CN213288123U - 一种电动土壤重金属去除装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动土壤重金属去除装置，包括阳极棒、进水管、阳极放置管和出水管，进水管、阳极放置管和出水管依次连通，阳极放置管水平设置，阳极放置管包括放置段，放置段的横截面形状为三角形，阳极棒沿放置段的轴向设置在放置段内，阳极棒支撑于放置段的底壁上，放置段的底部供进水管流入的液体流动，放置段的尖状顶部汇集阳极棒处产生的气体，放置段的侧壁底部设置有防屏蔽透水孔，防屏蔽透水孔避免放置段内静电屏蔽以及供放置段内液体与土壤接触。

Description

一种电动土壤重金属去除装置

【技术领域】

本实用新型涉及一种电动土壤重金属去除装置，属于土壤重金属污染治理领域。

【背景技术】

电动修复治理技术具有对土壤结构破坏小、原位治理、治理周期短和治理价格相对低廉等特点，适合耕地土壤重金属污染治理。电动装置的工作原理为依靠建立直流电场使得土壤中的重金属离子不断移动至阴极，并通过阴极附近的重金属捕集材料吸附，从而移除土壤中重金属离子。由于目前电动修复装置普遍存在阳极电极产生的气体难以排放，阳极强酸性电极液难以及时调节至中性，以及雨水干扰治理过程等实际问题，极大得阻碍了现场电动修复过程中直流电场的正常工作，导致重金属离子的去除效率难以满足实际需要。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种重金属离子去除效率更高的电动土壤重金属去除装置。

解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种电动土壤重金属去除装置，包括阳极棒、进水管、阳极放置管和出水管，进水管、阳极放置管和出水管依次连通，阳极放置管水平设置，阳极放置管包括放置段，放置段的横截面形状为三角形，阳极棒沿放置段的轴向设置在放置段内，阳极棒支撑于放置段的底壁上，放置段的底部供进水管流入的液体流动，放置段的尖状顶部汇集阳极棒处产生的气体，放置段的侧壁底部设置有防屏蔽透水孔，防屏蔽透水孔避免放置段内静电屏蔽以及供放置段内液体与土壤接触。

本实用新型的有益效果为：

进水管处进水后流向阳极放置管，水流在放置段内与阳极棒接触，进而逐步转变为阳极液，经由防屏蔽透水孔，阳极棒处的水流能够与放置段外的土壤接触。当阳极棒通电后，借由阳极棒和阴极之间的水流和土壤，阳极棒会与土壤表面的阴极之间形成线面型的直流电场，由于放置段水平放置，且放置段横截面为三角形，线面型的直流电场经由防屏蔽透水孔前往土壤表面过程中放置段的侧壁即对电场形成避让，且避让程度远大于直流电场的弯曲程度，从而有效防止放置段侧壁对电场的屏蔽干扰，以保证该直流电场充分作用于土壤中的重金属阳离子，增加单位时间内土壤中的金属阳离子向阴极处迁移数量，提升金属阳离子迁移效率。阳极棒处产生的少量气体在浮力作用下汇集至放置段的顶部空间，避免不导电气体堵塞防屏蔽透水孔，切断直流电场。放置段的顶部尖状收拢结构对气体有良好的聚集汇拢作用，从而有助于气体随阳极液从出水管排出。放置段底部具有充分的空间供阳极液流动，从而提升阳极液的排出速度。放置段的底壁对阳极棒直接进行支撑，减少了放置段内部件的设置，以减少腐蚀性阳极液的影响，同时还增加放置段内部供气液流动的空间。

本实用新型还包括电源和阴极，阴极以铁网的形式铺设在土壤表面，阳极棒、电源和阴极依次串联形成回路。

本实用新型所述进水管包括竖直设置的进水总管以及多根水平设置的进水分管，阳极放置管和出水管的数量均与进水分管的数量相同，阳极放置管水平设置，出水管竖直设置，阳极放置管还包括设置在放置段两端的第一连接段和第二连接段，进水分管的一端与进水总管的下端连通，进水分管的另一端与第一连接段连通，第二连接段与出水管的下端连通。

本实用新型所述进水总管的上端比出水管的上端高5cm。

本实用新型所述第一连接段和第二连接段靠近放置段的部分为与放置段横截面形状相匹配的过渡管，第一连接段和第二连接段远离放置段的部分为圆管，进水分管和出水管的端部均为圆管。

