CN109500078A - 一种重金属污染物的电动修复系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种重金属污染物的电动修复系统，属于土壤修复技术领域，所述电动修复系统包括：一处理箱，所述处理箱内设置有一容置空间，所述容置空间内可容置土壤；电极板；水处理组件，所述水处理组件的输入端和输出端分别连接所述容置空间的两侧，且所述水处理组件可处理含重金属离子的液体；输送组件；其中，所述电极板可连接一电源对所述土壤进行电解操作，以产生含重金属离子的液体，并通过所述水处理组件使含重金属离子的液体被处理。达到保持电动修复的高效率，缩短作业时长，降低单次作业耗电量的技术效果。

Description

一种重金属污染物的电动修复系统

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种重金属污染物的电动修复系统。

背景技术

电动修复的基本原理都是将电极插入受污染的土壤中，在施加直流电后，土壤孔隙中的水溶液产生电渗流，使得带电金属阳离子向阴极发生电迁移，同时带电阴离子向阳极迁移，多种迁移运动的叠加载着重金属污染物离开处理区的土壤，并在阴阳两极通过沉积或者离子交换、吸附、萃取等方式被去除，从而达到修复的目的。在电动修复过程中，可以发生电解、电渗析和电迁移等现象，主要影响因素包括水的电解、土壤性质、重金属种类和浓度等。

但是目前的电动修复技术存在修复效率慢，具体体现在电解修复一段时间后，待修复的污染土壤内离子浓度下降，重金属离子运动效率降低，导致修复效率减慢，导致传统电动修复技术单次修复需要一整天或者连续几天，导致传统电动修复技术单次作业耗电量大，经济效益低。

所以，现有技术的技术问题在于，电动修复效率低，导致作业时间长，且完成作业的耗电量高。

发明内容

本申请实施例提供一种重金属污染物的电动修复系统，解决了现有技术中电动修复效率低，导致作业时间长，且完成作业的耗电量高的技术问题；达到保持电动修复的高效率，缩短作业时长，降低单次作业耗电量的技术效果。

本申请实施例提供一种重金属污染物的电动修复系统，所述电动修复系统包括：一处理箱，所述处理箱内设置有一容置空间，所述容置空间内可容置土壤；电极板；所述电极板包括：第一电极板，所述第一电极板设置在所述容置空间的左侧；第二电极板，所述第二电极板设置在所述容置空间的右侧；水处理组件，所述水处理组件的输入端和输出端分别连接所述容置空间的两侧，且所述水处理组件可处理含重金属离子的液体；以及输送组件，所述输送组件包括:第一泵体，所述第一泵体连接所述容置空间和所述水处理组件的输入端；其中，所述电极板可连接一电源对所述土壤进行电解操作，以产生含重金属离子的液体，并通过所述水处理组件使含重金属离子的液体被处理。

作为优选，所述电动修复系统还包括：一补水组件，所述补水组件设置在所述水处理组件的输出端和所述容置空间之间，且所述补水组件的两端连接所述水处理组件的输出端和所述容置空间；所述补水组件内设置有一容置腔，所述容置腔可容置液体。

作为优选，所述补水组件具体为一蓄水池。

作为优选，所述补水组件的高度低于所述水处理组件的高度，所述水处理组件倾斜向下连通所述补水组件。

作为优选，所述水处理组件包括：一级处理池，所述一级处理池的输入端作为所述水处理组件的输入端；二级处理池，所述二池处理池和所述一级处理池连通，且所述二级处理池的输出端作为所述水处理组件的输出端。

作为优选，所述处理箱还设置有振动器，所述振动器对所述处理箱进行共振操作。

作为优选，所述电动修复系统还包括：一喷淋组件，所述喷淋组件对应所述处理箱设置，所述喷淋组件对所述容置空间内的土壤进行喷淋加湿操作。

作为优选，所述处理箱相对于所述电极板设置有挡板，并通过挡板使所述电极板的位置被固定。

作为优选，所述处理箱内设置有隔离组件，并通过所述隔离组件使所述土壤隔离在所述水处理组件的输入端和所述容置空间的连接点之外。

作为优选，所述电动修复系统还包括：一PLC系统，所述PLC系统和所述输送组件通信连接，并通过所述输送组件使所述电动修复系工作或停止。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

