[发明专利]一种有机污染土壤修复系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机污染土壤的修复技术，具体的说是一种采用对称电场对有机污染土壤进行修复的动修复系统与方法。

背景技术

有机污染土壤的电动修复是20世纪90年代发展起来的一种强化修复技术。通过污染土壤中插入的惰性电极，形成直流电场，在多种电动效应的作用下，提高微生物的活性，优化修复因子，加速有机污染物的降解。与其他技术相比电动修复方法具有高效、安全等优点。

制约有机污染土壤电动修复效果有两个主要不利因素，首先是阳极酸化引起的土壤环境pH值不均衡。原因是施加直流电场后，在电极附近发生水分子的氧化还原反应，在阳极区和阴极区分别生成H⁺离子和OH^-离子，并且形成酸峰和碱峰，使土壤分成酸性和碱性区域。影响土壤中微生物活性进而降低污染物的去除效率；其次是电场利用率偏低降低了污染物的去除效率。但目前已有的电极矩阵排列方式和电极的利用方式都没能从根本上将电场无效作用区降至最小。而修复区域内有效作用面积、电场强度与污染物的降解效率正相关。

为了解决阳极酸化问题目前已经提出了很多控制方法，如：在两极间进行电解液的循环(Lee and Yang.，2000)；外加阳离子交换膜(Li et al.，1998)；在两极区域附近添加缓冲液(Saichek et al.，2003)；电极逼近法控制土壤pH值变化(Shen et al.，2007)。这些方法均可以在一定程度上解决阳极酸化问题，但普遍是具有操作复杂、控制难度大、成本高等缺陷。为了提高电场利用率，增加电场作用面积，目前已经提出了一些解决办法，如采用一维/二维电极构型形成电极矩阵，双向运行的方法(王慧等.，2006)。但目前的电极双向运行方法由于相邻两个电极之间极性一直相同，因此在处理单元内存在修复死角，导致电场利用率低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种能克服修复死角、提高电场利用率的有机污染土壤电动修复系统与方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明修复方法：修复过程采用对称电场形式，即：修复区域中与每个电极距离相等的点电场强度相同，在电场中物质的运移形式相同；基于网格方式排列电极，对修复区域内电极实施电动控制，在可调周期内对电极进行极性切换；使每个电极间歇处于修复效率较高的阳极状态；避免阳极酸化的同时使每个单电极间歇处于修复效率较高的阳极状态，用以增加电场有效利用面积、消除修复死角；

所述对称电场指在修复周期内，修复区域中与每个电极距离相等的点电场强度相同；在电场中物质的运移形式也完全相同；所述极性切换通过电扫描的方式进行行/列电极组的转换；

所述电动控制是将矩阵中电极分别连接到继电器的触电上，继电器与PLC连接，通过PLC控制继电器的吸合，实现电极极性切换、电流脉冲实施；

在修复过程中，针对污染物添加降解菌以及微生物所需的营养元素，强化电动修复效果，可增加有机污染物的去除效率。

其中所述降解菌可以根据所修复的污染土壤类型不同进行选取。以石油污染土壤为例，可选自球形节杆菌(Arthrobacter globiformis)，木棍杆菌(Clavibacter xyli)，萎蔫短小杆菌(Curtobacterium flaccumfaciens)，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，铜绿假单孢杆菌(Pseudomonas aeruginosa)，芽孢杆菌(Bacillus sp.)组合成复合菌剂，按浓度等比例混合；

所述营养可选自无机硝酸盐类、无机磷酸盐类中的一种或其组合，按N/P为100∶1添加。

本发明修复系统包括：

一断路器，断路器接外接电源；

一开关电源，开关电源输入端接断路器，输出24V和0V电压，与可编程控制器相连；

一可编程控制器，可编程控制器存有控制程序，通过控制程序对整个系统进行控制；

控制继电器，控制继电器线圈正极接收可编程控制器控制信号；还包括与M×N个矩阵电极及控制继电器相连的电源继电器；