[发明专利]一种双环立式自清洁型原位脱水减污电动修复装置及方法

说明书

一种双环立式自清洁型原位脱水减污电动修复装置及方法，该装置包括孔隙水收集环、阴极保护液释放环、导水绝缘防堵阴极、惰性阳极、阴极保护液储存池、孔隙水储存池、pH传感器、蠕动泵、可编程控制器；阴极保护液释放环通过导水绝缘防堵阴极与孔隙水收集环连接，水绝缘防堵阴极环绕惰性阳极设置，水绝缘防堵阴极中设有毛细导水滤管，阴极保护液释放环通过毛细导水滤管与孔隙水收集环连通，孔隙水收集环和阴极保护液释放环与蠕动泵连接，蠕动泵与孔隙水储存池和阴极保护液储存池连通；孔隙水储存池中安装有pH传感器，pH传感器和蠕动泵与可编程控制器连接。本发明可以最大化导排孔隙水与分离污染物为目的，减轻电极堵塞和阴极区污染物富集。

技术领域

本发明涉及污染底泥治理修复领域，具体是一种双环立式自清洁型原位脱水减污电动修复装置及方法。

背景技术

底泥是河湖水生态系统的重要组成部分，主要由无机矿物、有机物和流动相组成。我国河湖众多，在许多经济发达、人口密集地区，工农业生产等人类活动导致河湖受到不同程度污染，大量污染物在底泥中富集造成严重内源污染。当底泥污染物浓度高出本底值2～3倍时，即认为对人类及水生生态系统有潜在危害，需要进行原位覆盖、疏浚等方式进行污染释放控制。

电动力学技术(Electrokinetics)是一种修复受污染底泥的绿色技术，主要用于从低渗透性底泥中去除重金属和有机污染物。其原理是通过向污染底泥施加直流电场，使水分和污染物在电场作用下发生迁移而达到去除的目的。电场作用下的迁移主要通过电迁移和电渗析作用进行。电迁移作用是指底泥孔隙水中带电离子在电场作用下的迁移过程；电渗析是底泥孔隙水本身的运动过程。电动力学技术既可用于底泥脱水处理，也可用于底泥重金属和有机污染物的去除。

目前，多数电动修复装置通常由阳极、阴极、样品室、阳极室、阴极室、直流电源等组成，结构复杂，工程应用难度较大。低压直流电场中，底泥孔隙水被电解产生H⁺与OH-，阳离子及孔隙水向阴极迁移，阴离子则向阳极迁移。底泥中的中性污染物受电渗流和H⁺的影响被溶解和释放，并随着孔隙水运移在电极附近富集。然而，由于未能排除孔隙水，污染物在底泥介质中发生了迁移而非分离；且H⁺和OH-的大量蓄积，还导致了阳极的快速酸化腐蚀，和阴极的碱化与金属离子的沉淀络合。另外，阳离子特别是带正电的重金属离子将与阴极附近蓄积的OH-相遇并生成沉淀，堵塞底泥微孔，致使电导降低，能耗升高和修复效率下降。因此，对电动修复来说，快速排出孔隙水，避免H⁺与OH-在电极附近大量聚集，缓解电极堵塞与极化，是提高污染底泥电动修复效率需要迫切解决的关键技术难题。

专利CN 201710042701公开了一种污染土壤电动修复装置，由若干个处理单元通过串联或并联组成。每个处理单元由立式圆柱状绝缘处理箱、立式圆柱状COMBOPO可拆卸更换式复合阴极、惰性阳极、自制非标可编程SynC交直流混合供电电源和CAMP袋等部件组成，可应用于重金属和/或有机和/或放射性污染土壤和/或淤泥和/或固体废弃物修复和处理，也可应用于稀有和/或稀土和/或贵金属贫矿的富集和提取。

专利CN201721112967公开了一种适于机械化布设的柔性一体化电动修复装置，包括多功能电极带、导电土工布和排液管，可实现导电、导水和自流排水一体化；所述多功能电极带可根据土壤修复深度可加工成不同宽幅面，可直接插入土壤且只需一端导线连接电源，简单方便，不易腐蚀，抗剪性好；具有柔性特点，可成卷叠放，节省空间，便于运输和机械化大面积布设。

专利CN 201711172415公开了一种基于孔隙水导排的河湖污染底泥原位减量除污装置，包括直流稳压电源、蠕动泵、电动脱水除污电极。电动脱水除污电极包括导水电极板、设于导水电极板两侧的带孔有机玻璃板、设于带孔有机玻璃板外侧的滤网、盖设于导水电极板的上覆水隔绝罩。具有野外工作能力强，底泥污染物的原位分离与去除效果好，动力消耗少，运行成本低，维护简单，无化学药剂污染和固体废物产生，对河湖底栖生态环境影响小等优点。