CN208555498U - 重金属污染土壤用电动修复装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种重金属污染土壤用电动修复装置，包括土壤室、阳极室、阴极室，阳极室和阴极室内分别设置有与电源连接阳电极和阴电极；阳极室和阴极室分别与第一pH监测控制器连接；还包括阳极过滤柱、阴极过滤柱，阴极过滤柱沿轴向分隔为多个用于盛装吸附剂树脂的腔室，阴极室连通其中一个所述腔室的上端。上述装置采用多腔型阴极过滤柱对阴极电解液进行过滤，在电动修复的同时，对多腔型过滤柱内吸附饱和的树脂进行解吸，提高了电动修复效率，符合绿色可持续发展理念。

Description

重金属污染土壤用电动修复装置

技术领域

本实用新型涉及土壤修复技术领域，特别地，涉及一种重金属污染土壤用电动修复装置。

背景技术

土壤的重金属污染问题是我国环境治理领域的热点和难点。目前对于重金属污染土壤的修复方法可分为原位修复和异位修复。其中，原位修复有经济成本低、对环境影响小、易操作等优点，成为了广大科研工作者的热门研究方向。电动修复技术是一种新型的土壤原位修复技术，其通过在被污染土壤中插入电极，形成直流电场，使重金属离子在电场力驱动下向阴极移动，再将重金属富集后处理，具有操作简便、无二次污染、成本低等优点，具有广阔的前景，被越来越多的环境工作者接受。但处理重度污染重金属土壤时，与阴极相连的吸附柱内的吸附剂很容易达到吸附饱和状态，需要频繁更换新的吸附剂，造成操作上的不便，同时被吸附后的重金属如何回收利用的问题没有得到解决。

发明内容

本实用新型提供了一种重金属污染土壤用电动修复装置，以解决现有技术中处理重金属污染土壤时需要频繁更换吸附剂且无法现场同时实现电解液再生并循环利用的技术问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种重金属污染土壤用电动修复装置，包括用于填充土样的土壤室，分别设置于所述土壤室两端用于盛装可排出或补入的阳极电解液的阳极室以及用于盛装可排出或补入的阴极电解液的阴极室，所述阳极室和所述阴极室内分别设置有与电源连接的阳电极和阴电极；所述阳极室和所述阴极室分别与用于监测电解液pH值并控制电解液保持中性的第一pH监测控制器连接；还包括与所述阳极室连通的用于使阳极电解液再生的阳极过滤柱、与所述阴极室连通的用于使阴极电解液再生的阴极过滤柱，所述阴极过滤柱沿轴向分隔为多个用于盛装吸附剂树脂的腔室，所述阴极室连通其中一个所述腔室的上端。

进一步地，所述腔室的数量至少为两个。

进一步地，所述腔室的下端连通用于冲洗吸附剂树脂的树脂再生系统。

进一步地，所述腔室的下端连通用于冲洗吸附剂树脂的清水储备机构。

进一步地，所述腔室的下端连通用于冲洗吸附剂树脂的清洗液储备机构。

进一步地，所述腔室还连通有用于对冲洗后的混合液进行重金属回收的回收机构，所述回收机构连通有用于盛装碱液从而将重金属转化为重金属氢氧化物的碱液储备机构，所述回收机构内设置有用于截留重金属氢氧化物的第一筛板。

进一步地，所述腔室与所述回收机构之间设置有用于对冲洗后的混合液进行过滤的第一过滤机构，所述第一过滤机构内设置有用于截留冲洗后所述混合液中颗粒物的第二筛板；所述第一过滤机构中所述第二筛板的下方连通碱液储备机构。

进一步地，所述回收机构连通用于调节冲洗后所述混合液pH值为中性的中和机构，所述中和机构连接用于监测冲洗后所述混合液pH值的第二pH监测控制器并连通有酸液储备机构。

