一种污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置的制作方法

本发明涉及污染土壤修复及固体废物处理领域，具体是一种污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置。

背景技术：

利用电化学原理对污染土壤或固体废物(如：铬渣、垃圾焚烧飞灰等)进行修复或处理的技术有电动修复技术(Electrokinetic remediation，简写EKR)和电化学淋洗技术(Electrochemistry-flushing,简写E-Flushing)。

EKR技术诞生于上世纪九十年代，仅仅利用整个电化学过程中的电动过程(Electrokinetic process)来去除污染土壤或固体废物中的重金属或有机污染物，同时伴随发生的其他电化学过程(如：电极反应产物和电热效应)因对修复过程有负面影响，需要采取额外手段进行控制。由于需要控制的要素太多、针对真实污染土壤去除率低、且修复过程中的聚焦现象严重影响修复效果稳定性等缺点，致使该技术始终未能成功商业化。

E-Flushing技术是近年开发的新技术，通过改进反应器的结构设计和运行方式，使得整个电化学过程(电动过程、电极反应产物和电热效应)都正向地服务于修复过程，提高了污染物的解吸率，消除了聚焦现象，大幅度缩短了修复时间，显著提高了修复效率及其稳定性。

在之前的E-Flushing技术中，淋洗过程的实现是通过将一个电极室密闭，利用电极反应产生的气体和电加热产生的水蒸气增加密闭电极室的气压，驱动密闭电极室的淋洗液穿过土壤层进入另一电极室，形成高温淋洗过程，将土壤或固废中的污染物淋洗出来。

但该结构设计及对应操作还存在如下不足：

1)淋洗速度决定于密闭电极室内空气体积(结构尺寸)以及升温速度(由电压和土壤电导率等物理参数决定)，导致不能随意调整淋洗速度和强度，操作灵活性差；

2)两个电极室内的淋洗液只能通过土壤层一个通道进行交换，没有其他连通管道，不能实现在不经过土壤层的情况下在两个电极室之间转移淋洗液，限制了淋洗操作的灵活性和多样性(如：单向循环淋洗操作)；

3)当需要添加还原剂(如：针对Cr(VI)污染土壤)或氧化剂(如：针对总石油烃污染土壤)以进一步降低土壤或固废中污染物含量时，不能使这些药剂与土壤或固废充分均匀混合。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有E-Flushing技术中的不足，提供一种淋洗操作更加灵活，药剂与污染土壤或固废的混合更加充分均匀的装置；从而实现针对不同属性的污染土壤或固废(如：土壤类型、污染物类型及浓度等)制定不同的操作方案，进一步提供修复效率。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置，其特征在于：包括套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置。

该装置包括电极室S1和电极室S2。所述电极室S1和电极室S2均为密闭结构。

所述电极室S1包括电极Ⅰ、气阀Ⅰ、药剂阀、土壤层、土壤搅拌桨和覆滤布透水板。

所述电极室S1的顶部设置有气阀Ⅰ和药剂阀。

所述电极室S1的内腔中从上到下依次分别为空气层、淋洗液层、土壤层和覆滤布透水板。所述覆滤布透水板位于电极室S1的内腔底部。

所述气阀Ⅰ为三通气阀，所述气阀Ⅰ的一端连通电极室S1内的空气层、一端连通压缩空气、一端连通大气。所述药剂阀为二通气阀，所述药剂阀的一端连通电极室S1内的空气层、另一端连通大气。

所述电极Ⅰ位于电极室S1内腔的淋洗液层中，所述电极Ⅰ连接电源的一端。

所述土壤搅拌桨位于土壤层中。

所述电极室S2包括电极Ⅱ、气阀Ⅱ、连通管和连通管阀门。

所述电极室S2的顶部设置有气阀Ⅱ。

所述电极室S2的内腔中设置有浸泡在淋洗液中的电极室S1。所述电极Ⅱ连接电源的另一端，所述电极Ⅱ位于电极室S1下方的淋洗液中。所述电极II为能够绕轴心转动的电机装置。

