本發(fā)明涉及土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種原位電動(dòng)-植物修復(fù)重金屬污染土壤的裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著工業(yè)的發(fā)展和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化程度的提高，土壤污染問(wèn)題日益加劇，尤其是土壤中的重金屬不能被微生物降解，在環(huán)境中只能發(fā)生各種形態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換，重金屬污染的消除往往比較困難，對(duì)生物引起的影響和危害也逐漸成為人們關(guān)注的問(wèn)題。世界各國(guó)均開(kāi)始意識(shí)到土壤重金屬污染問(wèn)題的嚴(yán)重性，紛紛開(kāi)展與土壤修復(fù)治理相關(guān)的機(jī)理及工藝研究。

土壤重金屬污染治理的方法主要有物理法、化學(xué)法和生態(tài)修復(fù)法，每種方法都有優(yōu)點(diǎn)和長(zhǎng)處，也存在不足和缺陷。

電動(dòng)修復(fù)技術(shù)作為20世紀(jì)九十年代逐步發(fā)展起來(lái)的一種土壤重金屬修復(fù)技術(shù)，具有對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響小、節(jié)約能源、經(jīng)濟(jì)可行以及處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)修復(fù)技術(shù)的基本原理大致為在受污染的土壤兩側(cè)通以直流電流，使土壤中帶電荷的呈游離態(tài)的污染物發(fā)生定向遷移至陰陽(yáng)極區(qū)域的現(xiàn)象。然后再對(duì)陰陽(yáng)極區(qū)域進(jìn)行集中處理，從而達(dá)到降低土壤中污染物含量的目的。電動(dòng)修復(fù)運(yùn)行過(guò)程中主要包括電遷移、電滲析、自由擴(kuò)散和電泳四個(gè)現(xiàn)象。

植物修復(fù)是一種新型的重金屬污染土壤治理方法，使環(huán)境污染通過(guò)“綠色”治理技術(shù)得以修復(fù)，與傳統(tǒng)的化學(xué)修復(fù)、物理和工程修復(fù)相比較有美觀、投資維護(hù)成本低、操作簡(jiǎn)單以及不造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)。但是植物修復(fù)土壤也存在諸多問(wèn)題，如植物修復(fù)速度慢，植物易受到土壤類(lèi)型、溫度、濕度的限制等缺陷。

因此，傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)易造成二次污染以及植物修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題亟需解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：為了克服和解決傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)易造成二次污染以及植物修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種原位電動(dòng)-植物修復(fù)重金屬污染土壤的裝置。既能在不破壞原始土壤環(huán)境下對(duì)土壤中重金屬進(jìn)行修復(fù)，并且能養(yǎng)護(hù)美化待修復(fù)的土壤場(chǎng)地。修復(fù)時(shí)間短，無(wú)二次污染。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明的一種原位電動(dòng)-植物修復(fù)重金屬污染土壤的裝置包括電源、陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)和土壤修復(fù)區(qū)。

所述電源為直流電源，正極通過(guò)導(dǎo)線與陽(yáng)極電極相連，負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與陰極電極相連。

