本發(fā)明涉及一種環(huán)保領(lǐng)域，尤其是涉及修復(fù)土壤/固體廢物，將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害化材料的修復(fù)的系統(tǒng)以及方法。

背景技術(shù)：

固體廢物是指生產(chǎn)、生活活動(dòng)中丟棄的固體和泥狀物質(zhì)（例如城市生活產(chǎn)生的污水污泥、制鋁工業(yè)產(chǎn)生的赤泥和、電鍍廢水處理污泥和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的生物質(zhì)廢物等）以及礦業(yè)生產(chǎn)排放從廢水、廢氣中排放出來的固體顆粒物（如鉻渣、含重金屬的尾礦等）。

固體廢物中通常含有大量的有機(jī)污染物、重金屬，固體廢物堆置與填埋，不僅占會(huì)用大量的土地。而且其中的有害成分還會(huì)污染土壤，不僅會(huì)改變?cè)镜耐寥澜Y(jié)構(gòu)，而且還會(huì)對(duì)土壤土質(zhì)產(chǎn)生有害影響。

固體廢物，特別是有害固體廢物，經(jīng)過風(fēng)化、雨淋，產(chǎn)生高溫、毒水或者其他反應(yīng)，能殺傷土壤中的微生物和動(dòng)物，降低土壤微生物的活性，并能改變土壤中的成分和結(jié)構(gòu)，致使土壤被污染。

對(duì)于土壤/固體廢物造成的污染進(jìn)行修復(fù)處理，已經(jīng)成為普遍關(guān)心的重要問題?，F(xiàn)有的土壤/固體廢物的修復(fù)方法包括：物理方法，化學(xué)方法，生物修復(fù)以及多種方法聯(lián)用的處理方法。其中，電動(dòng)修復(fù)技術(shù)是一種新興的修復(fù)技術(shù)，其通過向污染土壤中通以直流電，污染物在土壤中發(fā)生電遷移、電滲析和電泳等電化學(xué)反應(yīng)，使污染物遷移出土壤，從而達(dá)到去除污染物的目的。該技術(shù)的缺陷在于，需要在酸性條件下進(jìn)行，往往需要加入提高土壤酸性的溶劑，當(dāng)土壤的緩沖容量很高時(shí)，則很難調(diào)控到土壤酸性條件；另一方面，電動(dòng)修復(fù)過程會(huì)對(duì)土壤進(jìn)行升溫，導(dǎo)致土壤中的含水量減少，導(dǎo)致修復(fù)效果降低。

現(xiàn)有技術(shù)中，CN201110124668的發(fā)明專利提出了一種聯(lián)合電動(dòng)修復(fù)和熱處理修復(fù)的土壤/固體廢物處理方法，其中將土壤本身作為一個(gè)電發(fā)熱體，在施加大電流加熱使土壤中水分蒸發(fā)進(jìn)行有機(jī)污染物處理的過程中，同時(shí)進(jìn)行電動(dòng)修復(fù)離子污染物，從而達(dá)到修復(fù)土壤/固體廢物的效果。但是，該發(fā)明中還存在如下缺陷：（1）在熱處理修復(fù)通常時(shí)間較短，而電動(dòng)修復(fù)由于通常需要時(shí)間較長(zhǎng)，很難一起進(jìn)行；（2）熱處理修復(fù)中，需要大電流加熱，導(dǎo)致土壤/固體廢物中的水份蒸發(fā)，從而導(dǎo)致電動(dòng)修復(fù)的效果降低；（3）電極通電時(shí)，電解反應(yīng)會(huì)在陽(yáng)、陰極分別產(chǎn)生大量的H+離子和OH-離子，陰極電極上會(huì)逐漸產(chǎn)生一層含有不溶鹽類的白色絕緣膜，該膜導(dǎo)致陰極電極的導(dǎo)電性降低；（4）電解會(huì)產(chǎn)生可能有安全隱患的氫氣和氧氣，氫氣在電極表面形成具有絕緣性氣泡，導(dǎo)致電極的導(dǎo)電性能降低，從而引起電流的下降；（5）重金屬在電動(dòng)修復(fù)過程中在某一區(qū)域出現(xiàn)聚集，導(dǎo)致濃度升高，形成高濃度或相對(duì)高濃度帶或點(diǎn)，從而影響修復(fù)效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明作為CN201110124668的改進(jìn)技術(shù)，提出了一種土壤/固體廢物污染環(huán)保修復(fù)系統(tǒng)以及修復(fù)方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。

