CN115055513A - 一种修复土壤重金属的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种修复土壤重金属的装置与方法,包括土壤修复室、第一连接导管、第二蠕动泵、电极液回收槽、第三蠕动泵、连接导线、第二连接导管和第三引流管,所述土壤修复室两侧均设置有空挡板,且土壤修复室的内部通过有空挡板分别形成有阳极电极室和阴极电极室,且有空挡板分别靠近阳极电极室和阴极电极室的一侧设置有微孔塑料网,同时有空挡板上均开设有溢流孔,所述土壤修复室的一侧设置阳极电极液储液槽,所述土壤修复室的另一侧设置阴极电极液储液槽,阳极电极室与阳极电极液储液槽之间通过第一连接导管连接;该发明,利用交流转直流电源逆变器产生可持续供电的电源,为电动力土壤重金属修复装置提供清洁、环保、可持续的电源供应。
Description
技术领域
本发明涉及污染土壤重金属修复技术领域,具体为一种修复土壤重金属的装置与方法。
背景技术
土壤环境是人类赖以生存和发展的重要根基,随着工业脚步的快速迈进,含有重金属的工业垃圾任意排放,使得土壤重金属污染问题日益严重。土壤中过度的重金属积累不仅会降低土壤质量,减弱微生物活性与丰度,还会威胁生态安全以及人类健康。由于重金属具有富集性,很难在土壤环境中被自然降解,因此当重金属的积累量超出了土壤环境自我调节的范围时,就会对土壤生态系统造成严重破坏,甚至会通过农作物进入到人体,危及粮食安全的同时也损害人类的身体健康。
土壤修复成为当今迫切需要解决的问题之一,很多修复技术也随之产生。常用的污染土壤修复方法主要分为物理修复、化学修复、植物修复和工程措施修复等。物理化学修复耗用的时间短,修复效果好,但是会存在能耗高以及会产生二次污染等缺点;生物修复一般不会出现二次污染,且能耗较低,但修复周期长,修复效果缓慢;工程技术措施是在物理化学原理的基础上,运用机械设备对污染土壤进行修复,该技术的主要特点是任务量大。
电修复技术作为物理修复的一种颇具潜力,受到了国外研究者的广泛关注。利用电修复技术去除土壤中重金属已经取得重大成就。电修复技术的原理是在土壤体系中插入两个电极,在通直流电的状态下,土壤中的污染物在电化学和电动力学的复合作用下根据各自所带电荷的不同而向不同的电极方向迁移、富集并发生氧化还原反应,从而达到去除土壤污染物的目的。电修复技术可以将土壤中的重金属污染物迁移出来并进行转化,不会对土壤结构造成破坏,修复效果彻底操作简单,具有良好的应用前景。
由于电修复技术中污染物是在电场的作用下发生迁移,电动修复过程中阳极室产生大量的氢离子,阴极室产生大量的氢氧根离子,重金属离子在迁移过程中,在阴极附近产生重金属氢氧化物、重金属碳酸盐等沉淀,使重金属的迁移效能降低。传统的电动修复技术主要依靠人力将土壤转移到土壤修复室中,需要大量的劳动力,造成其在大规模土壤重金属修复过程中的应用收到一定的限制。因此,寻求一种成本低、无需外加化学试剂、自动化土壤传输系统的电动力修复方法,成为土壤电动力修复规模化应用亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种修复土壤重金属的装置与方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种修复土壤重金属的装置,包括土壤修复室、第一连接导管、第二蠕动泵、电极液回收槽、第三蠕动泵、连接导线、第二连接导管和第三引流管,所述土壤修复室两侧均设置有空挡板,且土壤修复室的内部通过有空挡板分别形成有阳极电极室和阴极电极室,且有空挡板分别靠近阳极电极室和阴极电极室的一侧设置有微孔塑料网,同时有空挡板上均开设有溢流孔,所述土壤修复室的一侧设置阳极电极液储液槽,所述土壤修复室的另一侧设置阴极电极液储液槽,阳极电极室与阳极电极液储液槽之间通过第一连接导管连接,所述阴极电极室与阴极电极液储液槽之间通过第二连接导管连接,且第一连接导管和第二连接导管上分别设置有第一蠕动泵和第五蠕动泵,同时第一连接导管和第二连接导管分别连接在阳极电极液储液槽和阴极电极液储液槽上。
