CN112474786A - 一种用于重金属污染土壤的电动修复系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于重金属污染土壤的电动修复系统，包括：电动修复系统、电解液回收系统以及调节系统；电动修复系统包括：脉冲电源、阳极电极板、阴极电极板、阳极电解池以及阴极电解池，阳极电解池和阴极电解池内均设置有实时在线pH监测计；电解液回收系统包括：阳极电解液回收罐以及阴极电解液回收罐；电解液回收罐与电解池之间通过运输管道和水泵连接，调节系统包括：阳极缓冲试剂储存罐、阴极缓冲试剂储存罐、土壤含水率检测仪、自来水储存罐以及注水管道，本发明提供的用于重金属污染土壤的电动修复系统，通过综合脉冲电流、土壤水分含量补充以及缓冲溶液添加，提高了电动修复的处理效率。

Description

一种用于重金属污染土壤的电动修复系统

技术领域

本发明属于重金属污染土壤修复技术领域，特别是涉及一种用于重金属污染土壤的电动修复系统。

背景技术

电动修复技术是一项新兴发展的土壤修复技术，由于其操作简单、无二次污染，被认为是目前最有前途的原位或异位土壤净化处理技术之一。电动修复的原理是把电极插入受污染的土壤并通电流，污染物在电迁移、电泳、电渗流以及电化学等作用下向电极迁移富集，然后集中处理。

目前电动修复时存在以下的问题：1、运行能耗高。 2、水电解作用导致电极附近土壤pH阳极过酸，阴极过碱，阴极过量OH^-导致重金属离子提前沉淀，堵塞土壤孔隙，降低修复效率；3、土壤含水率是影响电动修复的重要因素之一，在含水率较低的土壤环境下，电动修复的效果显著降低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于重金属污染土壤的电动修复系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于重金属污染土壤的电动修复系统，包括：电动修复系统、电解液回收系统以及调节系统；

所述电动修复系统包括：脉冲电源、阳极电极板、阴极电极板、阳极电解池以及阴极电解池，所述阳极电解池和阴极电解池靠电解区域的一侧设置有过滤网，所述阳极电解池和阴极电解池内均设置有实时在线pH监测计；

所述电解液回收系统包括：通过第一运输管道与阳极电解池相连接的阳极电解液回收罐以及通过第二运输管道与阴极电解池相连接的阴极电解液回收罐；所述第一运输管道上设置有第一水泵，所述第二运输管道上设置有第二水泵；

所述调节系统包括：阳极缓冲试剂储存罐、阴极缓冲试剂储存罐、土壤含水率检测仪、自来水储存罐以及与自来水储存罐相连接的若干注水管道，所述阳极缓冲试剂储存罐通过第三管道与所述阳极电解池相连接，所述阴极缓冲试剂储存罐通过第四管道与所述阴极电解池相连接，所述土壤含水率检测仪用于检测待处理污染土壤中的含水率并发送至控制系统。

在本发明一个较佳实施例中，所述阳极电极板、阴极电极板采用金属、合金材料、碳材料、金属氧化物材料以及陶瓷材料制成。

在本发明一个较佳实施例中，所述注水管道并排埋设于待处理污染土壤中。

在本发明一个较佳实施例中，所述阴极电解液回收罐内设置有重金属浓度实时监测器。

本发明的有益效果是：本发明用于重金属污染土壤的电动修复系统，通过综合脉冲电流、土壤水分含量补充以及缓冲溶液添加，增加了电动修复的处理效率，既环保节能，又能高效处理土壤重金属污染物，解决了因土壤含水率、土壤pH变化等因素所导致的修复效率降低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明一种用于重金属污染土壤的电动修复系统结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例包括：电动修复系统、电解液回收系统以及调节系统；

所述电动修复系统包括：脉冲电源1、与脉冲电源连接的阳极电极板2和阴极电极板3、阳极电解池4以及阴极电解池5，其中，金属与合金材料、碳材料、金属氧化物材料以及陶瓷材料均可作为阳极和阴极电极板的制作材料，阳极电解池和阴极电解池靠电解区域的一侧设置有过滤网6，防止土壤颗粒进入电解池，电解池靠非电解区域的一侧及电解池的底部则完全封闭，此外，阳极电解池和阴极电解池内均设置有实时在线pH监测计7，随时监测电极周围电解液pH的变化。

所述电解液回收系统包括：通过第一运输管道8与阳极电解池相连接的阳极电解液回收罐9以及通过第二运输管道10与阴极电解池相连接的阴极电解液回收罐11；所述第一运输管道上设置有第一水泵12，所述第二运输管道上设置有第二水泵13；第一、第二水泵开启，通过第一和第二运输管道将阳极和阴极电解池中的电解废液分别抽提运输至阳极和阴极电解液回收罐中，阴极电解液回收罐回收到的电解液含有重金属，在阴极电解液回收罐中设有重金属浓度实时监测器14，用来实时监测阴极电解液中重金属浓度的变化，当所监测到的重金属浓度低于控制系统中的设定值时，说明修复完成。