所述连通管的一端插入电极室S1的淋洗液中，另一端插入电极室S2的淋洗液中。所述连通管上设置有连通管阀门。所述连通管阀门位于大气环境中。

一种污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置，其特征在于：包括分离式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置。

该装置包括电极室S1、电极室S2、药剂阀、土壤层、土壤搅拌桨、覆滤布透水板、气阀II、连通管、连通管阀门、搅拌水泵、水管和密闭水箱。

所述电极室S1和电极室S2均为密闭结构。

所述电极室S1的底部连接土壤层，所述土壤层内安装有土壤搅拌桨。所述土壤搅拌桨的底部设置有覆滤布透水板。所述覆滤布透水板的底部连接电极室S2。

所述电极室S1包括电极Ⅰ和气阀Ⅰ。所述电极室S1内分为空气层和淋洗液层。

所述电极Ⅰ连接电源的一端，所述电极Ⅰ位于电极室S1的淋洗液层内。所述气阀Ⅰ为三通气阀，所述气阀Ⅰ的一端连通电极室S1内的空气层、一端连通压缩空气、一端连通大气。

所述电极室S2包括电极II。所述电极II位于电极室S2内的淋洗液中。

所述电极室S2与密闭水箱的底部通过搅拌水泵和水管相连。所述电极室S1与密闭水箱的顶部通过连通管相连，所述连通管上设置有连通管阀门。所述连通管阀门位于大气环境中。

所述密闭水箱为密闭结构，所述密闭水箱的内腔中从上到下依次为空气层和淋洗液层。

所述密闭水箱的顶部设置有药剂阀和气阀II。所述药剂阀为二通气阀，所述药剂阀的一端连通密闭水箱内的空气层、另一端连通大气。所述气阀II为三通气阀，所述气阀Ⅱ的一端连通密闭水箱内的空气层、一端连通压缩空气、一端连通大气。

进一步，当装置中的电极Ⅱ不能够绕轴心转动时，设置搅拌桨或搅拌水泵进行电极室S2内淋洗液的搅拌。

进一步，当需要快速提高淋洗液温度时，所述电极室S2或密闭水箱内安装辅助电加热板。所述辅助电加热板位于电极室S2或密闭水箱的内腔底部。

进一步，所述电极室S2或密闭水箱的内腔中还包括过滤层。

所述过滤层位于电极室S2或密闭水箱的淋洗液层中。

进一步，所述电极室S1、电极室S2、密闭水箱、连通管和水管均使用隔热材料包裹。

进一步，若干套所述套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置或若干套分离式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置能够并联工作，形成具有整体外形的装置。

进一步，所述电极Ⅰ和电极Ⅱ的电极材料包括金属铁、石墨或不锈钢。

本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明具有以下优点：

1)本发明具有极高的操作灵活性，可以根据实际情况调节淋洗速度和强度；

2)本发明中的淋洗操作具有灵活性和多样性，淋洗液可以进行双向循环淋洗操作，且控制方法简单易操作；

3)本发明中的药剂与污染土壤或固废的混合更加充分均匀；

4)本发明可采用并联工作的方式，将多套装置并联组合在一起，形成一台具有整体外形的装置，以增大单台设备的处理能力，处理方法灵活多样。

附图说明

图1为实施例1中的套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置结构图；

图2为实施例5中的套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置操作图；

图3为实施例6中的套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置操作图；

图4为实施例7中的套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置操作图；

图5为实施例8中的套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置操作图；

图6为实施例2中的套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置结构图；

图7为实施例9中的套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置操作图；

图8为实施例10中的套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置操作图；

图9为实施例11中的套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置操作图；

图10为实施例12中的套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置操作图；

图11为实施例3中的套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置结构图；

图12为实施例13中的套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置操作图；

图13为实施例14中的套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置操作图；

图14为实施例15中的套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置操作图；

图15为实施例16中的套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置操作图；

图16为实施例4中的分离式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置结构图；

图17为实施例17中的分离式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置操作图；

图18为实施例18中的分离式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置操作图；

图19为实施例19中的分离式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置操作图；

图20为实施例20中的分离式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置操作图。

图中：电极Ⅰ1、气阀Ⅰ2、药剂阀3、土壤层4、土壤搅拌桨5、覆滤布透水板6、电极II7、气阀II8、连通管9、连通管阀门10、搅拌桨11、搅拌水泵12、水管13、密闭水箱14、过滤层15、辅助电加热板16。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

