CN215327617U - 一种原位修复沉积物的电化学装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种原位修复沉积物的电化学装置，该装置包括反应装置和电池装置，反应装置包括有阴极、阳极和螺旋升降柱，所述螺旋升降柱依次穿过所述阴极和阳极中部，并与阴极可调节连接，所述阳极固定在螺旋升降柱的底部，所述阴极和阳极分别通过引流导线与电池装置连接；电池装置包括太阳能电池和稳压调节器，阴极和阳极分别通过引流导线连接在稳压调节器两端，太阳能电池通过导线连接在稳压调节器的两端，其正负极与阴极、阳极相连接，形成电路。本实用新型通过在水中设置阴极和阳极，连通电源，强化水中微生物的氧化还原作用，实现对沉积物的原位降解，并且选用太阳能电池作为装置的电源，实现装置的自维持运行，高效原位降解修复沉积物中的毒害性有机污染物。
Description
技术领域
本实用新型属于环境修复技术领域，涉及一种原位修复沉积微的电化学装置。
背景技术
随着工业、农业废水和生活污水的大量排放，大量有毒化学物质流入湖泊、河流，沉积在水体中，形成水体沉积物。这些沉积物中的化学物质往往具有生物毒性或“三致”效应(致畸、致癌、致突变效应)，严重影响水环境生态安全和人体健康。
目前，关于沉积物的修复技术主要为：异位修复技术和原位修复技术，异位修复技术是将沉积物挖出异位处置，例如疏浚工程，但异位修复技术工程较大，投资成本高，且涉及后续安全处置和资源化利用的繁琐技术问题；原位修复技术通常是向水体中投入化学药剂、微生物菌剂或依靠水生植物等方法修复沉积物，依靠投放的试剂与污染物发生生化反应，改变原有污染物的性状，提高生物的可利用度，提高对污染物的降解作用，但是投放化学药剂经济成本高，且容易导致二次污染；加入微生物菌剂难以靶向作用于沉积物中的目标污染物，且存在生态安全隐患；水生植物修复进程缓慢，且不适用沉积物中污染物的去除。因此有必要开发能够高效治理沉积物且经济适用的修复技术。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种原位修复沉积物的电化学装置，该装置采用太阳能电池和阴阳极构成原电池，可以自维持和持续强化水中微生物对沉积物中毒害性有机污染物的生物降解，实现高效、原位地修复沉积物。
本实用新型提供一种原位修复沉积物的电化学装置，其是由以下技术方案实现：
一种原位修复沉积物的电化学反应装置，包括反应装置和电池装置，所述反应装置为贯通的筒状结构，其内部设有阴极、阳极和螺旋升降柱，所述螺旋升降柱依次穿过所述阴极和阳极中部，并与所述阴极可调节连接，且所述阳极固定连接在所述螺旋升降柱底部，所述阴极和阳极分别通过引流导线与电池装置连接；所述电池装置包括太阳能电池和稳压调节器，阴极和阳极分别通过引流导线与稳压调节器两端连接，太阳能电池正负极分别通过导线与所述稳压调节器两端连接，其正负极与阴极、阳极相连接，形成回路。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
本实用新型采用电化学处理方法实现原位降解沉积物，通过设置阴极和阳极，阴极与水面接触，阳极插入到沉积物中，通过引流导线与电源连接，强化水中微生物的氧化还原作用，实现对沉积物的生物降解，并且在阴极和阳极之间设置螺旋升降柱，根据实际水深情况调节阴极与阳极之间的距离，满足不同水深的沉积物修复；同时本装置采用太阳能电池作为电源，稳压调节器太阳光强度和太阳能电池充放电电量大小自动调节阳极电势，使阳极电势能稳定维持在有利于阳极促进微生物降解毒害有机污染物的电势范围，实现装置的自维持运行，持续强化沉积物的降解。
进一步地，所述阴极和阳极均由网罩和导电碳颗粒组成，所述网罩包裹呈圆柱状，所述导电碳颗粒封装在网罩内部。导电碳颗粒封装在网罩中形成阴极层和阳极层，网罩固定导电碳颗粒，防止碳颗粒掉落，从反应装置滴露漏出。
进一步地，所述螺旋升降柱外表面设置有螺纹。
进一步地，所述网罩中部设置有与螺旋升降柱相匹配的螺纹。螺旋升降柱从阴阳极中间穿过，在网罩中部设置与螺旋升降柱相匹配的螺纹，阳极固定在螺旋升降柱的底部，转动阴极，通过螺旋升降柱上下旋转调节阴极与阳极之间的距离，使本装置可以适应不同水深的沉积物修复。
