))(EM-200-
1-12)和《污染土壤原位熱傳導修復(fù)工藝設(shè)計指南》(T/CAEPI55-2023)、《污染
土壤修復(fù)工程技術(shù)規(guī)范原位熱脫附》(HJ1165-2021)等國內(nèi)外指南,調(diào)研了原
位熱脫附相關(guān)文獻,并結(jié)合編制單位開展的原熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)參數(shù)
實驗室研究、中試應(yīng)用和工程示范,制定了相關(guān)參數(shù)的范圍及計算方式。
本指南所提出的加熱井的數(shù)量、間距,加熱井和抽提井的配置方式等主要參
考了《Design:InSituThermalRemediation》(設(shè)計:原位熱修復(fù))(EM-200-1-12)、
《Guidelines:Insituthermaltreatmentforsourcezoneremediationofsoiland
groundwater》(原位熱處理修復(fù)重污染區(qū)土壤和地下水技術(shù)導則),以及我國的《污
染土壤修復(fù)工程技術(shù)規(guī)范原位熱脫附》(HJ1165-2021)等標準指南的相關(guān)要求。
本指南耦合加熱井群的平面布設(shè)和垂直布設(shè)方式主要是對國內(nèi)外研究及工程應(yīng)
用案例的歸納總結(jié),以及編制單位開展的原熱處理耦合蒸汽注入修復(fù)技術(shù)中試應(yīng)
用和工程示范中相關(guān)工藝參數(shù)經(jīng)驗。
本指南所提出的工藝設(shè)備設(shè)計要點中電阻加熱井、熱傳導加熱的井管直徑和
鉆孔孔徑參考了美國TerraTherm公司總結(jié)的經(jīng)驗:“ERH電極的直徑通常為4~8
英寸,需要一個10~12英寸的大鉆孔,用石墨或鋼丸等導電材料回填,以最大
限度地提高與土壤的電連續(xù)性;TCH加熱器套管的直徑通常為
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