作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種土壤/固體廢物污染環(huán)保處理系統(tǒng)，包括：電源，陰極室，陽(yáng)極室，處理區(qū)，收集層；陽(yáng)極室以及陰極室容納有工作液，所述電源分別與陽(yáng)極室和陰極室內(nèi)的陽(yáng)極以及陰極電連接；所述處理區(qū)用于填充需要進(jìn)行污染處理的土壤/固體廢物，其通過分隔層分別與陽(yáng)極室以及陰極室隔分離；收集層，所述收集層設(shè)置于處理區(qū)上方，能夠收集土壤/固體廢物加熱揮發(fā)的有機(jī)污染物；所述電源包括直流電源以及交流電源，所述交流電源電壓大于所述直流電源電壓至少兩倍；所述土壤/固體廢物污染環(huán)保處理系統(tǒng)工作時(shí)，先對(duì)于陽(yáng)極以及陰極施加直流電源，對(duì)于土壤/固體廢物進(jìn)行電動(dòng)修復(fù)；在電動(dòng)修復(fù)完成之后，對(duì)于陽(yáng)極以及陰極施加交流電源，對(duì)土壤/固體廢物進(jìn)行有機(jī)污染物熱處理修復(fù)。

優(yōu)選的，所述陰極室為圓柱形結(jié)構(gòu)，所述陰極沿著陰極室周向設(shè)置；所述陽(yáng)極室為與陰極室同軸的環(huán)形結(jié)構(gòu)，其環(huán)繞陰極室設(shè)置，所述陽(yáng)極環(huán)繞陽(yáng)極室內(nèi)環(huán)設(shè)置；所述陽(yáng)極使用金屬鐵作為電極，所述陰極使用金屬銅作為電極，所述陰極室內(nèi)電工作液為銅離子溶液，所述陽(yáng)極室內(nèi)工作液為硝酸鉀或者氯化鉀。

優(yōu)選的，所述陰極包括多根環(huán)繞陰極室內(nèi)環(huán)設(shè)置的金屬銅電極，所述金屬銅電極通過電流傳感器分別與電源連接，在電動(dòng)修復(fù)時(shí)通過控制器監(jiān)測(cè)通過各個(gè)電極的電流，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果確定富集處理區(qū)域。

優(yōu)選的，所述控制器計(jì)算通過所有陰極電流的平均值，如果特定陰極的電流小于平均值超過閾值，判定該特定陰極為異常陰極，根據(jù)異常陰極確定富集處理區(qū)域，所述富集處理區(qū)域包括以該異常陰極位置為中心，兩根陰極之間圓弧長(zhǎng)度為弧長(zhǎng)的圓弧向外延伸1/2半徑對(duì)應(yīng)的面積。

優(yōu)選的，上述閾值為所有陰極電流的均方差的2.5倍。

優(yōu)選的，在確定富集處理區(qū)域后，將該富集區(qū)域的土壤/固體廢物取出，填入新的待處理的污染土壤/固體廢物。

優(yōu)選的，所述分隔層包括打孔密度為30％～50%的有機(jī)玻璃和附著其上的濾紙。

優(yōu)選的，所述分隔層包括硬質(zhì)塑料板網(wǎng)。

優(yōu)選的，所述污染土壤/固體廢物為受到重金屬以及有機(jī)污染物污染的土壤/固體廢物。

優(yōu)選的，所述重金屬包括Pb、Cd等。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。而且，應(yīng)當(dāng)理解，在此描述的各種各樣的實(shí)施例的特征不互斥，并且能在各種各樣的組合和換變過程中存在。

實(shí)施例一

本發(fā)明的實(shí)施例1的土壤/固體廢物污染環(huán)保修復(fù)系統(tǒng)，參見圖1，包括直流電源1，交流電源2，陰極室3，陽(yáng)極室4，處理區(qū)5，收集層（未示出）。其中，直流電源1和交流電源2用于給污染物修復(fù)系統(tǒng)提供電力能量。直流電源1用于電動(dòng)修復(fù)，可以根據(jù)處理區(qū)的長(zhǎng)度設(shè)置直流電源的電壓，使處理區(qū)的電壓梯度為1～5V/cm，例如處理區(qū)長(zhǎng)度為10cm時(shí)，直流電源1的電壓設(shè)置為50V。交流電源2用于加熱處理修復(fù)有機(jī)污染物，其電壓為足夠高，至少大于直流電源1的2倍，可以使用220V或者380V的電壓。

