一种原位热脱附电加热模拟系统
技术领域
本实用新型涉及污染治理技术领域，具体涉及一种原位热脱附电加热模拟系统。
背景技术
近年来，在有机污染场地修复领域，原位热脱附技术的应用所占比例逐年增加。原位热脱附具有无需开挖、转运土方以及污染物去除彻底的优势而被广泛的应用到有机污染场地修复中。原位热脱附技术是一种通过加热土壤促使有机污染物挥发并通过气相抽提收集尾气的土壤修复方法，根据加热方式的不同，常用的原位热脱附方法包括热传导、电阻加热以及蒸汽加热3种类型，其中热传导和蒸汽加热土壤主要原理是热传导、热对流以及热辐射。
然而，原位热脱附虽然具有高效去除有机污染物的优势，但热脱附系统在运行过程中存在能耗高、能量传输不明确、无法智能调控等问题。
中国专利CN109647872A提出了一种土壤原位热修复沙箱模拟系统及方法，该系统通过沙箱、保温层、粘土和沙组合形成的一个整体模拟场地土壤的实际情况，能够根据温度场的分布和变化调控热修复系统，但其未明确加热区域的能量传输状况。同时，实际场地中土壤容重和质地类型在剖面上的垂直分布存在明显的层次性，也是模拟系统为更好的模拟场地情况应当考虑在内的因素。
实用新型内容
针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供一种原位热脱附电加热模拟系统。
本实用新型公开了一种原位热脱附电加热模拟系统，包括：
箱体，用于装填待修复土壤；
加热装置，所述加热装置插在所述待修复土壤中，用于加热所述待修复土壤；
抽提装置，所述抽提装置插在所述待修复土壤中，用于抽提所述待修复土壤经加热后产生的废气废液；
温度监测装置，所述温度监测装置置于所述待修复土壤中的不同深度处，用于监测不同深度土壤的温度；
热通量监测装置，所述热通量监测装置置于所述待修复土壤中的不同深度处，用于监测不同深度土壤的热通量；
调控装置，所述调控装置的输入端与所述温度监测装置和热通量监测装置相连、输出端与所述加热装置相连；用于记录所述温度监测装置的温度数据和所述热通量监测装置的热通量数据，基于所述温度数据和热通量数据调节所述加热装置的加热功率；
废气液处理装置，所述废气液处理装置与所述抽提装置相连，用于处理抽提的废气废液。
作为本实用新型的进一步改进，所述箱体为保温箱；
所述待修复土壤的容重从上到下依次增加，土壤质地类型从上至下依次为：壤土、砂壤、粘壤。
作为本实用新型的进一步改进，所述加热装置包括电加热棒，所述电加热棒插在所述待修复土壤中，所述电加热棒的尾端通过引线与所述调控装置相连。
作为本实用新型的进一步改进，所述抽提装置包括真空泵和多个带孔钢管，多个所述带孔钢管的带孔端插在所述待修复土壤中，多个所述带孔钢管的另一端通过废气液管道与所述废气液处理装置的一端相连；
所述真空泵与所述废气液处理装置的另一端相连，用于提供抽提废气液的动力。
作为本实用新型的进一步改进，所述温度监测装置包括多个热电偶传感器，多个所述热电偶传感器插在所述待修复土壤中的不同深度处，多个所述热电偶传感器通过引线与所述调控装置相连。
作为本实用新型的进一步改进，所述热通量监测装置包括多个土壤热通量传感器，多个所述土壤热通量传感器垂直插在所述待修复土壤中的不同深度处，多个所述土壤热通量传感器通过引线与所述调控装置相连。
作为本实用新型的进一步改进，所述热电偶传感器和热通量监测装置分别插在所述待修复土壤的下层、中层和上层。
作为本实用新型的进一步改进，所述调控装置包括数据采集仪、调功器和开关；
所述数据采集仪与所述温度监测装置和热通量监测装置相连；
所述调功器与所述数据采集仪和加热装置相连；
所述开关与所述数据采集仪和调功器相连。
作为本实用新型的进一步改进，所述废气液处理装置包括冷凝槽和吸附槽；
抽提的废气废液依次进入所述冷凝槽和吸附槽。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型通过在保温箱中的土壤内安装加热装置，并通过温度监测装置采集不同深度的土壤温度，通过热通量监测装置采集不同深度的热通量，从而可以清楚的认识土壤的热传输状况，为工程实践提供可靠的指导；
本实用新型提出的装填方法使容重梯度分布趋势一致，从而有助于更好的模拟场地实际状况；
本实用新型的调控装置根据温度和热通量的变化调整加热装置的加热功率，有助于智能的控制加热，帮助热修复系统智能化。
附图说明
图1为本实用新型一种实施例公开的原位热脱附电加热模拟系统的结构示意图。
图中：
1、加热装置；2、抽提装置；3、温度监测装置；4、热通量监测装置；5、调控装置；6、废气液处理装置；7、保温箱；8、真空泵。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：
