土壤是一种珍贵的不可再生资源,工业化对土壤造成了大量污染,污染的土壤不仅会破坏自然生态环境,也会危害人类健康,因此土壤污染修复成为一项重要的研究课题。目前的主流研究思路是从环境化工的角度分析修复原理与污染物的传质过程,很少对设备的抽提过程进行理论研究与对设备控制策略进行研究。
本课题针对用于去除土壤中的挥发性有机物的土壤气相抽提(Soil Vapor Extraction, SVE)技术进行分析,基于达西定律使用COMSOL多物理场仿真软件建立了土壤多孔介质渗流的有限元模型,分析了去污过程中土壤内的压力分布与流量变化。建立了系统内部的气体动力学模型,分析各个元件流体传动特性。通过系统辨识获得土壤有限元模型的等效传递函数,基于实验数据对模型进行优化,提出浓度与抽提压力控制策略。搭建了基于PLC与上位机的SVE控制系统,应用于某化工厂污染场地修复项目,并基于运行数据提出了工期预估函数与优化运行策略。