进一步地，所述中和机构连通用于接收中和后的所述混合液并清洗吸附剂树脂的清水储备机构。

进一步地，所述中和机构与所述清水储备机构之间设置用于对中和后的所述混合液进行过滤的第二过滤机构。

进一步地，所述阳极室与所述阳极过滤柱分别连通有阳极电解液储备机构；所述阴极室与所述腔室分别连通有阴极电解液储备机构。

进一步地，所述第一pH监测控制器与所述阳极室分别连通碱性缓冲液储备机构，所述第一pH监测控制器与所述阴极室分别连通酸性缓冲液储备机构。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的重金属污染土壤用电动修复装置，通过与阳极室和阴极室分别连通的阳极过滤柱、阴极过滤柱使电解液再生，其中，阴极过滤柱沿轴向分隔为多个腔室，分别盛装吸附剂树脂，阴极室每次只与其中一个腔室连通，使用过的电解液进入上述腔室后实现再生，上述腔室中的吸附剂树脂达到饱和状态后，更换另外的腔室继续对使用过的电解液进行再生。上述阴极过滤柱分隔设置，同时阴极电解液通过再生补入阴极室循环利用，一方面保证阴阳两极的电解液处于流动状态，提升电动修复效率，防止电解液中生成沉淀；另一方面通过更换腔室使用不同腔室内的吸附剂树脂处理电解液，无需不停地更换吸附剂树脂，提高了处理效率，同时某一腔室内的吸附剂树脂达到饱和状态后，可以进行再生或者更换，而不会影响另外腔室内吸附剂树脂对电解液进行的处理，还可以实现吸附剂树脂的循环利用。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的重金属污染土壤用电动修复装置结构示意图；以及

图2是本实用新型优选实施例的阴极过滤柱结构示意图。

附图标记说明：

1、电源；2、第一pH监测控制器；3、碱性缓冲液储备机构；4、阳极过滤柱；5、阳极电解液储备机构；6、酸性缓冲液储备机构；7、阴极过滤柱；71、腔室；8、阴极电解液储备机构；9、清洗液储备机构；10、清水储备机构；11、回收机构；12、第一筛板；13、第一过滤机构；14、第二筛板；15、第二过滤机构；16、中和机构；17、碱液储备机构；18、第二pH监测控制器；19、酸液储备机构；20、土壤室；21、阳极室；22、阴极室。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

参照图1、图2，本实用新型的优选实施例提供了一种重金属污染土壤用电动修复装置，包括用于填充土样的土壤室20，分别设置于土壤室20两端用于盛装可排出或补入的阳极电解液的阳极室21以及用于盛装可排出或补入的阴极电解液的阴极室22，阳极室21和阴极室22内分别设置有与电源1连接的阳电极和阴电极；阳极室21和阴极室22分别与用于监测电解液pH值并控制电解液保持中性的第一pH监测控制器2连接；还包括与阳极室21连通的用于使阳极电解液再生的阳极过滤柱4、与阴极室22连通的用于使阴极电解液再生的阴极过滤柱7，阴极过滤柱7沿轴向分隔为多个用于盛装吸附剂树脂的腔室71，阴极室22连通其中一个腔室71的上端。

上述重金属污染土壤用电动修复装置中，第一pH监测控制器2用于监测阳极室21与阴极室22中电解液的pH值，当电解液为非中性时，其控制补入碱性缓冲液或酸性缓冲液使电解液保持中性。上述电动修复装置中，使用过的电解液分别引入阳极过滤柱4和阴极过滤柱7，阳极过滤柱4、阴极过滤柱7用于使电解液再生，同时可以从外界向阳极室21和阴极室22补入新的电解液，保证阴阳两极的电解液处于流动状态，能够提升电动修复效率，防止电解液中生成沉淀。上述阴极过滤柱7沿轴向分隔为多个腔室71，分别盛装有吸附剂树脂，用于阴极电解液的再生；阴极室22每次与其中一个腔室71的上端连接，不断将使用过的电解液引入腔室71，直到上述腔室71中的吸附剂树脂达到吸附饱和的状态，更换另一个腔室71与阴极室22连通，继续引入电解液进行再生；另外，将树脂吸附饱和的腔室71中的树脂进行再生或者更换。上述不同的腔室71交替使用，无需停止电动修复并更换吸附剂树脂，提高了处理效率，同时不会影响其它腔室71内利用树脂对电解液的处理。