进一步地，所述反应装置壁板内侧开设空心竖槽，所述引流导线嵌入到该空心竖槽中，其一端从壁板上端穿出与所述稳压调节器连接，另一端与阴极或阳极接触。阴阳极通过引流导线连接到电池装置，电池装置为阴阳极之间提供电压，实现对沉积物的降解修复。
进一步地，所述电池装置还包括太阳能电信号采集器，其通过导线连接在稳压调节器的两端，用以监测太阳能电池电势。太阳能电信号采集器实时监控阳极的电势，根据反馈结构，调节稳压调节器，动态控制阳极的电势处于最佳的促进微生物降解毒害有机污染物的电势范围。
进一步地，还包括尖头底座，所述尖头底座固定在反应装置侧壁的底部，其尖头部分朝下，方便装置插入沉积物中。
优选地，所述反应装置由不导电材料制成。
优选地，所述网罩采用不锈钢材质制成。
附图说明
图1为本实用新型的一种原位修复沉积物的电化学装置的结构示意图；
其中，1-太阳能电池；2-稳压调节器；3-壁板；4-阴极；5-阳极；6-不锈钢网罩；7-引流导线；8-尖头底座；9-太阳能电信号采集器；10-螺旋升降柱。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，并不是全部的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。
实施例1
如图1所示，本实用新型提供了一种原位修复沉积物的电化学装置，包括反应装置和电池装置，所述反应装置内设有阴极4和阳极5，阴极4设置在反应装置上端，阳极5设置在反应装置的下端；电池装置设置在反应装置上方，通过引流导线7与反应装置的阴阳极相连接，构成回路，实现对沉积物的降解修复。
所述反应装置为贯通的筒状结构，其内部设有阴极4、阳极5和螺旋升降柱10，所述阴极4和阳极5由不锈钢网罩6和导电碳颗粒构成，不锈钢网罩呈圆柱状，导电碳颗粒封装在不锈钢网罩6中，螺旋升降柱10外表面设置有螺纹，而阴极4和阳极5的中部设有与螺旋升降柱10外周相匹配的螺纹，且螺旋升降柱10依次穿过阴极4和阳极5中部，阳极5固定在螺旋升降柱10的底部，阴极4与螺旋升降柱10可调节连接，根据水深情况的不同，转动阴极4，调节阴极4和阳极5之间的距离；同时反应装置内壁开设有空心竖槽，引流导线7内嵌于空心竖槽中，并与阴极4或阳极5接触，形成回路。在使用时，阴极4中的导电碳颗粒与水面接触，阳极5插入到沉积物中，且阴极4和阳极5分别通过内嵌于反应装置壁板3内的引流导线7与电池装置的正负极相连接，实现对沉积物的降解修复。
所述电池装置包括太阳能电池1、稳压调节器2和太阳能电信号采集器9，稳压调节器2设置在反应装置顶部，引流导线7从两侧引出并穿过反应装置的壁板，与阴极4和阳极5连接，太阳能电池1通过引流导线7连接在稳压调节器2的两侧，在稳压调节器2的两侧还连接有太阳能电信号采集器9。太阳能电池1自动充放电，通过稳压调节器2维持阴阳极之间的电压，促进阳极5附近富集有效的以阳极5作为电子受体的微生物群，强化微生物代谢沉积物中有机污染物的氧化/还原作用，太阳能电信号采集器9实时采集阳极电势数据，监控系统的运行状况。
进一步地，在反应装置底部焊接有4个尖头底座8，尖头朝向下，方便装置插入到沉积物中，阳极5与沉积物充分接触，更充分地对沉积物进行降解修复。
基于上述技术方案，本装置的运行原理为：太阳能电池1联合稳压调节器2在阴极4和阳极5施加稳定电压，使阴、阳极之间形成电势差，同时根据沉积物微环境和污染程度，通过太阳能电信号采集器9监控阳极电势数据，稳压调节器2动态控制阳极电势，使阳极5电势维持在最适合富集以阳极5作为电子受体和降解目标毒性有机污染物的最佳电势值，加快微生物加速代谢沉积物中的有机污染物，促进目标毒性污染物的生物降解。
本实施例采用亚克力板作为整个装置的构架，反应装置的筒状结构由亚克力板构成，采用不锈钢网罩6封装的高导电活性炭颗粒作为阴极4和阳极5，在反应装置的空心竖槽内嵌入钛丝作为引流导线7，钛丝一端与阴极4或阳极5接触，另一端穿出壁板与稳压调节器2连接，太阳能电池1通过引流导线7连接在稳压调节器2的两端。
