HJ 1165-2021 污染土壤修复工程技术规范 原位热脱附.pdf

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  • 6.1.1原位热脱附修复工程针对污染土壤和地下水进行治理,总体设计应满足HJ25.4、HJ25.5、HJ25.6 的规定。 6.1.2工程设计前,应对地下构筑物或埋藏物进行彻底排查,排除安全隐患。 6.1.3应根据地块污染特征、地质及水文地质条件、修复目标、修复周期、周边环境敏感点、能源供 给条件等,并结合调研、小试、中试结果,确定原位热脱附系统的设计方案。 6.1.4工艺设计方案主要包括加热单元、抽提单元、监测单元、控制单元、阻隔单元、废水废气处理 单元等设计。其中加热单元设计包括加热模式、能源供应、加热/抽提井的布设、地下加热单元的构造 及安装。 6.1.5应开展原位热脱附中试试验确定加热/抽提井布设方案、系统运行参数等

    6.2.1根据加热方式的不同,原位热脱附可采用热传导加热、电阻加热以及蒸汽强化抽提等单一或儿 种技术联用。 6.2.2原位热脱附的工艺流程为:在污染区域范围内设置加热井或电极井,对目标污染区域的土壤及 地下水进行加热,促进污染物挥发或溶解,利用真空抽提井对气相/液相的污染物进行抽提,通过冷凝 分离,再对提取出的气体和液体分别进行无害化处理,最后达标排放。具体工艺流程见图1。

    1根据加热方式的不同,原位热脱附可采用热传导加热、电阻加热以及蒸汽强化抽提等单 支术联用。 对日标污沈区域的士

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    6.3.1加热模式 6.3.1.1应根据地块污染特征、 修复时间和修复成本要求道路标准规范范本, 确定原位热脱附修复工程的加热模式,具 体包括:加热方式;加热目标温度;升温、控温、降温等不同工艺阶段的温度控制等 6.3.1.2 原位热脱附修复工程加热模式的选取同时受地块地质和水文地质条件、能源匹配条件等因素 的影响。 6.3.2供热能源 6.3.2.1 供热能源的选择根据现场及周边能源供应条件确定。选用的能源需满足国家及地方相关规定, 能源需求量应通过能量平衡计算确定。 6.3.2.2电加热可选用工频交流电。 6.3.2.3燃气燃油加热通常可选用管道天然气、压缩天然气、液化天然气、液化石油气、丙烷、柴 油等。 6.3.2.4蒸汽强化抽提采用高温蒸汽。地块周边存在满足项目要求的蒸汽源时宜优先选用。现场自行 生产一般采用蒸汽锅炉,参照GB50273等标准的要求,锅炉污染物排放应满足GB13271要求。 6.3.3加热井/抽提井/监测井的布设 6.3.3.1应根据地块污染特征、地质及水文地质条件、修复目标、修复周期等确定加热井与抽提井的 数量及位置 6.3.3.2热传导的加热井间距一般为2~6m,电阻加热的电极井间距一般为4~6m,蒸汽注入井间距 般为6~15m。具体的井间距需根据地块实际进行调整。加热井的最大深度以污染最深的介质深度为 准,一般为最深深度向下延伸1~3m。 6.3.3.3应根据地块污染特征布置加热井, 一般采用正六边形或正三角形布局。 6.3.3.4抽提井可与加热井设置在同一点位或靠近加热井的位置设置,也可设置在以加热井为顶点构 成的正六边形或正三角形的中心位置 抽提进的布设示夜则图2,图3