优选的,所述阳极电极室和阴极电极室内分别放置有阳极电极板和阴极电极板,且阳极电极板和阴极电极板通过连接导线连接,且连接导线上设置有万用表和交流转直流电源逆变器,同时交流转直流电源逆变器靠近阴极电极板的一端为负极,同时万用表靠近阳极电极板的一端。
优选的,所述阳极电极液储液槽内设置有第一引流管的一端,同时第一引流管的另一端位于阴极电极室内,同时第一引流管上设置有第四蠕动泵。
优选的,所述阴极电极液储液槽内设置有第三引流管的一端,第三引流管的另一端位于阳极电极室内,同时第三引流管上设置有第三蠕动泵。
优选的,所述土壤修复室内嵌入安装有自动输送机,且土壤修复室内设置有第二引流管的一端,同时第二引流管的另一端设置有电极液回收槽上,且第二引流管上设置有第二蠕动泵。
优选的,所述第二引流管的一端以及自动输送机和土壤修复室的连接处均位于两个相互对应的有空挡板之间。
一种修复土壤重金属的方法,包括步骤一,连接;步骤二,输送;步骤三,添加;步骤四,修复;
其中上述步骤一中,首先用连接导线将交流转直流电源逆变器、万用表、阳极电极板和阴极电极板连接,然后开启所有供电电源即开始运行,且阳极电极板和阴极电极板由石墨板材料制成;
其中上述步骤二中,将自动输送机的一端放入在泥土中,随后利用设置的自动输送机将重金属污染土壤输送到土壤修复室中,并在土壤修复室中加入电极液浸泡24小时,浸泡过程中不断搅拌,使土壤颗粒充分吸入电极液;
其中上述步骤三中,将阳极电解液和阴极电解液分别加入阳极电极室和阴极电极室中;且实际运行时,阳极电极液和阴极电极液每隔24小时更换一次;
其中上述步骤四中,随后根据第三蠕动泵的工作实现实现阳极电极液循环,且第三引流管的进水端置入阴极电极液储液槽中,出水端导管置入阳极电极液储液槽中,通过第四蠕动泵的工作实现阴极电极液循环,且第一引流管的进水端导管置入阳极电极液储液槽中,出水端导管置入阴极电极室中,同时将第二引流管进水端导管置入土壤修复室中,出水端导管置入电极液回收槽中,实现电极液回收;且运行的过程中,通过自动输送机运输至土壤修复室内部的土壤,通过耦合电极液循环从而修复土壤重金属,当修复完毕后,首先关闭交流转直流电源逆变器,然后关闭蠕动泵即可。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)该发明,可进行重金属污染土壤的原位修复和土壤异位修复,不需要外加电源,具有操作方便、耗能少的优点;
2)该发明,在现场进行实验时,安装方式简单、安装时间短,具有降低人力和物力的特点;
3)该发明,采用的零部件均为大规模生产的零部件,制造成本低;
4)该发明,降低了电能的使用量,可以大量节省土壤重金属修复过程中电能的消耗;
5)该发明,具有低碳环保、去除土壤中污染物的特点,可将土壤中的重金属迁移到阴极室富集,富集的重金属具有回收价值;
6)本发明具有应用广泛,可广泛用于修复污染介质中的无机污染物、有机污染物,满足不同污染物的治理需求。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为本发明的方法流程图;
图中:1、土壤修复室;2、阳极电极室;3、阴极电极室;4、阳极电极液储液槽;5、阴极电极液储液槽;6、阳极电极板;7、阴极电极板;8、有空挡板;9、微孔塑料网;10、第一连接导管;11、第一蠕动泵;12、第二蠕动泵;13、电极液回收槽;14、自动输送机;15、第三蠕动泵;16、第四蠕动泵;17、连接导线;18、万用表;19、交流转直流电源逆变器;20、第一引流管;21、第五蠕动泵;22、第二连接导管;23、第二引流管;24、第三引流管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,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他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,本发明提供的一种实施例:一种修复土壤重金属的装置,包括土壤修复室1、第一连接导管10、第二蠕