CN109127718B - 一种土壤电动修复装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种土壤电动修复装置，在需要电动修复的土壤的场地中，在电极板之间设置多个桩体，所述桩体分别为药剂桩和催化桩，所述药剂桩中添加有药剂，所述催化桩中添加有多孔铁催化剂，所述桩体采用导电桩体，显著提高极板间的电场作用，同时降低重金属在迁移过程中与土壤中的氢氧根发生反应降低重金属的去除效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种土壤修复装置，具体涉及一种土壤电动修复装置。
背景技术
当前治理重金属污染问题已成为全球亟待解决的一个环境问题。其中水污染主要指水体(包括河流、湖泊、水库、海洋以及工业用水、排放水和生活饮用水等)遭到重金属类污染物的污染，包括镉、铅、汞、铬、砷等，污染来源主要是工业废水，如选矿厂、电镀厂、钢铁厂等排放的废水。
电动修复技术被认为是解决土壤污染的有效技术，其基本原理是利用电场产生的各种电动效应增强地下环境中污染物的生物可利用性、微生物的活性或直接矿化有机物。因为该技术具有操作简单、去除效率高、能够原位修复，对土壤环境破坏小等特点，受到了国内外土壤修复专家的广泛关注，但其在修复过程中，电场有效利用率较低，影响其实际应用。在阴极沉积大量重金属离子，难以长期运行。
由于电动修复过程中电场效率低下，处理效果不均衡，在实际应用中难以大面积推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种土壤电动修复装置，在需要电动修复的土壤的场地中，在电极板之间设置多个桩体，所述桩体分别为药剂桩和催化桩，所述药剂桩中添加有药剂，所述催化桩中添加有多孔铁催化剂，所述桩体采用导电桩体，显著提高极板间的电场作用，同时降低重金属在迁移过程中与土壤中的氢氧根发生反应降低重金属的去除效率。
为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：
本土壤电动修复装置，包括阳极区1、阴极区2、阳极3、阴极4、药剂桩5、催化桩6、电源7，在污染区域划定阳极区和阴极区，并设置相对的阳极和阴极，且在阳极和阴极之间设置药剂桩5和催化桩6，所述药剂桩和催化桩均为穿孔管体，其下端为椎体，适宜打入土壤中，其上端开口设置，所述开口可以用于加入药剂及催化剂。
进一步地，所述药剂为柠檬酸、乳酸，或双氧水；
进一步地，所述催化剂为多孔铁催化剂；
进一步地，所述多孔铁催化剂由以下步骤制得：将磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿粉碎，并称取2-3重量份；称取碳粉5-9重量份；铁粉1-2重量份；超高分子聚乙烯0.5-1重量份，将上述配料混合均匀后，放入加热箱中进行程序加温，所述加热箱通入氮气；所述程序加温为：以5℃/min的升温速率升温至150℃，保温90-120min，再采用2-3℃/min的升温速率升温至200℃，保温80-120min，然后关闭加热箱的加温供能，继续通入氮气进行降温处理，待温度降至100℃时，取出配料，即得多孔铁催化剂；
进一步地，所述多孔铁催化剂中添加0.1重量份的金属铈，
进一步地，所述药剂桩和催化桩设置多个，且交替设置；
进一步地，所述椎体可以为开口设置，在取出药剂桩时将药剂桩中的药剂保留在桩孔中；
进一步地，所述药剂桩中的药剂为可控的释放入土壤中，例如设置膜组件，在所述开口处加压使得药剂流出，例如设置旋转装置，用于改变穿孔管孔径大小；
进一步地，所述药剂桩中可以添加活性污泥堆肥产物，用于缓解药剂添加过程中产生的酸碱度失衡，同时提高，土壤微生物活性；
进一步地，所述活性污泥堆肥产物中添加微生物药剂，所述微生物药剂是受污染土壤中提取的土著微生物菌群经富集后产生的。
进一步地，所述阳极区的药剂桩中添加双氧水，所述阴极区的药剂桩中添加柠檬酸；
进一步地，所述电源为直流电源，所阴极区和阳极区可以随着电极连接电源阴极阳极的变化而改变，即当阴极区内重金属及阳极区有机污染物达到去除目标后，将阴极转变为阳极，阳极转变为阴极；
进一步地，阳极与阴极之间的电压通过变压器调整，调整范围为45-100V。
由以上方案可见，本发明是一种土壤电动修复装置，可广泛应用于受污染的土壤修复场地，与传统处理工艺相比，具有如下优势：
1、以电化学氧化为基本工艺，在阳极室中添加药剂，添加乳酸或柠檬酸可以降低土壤中pH，提高重金属迁移能力，添加双氧水后配合催化桩中产生的Fe2+进行电芬顿反应，降解污染物中的有机物质；
2、催化桩中添加的多孔铁催化剂中吸附解离出来的重金属离子，在反应一定时间后，取出催化桩回收多孔性催化剂，防止阴极沉积重金属而带来的效率低下。
附图说明
图1为本发明土壤电动修复装置侧视图；
图2为本发明土壤电动修复装置俯视图；
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