如图1所示，一种污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置，其特征在于：包括套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置。

该装置包括电极室S1和电极室S2。所述电极室S1和电极室S2均为密闭结构。

所述电极室S1包括电极Ⅰ1、气阀Ⅰ2、药剂阀3、土壤层4、土壤搅拌桨5和覆滤布透水板6。

所述电极室S1的顶部设置有气阀Ⅰ2和药剂阀3。

所述电极室S1的内腔中从上到下依次分别为空气层、淋洗液层、土壤层4和覆滤布透水板6。所述覆滤布透水板6位于电极室S1的内腔底部。

所述气阀Ⅰ2为三通气阀，所述气阀Ⅰ2的一端连通电极室S1内的空气层、一端连通压缩空气、一端连通大气。所述药剂阀3为二通气阀，所述药剂阀3的一端连通电极室S1内的空气层、另一端连通大气。

所述电极Ⅰ1位于电极室S1内腔的淋洗液层中，所述电极Ⅰ1连接电源的一端。

所述土壤搅拌桨5位于土壤层4中。

所述电极室S2包括电极II7、气阀Ⅱ8、连通管9和连通管阀门10。

所述电极室S2的顶部设置有气阀Ⅱ8。

所述电极室S2的内腔中设置有浸泡在淋洗液中的电极室S1。所述电极Ⅱ7连接电源的另一端，所述电极II7位于电极室S1下方的淋洗液中。所述电极II7为能够绕轴心转动的电机装置。

所述连通管9的一端插入电极室S1的淋洗液中，另一端插入电极室S2的淋洗液中。所述连通管9上设置有连通管阀门10。所述连通管阀门10位于大气环境中。

实施例2：

如图6所示，一种污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置，其特征在于：包括套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置。

该装置包括电极室S1和电极室S2。所述电极室S1和电极室S2均为密闭结构。

所述电极室S1包括电极Ⅰ1、气阀Ⅰ2、药剂阀3、土壤层4、土壤搅拌桨5和覆滤布透水板6。

所述电极室S1的顶部设置有气阀Ⅰ2和药剂阀3。

所述电极室S1的内腔中从上到下依次分别为空气层、淋洗液层、土壤层4和覆滤布透水板6。所述覆滤布透水板6位于电极室S1的内腔底部。

所述气阀Ⅰ2为三通气阀，所述气阀Ⅰ2的一端连通电极室S1内的空气层、一端连通压缩空气、一端连通大气。所述药剂阀3为二通气阀，所述药剂阀3的一端连通电极室S1内的空气层、另一端连通大气。

所述电极Ⅰ1位于电极室S1内腔的淋洗液层中，所述电极Ⅰ1连接电源的一端。

所述土壤搅拌桨5位于土壤层4中。

所述电极室S2包括电极II7、气阀II8、连通管9和连通管阀门10。

所述电极室S2的顶部设置有气阀Ⅱ8。

所述电极室S2的内腔中设置有浸泡在淋洗液中的电极室S1。所述电极Ⅱ7连接电源的另一端，所述电极Ⅱ7位于电极室S1下方的淋洗液中。

所述电极Ⅱ7不能够绕轴心转动，在电极室S2内安装搅拌桨11，进行电极室S2内淋洗液的搅拌。

所述连通管9的一端插入电极室S1的淋洗液中，另一端插入电极室S2的淋洗液中。所述连通管9上设置有连通管阀门10。所述连通管阀门10位于大气环境中。

实施例3：

如图11所示，一种污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置，其特征在于：包括套筒式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置。