本实用新型所述阳极放置管还包括位于放置段下方的三棱柱体，三棱柱体的其中一面侧壁与放置段底面固定。

本实用新型所有阳极棒与电源连接的导线经由各个进水分管于进水总管处缠绕汇集。

本实用新型所述进水总管的上端位于土壤上方，进水总管的上端设置有增加进水口面积的集水漏斗，出水管的上端设置有缩减出水口面积的环盖。

本实用新型所述出水管的底部向下凸出形成圆锥状的集沙漏斗，出水管的侧壁开设有至少两个安装孔，安装孔的边缘朝出水管内延伸形成环形壁，环形壁上设置有内螺纹，第二连接段的圆管部分外壁设置有外螺纹，第二连接段与环形壁螺纹连接。

本实用新型所述阳极棒表面包覆有聚四氟乙烯薄膜，聚四氟乙烯薄膜外表面缠绕有聚四氟乙烯网。

本实用新型的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型实施例1的电动土壤重金属去除装置的主视结构示意图；

图2为图1中A-A向剖面结构示意图；

图3为图1中B向剖面结构示意图；

图4为本实用新型实施例2的放置段横截面结构示意图；

图5为本实用新型实施例3的电动土壤重金属去除装置的剖面结构示意图；

图6为本实用新型实施例4的出水管剖面结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合本实用新型实施例的附图对本实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1：

参见图1-3，本实施例提供的是一种电动土壤重金属去除装置，包括电源(图中未示出)、阴极(图中未示出)、阳极棒4、进水管1、阳极放置管和出水管3。

电源位于土壤上方，阳极棒4位于土壤内，阴极设置在土壤表面，电源、阳极棒4和阴极依次电连接形成回路。电源通电之后，阳极棒4和阴极之间，即阳极棒4和土壤表面之间，形成了直流电场，土壤中的重金属离子持续向阴极迁移。

进水管1、阳极放置管和出水管3依次连通，水从进水管1的进水口11进入进水管1，然后流经阳极放置管，最终从出水管3的出水口31处排出。

阳极放置管水平设置，阳极放置管包括放置段22，阳极棒4沿放置段22的轴向设置在放置段22内，阳极棒4支撑于放置段22的底壁上，水流与阳极棒4接触形成阳极液。放置段22的横截面形状为三角形，其中放置段22的顶边在竖直方向上投影完全落在放置段22的底面上，考虑到对称性，该横截面可以为顶角为60°、90°或120°的等腰三角形。因此整个放置段22为下大上小的结构。

放置段22的侧壁设置有防屏蔽透水孔24，优选的，防屏蔽透水孔24位于放置段22的侧壁底部，以尽可能靠近阳极棒4。阳极棒4通电后，阳极棒4产生的电场可以依托阳极液通过防屏蔽透水孔24到达放置段22的外侧土壤，直至土壤表面处的阴极，使得土壤中的重金属离子不断移动至阴极，从而提升单位时间内重金属离子向阳极棒4的迁移量，进而提升迁移效率。

阳极棒4位于放置段22底部，防屏蔽透水孔24位于放置段22的侧壁底部，阳极棒4上产生的气体在浮力作用下聚集在放置段22的顶部，对防屏蔽透水孔24进行避让，从而防止气体堵住防屏蔽透水孔24。此外，防屏蔽透水孔24轴线和阳极棒4轴线所构成平面垂直于放置段22的侧壁，由此使得位于放置段22底部的阳极棒4和防屏蔽透水孔24外土壤之间的距离最小化，增加阳极棒4产生的电场强度。综合二者，防屏蔽透水孔24一般位于阳极棒4的侧上方。

放置段22的顶角越大，直流电场在防屏蔽透水孔24处切线与放置段22侧壁之间夹角越大。直流电场的不同位置弯曲度有所不同，但是不论何种情况，在放置段22外放置段22的外侧壁始终是朝偏离直流电场的方向延伸的，电场离开防屏蔽透水孔24后难以靠近放置段22的外侧壁，从而使得电场能顺利到达阴极处，充分保证了金属离子向阴极处迁移效率。

进水管1流入的液体更换阳极棒4处酸性的阳极液，其中在势能差作用下阳极液于放置段22的底部流动，以提供阳极液充足流动空间，促进阳极液向出水管3流动，最后从出水管3的出水口31处排出。

阳极棒4处产生的气体在浮力作用下汇集至放置段22的顶部顶角，放置段22的顶部尖状收拢结构对气体有良好的聚集汇拢作用，从而有助于不导电气体在水流带动下向出水管3排出。由于防屏蔽透水孔24被土壤堵住，气体极少能从防屏蔽透水孔24处离开放置段22。