陽(yáng)極室3以及陰極室4分別為長(zhǎng)方體容器，其相對(duì)設(shè)置。陽(yáng)極室3和陰極室4容納有工作液，陽(yáng)極室3內(nèi)設(shè)置陽(yáng)極31，陰極室4內(nèi)設(shè)置陰極41，其通過分別開關(guān)32、33、42、43與直流電源1以及交流電源2相連。陽(yáng)極3和陰極室4內(nèi)的工作液為電解液，該電解液可以包括硝酸鉀，磷酸鉀，氯化鉀，硫酸鈉中的一種或者多種。陽(yáng)極31和陰極41可以使用金屬電極、碳棒電極或者石墨電極。

處理區(qū)5為設(shè)置于陽(yáng)極室3以及陰極室4之間的長(zhǎng)方形容納區(qū)域，用于填充需要進(jìn)行污染處理的土壤/固體廢物，其通過分隔層51和52分別與陽(yáng)極室3以及陰極室4隔分離。分隔層可以包括打孔密度為30％～50%的有機(jī)玻璃和附著其上的濾紙，也可以是例如硬質(zhì)塑料板網(wǎng)。其中，需要進(jìn)行污染處理的土壤/固體廢物的污染物包括重金屬污染例如鉛、鉻重金屬陽(yáng)離子等以及有機(jī)物污染物。在土壤/固體廢物填充到處理區(qū)5之前，對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，使其含水率達(dá)到10％以上，優(yōu)選的，達(dá)到30％以上。處理區(qū)5上方設(shè)置收集層，能夠收集土壤/固體廢物加熱揮發(fā)的有機(jī)污染物，可以使用現(xiàn)有技術(shù)中已有的收集層的設(shè)置方式。

土壤/固體廢物污染環(huán)保處理系統(tǒng)工作時(shí)，先設(shè)置開關(guān)對(duì)于陽(yáng)極3以及陰極4施加直流電源1，對(duì)于處理區(qū)5的土壤/固體廢物進(jìn)行電動(dòng)修復(fù)，處理區(qū)5中的重金屬陽(yáng)離子遷移到陰極室，從而去除其中的重金屬污染物。在電動(dòng)修復(fù)完成之后，設(shè)置開關(guān)對(duì)于陽(yáng)極3以及陰極4施加交流電源，對(duì)土壤/固體廢物進(jìn)行有機(jī)污染物熱處理修復(fù)。通過加熱土壤/固體廢物，使土壤/固體廢物升溫速度，達(dá)到幾十度甚至幾百度，使有機(jī)物隨著水蒸氣揮發(fā)到收集層，從而達(dá)到修復(fù)土壤/固體廢物的效果。

本發(fā)明的上述實(shí)施例一，通過先用低壓的直流電源對(duì)土壤/固體廢物進(jìn)行電動(dòng)修復(fù)，然后使用高壓交流電源對(duì)土壤/固體廢物有機(jī)污染物熱處理修復(fù)，一方面避免了熱處理修復(fù)和電動(dòng)修復(fù)周期不一致，導(dǎo)致電動(dòng)修復(fù)不完全的缺陷，另一方面解決熱處理修復(fù)大電流加熱導(dǎo)致土壤/固體廢物中的水份蒸發(fā)，從而導(dǎo)致電動(dòng)修復(fù)的效果降低的問題。

實(shí)施例二

本發(fā)明的實(shí)施例二，參見圖2，包括直流電源1，交流電源2，陰極室3，陽(yáng)極室4，處理區(qū)5，收集層（未示出）。其中，直流電源1和交流電源2用于給污染物修復(fù)系統(tǒng)提供電力能量。直流電源1用于電動(dòng)修復(fù)，可以根據(jù)處理區(qū)的徑向長(zhǎng)度設(shè)置直流電源的電壓，使處理區(qū)的電壓梯度為1～5V/cm，例如處理區(qū)長(zhǎng)度為10cm時(shí)，直流電源1的電壓設(shè)置為50V。交流電源2用于加熱處理修復(fù)有機(jī)污染物，其電壓為足夠高，至少大于直流電源1的2倍，可以使用220V或者380V的電壓。