动泵12、电极液回收槽13、第三蠕动泵15、连接导线17、第二连接导管22和第三引流管24,土壤修复室1两侧均设置有空挡板8,且土壤修复室1的内部通过有空挡板8分别形成有阳极电极室2和阴极电极室3,且有空挡板8分别靠近阳极电极室2和阴极电极室3的一侧设置有微孔塑料网9,同时有空挡板8上均开设有溢流孔,土壤修复室1的一侧设置阳极电极液储液槽4,土壤修复室1的另一侧设置阴极电极液储液槽5,阳极电极室2与阳极电极液储液槽4之间通过第一连接导管10连接,阴极电极室3与阴极电极液储液槽5之间通过第二连接导管22连接,且第一连接导管10和第二连接导管22上分别设置有第一蠕动泵11和第五蠕动泵21,同时第一连接导管10和第二连接导管22分别连接在阳极电极液储液槽4和阴极电极液储液槽5上;阳极电极室2和阴极电极室3内分别放置有阳极电极板6和阴极电极板7,且阳极电极板6和阴极电极板7通过连接导线17连接,且连接导线17上设置有万用表18和交流转直流电源逆变器19,同时交流转直流电源逆变器19靠近阴极电极板7的一端为负极,同时万用表18靠近阳极电极板6的一端;阳极电极液储液槽4内设置有第一引流管20的一端,同时第一引流管20的另一端位于阴极电极室3内,同时第一引流管20上设置有第四蠕动泵16;阴极电极液储液槽5内设置有第三引流管24的一端,第三引流管24的另一端位于阳极电极室2内,同时第三引流管24上设置有第三蠕动泵15;土壤修复室1内嵌入安装有自动输送机14,且土壤修复室1内设置有第二引流管23的一端,同时第二引流管23的另一端设置有电极液回收槽13上,且第二引流管23上设置有第二蠕动泵12;第二引流管23的一端以及自动输送机14和土壤修复室1的连接处均位于两个相互对应的有空挡板8之间。
请参阅图2,本发明提供的一种实施例:一种修复土壤重金属的方法,包括步骤一,连接;步骤二,输送;步骤三,添加;步骤四,修复;
其中上述步骤一中,首先用连接导线17将交流转直流电源逆变器19、万用表18、阳极电极板6和阴极电极板7连接,然后开启所有供电电源即开始运行,且阳极电极板6和阴极电极板7由石墨板材料制成;
其中上述步骤二中,将自动输送机14的一端放入在泥土中,随后利用设置的自动输送机14将重金属污染土壤输送到土壤修复室1中,并在土壤修复室1中加入电极液浸泡24小时,浸泡过程中不断搅拌,使土壤颗粒充分吸入电极液;
其中上述步骤三中,将阳极电解液和阴极电解液分别加入阳极电极室2和阴极电极室3中;且实际运行时,阳极电极液和阴极电极液每隔24小时更换一次;
其中上述步骤四中,随后根据第三蠕动泵15的工作实现实现阳极电极液循环,且第三引流管24的进水端置入阴极电极液储液槽5中,出水端导管置入阳极电极液储液槽4中,通过第四蠕动泵16的工作实现阴极电极液循环,且第一引流管20的进水端导管置入阳极电极液储液槽4中,出水端导管置入阴极电极室3中,同时将第二引流管23进水端导管置入土壤修复室1中,出水端导管置入电极液回收槽13中,实现电极液回收;且运行的过程中,通过自动输送机14运输至土壤修复室1内部的土壤,通过耦合电极液循环从而修复土壤重金属,当修复完毕后,首先关闭交流转直流电源逆变器19,然后关闭蠕动泵即可。
基于上述,本发明的优点在于,本发明,可以改善电动力修复过程中重金属和氢氧根离子形成的聚焦现象、营养物质损失严重的情况,可以实现土壤重金属高效能修复,保障粮食安全生产,同时减少土壤进入土壤修复室1所需的劳动力,降低人工成本。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (7)
