Tendencia de desarrollo de la tecnología de tratamiento térmico in situ para sitios contaminados

1. Basado en el análisis de los casos de tratamiento térmico in situ en el hogar y en el extranjero, se concluye que las emisiones de carbono unitarias de un proyecto de tratamiento térmico in situ típico están entre 0.5 y 330.0 kgco2-eq · m-3. Las emisiones de carbono de este proceso provienen principalmente del consumo de energía no renovable causada por la operación del sistema de reparación (74.8%~ 97.7%), y la pequeña parte restante proviene de la instalación y el desmontaje del sistema de reparación (1.3% ~ 17.7%), consumo de material (0.4%~ 7.0%) y transporte y monitoreo (0.1%~ 4.0%). El consumo de energía de reparación de unidades de un proyecto de tratamiento térmico in situ típico es de entre 2.9 y 820.0 kWh · M-3. Este consumo de energía es principalmente entrada de calor (75%~ 95%), y el resto está compuesto por el consumo de energía en la operación del dispositivo de reparación, instalación de equipos, transporte y monitoreo. La mayor parte de la entrada de calor en el suelo se usa para calentar el medio contaminado, lo que representa aproximadamente el 40% ~ 70% del consumo de energía total, y el resto se pierde mediante la pérdida de calor de extracción, convección circundante y disipación de calor de conducción.

2. La energía solar generalmente se aplica a través de sistemas de generación de energía fotovoltaica para conducir pequeños equipos de energía, como dispositivos de extracción, muestreo y monitoreo. También hay estudios que intentan convertirlo directamente en energía térmica para su aplicación, como el uso de concentradores, hornos de calefacción solar y hornos rotativos solares para calentar directamente el suelo contaminado, logrando con éxito la eliminación eficiente de los contaminantes. En los últimos años, la tecnología de remediación microbiana mejorada solar térmica combinada con sistemas subterráneos de almacenamiento de calor ha atraído mucha atención. La aplicación de un solo sistema de generación de energía eólica es común en los experimentos de remediación electroquímica y la investigación de desalinización del agua de mar, y el efecto de reducción de la emisión es bueno. En las actividades de remediación del sitio, para garantizar un suministro de energía suficiente, la energía eólica y los sistemas de generación de energía solar a menudo se usan en combinación, lo que puede reducir en gran medida el consumo de energía de la remediación. Sin embargo, los sistemas de generación de energía en el sitio están fácilmente restringidos por condiciones climáticas, y a menudo es difícil lograr un suministro de energía continuo y constante, lo que conducirá a una reducción de la eficiencia de la remediación de las tecnologías que dependen de la acción del campo eléctrico, como la remediación electroquímica y la resistencia Tecnología de calefacción (modo de acoplamiento eléctrico-térmico).

3. También se espera que la optimización del proceso de tratamiento térmico in situ a nivel técnico mejore los beneficios de reparación. Las instrucciones de optimización incluyen:

1) Optimización de la tecnología única: ① Tecnología de extracción mejorada de vapor (ver), que se optimiza principalmente al cambiar el método de inyección de vapor, como la inyección de vapor del ciclo de presión, la fractura hidráulica combinada con inyección de vapor, coinjección de vapor y aire, vapor sobrecalentado Reemplazo de vapor saturado, etc. ② Tecnología de calentamiento de resistencia (ERH), que se optimiza principalmente al cambiar el método de reposición de agua y el modo de fuente de alimentación. Además, la eliminación electrotermal-dinámica basada en ERH también es una tecnología de optimización eficiente. ③ Tecnología de calentamiento de conducción térmica (TCH), que se optimiza principalmente mediante el control de la temperatura dinámica y el flujo de entrada de gas natural, etc. Las medidas de control incluyen "estrategia de control de temperatura basada en el monitoreo de la temperatura ", "Control de flujo de gas natural múltiple esquema basado en la temperatura, el contenido de agua y la tasa de aumento de la temperatura "y" Esquema de control de temperatura basado en el diseño del pozo de calefacción en el sitio ".

2) Acoplamiento tecnológico: ① Acoplamiento de tratamiento térmico in situ y tecnología de tratamiento químico. Agregar agentes químicos puede reducir la temperatura del tratamiento térmico y acortar el tiempo de tratamiento cambiando el entorno químico del área de tratamiento térmico, mejorando la uniformidad del aumento de la temperatura y acelerando la eliminación de contaminantes. La tecnología de tratamiento térmico acoplado puede acelerar el proceso de remediación química al aumentar la temperatura para mejorar la desorción y la disolución de los contaminantes, activar los agentes de peroxidación y promover la migración de los agentes. ② Acoplamiento del tratamiento térmico in situ y tecnología de remediación microbiana. El enfoque de investigación de esta tecnología de acoplamiento está en la remediación microbiana térmicamente mejorada. El calentamiento a baja temperatura se utiliza para aumentar la disponibilidad microbiana de contaminantes orgánicos en el área objetivo y mejorar la actividad microbiana, mejorando así la eficiencia de remediación. En los últimos años, la tecnología de remediación microbiana mejorada térmicamente combinada con energía renovable y sistemas de almacenamiento de calor subterráneo también se ha estudiado ampliamente, con efectos significativos de ahorro de energía y reducción de consumo. ③ Acoplamiento entre tecnologías de tratamiento térmico in situ. Esta tecnología de acoplamiento generalmente se usa para reparar sitios contaminados complejos. El método común es la combinación de tecnología See y TCH o ERH. Consulte las áreas de tratados de alta permeabilidad, y ERH o TCH trata las áreas de baja permeabilidad, logrando buenos resultados de remediación. Además, el estudio encontró que los métodos de calentamiento de acoplamiento de diferentes frecuencias, como ERH y calentamiento por radiofrecuencia, pueden mejorar la uniformidad de la calentamiento en medios subterráneos con una fuerte heterogeneidad.

3) Control de la pérdida de calor durante el proceso de restauración: ① Por ejemplo, la barrera de calor de la superficie, generalmente una sola capa de baja permeabilidad y materiales de baja conductividad térmica (como concreto, hormigón de espuma, etc.) se usa para cubrir el área objetivo; Algunos estudios también han utilizado materiales de múltiples capas o estructuras de cobertura de la superficie de la capa múltiple para el aislamiento; Además, para ver la tecnología, la combinación de coinyección de vapor y aire sobre la base de instalar una capa de cubierta de superficie puede mejorar en gran medida el efecto de control de la pérdida de calor superficial. ② Barrera de aguas subterráneas, las medidas de barrera incluyen establecer barreras físicas, establecer pozos de barrera hidráulica y agregar pozos de inyección de vapor, entre los cuales las barreras físicas son los métodos de barrera más utilizados, los pozos de barrera hidráulica se usan principalmente para el aislamiento de agua y la precipitación en alta permeabilidad Las áreas y la adición de pozos de inyección de vapor son principalmente adecuados para la conducción de calor y la tecnología ERH, que es una medida de barrera muy prometedora. ③ El reciclaje de calor de los residuos, el reciclaje de calor de los residuos tiene un gran potencial para reducir el consumo. La investigación actual se centra principalmente en la tecnología GTR. Los métodos de reciclaje incluyen: reciclaje de calor para precalentar el aire, el calor de reciclaje para precalentar el suelo, el calor de reciclaje para calentar las manchas frías y los combustibles de reciclaje y los contaminantes de alto valor calorífico.