    图2正六边形加热井/抽提井布设示例

    6.3.3.6有效加热及抽提范围应在水平及垂直方向上完全覆盖目标修复区块边界,并适度扩展,以确 保达到修复效果。 6D 6.3.3.7地下温度监测点可安装在加热井内,也可安装在加热井之间。宜在加热井的远点、冷点位置 设置温度监测点。纵向上监测点的设置间隔应保证每个点位上有3~10个监测点,数量应能满足修复地 块的地下土层性质和类型的要求 6.3.3.8地下压力监测点可安装在加热井、抽提井的井口或井管内, 也可安装在加热井和抽提井之间。 宜在加热区域内高温高压点及低温低压点等位置设置压力监测点。 6.3.3.9地下温度、压力监测点的安装位置及设置数量由监控目的、地块特征确定。 6.3.4地下加热单元的构造和安装 6.3.4.1热传导加热的加热单元为加热井,由加热元件、密封套管、控制元件等组成。 6.3.4.2 燃气热传导加热的加热元件为燃烧器,由送气模块、点火模块、监测模块和电控模块等组成, 结构示意图见图4。 6.3.4.3 电热传导加热的加热井由底部密封的金属套管及内置电加热元件共同组成,结构示意图见图5。 6.3.4.4 电阻加热的加热单元为电极井,由电极、电缆、填料和补水单元等组成,结构示意图见图6。 6.3.4.5蒸汽强化抽提的加热单元为蒸汽注入井,为底部密封、开筛的不锈钢井管,结构示意图见图7。 6.3.4.6加热井、电极井和蒸汽注入井的直径、厚度以及材料根据安装方法、深度、工作温度和地块 污染特征确定 6.3.4.7加热井、电极井和蒸汽注入井可采用先成孔再置入的方式或直推置入的方式进行安装。钻进 方式可采用螺旋钻进、冲击钻进、清水/泥浆回转钻进、直接贯入钻进成孔等

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    图6电极井构造示意图

    6.3.5抽提单元的构造和安装

    图7蒸汽注入井构造示意图

    5.1抽提单元包括抽提并、管路、动力设备、仪器仪表等。抽提井包括垂直抽提并和水平抽提 5.2垂直抽提井由井口保护装置、井管、滤网构成,结构示意图见图8。应根据污染深度设置关 的位置。并管可外包金属滤网,再填充滤料。对于包气带,抽提管以气相抽提为主;对于饱和

    下水,抽提管以多相抽提为主

    图8垂直抽提井结构示意图

    图9水平抽提井结构示意图

    6.3.5.4垂直抽提并的钻进方式可采用螺旋钻进、冲击钻进、清水/泥浆回转钻进、直接贯入钻进成孔 等方法。水平抽提并的成并可采用人工开挖、机械开挖、水平定间等钻进方式。 6.3.5.5抽提井井管采用耐高温、耐腐蚀的无污染材质(如碳钢镀锌或304不锈钢),井管之间连接可 采用丝扣或焊接方式,不得使用造成二次污染的胶粘剂。井管可外包金属滤网,再填充滤料(如粗砂或 石英砂)。井口地面应采取防渗措施。 6.3.5.6应根据污染物的性质、修复面积及深度、土壤渗透性等,确定抽提所需的真空度及抽气速率

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    充应依活蒸注八速率米确定, 6.3.5.7抽提泵及管道等的设计安装需满足GB/T20801。 6.3.5.8抽提单元应采取保温措施,或提高流速、设置刮板、扰流片等,以防止污染物在管路中大量 冷凝对抽提系统造成影响。 6.3.5.9抽提单元应保证污染气体不外泄至大气环境造成二次污染,应采取的措施包括但不限于: a)井口地面采取阻隔防渗措施; b)进行负压设计以保障抽提单元运行过程中处于负压状态: c)保证抽提单元的动力设备稳定运行; d)抽提管道全密封。 6.3.6地下水控制 6.3.6.1当地下水入渗影响修复区域加热温度、修复效果时, 应对修复区域进行地下水控制。 6.3.6.2地下水控制可采用阻隔、降水等方法 6.3.6.3 阻隔控制可在修复地块边界外布设止水惟幕等阻隔设施。降水方式可采用井点降水或井管降 水等。两种方法可结合使用。抽出的污染地下水输送至污水处理站进行处理。 6.3.7表面阻隔 6.3.7.1水平表面阻隔层面积上应大于抽提处理区域,阻隔材料应具有良好的隔热及防渗性能。地表 温度应不高于60℃。一般从下至上依次为防渗层和混凝土层。 混凝土层的厚度一般在10~60cm。 6.3.7.2采用电阻加热时,应在防渗层和混凝土层之间设置等电位层。 6.3.8废气处理单元 6.3.8.1原位热脱附工程的废气处理单元主要对热脱附抽提蒸汽、废水吹脱处理等环节产生的有组织 工艺废气进行处理。 6.3.8.2废气处理工程设计及施工应符合HJ2000、HJ/T389等标准的相关规定。废气排放应符合 GB37822、GB16297、GB9078、GB14554及相关行业和地方标准要求。 6.3.8.3废气处理单元的处理能力需同时满足预期的最大废气产生量、最高污染物负荷和尾气排放限 值要求。 6.3.8.4通过抽提系统收集到地面的废气经过气体冷凝、气液分离等处理后,产生的尾气、冷凝水、 非水相液体分别进行处置。 6.3.8.5尾气处理可采用吸附法、U燃烧法等。吸附法参照HJ2026。催化燃烧法参照HJ2027。 6.3.8.6废气处理单元产生的非水相液体有回收利用价值时宜进行回收,或按照固体废物鉴别相关要 求进行鉴别后处理。 6.3.8.7废水集输、储存、处理设施敬开液面挥发性有机物逸散排放控制应符合GB37822的规定。 6.3.9废水处理单元 6.3.9.1原位热脱附工程废水处理单元主要对抽出的污染地下水和抽提废水等进行集中处理。 6.3.9.2废水处理设计施工按照HJ2015、GB50268等标准规范的规定执行。废水排放应符合GB8978、 GB3838、GB/T14848、GB/T31962及相关行业和地方标准要求。 6.3.9.3废水处理的技术工艺通常包括:油水分离、混凝、吹脱、高级氧化、活性炭吸附等。油水分 离技术参照GB/T12917、HJ580。混凝法参照HJ2006。吹脱法参照HJ2007。高级氧化法参照HJ1095 6.3.9.4废水处理单元产生的非水相液体有回收利用价值时宜进行回收,否则应按照固体废物鉴别相 关要求进行鉴别后处理。废水处理产生的污泥应按照固体废物鉴别相关要求进行鉴别后处理。