放置段22的底壁对阳极棒4直接进行支撑，避免在放置段22内额外设置对阳极棒4进行支撑的零部件，以减少腐蚀性阳极液的影响，同时还增加放置段22内部供气液储集、流动的空间。

为提升电动土壤重金属去除装置的工作效率，本实施例进水管1包括竖直设置的进水总管以及多根水平设置的进水分管，阳极放置管和出水管3的数量均与进水分管的数量相同，每根阳极放置管内均放置有一根阳极棒4。进水口11位于进水总管的上端，进水口11位于土壤表面的上方，进水总管的下部和进水分管埋入土壤中。考虑到性价比，进水分管数量有四根，四根进水分管在同一水平面内呈十字排布。由于整个电动土壤重金属去除装置以进水总管轴线为中心轴呈高度对称，故而本实施例仅以其中一根进水分管所在支路为代表进行叙述。

阳极放置管还包括分别固定在放置段22两端的第一连接段21和第二连接段23。进水分管的一端与进水总管的下端连通，进水分管的另一端与第一连接段21连通，出水管3竖直设置，且出水管3为L型管，第二连接段23与出水管3的下端连通，出水口31位于出水管3的上端，出水口31同样在土壤表面的上方。水从进水口11进入进水总管，然后分流至各个进水分管，进水分管内液体经由对应的第一连接段21、放置段22、第二连接段23和出水管3，最终从对应出水口31排出。

由于进水分管横截面和出水管3的下端横截面均为圆形，即进水分管和出水管3的下部均为圆管，而放置段22的横截面为三角形，因此第一连接段21和第二连接段23靠近放置段22的部分为与放置段22横截面形状相匹配的过渡管，第一连接段21和第二连接段23远离放置段22的部分为圆管。过渡管的横截面从三角形逐渐向圆形转变，以平滑地与圆管部分连接，从而在确保第一连接段21和第二连接段23端部密封性的基础上起到连接作用。

优选的，所有阳极棒4与电源连接的导线5经由各个进水分管于进水总管内或外缠绕汇集，从而便于所有阳极棒4电连接至同一个电源上，以减少电源数量和导线使用量。

进水总管的上端比出水管3的上端高5cm，从而防止进水管1内液体倒灌，在其他实施例中出水管3管径尺寸与进水总管管径相近，或出水管3和进水管1分布杂乱的情况下，便于实验人员区分进水管1和出水管3。

每日从进水口11处进水，在水压作用下酸性的阳极液流动至出水口31，从而能够中和土壤表面碱性的阴极液，中和后的液体经过过滤重新抽入进水口11，从而节约用水。同时对一个进水口11内换水和添加药剂，能够同时作用在四个阳极放置管，控制和调节效率很高。

实施例2：

参见图4，本实施例与实施例1的区别在于，阳极放置管还包括位于放置段22下方的三棱柱体25，三棱柱体25的其中一面侧壁与放置段22的底部外壁面固定。三棱柱体25的底部侧棱能够使放置段22更为轻易地压入土壤内，且压入后实心的三棱柱体25能够使阳极放置管重心下移，以使阳极放置管在土壤中更为稳定。本实施例中阳极放置管在放置段22处的横截面外轮廓为四边形，进一步的，该四边形的四个顶点位于同一圆上，以使阳极放置管在放置段22处的横截面更为接近圆形，从而降低过渡管的设计长度，相应可以增加第一连接段和第二连接段上圆管部分长度，从而增加与进水分管和出水管之间的连接强度，也可以增加放置段22的长度，从而增加放置段22内放置的阳极棒4的长度，增加土壤中重金属处理效率和处理范围。

实施例3：

参见图5，本实施例与实施例1的区别在于，进水总管的上端设置有增加进水口11面积的集水漏斗12，出水管3的上端设置有缩减出水口31面积的环盖32。下雨时集水漏斗12能够增加进水口11处收集的雨水量，出水口31面积收缩后出水口31内落入的雨水量相较进水口11处更少，从而在确保对雨水收集利用的情况下防止液体阳极液从出水口31向进水口11方向倒流。

本实施例出水管3位于土壤上方的外壁上还设置有环形的缓冲盖37，缓冲盖37的中间部分向下凹陷，使得整个缓冲盖37成碗状，出水口31处溢出的液体经过缓冲盖37的缓冲后再落到土壤表面，从而避免土壤表面形成坑洼。

实施例4：

参见图6，本实施例与实施例1的区别在于，出水管3并非L形管。

本实施例中出水管3顶部开口以形成出水口31，出水管3的底部向下凸出形成圆锥状的集沙漏斗36，以使出水管3的底部密封，集沙漏斗36围拢形成储沙槽35。集沙漏斗36的底部锥头部分还能使出水管3更容易地刺入土壤内。