如图1所示，本实用新型提供一种原位热脱附电加热模拟系统，具有能够控制土壤通量和温度变化的特点，有利于土壤修复系统智能化；其包括：加热装置1、抽提装置2、温度监测装置3、热通量监测装置4、调控装置5、废气液处理装置6、箱体和真空泵8；
本实用新型的箱体用于装填待修复土壤；其中，本实用新型的箱体优选具有保温性能的保温箱7，保温箱的材质可由多种绝热材料构成；保温箱7内装填的待修复土壤可分三层次装填，其容重从上到下依次增加，土壤质地类型从上至下依次根据现场质地类型确定，可选的为壤土、砂壤、粘壤；上述待修复土壤的结构有助于更好的模拟场地实际状况。
本实用新型的加热装置1插在待修复土壤中，用于加热待修复土壤；其中，加热装置1可采用一个或多个电加热棒、也可采用其他加热设备，电加热棒插在待修复土壤中，加热待修复土壤，使待修复土壤受热产生废气废液；电加热棒的尾端通过引线与调控装置5相连，接收调控装置5对电加热棒的功率调节；即，调控装置5通过调功器智能改变电加热棒的加热功率。
本实用新型的抽提装置2插在待修复土壤中，用于抽提待修复土壤经加热后产生的废气废液；其中，抽提装置2包括真空泵8和多个带孔钢管，多个带孔钢管的带孔端插在待修复土壤中，通过钢管上的孔洞收集待修复土壤内部产生的废气废液；多个带孔钢管的另一端通过废气液管道与废气液处理装置6的一端相连，真空泵8与废气液处理装置6的另一端相连，用于提供抽提废气液的动力；由于土壤的表层可构成密封结构，其通过真空泵抽力抽提待修复土壤的废气废液进入废气液处理装置6中进行处理。
本实用新型的温度监测装置3置于待修复土壤中的不同深度处，用于监测不同深度土壤的温度；其中，温度监测装置3包括多个热电偶传感器，多个热电偶传感器插在待修复土壤中的不同深度处，多个热电偶传感器通过引线与调控装置5相连，将热电偶传感器采集的土壤不同深度的温度数据传输至调控装置5中。进一步，当待修复土壤可分三层次装填时(从上至下依次为：壤土、砂壤、粘壤)，在每层均设有至少一个热电偶传感器。
本实用新型的热通量监测装置4置于待修复土壤中的不同深度处，用于监测不同深度土壤的热通量；其中，热通量监测装置4包括多个土壤热通量传感器，多个土壤热通量传感器水平或垂直插在待修复土壤中的不同深度处，多个土壤热通量传感器通过引线与调控装置相连，将土壤热通量传感器采集的土壤不同深度的热通量数据传输至调控装置5中。进一步，当待修复土壤可分三层次装填时(从上至下依次为：壤土、砂壤、粘壤)，在每层均设有至少一个土壤热通量传感器。
本实用新型的调控装置5的输入端与温度监测装置3和热通量监测装置4 相连、输出端与加热装置1相连；用于记录温度监测装置3的温度数据和热通量监测装置4的热通量数据，基于温度数据和热通量数据调节加热装置1 的加热功率；其中，调控装置5包括数据采集仪、调功器和开关；数据采集仪与温度监测装置和热通量监测装置相连；调功器与述数据采集仪和加热装置相连；开关与数据采集仪和调功器相连。
本实用新型的废气液处理装置6与抽提装置2相连，用于处理抽提的废气废液；其中，废气液处理装置6包括冷凝槽和吸附槽，抽提的废气废液依次进入冷凝槽和吸附槽。
本实用新型还提供一种基于上述原位热脱附电加热修复模拟的修复模拟方法，包括：
在箱体内分三层次装填待修复土壤；其中，从上到下土壤的容重依次增大，土壤质地类型依次为：壤土、砂壤、粘壤；
将加热装置、抽提装置、温度监测装置和热通量监测装置插在待修复土壤中，将调控装置与温度监测装置、热通量监测装置和加热装置相连，将抽提装置与废气液处理装置相连；
待修复土壤经加热后产生废气废液，产生的废气废液经抽提装置抽提进入废气液处理装置中进行处理；
调控装置记录温度监测装置的温度数据和热通量监测装置的热通量数据，并基于温度数据和热通量数据调节加热装置的加热功率；
在土壤温度未达到目标值时，若热通量信号显示有减小的趋势，则调控系统调节加热装置加大加热功率，以保证土壤热传输速率，使修复区域在短时间内达到目标温度。
本实用新型的优点为：
本实用新型通过在保温箱中的土壤内安装加热装置，并通过温度监测装置采集不同深度的土壤温度，通过热通量监测装置采集不同深度的热通量，从而可以清楚的认识土壤的热传输状况，为工程实践提供可靠的指导；
本实用新型提出的装填方法使容重梯度分布趋势一致，从而有助于更好的模拟场地实际状况；
本实用新型的调控装置根据温度和热通量的变化调整加热装置的加热功率，有助于智能的控制加热，帮助热修复系统智能化。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