所述调节系统包括：阳极缓冲试剂储存罐15、阴极缓冲试剂储存罐16、土壤含水率检测仪、自来水储存罐17以及与自来水储存罐相连接的若干注水管道18，注水管道并排埋设于待处理污染土壤中，所述阳极缓冲试剂储存罐通过第三管道19与阳极电解池相连接，阴极缓冲试剂储存罐通过第四管道20与阴极电解池相连接，所述土壤含水率检测仪用于检测待处理污染土壤中的含水率并发送至控制系统，电解修复系统作业过程中，由于电解作用，阳极电极板周围会产生大量H⁺，使周围溶液pH逐降低；相反，阴极电极板周围会产生大量OH^-，使周围溶液pH逐渐升高，在阴极电极板周围，大量OH^-会与重金属离子发生化学反应，形成沉淀物质，堵塞土壤孔隙，因此，电解池内设置有pH监测计，当pH监测计监测到阳极电解池内电解液pH低于控制系统中的设定阈值时，控制系统控制打开阳极缓冲液储存罐管道上的电磁阀以便及时向阳极电解池内添加缓冲液，其中缓冲液为碱性试剂，调节阳极电解池内pH至适当范围。当pH监测计监测到阴极电解池内电解液pH高于控制系统中的设定阈值时，控制系统控制打开阴极缓冲液储存罐管道上的电磁阀以便及时向阴极电解池内添加缓冲液，其中缓冲液包括但不限于柠檬酸试剂，土壤含水率是影响电动修复的重要因素，当土壤含水率检测仪监测到的土壤含水量小于设定阈值时，控制系统控制打开自来水储存罐以及与自来水储存罐相连接的若干注水管道上的电动阀门向土壤注射自来水，可实时控制土壤含水率在合适的范围内，以提高电动修复的效率。

工作原理：进行土壤修复时，将阳极电解池和阴极电解池插入到需要修复的土壤中，阴极和阳极电解池相距适当的距离，阳极电极板和阴极电极板则分别设置在阳极电解池和阴极电解池内，阳极电解池和阴极电解池靠电解区域的一侧设置有过滤网，防止土壤颗粒进入电解池，先打开调节系统中的自来水储存罐，通过注水管道向需要修复的土壤注射自来水，浸湿土壤，调节至合适的含水率，当土壤含水率达到修复所需要求时，脉冲电源开启，电动修复系统运行，土壤中重金属离子向阴极移动，在整个修复过程中，一旦土壤含水率降低至要求以下，自来水储存罐和注水管道会向土壤注射自来水，电动修复系统运行一段时间后，电解液回收系统开启，第一、第二水泵开启，通过运输管道将阴阳两极电解池中的电解废液分别抽提运输至阳极电解液回收罐和阴极电解液回收罐中，阴极电解液回收罐中的重金属浓度实时监测器，实时监测阴极电解液中重金属浓度的变化，当所监测到的重金属浓度低于设定值时，说明修复完成，信息反馈至控制系统以控制电动修复系统停止作业，实时在线pH监测计会及时检测阳极电解池和阴极电解池内电解液的pH变化，当pH变化超出设定阈值时，阳极缓冲试剂储存罐或阴极缓冲试剂储存罐向相应的电解池内添加缓冲试剂，以调节电解液pH至适当的范围，保证电动修复的效率。

综上所述，本发明指出的一种用于重金属污染土壤的电动修复系统的益处：

（1） 使用脉冲电源，能够提高电动修复效率；

（2） 设置的电解池pH调节，实时调节电解池pH值，防止重金属与OH^-反应发生沉淀堵塞土壤孔隙的情况发生，保证修复效率；

（3） 设置的调节系统，该调节系统不受修复场地的限制，保证该装置在任何含水率土壤中顺利运行，且过程中不断调节土壤含水率，保持了较高的修复效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于重金属污染土壤的电动修复系统，其特征在于，包括：电动修复系统、电解液回收系统以及调节系统；

所述电动修复系统包括：脉冲电源、阳极电极板、阴极电极板、阳极电解池以及阴极电解池，所述阳极电解池和阴极电解池靠电解区域的一侧设置有过滤网，所述阳极电解池和阴极电解池内均设置有实时在线pH监测计；

所述电解液回收系统包括：通过第一运输管道与阳极电解池相连接的阳极电解液回收罐以及通过第二运输管道与阴极电解池相连接的阴极电解液回收罐；所述第一运输管道上设置有第一水泵，所述第二运输管道上设置有第二水泵；

所述调节系统包括：阳极缓冲试剂储存罐、阴极缓冲试剂储存罐、土壤含水率检测仪、自来水储存罐以及与自来水储存罐相连接的若干注水管道，所述阳极缓冲试剂储存罐通过第三管道与所述阳极电解池相连接，所述阴极缓冲试剂储存罐通过第四管道与所述阴极电解池相连接，所述土壤含水率检测仪用于检测待处理污染土壤中的含水率并发送至控制系统。

2.根据权利要求1所述的用于重金属污染土壤的电动修复系统，其特征在于，所述阳极电极板、阴极电极板采用金属、合金材料、碳材料、金属氧化物材料以及陶瓷材料制成。

3.根据权利要求1所述的用于重金属污染土壤的电动修复系统，其特征在于，所述注水管道并排埋设于待处理污染土壤中。

4.根据权利要求1所述的用于重金属污染土壤的电动修复系统，其特征在于，所述阴极电解液回收罐内设置有重金属浓度实时监测器。

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