原位热处理耦合修复技术能效评估方法研究和应用-万金忠-20240730.pdf

1、汇报人：万金忠 研究员单位：生态环境部南京环境科学研究所合肥合肥|20242024年年7 7月月3030日日原位热处理耦合修复技术能效评估方法研究和应用第八第八届中国国际土壤与地下水高峰论坛届中国国际土壤与地下水高峰论坛汇报提纲一、研究背景二、原位热处理耦合修复技术能效评估方法三、能效评估案例应用四、结论一、研究背景v 原位热脱附技术具有适用性广、处理效率高、无明显二次污染的优点可处理各类、高浓度的有机污染物（VOCs、SVOCs、TPH、PAHs、PCBs、农药类、二噁英）等可处理自由相污染物（NAPL）可处理高深度污染（-30m）受地层性质（高粘低渗）影响小v可同步处理污染土壤与地下水v二

2、次污染小，对周围环境干扰少v系统灵活，移动性好，可重复使用v可与原位淋洗、化学氧化、生物修复配合使用原位热脱附技术是一种适用于有机污染场地的优秀的修复技术，目前已广泛应用于全国各地。一、研究背景2030年前碳达峰行动方案p 然而，原位热脱附技术属于高能耗技术，与当前的绿色低碳修复理念不适应。Yang et al.JCP 423(2023)138732p 通过将热脱附技术与其它技术进行耦合使用，以实现该技术的节能降耗。耦合的技术主要包括原位热处理耦合微生物、耦合化学氧化、耦合蒸汽强化等。一、研究背景P.L.OBrien et al.JEM 206(2018)826835p 但是，在原位热处理耦合

3、修复过程中，有可能会引发较为严重的二次污染等问题。因此，在这一过程中有可能出现能耗降低但二次污染加重的问题。p 然而，目前尚缺少相关能效的评估方法，能从“能”和“效”两方面对耦合技术的修复效果进行全面的评估。Ding et al.,EP.201910.1016/j.envpol.2019.06.118一、研究背景u 提出了一种针对原位热处理及其耦合技术的基于土地利用方式、修复目标、能耗和修复效率的多层级能效评估方法，为原位热处理及其耦合修复技术能与效的全面评估提供新的方法。u 构建了原位热处理其及耦合修复技术能耗评估方法；u 提出了原位热处理及其耦合修复技术能量平衡模型；u 构建了基于土地利用

4、方式的修复后土壤与地下水资源再利用评估体系；u 建立了原位热处理及其耦合修复技术多层级能效评估体系u 开发了能效和可持续性评估软件。研究内容研究目标汇报提纲一、研究背景二、原位热处理耦合修复技术能效评估方法三、能效评估案例应用四、结论二、研究内容能耗评估指标构建评价方法1 污染物能耗（X1）：即消耗单位能量可以去除的污染物量能量作用受体：污染物或热传导介质（土壤或地下水）。X1：场地修复单位污染物所消耗的能量,kJ/kg；Q总：场地消耗总热量,kJ；Zi，不同污染物的归一化系数，即以某温度(目标温度与初始温度的中位数)下水的蒸发焓作为标准，进行归一化；Mi：指第i种污染物的含量，包含土壤和地下

5、水中的污染物=总 （公式1）Q总=*Q燃气或电：能量利用效率；Q燃气或电：燃气燃烧或电理论上转化的热能；（公式2）C1,si，场地土壤中第i种污染物的浓度，mg/kg；C0,si，场地土壤中第i种污染物的修复目标，mg/kg；C1,wi，场地地下水中第i种污染物的浓度，g/L；C0,wi：场地地下水中第i种污染物的修复目标，g/L；：土壤容重，kg/m3；V：某单位修复土壤体积，m3；：土壤孔隙率；：土壤水饱和度。Mi=,+(,)（公式3）二、研究内容能耗评估指标构建评价方法2 污染土水体积能耗（X2）：即消耗单位能量所修复污染土壤和地下水的量。能量作用受体：污染物或热传导介质（土壤或地下水）

6、。Q总=*Q燃气或电：能量利用效率；Q燃气或电：燃气燃烧或电理论上转化的热能；（公式2）X2：场地修复单位污染土的量所消耗的能量,kJ/m3；Q总：场地消耗总热量,kJ；=总总（公式1）总=,()+,SwV总：场地需要修复的土壤和地下水的总体积,m3；Ss,i：第i层土壤待修复的面积，m2；ds,i：第i层土壤待修复的厚度，m；Sg,j：第j层地下水待修复的面积，m2；ds,j：第j层地下水待修复的厚度，m；：土壤孔隙度；Sw：土壤水饱和度。（公式3）二、研究内容案例应用（天津原位热耦合化学氧化场地）各环节能量消耗计算公式：针对原位热处理过程中能量消耗的关键环节提出了相应测算公式；示范场地验证