1、本申请实施例中，通过设置水处理组件，并利用水处理组件的输入端和输出端连通所述容置空间，使得电动修复系统构成一个大循环，在输送组件的作用下加快含重金属离子液体的抽取速度，进行水处理后，利用补水组件来存储水处理组件处理后的水，由于水处理处理后的水，还存在大量阳离子，重新输入土壤，有利于土壤酸碱平衡，使得土壤能保持高效率电解；解决了现有技术中电动修复效率低，导致作业时间长，且完成作业的耗电量高的技术问题；达到保持电动修复的高效率，缩短作业时长，降低单次作业耗电量的技术效果。

2、本申请实施例中，所述水处理组件到补水组件依靠液体的重力运动，其中可以在水处理组件和补水组件之间设置阀体，用阀体来控制连接两者的管路，切断管路，可以防止水流在整个系统中形成闭环回路，防止整个系统发生电路短路。

3、通过大量实验得出酸性带越多，土壤中重金属电解的效果越好；本申请实施例中，通过设置隔离组件，隔离土壤，隔离出酸碱性带，通过将隔离组件设置在靠近阴极一侧，使得酸性带越多，使得实际电解过程中重金属电解的效果越好。

附图说明

图1为本申请实施例中一种重金属污染物的电动修复系统的框图；

图2为本申请实施例中又一种重金属污染物的电动修复系统的框图；

图3为本申请实施例中一种重金属污染物的电动修复系统的俯视结构示意图；

图4为本申请实施例中一种重金属污染物的电动修复系统的侧视结构示意图；

图5为本申请实施例中处理箱的主视向剖视结构示意图。

附图标记：1、处理箱、11、振动器；12、湿度传感器；13、第一PH传感器；14、第二PH传感器；15、挡板；2、电源；21、第一电极板；22、第二电极板；3、喷淋组件；4、隔离组件；41、隔板；42、滤膜；5、第一泵体；6、水处理组件；61、一级处理池；62、二级处理池；7、蓄水池；71、阀体；8、第二泵体；9、PLC系统。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种重金属污染物的电动修复系统，通过设置水处理组件6，并利用水处理组件6的输入端和输出端连通所述容置空间，使得电动修复系统构成一个大循环，在输送组件的作用下加快含重金属离子液体的抽取速度，进行水处理后，利用补水组件来存储水处理组件6处理后的水，由于水处理处理后的水，还存在大量阳离子，重新输入土壤，有利于土壤酸碱平衡，使得土壤能保持高效率电解；解决了现有技术中电动修复效率低，导致作业时间长，且完成作业的耗电量高的技术问题；达到保持电动修复的高效率，缩短作业时长，降低单次作业耗电量的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一

一种重金属污染物的电动修复系统，所述电动修复系统包括：一处理箱1，所述处理箱1内设置有一容置空间，所述容置空间内可容置土壤；

具体来说，处理箱1为半圆槽式处理箱1，半圆形槽式处理箱1由玻璃钢材料制作而成，具有耐温、耐腐蚀、绝缘、刚性优良的优点，采用半圆形的槽式结构比其他几何形状的结构具有更好的电渗析效果，同时该结构对后续污染土壤的处理更加方便。

电极板；所述电极板包括：第一电极板21，所述第一电极板21设置在所述容置空间的左侧；第二电极板22，所述第二电极板22设置在所述容置空间的右侧；

具体来说，所述第一电极板21和第二电极板22连接在一电源2上，其中电源2优选为稳压的直流电源2，根据实验装置的尺寸，直流电的电场梯度按0.1～2V/cm和土壤电流密度按2～5mA/cm2计算，在处理箱1长1000cm，底部为半径200cm的半圆柱形时，得出本装置的电压范围为10V-200V，电流强度为8A-20A，为此选择200V/20A的数显可控直流电源2。

