Table of Contents

Soil Vapor Extraction (SVE) הוא מוכח בטכנולוגיית השבתה של החלפת חומרים אורגניים ו-Vapor מספק את ההשפעות של VOCs (VOCs) מאזורי תת-קרקעיים בלתי רוויים.על ידי יישום ואקום למיצוי בארות, גז הקרקע המזוהם נמשך אל פני השטח שבו הוא מטופל, בדרך כלל באמצעות מודעות פחמן מופעלות או חמצון תרמי.

אתגרים של Soil Vapor Extraction in Cold Climates

אקלים קר מטיל מגבלות פיזיות וכימיקליות רבות על ביצועי SVE.הבנת המגבלות הללו היא הצעד הראשון בעיצוב מערכות הפעלה מחדש.התתתות הבאות מפרטת את המכשולים העיקריים.

גדרות קפואות ופורמפס

קרקע קפואה יוצרת כובע נמוך של יכולת נמוכה המעכב את זרימת הקרקע של אדפור לעבר מיצוי בארות. באזורים עם הקפאת עונתית, שכבת הכפור יכולה להרחיב כמה מטרים עמוק, ביעילות חותם אזור אדיוז במהלך חודשי החורף.באזורים permafrost, אדמה עשירה קרח עשוי להישאר בלתי פתיר לאורך כל השנה, למנוע הגירה משכבות מזוהמות יותר.

טמפרטורה נמוכה של Ambient ולהפחית את הלחץ Vapor

הלחץ החוספס של VOCs תלוי באופן אקספוננציאלי בטמפרטורות.בטמפרטורות תת-אפס סליסוס, רבים ממזהמים של דאגה - כגון בנזן, טולולן, ופתרונות כלוכלים - לטבול לחץ חלקי נמוך באופן דרסטי, צמצום כוח הנהיגה עבור תנודתיות מן השלבים המקולקליים והכונים, ב-0.Capapapity, דורש יותר לחץ נמוך יותר של חום נמוך יותר מגובה של חום נמוך יותר מגובה גזי, או יותר מגובהו של פחות מגובהורידציה של לחץ נמוך יותר של צריכת דלק נמוך יותר של צריכת דלק אווירי משקל גזי משקל אווירי של צריכת דלק נמוך יותר מגובהו התחתון של 20 מעלות צלזיוס.

כיסוי שלג ומגבלות גישה

באזורים קרים רבים, הצטברות שלג כבדה יכולה לקבור את שערי השטח, לפקח על נמלים וציוד טיפול, ביצוע ניתוח שגרתי ותחזוקה קשה. Snow פועל גם כשכבה מסולקת, למזג טמפרטורות אדמה אבל גם מעכב את תל אביב של שכבת הכפור משטח.כבישים Access עשויים להיות בלתי-אפשריים עבור ציוד כבד בעונת השלג, להגביל את היכולת לפרוס יחידות חימום ניידות או לבצע תיקונים מרוחקים עם אתרי אינטרנט מוגבלים כגון מקלט אווירי מקלט אוויריים מוגבל.

פעילות מיקרוביאלית מופחתת עבור התעלות טבעית

לעיתים קרובות, טמפרטורות קרות מתמזגות עם תהליכים טבעיים של התעלות טבעית לטיפול בזיהומים המשתנים.עם זאת, טמפרטורות קרות מדכאות את הפעילות המטבולית של המיקרואורגניזמים של הילידים של מימן-הדה-מחדש-מחדש-היתר. Psychrophilic ופסיכו-פסיכוטי יכול לתפקד בטמפרטורות נמוכות, אבל שיעורי ההשפלה שלהם הם בדרך כלל סדר של פרויקט איטי יותר מאשר בתנאים mesophilic.

אסטרטגיות למזג אוויר קר

כדי להתגבר על האתגרים המתוארים לעיל, מתרגלים פיתחו חבילת אסטרטגיות הסתגלות שניתן ליישם באופן אישי או בשילוב. אסטרטגיות אלה להתמקד בשמירה על טמפרטורות אדמה נוחים, הטמעת חומרי גלם ומשימות תזמון כדי להתאים לחלונות טמפרטורה עונתית.