该装置包括电极室S1和电极室S2。所述电极室S1和电极室S2均为密闭结构。

所述电极室S1包括电极Ⅰ1、气阀Ⅰ2、药剂阀3、土壤层4、土壤搅拌桨5和覆滤布透水板6。

所述电极室S1的顶部设置有气阀Ⅰ2和药剂阀3。

所述电极室S1的内腔中从上到下依次分别为空气层、淋洗液层、土壤层4和覆滤布透水板6。所述覆滤布透水板6位于电极室S1的内腔底部。

所述气阀Ⅰ2为三通气阀，所述气阀Ⅰ2的一端连通电极室S1内的空气层、一端连通压缩空气、一端连通大气。所述药剂阀3为二通气阀，所述药剂阀3的一端连通电极室S1内的空气层、另一端连通大气。

所述电极Ⅰ1位于电极室S1内腔的淋洗液层中，所述电极Ⅰ1连接电源的一端。

所述土壤搅拌桨5位于土壤层4中。

所述电极室S2包括电极II7、气阀II8、连通管9和连通管阀门10。

所述电极室S2的顶部设置有气阀II8。

所述电极室S2的内腔中设置有浸泡在淋洗液中的电极室S1。所述电极II7连接电源的另一端，所述电极II7位于电极室S1下方的淋洗液中。

所述电极室S2的内腔中还包括过滤层15。所述过滤层15位于电极室S2的淋洗液层中。

所述电极Ⅱ7不能够绕轴心转动，在电极室S2内安装搅拌水泵12，进行电极室S2内淋洗液的搅拌。

所述连通管9的一端插入电极室S1的淋洗液中，另一端插入电极室S2的淋洗液中。所述连通管9上设置有连通管阀门10。所述连通管阀门10位于大气环境中。

当需要快速提高淋洗液温度时，所述电极室S2内安装辅助电加热板16。所述辅助电加热板16位于电极室S2的内腔底部。

实施例4：

如图16所示，一种污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置，其特征在于：包括分离式污染土壤电化学淋洗及氧化还原修复装置。

该装置包括电极室S1、电极室S2、药剂阀3、土壤层4、土壤搅拌桨5、覆滤布透水板6、气阀II8、连通管9、连通管阀门10、搅拌水泵12、水管13和密闭水箱14。

所述电极室S1和电极室S2均为密闭结构。

所述电极室S1的底部连接土壤层4，所述土壤层4内安装有土壤搅拌桨5。所述土壤搅拌桨5的底部设置有覆滤布透水板6。所述覆滤布透水板6的底部连接电极室S2。

所述电极室S1包括电极Ⅰ1和气阀Ⅰ2。所述电极室S1内分为空气层和淋洗液层。

所述电极Ⅰ1连接电源的一端，所述电极Ⅰ1位于电极室S1的淋洗液层内。所述气阀Ⅰ2为三通气阀，所述气阀Ⅰ2的一端连通电极室S1内的空气层、一端连通压缩空气、一端连通大气。

所述电极室S2包括电极II7。所述电极II7位于电极室S2内的淋洗液中。

所述电极室S2与密闭水箱14的底部通过搅拌水泵12和水管13相连。所述电极室S1与密闭水箱14的顶部通过连通管9相连，所述连通管9上设置有连通管阀门10。所述连通管阀门10位于大气环境中。

所述密闭水箱14为密闭结构，所述密闭水箱14的内腔中从上到下依次为空气层和淋洗液层。

所述密闭水箱14的内腔中还包括过滤层15。所述过滤层15位于密闭水箱14的淋洗液层中。

所述密闭水箱14的顶部设置有药剂阀3和气阀II8。所述药剂阀3为二通气阀，所述药剂阀3的一端连通密闭水箱14内的空气层、另一端连通大气。所述气阀II8为三通气阀，所述气阀II8的一端连通密闭水箱14内的空气层、一端连通压缩空气、一端连通大气。