具体来说，所述电极板为半圆柱形，电极板由导电橡胶板制作而成，厚度为5mm，导电橡胶不仅能满足工作所需的良好导电要求，而且具有强度好、重量轻的优点，可移动性强，能满足多次工作的要求。

具体来说，所述第一电极板21连接电源2的负极，成为一阴极电极板；所述第二电极板22连接电源2的正极，成为一阳极电极板；在电解后，水和土壤中的阳离子向第一电极板21侧汇集，水和土壤中阴离子向第二电极板22侧汇集。

水处理组件6，所述水处理组件6的输入端和输出端分别连接所述容置空间的两侧，且所述水处理组件6可处理含重金属离子的液体；

具体来说，所述水处理组件6为常规的水处理系统，将水中的重金属离子用化学的方式，结合成固定物质沉淀下来，使水处理系统中的输出端向外输出的水中不含或极少含重金属离子；所述水处理系统的输入端设置在作为阴极的第一电极板21侧，所述水处理系统的输出端设置在作为阳极的第二电极板22侧。

输送组件，所述输送组件包括:第一泵体5，所述第一泵体5连接所述容置空间和所述水处理组件6的输入端；

具体来说，它的作用是将富集在作为阴极的第一电极板21极附近的阳离子液输送到一级处理池61、二级处理池62进行处理，水处理组件6将阳离子中的重金属离子处理，剩下的阳离子，如氢离子，最终循环到作为阳极板的第二电极板22区域；将含阳离子的水重新输回容置空间内，以保证容置空间内的整个土壤的PH稳定，保持高效率的电解，增大去除重金属的污染物效率。

具体来说，所述第一泵体5选择可以根据PH变化能实时调节具有远程、手动控制的电压等级在220V或380V的水泵或者蠕动泵；

其中，所述电极板可连接一电源2对所述土壤进行电解操作，以产生含重金属离子的液体，并通过所述水处理组件6使含重金属离子的液体被处理。

所述电动修复系统还包括：一补水组件，所述补水组件设置在所述水处理组件6的输出端和所述容置空间之间，且所述补水组件的两端连接所述水处理组件6的输出端和所述容置空间；所述补水组件内设置有一容置腔，所述容置腔可容置液体。

所述补水组件具体为一蓄水池7。

具体来说，所述水处理组件6和补水组件之间设置阀体71，阀体71可以是电池阀，具体电磁阀满足0-24V常开型电磁阀；和阀体71配套管配件应满足耐酸、碱性、绝缘要求，阀体71应与二级处理池62的水泵进行连锁，当第一泵体5处于开状态时，阀体71应处于关闭状态，切断水流防止短路。

所述补水组件的高度低于所述水处理组件6的高度，所述水处理组件6倾斜向下连通所述补水组件。

具体来说，所述水处理组件6到补水组件依靠液体的重力运动，也可以在水处理组件6和补水组件之间设置泵体，来完成液体的高效运动。

所述水处理组件6包括：一级处理池61，所述一级处理池61的输入端作为所述水处理组件6的输入端；二级处理池62，所述二池处理池和所述一级处理池61连通，且所述二级处理池62的输出端作为所述水处理组件6的输出端。

具体来说，处理池为沉淀池，将重金属离子和药剂贴合，变为金属物质沉淀下来，处理系统由一级沉淀池、二级沉淀池构成，从阴极区域由水泵输送到一级沉淀池的重金属物经过处理后流入二级沉淀池，进入二级沉淀池的重金属物的去除率应达到85％以上，再经过二级沉淀池的处理应达到99％以上，达到基本去除。

所述处理箱1还设置有振动器11，所述振动器11对所述处理箱1进行共振操作。

所述电动修复系统还包括：一喷淋组件3，所述喷淋组件3对应所述处理箱1设置，所述喷淋组件3对所述容置空间内的土壤进行喷淋加湿操作。

具体来说，所述喷淋组件3可以设置在容置空间的上方，向下对处理箱1内的土壤进行喷淋加湿的操作，一般在电解之前，需要对置于容置空间内的土壤进行喷淋操作，使得土壤湿润，便于离子随液体运动。

