[实用新型]一种重金属污染土壤电动修复装置

说明书

本实用新型公开了一种重金属污染土壤电动修复装置，包括：电极组件：包括若干个竖向插入土壤区的阳极棒和水平设于土壤区表面阴极区域的阴极金属网、可渗透墙和滤网，所述阳极棒和阴极金属网分别外接电源的正负极；水循环组件：水循环组件包括设于土壤区周围的两个入水槽，一个出水槽和一个隔水板，两个入水槽位于其中相对的两侧，出水槽位于两个入水槽之间，隔水板位于出水槽对面，所述入水槽与土壤区在底部连通，所述土壤区与出水槽溢流连通。本实用新型使用电能和水势能，使得土壤中重金属自土壤底部向顶部移动，在靠近阴极附近与电解产生的氢氧根结合形成氢氧化物沉淀。重金属氢氧化物经过过滤后随着可渗透墙的剥离而移除出土壤环境。

技术领域

本实用新型涉及重金属污染土壤修复领域，具体涉及一种重金属污染土壤电动修复装置。

背景技术

土壤电动修复法的基本原理是在污染土壤区域插入电极，施加直流电后形成电场，土壤中的污染物在直流电场作用下定向迁移，富集在阴极区域，再通过其他方法(电镀、沉淀/共沉淀、抽出、离子交换树脂等)去除。

土壤电动修复过程中污染物的迁移机理有3个现象：

(1)电渗析：土壤孔隙表面带有负电荷，与孔隙水中的离子形成双电层，在外加电场作用下，土壤中的孔隙水从阳极向阴极方向流动。随孔隙水迁移的污染物质富集在阴极附近，可以被抽出进行处理；

(2)电迁移：带电离子或配位体在外加电场作用下向电性相反的电极迁移(正离子向阴极迁移,负离子向阳极迁移)的过程；

(3)电泳：土壤中带电胶体粒子，包括细小土壤颗粒、腐殖质及微生物细胞等，在外加电场作用下的迁移。从而可以除去这些胶体粒子和吸附在这些颗粒上的污染物质。

土壤电动修复方法原理不涉及有毒化学试剂的使用，不会造成二次污染。电能易得到、价低且易控制。该方法对多种金属元素有明显效果，非常适合耕地土壤重金属污染治理。目前该方法还停留在实验室研究以及农田中试(一亩范围内的试验)，未实现大规模工程化治理。国内没有涉及该方法的具体较大规模治理项目。

该治理方法主要关键点是(1)电场的布设。为了适用于工程化操作，阳极和阴极的设置必须简单、易维护且低廉、可靠。(2)重金属的移除。重金属在电场中迁移后会富集在阴极附近，为了彻底降低土壤中重金属含量，需要将重新富集的重金属元素移除出土壤并回收。(3)土壤底部防漏水。整个治理过程需要保持土壤水饱和，这要求土壤底部需要隔水。(4)阴阳极电解产生的氧气和氢气的排放。残留的气体会形成含气层，不导电。(5)控制土壤中碱性带位置。重金属元素迁移至饱含氢氧根的碱性带时会形成氢氧化物沉淀，停止迁移。

CN201710295059-重金属污染土壤的电动修复装置及电动修复方法中使用的方案为最原始的版本方案。采用板状电极，左右设置，电极板间产生均匀电场。阳离子自阳极向阴极移动。土壤和电极板间有间隔，形成阳极区和阴极区。该传统方案存在如下问题：(1)成本极高。农田里使用石墨板价格极为高昂，且使用周期很短(不到一周就腐蚀了)。其他金属阳极二次污染风险太高且不耐用，不合适；(2)为了隔出阴极区和阳极区，对土壤的隔挡且透水较难实现。 20cm厚(农田里耕作层厚度，也是重金属富集区域)，超过20cm宽的土壤水饱和时对侧面的压力极大，常用的布膜、滤网无法承受土壤压力；(3)土壤中会形成碱性带。靠近阴极区域土壤由于电解产生的氢氧根进入而使pH值碱性，重金属迁移至碱性土壤区域后会和氢氧根形成难溶的氢氧化物，从而停止迁移； (4)重金属元素回收困难。重金属元素进入阴极区后沉淀在底部；(5)下雨会使处理池中水位上升，最后导致阴阳极直接接触，导致短路。