ניהול תרמי: טרום-הההילה וה בידוד

העלאת טמפרטורת הקרקע סביב בארות החילוץ יכולה לשפר באופן דרמטי את ביצועי SVE על ידי הגדלת לחץ פנוי, צמצום עמידות הגז, ושיפור קינטיקה desorption. Common ניהול תרמי גישות כוללים:

  • (ב) שמיכות חימום:0 (Surface מחמם שמיכה: FLT:1) מחוממות מבחינה חשמלית או חם מים מחוממות על פני אשכולות היטב כדי להניף את הקרקע העליונה וליצור "שימאני חם" שמושך אוויר חם למטה.
  • (FLT:0) שתלו את האלמנטים חימום: FLT:1ir Resistive תנורי הזרקת אדים מותקנים ישירות במרווח המסך היטב כדי לחמם את היווצרות הסביבה.אלה יעילים במיוחד בקרקעות בעלות יכולת גבוהה שבו סיועי הדבקה התפלגות חום.
  • (FLT:0) , 000 ⁇ משטח מכסה: FLT:1 ; שכבות של קצף תאים סגור או בידוד גיאטקסטילי ממוקם על פני השטח היטב כדי לשמור חום שנוצר על ידי גלימה גיאותרמית וקרינת השמש, צמצום חדירה קפוא במהלך צלקות קר.

הבחירה של שיטת חימום תלויה בגישה לאתר, זמינות חשמל, ואת העומק וההיקף של זיהום. בכל המקרים, מודלים תרמיים זהירים נדרשים להימנע מצריכת אנרגיה מופרזת או גיוס לא מנוס של לחות שעלול לגרום לצריף.

מבצע טימינג: Seasonal and Diurnal Scheduling

כאשר חימום הוא לא מעשי או יקר מדי, תזמון SVE פעולות כדי להתאים עם תקופות חמות יותר יכול להניב רווחים יעילות משמעותית. באזורי הכפור עונתיים, החלון בין רצף סופי בסתיו הקפאה - 4 עד 6 חודשים - הוא התקופה פרודוקטיבית ביותר. פעולות יכול להצטבר במהלך מרווח זה עם מיצוי גבוה יותר, ולאחר מכן מופחת או הפסקה כאשר מחזורי הקרקע קפואים באביב וגם להציע מיצוי זמן קצר לאחר מכן, אם זה יכול להיות מנפח את ההחלמה פעיל, אם רק לאחר מכן, רק את ההחלמה לטווח ארוך יותר, אם יש צורך פעיל, אם יש צורך פעיל, אם אתה יכול להיות יעיל של ניתוח חיסלם של מחזורי זמן קצר לאחר מכן, אם זה יכול להיות יעיל של מחזורי זמן קצר יותר, אם אתה יכול להיות יעיל של מחזורי חום, אם הוא רק לאחר מכן, אם זה יכול להיות יעיל של מחזורי זמן קצר יותר, אם זה יכול להיות יעיל של מחזורי זמן קצר יותר, אם הוא רק לאחר מכן, אם הוא רק לאחר מכן, אם זה יכול להיות יעיל של מחזורי זמן קצר יותר, אם זה יכול להיות יעיל של מחזורי זמן קצר יותר, אם הוא יכול להיות משגשג, אז רק לאחר מכן, אז רק לאחר מכן, אז, אז רק לאחר מכן, אז, אז רק

טכניקות ייצור משופרות

כדי לפצות על ניידות מופחתת של טמפרטורות נמוכות, מערכות החילוץ ניתן לתכנן עם קיבולת ואקום גבוהה יותר. משאבות אבק עמוק מסוגל להשיג לחץ שונה של 0.5-1.0 atm יכול להתגבר על ההתנגדות מוגברת של אדמה קפואה.מיצוי פולד - מחזורי החילוץ קצר קצר עם תקופות מנוחה - הוכח מבטיח למניעת היווצרות קרח ומאפשרת ניקוי לחץ נוסף, הזרקות אוויר יכול להיות מותקן כדי ליצור לחץ חיובי על ידי מחזורי מים / גילוח זה הוא לחץ אווירי במיוחד על ידי מחזורי לחץ אווירי (למשל, כגון לחץ אוויר יעיל).

שימוש בתוספות ובתיקון של Soil

למרות פחות נפוץ ב SVE קונבנציונלי, תוספים כימיים מסוימים יכולים לשפר את תנודתיזציה באדמה קרה. pfactants או co-solvents המשמשים כפתרונות dilute עלול להפחית מתח בין-גזעי ולקדם חלוקה של contaminants לתוך שלב vapor. עם זאת, השימוש של תוספים חייב להיות מוערך בזהירות עבור עלויות, השפעה סביבתית, ו תאימות עם מערכות טיפול מטה.

טכנולוגיות תמיכה באקלים קר

חדשנות טכנולוגית הרחיבה את ערכת הכלים של SVE קר, מה שהופך אותו אפשרי אפילו בסביבות קיצוניות.הטכנולוגיות הבאות מייצגות את מצב האמנות.