上述重金属污染土壤用电动修复装置，通过与阳极室21和阴极室22分别连通的阳极过滤柱4、阴极过滤柱7使电解液再生，其中，阴极过滤柱7沿轴向分隔为多个腔室71，分别盛装吸附剂树脂，阴极室22每次只与其中一个腔室71连通，使用过的电解液进入上述腔室71后实现再生，上述腔室71中的吸附剂树脂达到饱和状态后，更换另外的腔室71继续对使用过的电解液进行再生。上述阴极过滤柱7分隔设置，同时阴极电解液通过再生补入阴极室循环利用，一方面保证阴阳两极的电解液处于流动状态，提升电动修复效率，防止电解液中生成沉淀；另一方面通过更换腔室71使用不同腔室71内的吸附剂树脂处理电解液，无需不停地更换吸附剂树脂，提高了处理效率，同时某一腔室71内的吸附剂树脂达到饱和状态后，可以进行再生或者更换，而不会影响另外腔室71内吸附剂树脂对电解液进行的处理，还可以实现吸附剂树脂的循环利用。

优选地，腔室71的数量至少为两个。上述腔室71目的在于在无需停止电动修复的情况下实现对电解液的再生，因此数量至少为两个，且可以根据电动修复过程中电解液的使用程度以及阴极过滤柱7的体积来设计腔室71的实际数量。

优选地，腔室71的下端连通用于冲洗吸附剂树脂的树脂再生系统。上述腔室71的下端与树脂再生系统连通，目的在于对吸附剂树脂进行再生，实现吸附剂树脂的循环利用。

优选地，腔室71的下端连通用于冲洗吸附剂树脂的清水储备机构10。上述腔室71下端与清水储备机构10连通，目的在于利用清水对吸附饱和的树脂进行冲洗，以除掉树脂表面吸附的浑浊物杂质，如电极长时间浸泡后被电解液腐蚀产生的物质、电解液中的土壤小颗粒等。

优选地，腔室71的下端连通用于冲洗吸附剂树脂的清洗液储备机构9。上述腔室71下端与清洗液储备机构9连通，目的在于利用清洗液对吸附饱和的树脂进行冲洗，以对树脂表面吸附的重金属离子进行解吸，使重金属离子进入清洗液中从而便于下一步对重金属的回收。

上述腔室71中的树脂优选先用清水从底部开始冲洗，然后再用清洗液进行冲洗。

优选地，腔室71还连通有用于对冲洗后的混合液进行重金属回收的回收机构11，回收机构11连通有用于盛装碱液从而将重金属转化为重金属氢氧化物的碱液储备机构17，回收机构11内设置有用于截留重金属氢氧化物的第一筛板12。上述冲洗后的混合液引入回收机构11，同时经过碱液储备机构17中碱液的冲洗，混合液中的重金属转化为重金属氢氧化物沉淀且被回收机构11中的第一筛板12截留，此时可以收集截留后的重金属氢氧化物。上述回收机构11实现了在土壤原位电动修复中同步处理电解液的同时初步回收土壤中的重金属，符合可持续发展的理念。

优选地，腔室71与回收机构11之间设置有用于对冲洗后混合液进行过滤的第一过滤机构13，第一过滤机构13内设置有用于截留冲洗后混合液中颗粒物的第二筛板14；第一过滤机构13中第二筛板14的下方连通碱液储备机构17。上述在腔室71与回收机构11之间设置的第一过滤机构13，用于过滤阴极电解液中的颗粒物，避免后续颗粒物与重金属回收物质混合难以分离；另外，第一过滤机构13能够作为有效的缓冲机构，在此缓冲机构的第二筛板14下方加入碱液，使碱液与冲洗后混合液充分混合反应，使重金属反应完全，以便于在回收机构11中对重金属的完全回收。