    6.3.6 地下水控制

    6.4固体废物处理处置

    1施工和运行过程中所产生的污染土壤等固体废物的处理应符合国家、地方和相关行业规定。

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    2施工和运行过程中所收集的废弃活性炭等危险废物的处理应符合国家、地方和相关行业危险 处理与处置的规定。

    6.5.1噪声控制应符合GB12348和GB/T50087的规定。 6.5.2钻探、机房和处理设备的设计、安装、建设、运行应采取有效的隔声、消声等降低噪声的措施。 噪声和振动控制的设计应符合GB/T50087的规定;机房内、外的噪声应分别符合GB3096的规定;厂 界环境噪声排放应符合GB12348的规定

    6.5.1噪声控制应符合GB12348和GB/T50087的规定。

    7.2热传导加热技术主要工艺设备和材料

    d)温度、压力监测设备而满定量程要求。

    要材料有电加热棒、电缆、加热井填料、管材等。主要功能与性能应满足以下要求: a)电加热棒需耐高温、耐腐蚀,宜选择不锈钢、耐腐蚀合金作为加热棒的材质; b)配电柜等温控系统需具有恒温控制功能; c)抽提泵、温度、压力监测设备的选型要求同7.2.1。 7.2.3地块存在腐蚀性污染物时,应选择不锈钢、耐腐蚀合金等作为加热井套管的材质

    电阻加热技术主要工艺设

    7.3.1电阻加热技术的主要工艺设备有配电柜、可调式控制电源、抽提泵、气液分离器、温度监测设 备等。主要材料有电极、电缆、电极井填料、管材等。 7.3.2电极宜采用具有良好导电性、耐腐蚀的金属/非金属材料。在电极和井壁之间宜设置导电填料增 强电极井的导电性,可选用石墨和不锈钢球等。 Z33根据水文地质条件设置补水单元,可考虑回用水作为补充水源。

    抽提泵、测温、测压设备的选型要求同7.2.1

    7.4蒸汽强化抽提技术主要工艺设备和材料

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    7.4.1蒸汽强化抽提技术主要工艺设备包括蒸汽锅炉、蒸汽输送管道、蒸汽注人井、抽提泵、气液分 离器、温度、压力监测仪等。 7.4.2为防止蒸汽冷凝水堵塞管路,需在埋地最低点处设置疏水阀,自动排出凝结水、空气及其他不 凝结气体,并阻止水蒸气泄漏。 7.4.3换热器的主要作用是将抽提井抽出的气、液进行冷却,经过冷却设备后的气液温度应不高于 35℃。 7.4.4锅炉给水泵应能自动进行给水、停泵,水位过高、过低时均能自动报警,锅炉自动停止运行。 7.4.5抽提泵、温度、压力监测设备的选型要求同7.2.1