מערכות SVE Systems

ה-SVE (TE-SVE) משלב חימום ישיר או עקיף של תת-קרקעי עם חילוץ ואקום.שלוש התצורה העיקרית כבר הוצבו באקלים קר:

  • (FLT:0) חימום התנגדות אלקטרודות (ERH): מהירויות 1:1 (אלקטרודות מוכנס לתוך הקרקע לעבור זרם משתנה באמצעות היווצרות, יצירת חום באמצעות התנגדות חשמלית. ERH יכול להעלות טמפרטורות אדמה ל -100 מעלות צלזיוס, עלייה דרמטית בלחץ אדפור.
  • (FLT:0Steam-enhanced לחלץ: ⁇ 1) Steam מוזרק דרך בארות ייעודיות כדי ליצור חזית קיטור שדוחפת ומגבירה את המדבקות לקראת מיצוי בארות.הזרקות Steam יעילה בקרקעות בעלות נמוכה, אך דורשות כיבוי זהיר למניעת הגירה בלתי מבוקרת.
  • (FLT:0) הזרקת אוויר חם: 1FLT:1 אוויר הות (80-120 ° C) מופוצץ לתוך אזור אדיוז באמצעות בארות הזריקה, התחממות הקרקע ופירוק VOCs. שיטה זו משתמשת אנרגיה נמוכה יותר מאשר קיטור והוא מתאים היטב חולות מחוננים היטב.

כל TE-SVE יש לתכנן עם בידוד של יחידות מעל הקרקע טיפול למנוע אובדן חום. ⁇ רתיח ו גנרטורים לאפשר פריסה באתרים מרוחקים ללא חשמל רשת.

עיצוב תשתיות ו- Well and Infrastructure design

מניעת אובדן חום מן ה- Wellbore ושמירה על זרימת vapor בתנאים מטוהרים להלן היא קריטית.חדשנות כוללת:

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ -resistant-resistant-resistant שסתום והתאמה: FLT:1 Components עשויים מחומרים כגון PTFE או נירוסטה עם מוליכות תרמית נמוכה, מצויד עם נמלי ניקוז להתפנות לפני הקפאה.

מערכות טיפול מעל הקרקע (למשל, כלי פחמן, חמצון תרמיים) צריך להיות שוכן בתוך המתחם מבודד עם תנורים מבוקרים תרמוסטטיים כדי להבטיח הפעלה רציפה.

מעקב בזמן אמת ובקרה הסתגלות

Instrumentation המספק נתונים רצופים על תנאי תת-קרקעית מאפשר למפעילים להתאים את הפרמטרים של החילוץ באופן דינמי.סוגי חיישן מפתח כוללים:

  • (ב) ,0) בדיקות טמפרטורה סוליל: 1FLT:1 Distributed לאורך מסכים היטב לפקח על התפתחות תרמית של צנרת לזהות אזורי היווצרות קרח.
  • (ב) ,0) , ⁇ ⁇ ו"מ"ל: ⁇ 1" (מדווה) וקצב זרימה בזמן אמת כדי לזהות שינויים בכריתה או בהתמדה.
  • (FLT:0) מנתחי ריכוז:FLT:1 כרומטוגרפים גזים בעלי טווח שדה או גלאי צילום (PIDs) אשר מייצרים ריכוזי VOC מיידיים, ומאפשרים לייעל את שערי החילוץ עבור הסרת המונים.

נתונים מחיישנים אלה יכולים להאכיל למערכת בקרה ופיקוח פיקוח ורכישת נתונים (SCADA) אשר באופן אוטומטי מתאמת את מהירות המכה, פלט חום ועמדות שסתום. במקומות מרוחקים, לוויין או טלמטורי מאפשר אופטימיזציה מחוץ לאתר.

חידוש אינטגרציה אנרגיה

אתרי SVE קרים הם לעתים קרובות מרוחקים, מה שהופך משלוח דלק וחיבור רשת יקר. integrating אנרגיה מתחדשת מקורות אנרגיה יכול להפחית עלויות תפעוליות וטביעות פחמן. ⁇ סולרי יכול מערכות ניטור חשמל ומכות קטנות במהלך ימי החורף הקצרים כאשר תוספת על ידי אחסון סוללות.משאבות חום גיאותרמאל יכול לספק חום נמוך עבור מתחמי היטב וקרקע טרום התחממות בעונות.