优选地，回收机构11连通用于调节冲洗后混合液pH值为中性的中和机构16，中和机构16连接用于监测冲洗后混合液pH值的第二pH监测控制器18并连通有酸液储备机构19。上述中和机构16用于调节冲洗后混合液的pH值使之中和，成为再生水并能够循环利用。首先利用第二pH监测控制器18对冲洗后混合液的pH值进行监测，然后控制酸液储备机构19加入合适量的酸液对电解液进行中和，最终形成再生水。

优选地，中和机构16连通用于接收中和后的混合液并清洗吸附剂树脂的清水储备机构10。上述中和机构16与清水储备机构10连通，使中和机构16中形成的再生水回收再利用，在电动修复装置中用来清洗吸附剂树脂，使树脂能够再次循环利用。

优选地，中和机构16与清水储备机构10之间设置用于对中和后的混合液进行过滤的第二过滤机构15。上述中和机构16与清水储备机构10之间设置的第二过滤机构15，过滤中和后的混合液中的剩余杂质，使再生水更加纯净，有利于后续树脂的冲洗。

优选地，阳极室21与阳极过滤柱4分别连通有阳极电解液储备机构5；阴极室22与腔室71分别连通有阴极电解液储备机构8。上述电解液储备机构的设置能够直接对阳极室21、阴极室22、阳极过滤柱4、阴极过滤柱7分别补充电解液，使电动修复装置实现全自动化。

优选地，第一pH监测控制器2与阳极室21分别连通碱性缓冲液储备机构3，第一pH监测控制器2与阴极室22分别连通酸性缓冲液储备机构6。上述第一pH监测控制器2在时刻监测阳极室21与阴极室22中的电解液pH值，当pH值大于或小于7时，其能够分别控制碱性缓冲液储备机构3与酸性缓冲液储备机构6对阳极室21、阴极室22分别补入碱性缓冲液与酸性缓冲液，以保持阳极室21、阴极室22内的电解液为中性。

上述电动修复装置的工作原理及工作过程：打开电源1，电动修复开始，打开第一pH值监测控制器，监测阴阳两级电解液的pH值，同时控制碱性缓冲液储备机构3和酸性缓冲液储备机构6加入缓冲液，以维持电解液处于中性条件下；将阳极电解液储备机构5、阴极电解液储备机构8中的电解液不断补充进入阴阳两级，同时使用过的电解液进入阴极过滤柱7中的一腔，阳极过滤柱4再生，保证阴阳两级的电解液处于流动状态，提升电动修复效率，防止电解液中生成沉淀。等阴极过滤柱7中的一腔内树脂达到吸附饱和，换一腔进行电解液再生，将达到吸附饱和的一腔接入树脂再生系统。先用清水储备机构10中的清水由底部开始冲洗树脂，再用清洗液储备机构9中的清洗液冲洗树脂，冲洗液进入第一过滤机构13，颗粒物被第二筛板14截留，通过碱液储备机构17向过滤后冲洗液中加入碱液，进入重金属回收机构11，生成的重金属氢氧化物被第一筛板12截留，剩余液体进入中和机构16，通过第二pH值监测控制器和酸液储备机构19，调节水体pH值为中性，进入第二过滤机构15，过滤后即为再生水，进入清水储备机构10，用于下一次树脂再生。当一腔中的树脂洗净后，打开第一过滤机构13，去除被截留颗粒物，再打开重金属回收机构11，收集重金属氢氧化物沉淀。

本实用新型的优选实施例公开了一种适用于重金属污染土壤的电动修复中电解液处理及重金属回收的装置。上述装置采用多腔型阴极过滤柱7对阴极电解液进行过滤，在电动修复的同时，对多腔型过滤柱内吸附饱和的树脂进行解吸，将高浓度重金属离子解吸液与碱液混合，生成重金属氢氧化物沉淀并对其进行回收，之后对去除重金属的解吸液进行酸碱中和与过滤处理，得到再生水，并将其回用到树脂解吸过程中。上述装置同步实现了重金属污染土壤电动修复电解液的处理与重金属的初步回收，解决了电动修复电解液的处理问题与土壤中重金属回收问题，提高了电动修复效率，符合绿色可持续发展理念。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种重金属污染土壤用电动修复装置，其特征在于，