實(shí)施例2中，陰極室4為圓柱形結(jié)構(gòu)，陰極41沿著陰極室4周向設(shè)置；陽(yáng)極室3為與陰極室4同軸的環(huán)形結(jié)構(gòu)，其環(huán)繞陰極室4設(shè)置，陽(yáng)極31環(huán)繞陽(yáng)極室3內(nèi)環(huán)設(shè)置。陽(yáng)極31使用金屬鐵作為電極，陰極41使用金屬銅作為電極，陰極室3內(nèi)電工作液為銅離子溶液，陽(yáng)極室31內(nèi)工作液為硝酸鉀或者氯化鉀。

處理區(qū)5為設(shè)置于陽(yáng)極室3以及陰極室4之間的環(huán)形容納區(qū)域，用于填充需要進(jìn)行污染處理的土壤/固體廢物，其通過分隔層51和52分別與陽(yáng)極室3以及陰極室4隔分離。分隔層可以包括打孔密度為30％～50%的有機(jī)玻璃和附著其上的濾紙，也可以是例如硬質(zhì)塑料板網(wǎng)。其中，需要進(jìn)行污染處理的土壤/固體廢物的污染物包括重金屬污染例如鉛、鉻重金屬陽(yáng)離子等以及有機(jī)物污染物。在土壤/固體廢物填充到處理區(qū)5之前，對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，使其含水率達(dá)到10％以上，優(yōu)選的，達(dá)到30％以上。處理區(qū)5上方設(shè)置收集層，能夠收集土壤/固體廢物加熱揮發(fā)的有機(jī)污染物，可以使用現(xiàn)有技術(shù)中已有的收集層的設(shè)置方式。

實(shí)施例2的修復(fù)步驟與實(shí)施例1相同。

實(shí)施例2的改進(jìn)之處在于：1、通過使用金屬鐵作為陽(yáng)極，金屬銅作為陰極，陽(yáng)極鐵失去電子被氧化成離子進(jìn)入陽(yáng)極工作液，陰極工作液用銅離子溶液，銅離子在陰極被還原為金屬銅，從而避免氫氣、氧氣的產(chǎn)生，因此不會(huì)有因氣體產(chǎn)生導(dǎo)致的電極活化極化和氫氧化物沉淀導(dǎo)致的電阻極化；2、 通過環(huán)形結(jié)構(gòu)和圓柱形結(jié)構(gòu)的設(shè)置，并且將金屬鐵電極作為外圍的圓柱形電極，從而增加了金屬鐵電極的面積，延長(zhǎng)了鐵電極因?yàn)檠趸瘬p失導(dǎo)致的使用時(shí)間。

進(jìn)一步優(yōu)選的，陰極41包括多根環(huán)繞陰極室內(nèi)環(huán)設(shè)置的金屬銅電極，各個(gè)金屬銅電極通過電流傳感器10分別與電源連接，在電動(dòng)修復(fù)時(shí)通過控制器監(jiān)測(cè)通過各個(gè)電極的電流，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果確定富聚焦處理區(qū)域。其中，控制器計(jì)算通過所有陰極的電流的平均值，如果特定陰極的電流小于平均值超過閾值，判定該特定陰極為異常陰極，根據(jù)異常陰極確定富集處理區(qū)域。上述閾值可以設(shè)置為，例如所有陰極電流的均方差的2.5倍。具體的，該富集處理區(qū)域包括以該異常陰極位置為中心，兩根陰極之間圓弧長(zhǎng)度為弧長(zhǎng)的圓弧向外延伸1/2半徑對(duì)應(yīng)的土壤面積。在確定富集處理區(qū)域后，將該富集區(qū)域的土壤/固體廢物取出，填入新的待處理的污染土壤/固體廢物。通過上述設(shè)置，可以精確的確定土壤重金屬聚焦區(qū)域，從而對(duì)土壤重金屬聚焦區(qū)域進(jìn)行處理。

在本發(fā)明提及的所有文獻(xiàn)都在本申請(qǐng)中引用參考，就如同每一篇文獻(xiàn)被單獨(dú)引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述公開內(nèi)容之后，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，在不脫離本發(fā)明原理前提下，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。