所述陰極區(qū)包括陰極泵A、陰極工作液添加管、陰極工作液處理箱、陰極泵B、陰極工作液排放管、閥門(mén)A、陰極電極和陰極電極保護(hù)管。所述陰極工作液處理箱材料為聚氯乙烯合成材料，具有抗酸堿性能。陰極工作液處理箱設(shè)有陰極工作液沉淀區(qū)、陰極工作液pH調(diào)節(jié)區(qū)和陰極工作液儲(chǔ)存區(qū)。所述陰極工作液沉淀區(qū)包括隔板和沉淀槽。隔板設(shè)有兩塊，均勻分布在陰極工作液沉淀區(qū)內(nèi)，在兩塊隔板的相對(duì)兩邊開(kāi)口，增大陰極工作液在陰極工作液沉淀區(qū)的停留時(shí)間，使沉淀更完全。陰極泵A控制陰極工作液添加管。陰極工作液添加管為PV塑料管，直徑為20～30mm。陰極泵B和閥門(mén)A控制陰極工作液排放管。陰極工作液排放管為PV塑料管，直徑為40～50mm。陰極工作液添加管連接陰極工作液儲(chǔ)存區(qū)和陰極電極保護(hù)管，打開(kāi)陰極泵A，將陰極工作液輸入陰極保護(hù)管內(nèi)。陰極工作液排放管連接陰極工作液沉淀區(qū)與陰極保護(hù)管。裝置運(yùn)行后，每隔一定的時(shí)間，打開(kāi)閥門(mén)A與陰極泵B，將陰極工作液抽入陰極工作液沉淀區(qū)。陰極電極為石墨電極棒。陰極電極保護(hù)管為PV塑料管，管壁不均勻地分布有小孔。陰極電極保護(hù)管外壁包有膨潤(rùn)土，膨潤(rùn)土可以阻止陰極工作液外流至土壤中，避免陰極工作液對(duì)土壤的二次污染。同時(shí)膨潤(rùn)土具有較好的離子交換性，便于土壤中的重金屬進(jìn)入陰極工作液中。被處理土壤中的重金屬陽(yáng)離子在電場(chǎng)力的作用下遷移至陰極區(qū)，穿過(guò)膨潤(rùn)土，透過(guò)小孔，進(jìn)入陰極工作液中。

所述陽(yáng)極區(qū)包括陽(yáng)極泵A、陽(yáng)極工作液添加管、陽(yáng)極工作液處理箱、陽(yáng)極泵B、陽(yáng)極工作液排放管、閥門(mén)B、陽(yáng)極電極和陽(yáng)極電極保護(hù)管。所述陽(yáng)極工作液處理箱材料為聚氯乙烯合成材料，具有抗酸堿性能。陽(yáng)極工作液處理箱分為陽(yáng)極工作液pH調(diào)節(jié)區(qū)和陽(yáng)極工作液儲(chǔ)存區(qū)。陽(yáng)極泵A控制陽(yáng)極工作液添加管。陽(yáng)極工作液添加管為PV塑料管，直徑為20～30mm。陽(yáng)極泵B和閥門(mén)B控制陽(yáng)極工作液排放管。陽(yáng)極工作液排放管為PV塑料管，直徑為40～50mm。陽(yáng)極工作液添加管連接陽(yáng)極工作液儲(chǔ)存區(qū)和陽(yáng)極電極保護(hù)管，打開(kāi)陽(yáng)極泵A，將陽(yáng)極工作液輸入陽(yáng)極保護(hù)管內(nèi)。陽(yáng)極工作液排放管連接陽(yáng)極工作液調(diào)節(jié)區(qū)與陽(yáng)極保護(hù)管。裝置運(yùn)行后，每隔一定的時(shí)間，打開(kāi)閥門(mén)B與陽(yáng)極泵B，將陽(yáng)極工作液抽入陽(yáng)極工作液調(diào)節(jié)區(qū)。陽(yáng)極電極為鈦釕銥電極棒。陽(yáng)極電極保護(hù)管為PV塑料管，管壁不均勻地分布有小孔。陽(yáng)極電極保護(hù)管外壁包有膨潤(rùn)土。被處理土壤中的重金屬陰離子在電場(chǎng)力的作用下遷移至陽(yáng)極區(qū)，穿過(guò)膨潤(rùn)土，透過(guò)小孔，進(jìn)入陽(yáng)極工作液中。

所述土壤修復(fù)區(qū)分為植物修復(fù)層和電動(dòng)修復(fù)層。植物修復(fù)層種植重金屬超富集植物。

本發(fā)明的有益效果是，土壤中重金屬離子，一方面在直流電場(chǎng)力的作用下遷移至相反電極工作液中，另一方面被超富集植物吸收，從而從土壤中完全被去除。修復(fù)效果好，修復(fù)周期短，無(wú)二次污染。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例1的整體示意圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例1中陰極區(qū)的示意圖；