本土壤电动修复装置，包括阳极区1、阴极区2、阳极3、阴极4、药剂桩5、催化桩6、电源7，在污染区域划定阳极区和阴极区，并设置相对的阳极和阴极，且在阳极和阴极之间设置药剂桩5和催化桩6，所述药剂桩和催化桩均为穿孔管体，其下端为椎体，适宜打入土壤中，其上端开口设置，所述开口可以用于加入药剂及催化剂，所述药剂桩和催化桩设置多个，且交替设置；
所述催化剂为多孔铁催化剂，所述多孔铁催化剂由以下步骤制得：将磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿粉碎，并称取3重量份；称取碳粉9重量份；铁粉2重量份；超高分子聚乙烯1重量份；铈0.1重量份；将上述配料混合均匀后，放入加热箱中进行程序加温，所述加热箱通入氮气；所述程序加温为：以5℃/min的升温速率升温至150℃，保温120min，在采用2℃/min的升温速率升温至200℃，保温120min，然后关闭加热箱的加温供能，继续通入氮气进行降温处理，待温度降至100℃时，取出配料，既得多孔铁催化剂；
所述药剂桩中的药剂为可控的释放进土壤中，穿孔管中设置膜组件，在所述开口处加压使得药剂流出；
在电动修复结束后，在所述加药桩中可以添加活性污泥堆肥产物，用于缓解药剂添加过程中产生的酸碱度失衡，同时提高土壤微生物活性，所述活性污泥堆肥产物中添加微生物药剂，所述微生物药剂是受污染土壤中提取的土著微生物菌群经富集后产生的。
实施例2
在实施例1的基础上，所述电源为直流电源，所述阴极区和阳极区可以随着电极连接电源阴极阳极的变化而改变，即当阴极区内重金属及阳极区有机污染物达到去除目标后，将阴极转变为阳极，阳极转变为阴极。
实施例3
选取某制革厂，该地区主要重金属包括Cu、Cr、Pb，土壤pH在4.6-6.8之间，土壤中总铜含量在305.8mg/kg；土壤中总铬含量在680.4mg/kg；土壤中总铅含量在230.2mg/kg(均为多个采样点土壤污染物的平均含量)；
采用实施例1公开的装置进行土壤修复，经过15天处理后，切换电极极性，经过10天处理后，测定土壤中污染物含量：总铜含量降低43.1％，总铬含量降低65.3％；总铅含量降低41.1％。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种土壤电动修复装置，其特征在于：包括阳极区、阴极区、阳极、阴极、药剂桩、催化桩、电源，在污染区域划定阳极区和阴极区，并设置相对的阳极和阴极，且在阳极和阴极之间设置药剂桩和催化桩，所述药剂桩和催化桩均为穿孔管体，其下端为椎体，适宜打入土壤中，其上端开口设置，所述开口可以用于加入药剂及催化剂。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述药剂为柠檬酸、乳酸，或双氧水。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述催化剂为多孔铁催化剂。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述多孔铁催化剂由以下步骤制得：将磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿粉碎，并称取2-3重量份；称取碳粉5-9重量份；铁粉1-2重量份；超高分子聚乙烯0.5-1重量份，将上述配料混合均匀后，放入加热箱中进行程序加温，所述加热箱通入氮气；所述程序加温为：以5℃/min的升温速率升温至150℃，保温90-120min，再采用2-3℃/min的升温速率升温至200℃，保温80-120min，然后关闭加热箱的加温供能，继续通入氮气进行降温处理，待温度降至100℃时，取出配料，即得多孔铁催化剂。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述药剂桩和催化桩设置多个，且交替设置。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述椎体可以为开口设置，在取出药剂桩时将药剂桩中的药剂保留在桩孔中。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述药剂桩中的药剂为可控的释放入土壤中，如设置膜组件，在所述开口处加压使得药剂流出。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述药剂桩中可以添加活性污泥堆肥产物，用于缓解药剂添加过程中产生的酸碱度失衡，同时提高土壤微生物活性。
9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述阳极区的药剂桩中添加双氧水，所述阴极区的药剂桩中添加柠檬酸。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电源为直流电源，所阴极区和阳极区可以随着电极连接电源阴极阳极的变化而改变，即当阴极区内重金属及阳极区有机污染物达到去除目标后，将阴极转变为阳极，阳极转变为阴极。
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