1.一种修复土壤重金属的装置,包括土壤修复室(1)、第一连接导管(10)、第二蠕动泵(12)、电极液回收槽(13)、第三蠕动泵(15)、连接导线(17)、第二连接导管(22)和第三引流管(24),其特征在于:所述土壤修复室(1)两侧均设置有空挡板(8),且土壤修复室(1)的内部通过有空挡板(8)分别形成有阳极电极室(2)和阴极电极室(3),且有空挡板(8)分别靠近阳极电极室(2)和阴极电极室(3)的一侧设置有微孔塑料网(9),同时有空挡板(8)上均开设有溢流孔,所述土壤修复室(1)的一侧设置阳极电极液储液槽(4),所述土壤修复室(1)的另一侧设置阴极电极液储液槽(5),阳极电极室(2)与阳极电极液储液槽(4)之间通过第一连接导管(10)连接,所述阴极电极室(3)与阴极电极液储液槽(5)之间通过第二连接导管(22)连接,且第一连接导管(10)和第二连接导管(22)上分别设置有第一蠕动泵(11)和第五蠕动泵(21),同时第一连接导管(10)和第二连接导管(22)分别连接在阳极电极液储液槽(4)和阴极电极液储液槽(5)上。
2.根据权利要求1所述的一种修复土壤重金属的装置,其特征在于:所述阳极电极室(2)和阴极电极室(3)内分别放置有阳极电极板(6)和阴极电极板(7),且阳极电极板(6)和阴极电极板(7)通过连接导线(17)连接,且连接导线(17)上设置有万用表(18)和交流转直流电源逆变器(19),同时交流转直流电源逆变器(19)靠近阴极电极板(7)的一端为负极,同时万用表(18)靠近阳极电极板(6)的一端。
3.根据权利要求1所述的一种修复土壤重金属的装置,其特征在于:所述阳极电极液储液槽(4)内设置有第一引流管(20)的一端,同时第一引流管(20)的另一端位于阴极电极室(3)内,同时第一引流管(20)上设置有第四蠕动泵(16)。
4.根据权利要求1所述的一种修复土壤重金属的装置,其特征在于:所述阴极电极液储液槽(5)内设置有第三引流管(24)的一端,第三引流管(24)的另一端位于阳极电极室(2)内,同时第三引流管(24)上设置有第三蠕动泵(15)。
5.根据权利要求4所述的一种修复土壤重金属的装置,其特征在于:所述土壤修复室(1)内嵌入安装有自动输送机(14),且土壤修复室(1)内设置有第二引流管(23)的一端,同时第二引流管(23)的另一端设置有电极液回收槽(13)上,且第二引流管(23)上设置有第二蠕动泵(12)。
6.根据权利要求5所述的一种修复土壤重金属的装置,其特征在于:所述第二引流管(23)的一端以及自动输送机(14)和土壤修复室(1)的连接处均位于两个相互对应的有空挡板(8)之间。
7.一种修复土壤重金属的方法,包括步骤一,连接;步骤二,输送;步骤三,添加;步骤四,修复;其特征在于:
其中上述步骤一中,首先用连接导线(17)将交流转直流电源逆变器(19)、万用表(18)、阳极电极板(6)和阴极电极板(7)连接,然后开启所有供电电源即开始运行,且阳极电极板(6)和阴极电极板(7)由石墨板材料制成;
其中上述步骤二中,将自动输送机(14)的一端放入在泥土中,随后利用设置的自动输送机(14)将重金属污染土壤输送到土壤修复室(1)中,并在土壤修复室(1)中加入电极液浸泡24小时,浸泡过程中不断搅拌,使土壤颗粒充分吸入电极液;
其中上述步骤三中,将阳极电解液和阴极电解液分别加入阳极电极室(2)和阴极电极室(3)中;且实际运行时,阳极电极液和阴极电极液每隔24小时更换一次;
其中上述步骤四中,随后根据第三蠕动泵(15)的工作实现实现阳极电极液循环,且第三引流管(24)的进水端置入阴极电极液储液槽(5)中,出水端导管置入阳极电极液储液槽(4)中,通过第四蠕动泵(16)的工作实现阴极电极液循环,且第一引流管(20)的进水端导管置入阳极电极液储液槽(4)中,出水端导管置入阴极电极室(3)中,同时将第二引流管(23)进水端导管置入土壤修复室(1)中,出水端导管置入电极液回收槽(13)中,实现电极液回收;且运行的过程中,通过自动输送机(14)运输至土壤修复室(1)内部的土壤,通过耦合电极液循环从而修复土壤重金属,当修复完毕后,首先关闭交流转直流电源逆变器(19),然后关闭蠕动泵即可。
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2022
- 2022-07-09 CN CN202210815635.1A patent/CN115055513A/zh active Pending
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