    8.1.1原位热脱附应对以下系统参数或指标进行监控:

    a)加热区地下温度、压力。 b)地上废气、废水抽提总管及部分抽提井口温度、压力、目 目标污染物浓度。 c)废水废气排放口污染物浓度。 d)燃气热传导的监控指标还应包括: 1)燃气/燃油流量。燃气/燃油流量应能满足该地块的能耗和加热目标需求; 2)管道压力。燃烧器进口处的管道压力至少大于3.4kPa 3)燃烧器出气温度和一氧化碳含量。对两项指标进行实时在线监测,确保燃烧充分。 e)电加热热传导技术监控的指标还应包括加热棒温度、加热电流等。 f)电阻加热技术监控的指标还应包括加热电流、地层电阻率、加热区地表电压等。 g)蒸汽强化抽提技术监控的指标还应包括入口处的蒸汽温度、蒸汽压力、蒸汽流量等。 8.1.2地下温度应连续监测。可通过热电偶、光纤分布式温度传感器以及电阻层析成像技术等方式获 取。应对温度数据进行分析,适时对加热工况进行调整,确保加热效果符合设计要求。 8.1.3在原位热脱附修复工程实施过程中,应对排放的废气进行日常监测。废气采用活性炭吸附等工 艺处理时,可在废气排放口采用火焰离子检测器(FID)或光离子检测器(PID)进行检测,监测频次 不低于每日2次。 8.1.4应定期对尾气排放口开展有组织大气污染排放监测,对加热区内及周边、厂区边界开展无组织 大气污染排放监测。监测指标包括目标污染物、颗粒物、非甲烷总烃等。监测频次不低于每月1次。 3.1.5根据原位热脱附现场运行状况,可对修复区域及周边的壤、地下水进行取样监测。采样、制 样及送检过程中应采取措施防止污染物在高温作用下逸散,并防止人员烫伤。取样后应对表面的阻隔层 进行恢复。监测指标包括目标污染物及可能产生的中间产物。取样检测应参考HJ25.2。 3.1.6对修复区域的土壤进行热采样时,宜采用钻孔方式进行,可根据土层特征和钻探作业条件选择 合适的钻探设备。钻探过程宜使用耐高温的钢制套管。取土管应立即置于预先准备好的冰浴槽中急冷降 温,再进行取样和分样。 8.1.7地下水进行热采样时,受热部分采样管应与置于冰浴槽内的不锈钢换热盘管连接,不锈钢换热 盘管出口与出水管连接,从出水管出口直接采集水样。不锈钢换热盘管长度以出水温度不超过环境温度 为宜。

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    8.2.1监测系统应实时监测地下土壤和地下水的温度并传输到控制系统。 8.2.2控制系统对各系统参数如温度、压力、流量、液位等进行监测和数据处理,同时对生产设备工 作状态进行画面监测和控制。 8.2.3控制系统应配有安全联动装置,在发生突发情况时,可以关闭加热系统。 8.2.4控制系统可采用中控室集中控制系统或分站就地控制系统。

    9主要辅助工程 9.1电气系统设计应满足GB50058的要求 9.2给水、排水设计应符合相关给水排水设计规范的有关规定。 9.3防火间距、安全疏散的设计应符合GB50016的规定。 9.4应按照GB50140的规定配置移动式灭火器, 10劳动安全与职业卫生 10.1污染土壤修复工程的设计、 施工和运行应符合国家和地方的劳动生产安全与职业卫生法规和 标准。 10.2应制定火灾、爆炸、自然灾害等意外事件的应急预案;生产作业区应配备消防器材;厂区各明显 位置应配有禁烟、防火和限速等标志。 10.3产生有害气体、 易燃气体和异味的场所应采取通风措施并设置报警装置。 10.4电力控制装置应将电网电压调节至合适的电压等级再输送给加热电极。井场内的导电部件应连接 并做等电位处理。变压器、配电盘、工艺设备及其它导电系统部件应按照相关要求连接并接地。 10.5采用电阻加热的修复区域,跨步电压应小于15V。可利用电流、电压三极法测量接地电阻的试验 线路和电源来进行跨步电压的测试。 10.6在修复系统设计阶段,应考虑不利运行工况下,易爆气体在系统中的局部积累,充分设置抽提系 统的负荷余量,使加热区及系统内部的污染物蒸气浓度低于爆炸极限下限,并设置相应的爆炸监测预警 及应急装置。 10.7蒸汽注入井的蒸汽输送管道、输送泵的设计安装需满足GB/T20801。 10.8工程的受压容器应按压力管道设计的有关规定进行设计和检验,高温设备和管道应设置保温绝热 层。地面管道、装置外表面温度宜不高于60℃,同时在现场高温区域设置警示标志。项目现场应设置 明显标志,严禁明火。 10.9应选用噪声小的设备。对于噪声较大的设备,应采用减震消音措施。 10.10应对操作人员、技术人员及管理人员进行相关专业技术、安全防护、应急处理等理论知识和操 作技能的培训。 10.11岗位操作人员应配戴个人专用防护用品,防护用品应根据不同岗位合理配备。 10.12所有从事生产作业的人员应定期体检并建立健康档案卡。应定期对职工进行职业卫生教育,加 强防范意识。