פרויקטי אקלים: פרויקטים מוצלחים

פרויקטים מתועדים רבים ממחישים את היישום המעשי של אסטרטגיות הסתגלות וטכנולוגיות.

צפון סליפא אלסקה: ה-Rrmal-Enhanced SVE בבסיס צבאי לשעבר

בתחנת מכ"ם לשעבר על צפון סליפא, אורגנים של דיזל (DRO) ו-Benzene נמצאו באזור vadose מעל Permafrost. במהלך הקיץ הקצר של השכבה הפעילה, SVE קונבנציונלי השיגה הסרה מוגבלת.מערכת תרמית-enhanced באמצעות הזרקת אוויר חם נפרסה, עם חילוץ של 5 מ"ל ובתוך טמפרטורות אוויריות גבוהות של 8 מעלות צלזיוס, לאחר מכן, 000 שעות טיפול מופחתת עד 8 מעלות צלזיוס, 000 שעות לאחר מכן, 000.

צפון קנדה: Pulsed Vacuum ו Insulation at a Gold Mine

במכרה זהב בטריטוריה יוקון, גז הקרקע המכיל trichloroethylene (TCE) משימוש מפתר נדרש ניתוק.החוויות באתר permafrost עם שכבה פעילה 1–2 מ'.מערכת ואקום פולד ו- SVE הותקנה עם הסרת מלאי גבוה של 50 חודשים נוזלי שואבת אבק.

סקנדלה: השמש-התחילה לספירה קטנה בנורבגיה

דליפת בנזין מכלי אחסון תת-קרקעי בצפון נורבגיה מזוהמת קרח עד להפקידה.האתר היה ב fjord מרוחק ללא גישה לרשת.מערכת SVE שסועה סולרית עוצבה עם 10 קילוואט של לוחות פוטו-וולטאיים ומחסני סוללות. a Small 0.5 hp מכוערת מים, אשר היה מופעל על ידי מערך השמש בשעות היום, לחלץ את ה-חוסן באמצעות אחד טוב בפחם בפחמיון חם, בעוד שעדיין היה מוגבל של 4 ק"מחץ אוויר, בעוד שעדיין היה מוגבל של 4 ק"מחץ אוויריפח, אשר היה מוגבל של 4 ק"מחץ אוויריטון, בעוד שעדיין היה מופעל על ידי מערכת השמש היה מוגבל של 4 ק"מחץ אוויריטון, אשר היה מופעל על ידי מערכת השמש, בעוד שעדיין היה מוגבל של 4 ק"מחץ של 4 ק"מחץ אוויר חם, 000 שעות ביום, 000 שעות של 4 ק"מחץ אווירי, 000 שעות ביממה, 000 שעות ביממה, 000 שעות ביממה, 000 שעות ביממה, 000 שעות של 4 ק"מחץ אוויר, 000 זמן קצר, אשר נחשבומים, 000 שעות ביממה, 000 זמן מוגבל של מים חם, 000 זמן מוגבל, 000 זמן מוגבל, 000

כיוונים עתידיים ומגמות מתפתחות

בעוד שינויי האקלים משנים את משטרי הטמפרטורה ומגדילים את ה- Permafrost thaw, SVE באזורים קרים יעמדו בפני אתגרים חדשים והזדמנויות. Thawing permafrost משחררים בעבר ממזהמים קפואים ומשנים הידרולוגיה תת-קרקעית, יצירת זרמים חדשים שעשויים לדרוש תגובה מהירה. במקביל, טמפרטורות חורף חם יותר יכולות להאריך את החלון התפעולי עבור SVE קונבנציונלי באזורים מסוימים.

מחקר ופיתוח מתמקדים:

  • (ב) שילוב של אספנים תרמיים סולאריים עם משאבות חום לספק חימום ברמה נמוכה לאורך כל השנה ללא דלקים מאובנים.
  • (FLT:0) Machine Learning Optimization: 1FLT: שימוש בנתונים היסטוריים של חיישן ותחזיות מזג אוויר כדי לחזות לוחות זמנים אופטימליים של החילוץ והתאמה מוקדמת של חימום.
  • (ב) חומרים מתקדמים:0) חומרים מתקדמים: חומרים שלב 1 שלב שינוי אשר מאחסנים חום במהלך היום ושחררו אותו בלילה, מייצבים טמפרטורות טובבות.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

שיתוף פעולה בינלאומי באמצעות ארגונים כגון FLT:0.U.S. Environmental Protection AgencyFLT:1 ו-FLT:2 קנדידציה ו-Commonment Consortium 3 מקדם את השיטות הטובות ביותר לחידוש קר-קלידי.