包括用于填充土样的土壤室(20)，分别设置于所述土壤室(20)两端用于盛装可排出或补入的阳极电解液的阳极室(21)以及用于盛装可排出或补入的阴极电解液的阴极室(22)，所述阳极室(21)和所述阴极室(22)内分别设置有与电源(1)连接的阳电极和阴电极；所述阳极室(21)和所述阴极室(22)分别与用于监测电解液pH值并控制电解液保持中性的第一pH监测控制器(2)连接；

重金属污染土壤用电动修复装置还包括与所述阳极室(21)连通的用于使阳极电解液再生的阳极过滤柱(4)、与所述阴极室(22)连通的用于使阴极电解液再生的阴极过滤柱(7)，所述阴极过滤柱(7)沿轴向分隔为多个用于盛装吸附剂树脂的腔室(71)，所述阴极室(22)连通其中一个所述腔室(71)的上端。

2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤用电动修复装置，其特征在于，

所述腔室(71)的数量至少为两个。

3.根据权利要求1所述的重金属污染土壤用电动修复装置，其特征在于，

所述腔室(71)的下端连通用于冲洗吸附剂树脂的树脂再生系统。

4.根据权利要求3所述的重金属污染土壤用电动修复装置，其特征在于，

所述腔室(71)的下端连通用于冲洗吸附剂树脂的清水储备机构(10)；和/或

所述腔室(71)的下端连通用于冲洗吸附剂树脂的清洗液储备机构(9)。

5.根据权利要求3所述的重金属污染土壤用电动修复装置，其特征在于，

所述腔室(71)还连通有用于对冲洗后的混合液进行重金属回收的回收机构(11)，所述回收机构(11)连通有用于盛装碱液从而将重金属转化为重金属氢氧化物的碱液储备机构(17)，所述回收机构(11)内设置有用于截留重金属氢氧化物的第一筛板(12)。

6.根据权利要求5所述的重金属污染土壤用电动修复装置，其特征在于，

所述腔室(71)与所述回收机构(11)之间设置有用于对冲洗后所述混合液进行过滤的第一过滤机构(13)，所述第一过滤机构(13)内设置有用于截留冲洗后所述混合液中颗粒物的第二筛板(14)；所述第一过滤机构(13)中所述第二筛板(14)的下方连通碱液储备机构(17)。

7.根据权利要求5所述的重金属污染土壤用电动修复装置，其特征在于，

所述回收机构(11)连通用于调节冲洗后所述混合液pH值为中性的中和机构(16)，所述中和机构(16)连接用于监测冲洗后所述混合液pH值的第二pH监测控制器(18)并连通有酸液储备机构(19)。

8.根据权利要求7所述的重金属污染土壤用电动修复装置，其特征在于，

所述中和机构(16)连通用于接收中和后的所述混合液并清洗吸附剂树脂的清水储备机构(10)。

9.根据权利要求8所述的重金属污染土壤用电动修复装置，其特征在于，

所述中和机构(16)与所述清水储备机构(10)之间设置用于对中和后的所述混合液进行过滤的第二过滤机构(15)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的重金属污染土壤用电动修复装置，其特征在于，

所述阳极室(21)与所述阳极过滤柱(4)分别连通有阳极电解液储备机构(5)；所述阴极室(22)与所述腔室(71)分别连通有阴极电解液储备机构(8)；和/或

所述第一pH监测控制器(2)与所述阳极室(21)分别连通碱性缓冲液储备机构(3)，所述第一pH监测控制器(2)与所述阴极室(22)分别连通酸性缓冲液储备机构(6)。