当需要快速提高淋洗液温度时，所述电极室S2或密闭水箱14内安装辅助电加热板16。所述辅助电加热板16位于电极室S2或密闭水箱14的内腔底部。

实施例5：

使用实施例1中的装置，进行淋洗液由电极室S1到电极室S2的淋洗过程(如图2所示)；具体包括以下步骤：

1)关闭上部连通管9上的连通管阀门10；

2)打开电极室S1的三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，同时关闭三通气阀Ⅰ2与大气相通的开关；

3)在进行步骤2)的同时，打开电极室S2上三通气阀II8与大气相通的开关，同时关闭三通气阀II8与压缩空气相连的开关。

电极室S1内的淋洗液在压缩空气作用下透过土壤室4内的土壤层进入电极室S2，实现一次淋洗。

通过调节电极室S1内气压的大小，可以调节淋洗液透过土壤层的速度，与电极室内空气体积和升温速度没有关系。

实施例6：

使用实施例1中的装置，进行淋洗液由电极室S2到电极室S1的淋洗过程(如图3所示)；具体包括以下步骤：

1)关闭上部连通管9上的连通管阀门10；

2)关闭电极室S1的三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，同时打开三通气阀Ⅰ2与大气相通的开关；

3)在进行步骤2)的同时，关闭电极室S2上三通气阀II8与大气相通的开关，同时打开三通气阀II8与压缩空气相连的开关。

电极室S2内的淋洗液在压缩空气作用下透过土壤室4内的土壤层进入电极室S1，实现一次淋洗。

通过调节电极室S2内气压的大小，可以调节淋洗液透过土壤层的速度，与电极室内空气体积和升温速度没有关系。

实施例7：

使用实施例1中的装置，进行淋洗液由电极室S1到电极室S2的流动过程(如图4所示)；具体包括以下步骤：

1)打开上部连通管9的连通管阀门10；

2)打开三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，同时关闭其与大气相通的开关；

3)在进行步骤2)的同时，打开三通气阀II8与大气相通的开关，同时关闭其与压缩空气相连的开关。

电极室S1内的淋洗液在气压作用下经连通管9进入电极室S2，实现一次不经过土壤层的淋洗液转移过程。

实施例8：

使用实施例1中的装置，进行淋洗液由电极室S2到电极室S1的流动过程(如图5所示)；具体包括以下步骤：

1)打开上部连通管9的连通管阀门10；

2)关闭三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，同时打开其与大气相通的开关；

3)在进行步骤2)的同时，关闭三通气阀II8与大气相通的开关，同时打开其与压缩空气相连的开关。

电极室S2内的淋洗液在气压作用下经连通管9进入电极室S1，实现一次不经过土壤层的淋洗液转移过程。

实施例9：

使用实施例2中的装置，进行淋洗液由电极室S1到电极室S2的淋洗过程(如图7所示)；具体包括以下步骤：

1)关闭上部连通管9上的连通管阀门10；

2)打开电极室S1的三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，同时关闭三通气阀Ⅰ2与大气相通的开关；

3)在进行步骤2)的同时，打开电极室S2上三通气阀II8与大气相通的开关，同时关闭三通气阀II8与压缩空气相连的开关。

电极室S1内的淋洗液在压缩空气作用下透过土壤室4内的土壤层进入电极室S2，实现一次淋洗。

转动搅拌桨11，用于打散电极II7与覆滤布透水板6之间的沉淀层。

通过调节电极室S1内气压的大小，可以调节淋洗液透过土壤层的速度，与电极室内空气体积和升温速度没有关系。

实施例10：

使用实施例2中的装置，进行淋洗液由电极室S2到电极室S1的淋洗过程(如图8所示)；具体包括以下步骤：

1)关闭上部连通管9上的连通管阀门10；

2)关闭电极室S1的三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，同时打开三通气阀Ⅰ2与大气相通的开关；