在对沉积物中的有机污染物-菲的降解效果研究中，将装置放入带有菲的沉积物和污水中，阴极4的活性炭颗粒上表面紧贴水面，阳极5与沉积物接触，然后以光强12500lux的人工光源照射太阳能电池1的极板，太阳能电信号采集器9监控阳极5电势维持在在0.16-0.35V(vs.标准氢电极)之间，进行放电，对沉积物进行降解。
与自然降解的沉积物速率对比，本装置中沉积物中的菲降解的速率增大62％，在沉积物中额外补充浓度为1g/kg沉积物的乙酸钠作为沉积物中微生物共代谢的有机碳源，菲降解速率进一步增大47％。
综上所述，本实用新型提供的一种原位修复沉积物的电化学装置，通过在水中设置阴极4和阳极5，连通电源，强化水中微生物的氧化还原作用，实现对沉积物的原位降解，并且选用太阳能电池作为本装置的电源，实现本装置的自维持运行，持续强化沉积物的降解。
本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变化。
Claims (9)
1.一种原位修复沉积物的电化学装置，其特征在于，包括反应装置和电池装置，所述反应装置为贯通的筒状结构，其内部设有阴极、阳极和螺旋升降柱，所述螺旋升降柱依次穿过所述阴极和阳极中部，与所述阴极可调节连接，且所述阳极固定连接在所述螺旋升降柱底部，所述阴极和阳极分别通过引流导线与电池装置连接；所述电池装置包括太阳能电池和稳压调节器，阴极和阳极分别通过引流导线与稳压调节器两端连接，太阳能电池正负极分别通过导线与所述稳压调节器两端连接，其正负极与阴极、阳极相连接，形成回路。
2.根据权利要求1所述的一种原位修复沉积物的电化学装置，其特征在于，所述阴极和阳极均由网罩和导电碳颗粒组成，所述网罩包裹成圆柱状，所述导电碳颗粒封装在网罩中。
3.根据权利要求1所述的一种原位修复沉积物的电化学装置，其特征在于，所述螺旋升降柱的外表面设置有螺纹。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的一种原位修复沉积物的电化学装置，其特征在于，所述网罩中部设置有与螺旋升降柱外表面相匹配的螺纹。
5.根据权利要求1所述的一种原位修复沉积物的电化学装置，其特征在于，所述反应装置的壁板内侧开设空心竖槽，所述引流导线嵌入到该空心竖槽中，其一端从壁板上端穿出与所述稳压调节器连接，另一端与阴极或阳极接触。
6.根据权利要求1所述的一种原位修复沉积物的电化学装置，其特征在于，所述电池装置还包括太阳能电信号采集器，其通过导线连接在稳压调节器的两端，用以监测所述太阳能电池电势。
7.根据权利要求1所述的一种原位修复沉积物的电化学装置，其特征在于，还包括尖头底座，所述尖头底座固定在反应装置的底部，其尖头部分朝下。
8.根据权利要求1所述的一种原位修复沉积物的电化学装置，其特征在于，所述反应装置由不导电材料制成。
9.根据权利要求2所述的一种原位修复沉积物的电化学装置，其特征在于，所述网罩采用不锈钢材质制成。
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| CN202121042937.7U CN215327617U (zh) | 2021-05-14 | 2021-05-14 | 一种原位修复沉积物的电化学装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN114634240A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-06-17 | 广州市怡地环保有限公司 | 一种污水处理系统及其污水分阶式净化的处理方法 |
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| CN114634240B (zh) * | 2022-03-28 | 2023-05-02 | 广州市怡地环保有限公司 | 一种污水处理系统及其污水分阶式净化的处理方法 |
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