出水管3的侧壁开设有至少两个安装孔34，安装孔34的边缘朝出水管3内延伸形成环形壁33，环形壁33上设置有内螺纹，第二连接段的圆管部分外壁设置有外螺纹，第二连接段与环形壁33螺纹连接，以使第二连接段插入至出水管3内，放置段内的泥沙经由阳极液流入出水管3内后沉积在储沙槽35内，从而避免放置管内阳极液流动被泥沙堵塞以及阳极棒被泥沙覆盖。出水管3上安装孔34数量增加后可以连接多个阳极放置管，此外还可以形成阳极放置管、出水管3、阳极放置管、出水管3依次连通的结构，从而极大扩展电动土壤重金属去除装置的土壤处理范围，减少电动土壤重金属去除装置的使用数量，提升单个电动土壤重金属去除装置的土壤治理效率。

环形壁33上内螺纹设计使得出水管3的外壁面为圆柱面，减少出水管3安装至土壤中时与土壤之间的接触面积，降低出水管3的安装阻力。出水管3从土壤中拆除后可以用带有螺纹的PVC塞子堵住安装孔34。

实施例5：

本实施例与实施例1的区别在于，阳极棒表面包覆有聚四氟乙烯网，用硅胶套卡住阳极棒和聚四氟乙烯网以及导线金属裸露部分，以避免导线金属部分在治理过程中被腐蚀。用聚四氟乙烯膜充填硅胶套内孔隙，加强密封性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本实用新型包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种电动土壤重金属去除装置，其特征在于，包括阳极棒、进水管、阳极放置管和出水管，进水管、阳极放置管和出水管依次连通，阳极放置管水平设置，阳极放置管包括放置段，放置段的横截面形状为三角形，阳极棒沿放置段的轴向设置在放置段内，阳极棒支撑于放置段的底壁上，放置段的底部供进水管流入的液体流动，放置段的尖状顶部汇集阳极棒处产生的气体，放置段的侧壁底部设置有防屏蔽透水孔，防屏蔽透水孔避免放置段内静电屏蔽以及供放置段内液体与土壤接触。

2.根据权利要求1所述的电动土壤重金属去除装置，其特征在于，还包括电源和阴极，阴极以铁网的形式铺设在土壤表面，电源、阳极棒和阴极依次电连接。

3.根据权利要求2所述的电动土壤重金属去除装置，其特征在于，所述进水管包括竖直设置的进水总管以及多根水平设置的进水分管，阳极放置管和出水管的数量均与进水分管的数量相同，出水管竖直设置，阳极放置管还包括设置在放置段两端的第一连接段和第二连接段，进水分管的一端与进水总管的下端连通，进水分管的另一端与第一连接段连通，第二连接段与出水管的下端连通。

4.根据权利要求3所述的电动土壤重金属去除装置，其特征在于，所述进水总管的上端比出水管的上端高5cm。

5.根据权利要求3所述的电动土壤重金属去除装置，其特征在于，所述第一连接段和第二连接段靠近放置段的部分为与放置段横截面形状相匹配的过渡管，第一连接段和第二连接段远离放置段的部分为圆管，进水分管和出水管的端部均为圆管。

6.根据权利要求5所述的电动土壤重金属去除装置，其特征在于，所述阳极放置管还包括位于放置段下方的三棱柱体，三棱柱体的其中一面侧壁与放置段底面固定。

7.根据权利要求3所述的电动土壤重金属去除装置，其特征在于，所有阳极棒与电源连接的导线经由各个进水分管于进水总管处缠绕汇集。

8.根据权利要求3所述的电动土壤重金属去除装置，其特征在于，所述进水总管的上端位于土壤上方，进水总管的上端设置有增加进水口面积的集水漏斗，出水管的上端设置有缩减出水口面积的环盖。

9.根据权利要求5所述的电动土壤重金属去除装置，其特征在于，所述出水管的底部向下凸出形成圆锥状的集沙漏斗，出水管的侧壁开设有至少两个安装孔，安装孔的边缘朝出水管内延伸形成环形壁，环形壁上设置有内螺纹，第二连接段的圆管部分外壁设置有外螺纹，第二连接段与环形壁螺纹连接。

10.根据权利要求1所述的电动土壤重金属去除装置，其特征在于，所述阳极棒表面包覆有聚四氟乙烯薄网，阳极棒和聚四氟乙烯薄网之间通过硅胶套固定，硅胶套内的空隙填充有聚四氟乙烯膜。

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