所述处理箱1相对于所述电极板设置有挡板15，并通过挡板15使所述电极板的位置被固定。

所述处理箱1内设置有隔离组件4，并通过所述隔离组件4使所述土壤隔离在所述水处理组件6的输入端和所述容置空间的连接点之外。

具体来说，所述隔离组件4包括：隔板41，所述隔板41相对于所述容置空间横置，使得土壤被隔绝在隔板41的一侧；滤膜42，所述滤膜42的设置在隔板41上是为了避免土壤进入，保证水和阳离子能通过；

具体来说，所述隔板41靠近阴极侧设置，如处理箱1全长1000cm的情况下，隔板41将处理箱1横隔为200cm和800cm两个部分，其中的800cm作为酸性带使用，用于容置土壤。所述隔板41贴合半圆槽式大小同样采用玻璃钢材质，隔板41能有效阻止土壤进入作为阴极的第一电极板21区，避免进入第一泵体5内的液体含有土壤杂质，增大土壤去除效率。其中，隔板41为了让水通过，设置有通孔，为了避免通孔受影响，优选在隔板41上在设置一层滤布，滤布覆盖通孔，滤布隔板41配合避免土壤的通过。

具体来说，通过滤膜42构隔绝或减少阴离子进入，构建出优化的酸碱带，使得阳离子能快速向阴极侧富集。

所述处理箱1内还设置有湿度传感器12、温度传感器以及PH传感器，所述电源2上连接有电流板，使得整个电动修复系统的进程能被直观的反馈出来。

具体来说，所述PH传感器包括第一PH传感器13和第二PH传感器14，分别设置在第一电极板21侧和第二电极板22侧，可以得到处理箱1阴极侧和阳极侧的PH数值，

所述处理箱1内还设置有取样器。

具体来说，所述取样器对处理箱1内的土壤取样，其中，优选对取样器设置在处理箱1的中部，可以对土壤的中部进行取样，以实现便捷灵活的快速取样需求。所述取样器可以是取样管，取样管具体形状可以为底部设置有孔洞和滤膜42，且取样管顶部设置取样管盖。

所述电动修复系统还包括：一PLC系统9，所述PLC系统9和所述输送组件通信连接，并通过所述输送组件使所述电动修复系工作或停止。

具体来说，反馈系统由PH传感器、温度传感器、湿度传感器12、电流表、电脑构成。反馈系统的各项传感器接入各自的信号模块接入PLC系统9中在电脑中得出反馈参数，作为整套设备的触角用于实时检测重金属污染物的几项参数：PH传感器可以实时观看电动修复过程土壤中的PH带分布状况；温度传感器可以实时观看实验过程土壤中的温度变化状况；湿度传感器12可以实时观看实验过程土壤中的水分变化状况；电流表可以实时观看实验过程土壤中的电流变化；电脑作为一个工程师站接收和显示实验过程中的土壤参数并参与输送组件、电源2的启、停。

具体来说，PLC系统9可以是PLC程控柜，内部主要由电源2、CPU、模块、端子排、断路器、继电器、接触器、交换机构成。PLC系统9根据各项传感器的I/O点数量选择对应的模块，在选择好的模块基础上再选择对应的CPU，配置完对应的电源2、端子排等相关配件，即可完成整套PLC系统9。

技术效果：

1、本申请实施例中，通过设置水处理组件6，并利用水处理组件6的输入端和输出端连通所述容置空间，使得电动修复系统构成一个大循环，在输送组件的作用下加快含重金属离子液体的抽取速度，进行水处理后，利用补水组件来存储水处理组件6处理后的水，由于水处理处理后的水，还存在大量阳离子，重新输入土壤，有利于土壤酸碱平衡，使得土壤能保持高效率电解；解决了现有技术中电动修复效率低，导致作业时间长，且完成作业的耗电量高的技术问题；达到保持电动修复的高效率，缩短作业时长，降低单次作业耗电量的技术效果。