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例1中陽(yáng)極區(qū)的示意圖；

圖4是本發(fā)明具體實(shí)施例1中陰極工作液處理箱正視圖；

圖5是本發(fā)明具體實(shí)施例1中陰極工作液處理箱俯視圖；

圖6是本發(fā)明具體實(shí)施例1中陽(yáng)極工作液處理箱正視圖；

圖7是本發(fā)明具體實(shí)施例1中陽(yáng)極工作液處理箱俯視圖；

圖8是本發(fā)明具體實(shí)施例2的整體布局示意圖。

圖中：1.電源，2.陰極區(qū)，2-1.陰極泵A，2-2.陰極工作液添加管，2-3.陰極工作液沉淀區(qū)，2-3-1.隔板，2-3-2.沉淀槽，2-4.陰極工作液pH調(diào)節(jié)區(qū)，2-5.陰極工作液儲(chǔ)存區(qū)，2-6.陰極泵B，2-7.陰極工作液排放管，2-8.閥門(mén)A，2-9.陰極電極，2-10.陰極電極保護(hù)管，2-11.攪拌器，3.陽(yáng)極區(qū)，3-1.陽(yáng)極泵A，3-2.陽(yáng)極工作液添加管，3-3.陽(yáng)極工作液pH調(diào)節(jié)區(qū)，3-4.陽(yáng)極工作液儲(chǔ)存區(qū)，3-5.陽(yáng)極泵B，3-6.陽(yáng)極工作液排放管，3-7.閥門(mén)B，3-8.陽(yáng)極電極，3-9.陽(yáng)極電極保護(hù)管，4.土壤修復(fù)區(qū)。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

實(shí)施例1

如圖1～7所示的本發(fā)明的一種原位電動(dòng)-植物修復(fù)重金屬污染土壤的裝置包括電源1、陰極區(qū)2、陽(yáng)極區(qū)3和土壤修復(fù)區(qū)4。

所述電源1為直流電源，正極通過(guò)導(dǎo)線與陽(yáng)極電極3-8相連，負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與陰極電極2-9相連。

所述陰極區(qū)2包括陰極泵A 2-1、陰極工作液添加管2-2、陰極工作液處理箱、陰極泵B 2-6、閥門(mén)A 2-8、陰極工作液排放管2-7、陰極電極2-9和陰極電極保護(hù)管2-10。所述陰極工作液處理箱材料為聚氯乙烯合成材料，具有抗酸堿性能。陰極工作液處理箱設(shè)有陰極工作液沉淀區(qū)2-3、陰極工作液pH調(diào)節(jié)區(qū)2-4和陰極工作液儲(chǔ)存區(qū)2-5。所述陰極工作液沉淀區(qū)包括隔板2-3-1和沉淀槽2-3-2。隔板2-3-1設(shè)有兩塊，均勻分布在陰極工作液沉淀區(qū)內(nèi)，在兩塊隔板的相對(duì)兩邊開(kāi)口，增大陰極工作液在陰極工作液沉淀區(qū)的停留時(shí)間，使沉淀更完全。陰極泵A 2-1控制陰極工作液添加管2-2。陰極工作液添加管2-2為PV塑料管，直徑為20mm。陰極泵B 2-6和閥門(mén)A 2-8控制陰極工作液排放管2-7。陰極工作液排放管2-7為PV塑料管，直徑為40mm。陰極工作液添加管2-2連接陰極工作液儲(chǔ)存區(qū)2-5和陰極電極保護(hù)管2-10，打開(kāi)陰極泵A 2-1，將陰極工作液輸入陰極電極保護(hù)管2-10內(nèi)。陰極工作液排放管2-7連接陰極工作液沉淀區(qū)2-3與陰極電極保護(hù)管2-10。裝置運(yùn)行后，每隔一定的時(shí)間，打開(kāi)閥門(mén)A 2-8與陰極泵B2-6，將陰極工作液抽入陰極工作液沉淀區(qū)2-3。陰極電極2-9為石墨電極棒。陰極電極保護(hù)管2-10為PV塑料管，管壁不均勻地分布有小孔。陰極電極保護(hù)管2-10外壁包有膨潤(rùn)土，膨潤(rùn)土可以阻止陰極工作液外流至土壤中，避免陰極工作液對(duì)土壤的二次污染。同時(shí)膨潤(rùn)土具有較好的離子交換性，便于土壤中的重金屬進(jìn)入陰極工作液中。被處理土壤中的重金屬陽(yáng)離子在電場(chǎng)力的作用下遷移至陰極區(qū)2，穿過(guò)膨潤(rùn)土，透過(guò)小孔，進(jìn)入陰極工作液中。