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    12.1.1原位热脱附修复工程的运行、维护和安全管理除执行本标准外,还应符合国家现行有关标准的 要求。 12.1.2应在满足设计工况的条件下运行,并根据工艺要求,定期对设备、电气、仪器仪表及建(构) 筑物进行检查维护,确保系统稳定可靠运行。 12.1.3应建立健全与原位热脱附修复工程相关的各项规章制度,以及运行、维护和操作规程,建立主 要设备运行状况的台账制度。

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    12.2.1原位热脱附修复工程运行应在系统通过整体调试、各环节运转正常、技术指标达到设计和合同 要求后启动。 12.2.2原位热脱附系统的启动顺序为废气处理单元一抽提单元一废水处理单元一供能单元一加热 单元。

    12.3人员与运行管理

    12.3.1整个系统应设专人管理和运行,应对管理和运行人员进行定期培训,确保管理和运行人员熟练 掌握正常运行的操作和应急情况的处理措施, 12.3.2运行操作人员上岗前应进行的专业培训包括但不限于以下内容:

    12.3.1整个系统应设专人管理和运行,应对管理和运行人员进行定期培训,确保管理和运行

    a)必要的工艺技术知识、安全知识; b)启动前的检查和启动要求条件; c)设备的正常运行维护,包括设备的启动和关闭; d)控制、报警和指示系统的运行和检查,以及必要时的纠正操作: e)最佳运行条件参数的调节; f)设备运行故障的发现、检查和排除; g)事故或紧急状态下人工操作和事故处理; h)设备日常和定期维护: i)设备运行及维护记录, 以及其他事件的记录和报告; j)常用有毒有害化学品运输、使用知识及防毒、防腐蚀、防火等安全知识和技能培训。 2.3.3应建立修复系统运行状况、设施维护等的记录制度,主要记录包括但不限于以下内容: a)系统的启动、停止时间; b)材料进场质量分析数据、 数量、时间; c)系统运行工艺控制参数; d)主要设备维修情况; e)运行事故及处理、整改情况; f)定期检验、评价及评估情况; g)废水、废气排放处置情况。 12.4维护

    12.4.2维护人员应根据技术要求与规范对工程设备开展定期检查、维护和更换必要的部件和材料。重 点维护对象包括加热组件、水平阻隔层、转动设备等。 12.4.3维护人员应做好相关维护保养记录。

    12.5事故应急处理措施

    12.5.1制定原位热脱附修复工程事故应急预案,当出现紧急事故时,应立即采取相应措施进行处理, 尽可能地降低事故影响,包括对主体工程运行安全、人员伤亡、财产损失和环境污染和破坏等。 12.5.2原位热脱附修复工程事故应急措施内容至少应包括排放超标应急处理措施、事故停机应急处理 施、重要设备/系统故障应急处理措施、火灾事故应急处理措施、触电事故应急处理措施、突发停水 亭电应急处理措施、人员伤亡应急救援措施、环境污染和破坏应急处理措施等。 12.5.3事故处理时应做好记录、分析原因,防止同类事故重复发生。

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    12.6.1运行和维护人员可根据现场的数据建材标准,包括温度记录、土壤及地下水自检数据、抽提蒸汽的污染 物含量记录等,判断系统的停止时间。 12.6.2停机的顺序要求:加热单元一供能单元一抽提单元一废气处理单元一废水处理单元。 12.6.3原位热脱附修复工程效果评估应按HJ25.5等污染地块治理修复相关规范进行。 12.6.4效果评估布点应结合地块污染分布、土壤性质、加热井设置、温度场分布等,在高浓度污染物 聚集区、温度相对较低、距离加热井和抽提井远端等修复薄弱区域、修复范围边界处等位置增设采样点。

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    附录A (资料性附录) 不同加热方式的适用条件

    乳制品标准表A.1给出了不同加热方式的适用条件。

    表A.1给出了不同加热方式的适用条件。

    表 A.1三种加热方式的适用性分析

    ....
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