2、本申请实施例中，所述水处理组件6到补水组件依靠液体的重力运动，其中可以在水处理组件6和补水组件之间设置阀体71，用阀体71来控制连接两者的管路，切断管路，可以防止水流在整个系统中形成闭环回路，防止整个系统发生电路短路。

3、通过大量实验得出酸性带越多，土壤中重金属电解的效果越好；本申请实施例中，通过设置隔离组件4，隔离土壤，隔离出酸碱性带，通过将隔离组件4设置在靠近阴极一侧，使得酸性带越多，使得实际电解过程中重金属电解的效果越好。

工作原理：

利用处理箱1容置待处理的土壤，对土壤进行电解，将含重金属离子的液体进行水处理，除去其中的重金属离子，然后将处理后的液体回输到容置空间内，由于处理后的液体内还具备大量氢离子，在和土壤中氢氧根离子结合后，有利于恢复土壤的PH值，在PH值为中性的情况下，有利于土壤保持高效的电解，不断电解生产重金属离子，再往复循环中，将土壤中的重金属离子置换出，完成对土壤的修复。

水处理组件6中加入阴离子的药剂，使得重金属离子和阴离子结合后，沉淀在处理池内；补水组件中加入阳离子，以补充在水处理被置换出的重金属阳离子，在补水组件中加入水，以补充整个电动修复系统中的水分损耗，还得整个系统始终处于高速运转的状态。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种重金属污染物的电动修复系统，其特征在于，所述电动修复系统包括：

一处理箱，所述处理箱内设置有一容置空间，所述容置空间内可容置土壤；

电极板；所述电极板包括：

第一电极板，所述第一电极板设置在所述容置空间的左侧；

第二电极板，所述第二电极板设置在所述容置空间的右侧；

水处理组件，所述水处理组件的输入端和输出端分别连接所述容置空间的两侧，且所述水处理组件可处理含重金属离子的液体；以及

输送组件，所述输送组件包括:

第一泵体，所述第一泵体连接所述容置空间和所述水处理组件的输入端；

其中，所述电极板可连接一电源对所述土壤进行电解操作，以产生含重金属离子的液体，并通过所述水处理组件使含重金属离子的液体被处理。

2.如权利要求1所述的电动修复系统，其特征在于，所述电动修复系统还包括：

一补水组件，所述补水组件设置在所述水处理组件的输出端和所述容置空间之间，且所述补水组件的两端连接所述水处理组件的输出端和所述容置空间；所述补水组件内设置有一容置腔，所述容置腔可容置液体。

3.如权利要求2所述的电动修复系统，其特征在于，所述补水组件具体为一蓄水池。

4.如权利要求2所述的电动修复系统，其特征在于，所述补水组件的高度低于所述水处理组件的高度，所述水处理组件倾斜向下连通所述补水组件。

5.如权利要求1所述的电动修复系统，其特征在于，所述水处理组件包括：

一级处理池，所述一级处理池的输入端作为所述水处理组件的输入端；

二级处理池，所述二池处理池和所述一级处理池连通，且所述二级处理池的输出端作为所述水处理组件的输出端。

6.如权利要求1所述的电动修复系统，其特征在于，所述处理箱还设置有振动器，所述振动器对所述处理箱进行共振操作。

7.如权利要求1所述的电动修复系统，其特征在于，所述电动修复系统还包括：

一喷淋组件，所述喷淋组件对应所述处理箱设置，所述喷淋组件对所述容置空间内的土壤进行喷淋加湿操作。

8.如权利要求1所述的电动修复系统，其特征在于，所述处理箱相对于所述电极板设置有挡板，并通过挡板使所述电极板的位置被固定。

9.如权利要求1所述的电动修复系统，其特征在于，所述处理箱内设置有隔离组件，并通过所述隔离组件使所述土壤隔离在所述水处理组件的输入端和所述容置空间的连接点之外。

10.如权利要求1～9中任意一项所述的电动修复系统，其特征在于，所述电动修复系统还包括：

一PLC系统，所述PLC系统和所述输送组件通信连接，并通过所述输送组件使所述电动修复系工作或停止。