所述陽(yáng)極區(qū)3包括陽(yáng)極泵A 3-1、陽(yáng)極工作液添加管3-2、陽(yáng)極工作液處理箱、陽(yáng)極泵B 3-5、閥門(mén)B 3-7、陽(yáng)極工作液排放管3-6、陽(yáng)極電極3-8和陽(yáng)極電極保護(hù)管3-9。所述陽(yáng)極工作液處理箱材料為聚氯乙烯合成材料，具有抗酸堿性能。陽(yáng)極工作液處理箱設(shè)有陽(yáng)極工作液pH調(diào)節(jié)區(qū)3-3和陽(yáng)極工作液儲(chǔ)存區(qū)3-4。陽(yáng)極泵A3-1控制陽(yáng)極工作液添加管3-2。陽(yáng)極工作液添加管3-2為PV塑料管，直徑為20mm。陽(yáng)極泵B 3-5和閥門(mén)B 3-7控制陽(yáng)極工作液排放管3-6。陽(yáng)極工作液排放管3-6為PV塑料管，直徑為40mm。陽(yáng)極工作液添加管3-2連接陽(yáng)極工作液儲(chǔ)存區(qū)3-4和陽(yáng)極電極保護(hù)管3-9，打開(kāi)陽(yáng)極泵A 3-1，將陽(yáng)極工作液輸入陽(yáng)極電極保護(hù)管3-9內(nèi)。陽(yáng)極工作液排放管3-6連接陽(yáng)極工作液調(diào)節(jié)區(qū)與陽(yáng)極電極保護(hù)管3-9。裝置運(yùn)行后，每隔一定的時(shí)間，打開(kāi)閥門(mén)B 3-7與陽(yáng)極泵B 3-5，將陽(yáng)極工作液抽入陽(yáng)極工作液調(diào)節(jié)區(qū)。陽(yáng)極電極3-8為鈦釕銥電極棒。陽(yáng)極電極保護(hù)管3-9為PV塑料管，管壁不均勻地分布有小孔。陽(yáng)極電極保護(hù)管3-9外壁包有膨潤(rùn)土。被處理土壤中的重金屬陰離子在電場(chǎng)力的作用下遷移至陽(yáng)極區(qū)3，穿過(guò)膨潤(rùn)土，透過(guò)小孔，進(jìn)入陽(yáng)極工作液中。

所述土壤修復(fù)區(qū)4分為植物修復(fù)層和電動(dòng)修復(fù)層。植物修復(fù)層種植重金屬超富集植物。

實(shí)施例1的運(yùn)行過(guò)程是：打開(kāi)陰極泵A 2-1和陽(yáng)極泵A 3-1，分別向陰極電極保護(hù)管2-10和陽(yáng)極電極保護(hù)管3-9中添加陰極工作液和陽(yáng)極工作液。打開(kāi)電源1，在電場(chǎng)力的作用下土壤中的正價(jià)重金屬離子向陰極區(qū)2移動(dòng)，穿過(guò)膨潤(rùn)土，通過(guò)陰極電極保護(hù)管2-10上微型小孔，進(jìn)入陰極工作液中。同時(shí)負(fù)價(jià)重金屬離子向陽(yáng)極區(qū)3移動(dòng)，穿過(guò)膨潤(rùn)土，通過(guò)陽(yáng)極電極保護(hù)管3-9上微型小孔，進(jìn)入陽(yáng)極工作液中。打開(kāi)攪拌器2-11，防止陰極電極保護(hù)管2-10內(nèi)重金屬沉淀在管底。裝置運(yùn)行一段時(shí)間后，陰極工作液pH增大，陽(yáng)極工作液pH減小。打開(kāi)閥門(mén)A 2-8、閥門(mén)B 3-7、陰極泵B 2-6和陽(yáng)極泵B 3-5，將陰極工作液和陽(yáng)極工作液分別抽入陰極工作液處理箱和陽(yáng)極工作處理箱。陰極工作液首先經(jīng)過(guò)陰極工作液沉淀區(qū)2-3，經(jīng)過(guò)兩塊隔板2-3-1，加大流程，加大沉淀時(shí)間。陰極工作液中重金屬沉淀在沉淀槽2-3-2內(nèi)，當(dāng)沉淀槽2-3-2內(nèi)重金屬沉淀集滿時(shí)，抽出沉淀槽2-3-2，對(duì)重金屬沉淀物進(jìn)行集中收集處理。陰極工作液經(jīng)過(guò)陰極工作液沉淀區(qū)2-3進(jìn)入陰極pH調(diào)節(jié)區(qū)，加入堿性溶液調(diào)節(jié)pH至所需值后，進(jìn)入陰極工作液儲(chǔ)存區(qū)2-5。陽(yáng)極工作液直接進(jìn)入陽(yáng)極pH調(diào)節(jié)區(qū)，加入酸性溶液調(diào)節(jié)pH至所需值后，進(jìn)入陽(yáng)極工作液儲(chǔ)存區(qū)3-4。打開(kāi)陰極泵A 2-1和陽(yáng)極泵A 3-1，分別從陰極工作液處理箱和陽(yáng)極工作液處理箱中抽取處理過(guò)后的陰陽(yáng)極工作液添加至陰極電極保護(hù)管2-10和陽(yáng)極電極保護(hù)管3-9中。打開(kāi)電源1，繼續(xù)運(yùn)行裝置。如此反復(fù)運(yùn)行，重復(fù)利用陰極工作液和陽(yáng)極工作液。在電動(dòng)修復(fù)土壤的同時(shí)，土壤修復(fù)區(qū)4中植物修復(fù)層上的超富集植物在生長(zhǎng)的同時(shí)吸收土壤中的部分重金屬離子。

實(shí)施例2

如圖8所示，實(shí)施例2中的一種原位電動(dòng)-植物修復(fù)重金屬污染土壤的裝置整體結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相似，區(qū)別在于，實(shí)施例1中只有一對(duì)電極棒，實(shí)施例2中設(shè)置4對(duì)電極棒。

具體地，實(shí)施例2的實(shí)施步驟如下：

①選址。選擇一塊10m×10m重金屬污染場(chǎng)地。

②確定陰極電極2-9和陽(yáng)極電極3-8位置。陰極電極2-9和陽(yáng)極電極3-8分成兩排直線分布，陰極電極2-9和陽(yáng)極電極3-8之間相距8m，每排分別設(shè)置4根電極，電極間距3m。

③插入陰極電極2-9和陽(yáng)極電極3-8。

④設(shè)置4根陰極工作液添加管2-2和4根陰極工作液排放管2-7，將4根陰極電極保護(hù)管2-10與陰極工作液處理箱連接起來(lái)。

⑤設(shè)置4根陽(yáng)極工作液添加管3-2和4根陽(yáng)極工作液排放管3-6，將4根陽(yáng)極電極保護(hù)管3-9與陽(yáng)極工作液處理箱連接起來(lái)。

⑥在土壤修復(fù)區(qū)4種植超富集植物。

⑦打開(kāi)電源1，運(yùn)行裝置。

實(shí)施例2與實(shí)施例1相比較的優(yōu)點(diǎn)在于，實(shí)施例1電場(chǎng)范圍小，處理范圍小。實(shí)施例2中設(shè)置4對(duì)電極棒，增大電極范圍，增強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度，提高土壤修復(fù)效果。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。