3)在进行步骤2)的同时，关闭电极室S2上三通气阀II8与大气相通的开关，同时打开三通气阀II8与压缩空气相连的开关。

电极室S2内的淋洗液在压缩空气作用下透过土壤室4内的土壤层进入电极室S1，实现一次淋洗。

转动搅拌桨11，用于打散电极II7与覆滤布透水板6之间的沉淀层。

通过调节电极室S2内气压的大小，可以调节淋洗液透过土壤层的速度，与电极室内空气体积和升温速度没有关系。

实施例11：

使用实施例2中的装置，进行淋洗液由电极室S1到电极室S2的流动过程(如图9所示)；具体包括以下步骤：

1)打开上部连通管9的连通管阀门10；

2)打开三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，同时关闭其与大气相通的开关；

3)在进行步骤2)的同时，打开三通气阀II8与大气相通的开关，同时关闭其与压缩空气相连的开关。

电极室S1内的淋洗液在气压作用下经连通管9进入电极室S2，实现一次不经过土壤层的淋洗液转移过程。

实施例12：

使用实施例2中的装置，进行淋洗液由电极室S2到电极室S1的流动过程(如图10所示)；具体包括以下步骤：

1)打开上部连通管9的连通管阀门10；

2)关闭三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，同时打开其与大气相通的开关；

3)在进行步骤2)的同时，关闭三通气阀II8与大气相通的开关，同时打开其与压缩空气相连的开关。

电极室S2内的淋洗液在气压作用下经连通管9进入电极室S1，实现一次不经过土壤层的淋洗液转移过程。

实施例13：

使用实施例3中的装置，进行淋洗液由电极室S1到电极室S2的淋洗过程(如图12所示)；具体包括以下步骤：

1)关闭上部连通管9上的连通管阀门10；

2)打开电极室S1的三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，同时关闭三通气阀Ⅰ2与大气相通的开关；

3)在进行步骤2)的同时，打开电极室S2上三通气阀II8与大气相通的开关，同时关闭三通气阀II8与压缩空气相连的开关。

电极室S1内的淋洗液在压缩空气作用下透过土壤室4内的土壤层进入电极室S2，实现一次淋洗。

启动搅拌水泵12，用于打散电极II7与覆滤透水板6之间的沉淀层。

通过调节电极室S1内气压的大小，可以调节淋洗液透过土壤层的速度，与电极室内空气体积和升温速度没有关系。

实施例14：

使用实施例3中的装置，进行淋洗液由电极室S2到电极室S1的淋洗过程(如图13所示)；具体包括以下步骤：

1)关闭上部连通管9上的连通管阀门10；

2)关闭电极室S1的三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，同时打开三通气阀Ⅰ2与大气相通的开关；

3)在进行步骤2)的同时，关闭电极室S2上三通气阀Ⅱ8与大气相通的开关，同时打开三通气阀Ⅱ8与压缩空气相连的开关。

电极室S2内的淋洗液在压缩空气作用下透过土壤室4内的土壤层进入电极室S1，实现一次淋洗。

启动搅拌水泵12，用于打散电极II7与覆滤透水板6之间的沉淀层。

通过调节电极室S2内气压的大小，可以调节淋洗液透过土壤层的速度，与电极室内空气体积和升温速度没有关系。

实施例15：

使用实施例3中的装置，进行淋洗液由电极室S1到电极室S2的流动过程(如图14所示)；具体包括以下步骤：

1)打开上部连通管9的连通管阀门10；

2)打开三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，同时关闭其与大气相通的开关；

3)在进行步骤2)的同时，打开三通气阀II8与大气相通的开关，同时关闭其与压缩空气相连的开关。

电极室S1内的淋洗液在气压作用下经连通管9进入电极室S2，实现一次不经过土壤层的淋洗液转移过程。

实施例16：

使用实施例3中的装置，进行淋洗液由电极室S2到电极室S1的流动过程(如图15所示)；具体包括以下步骤：

1)打开上部连通管9的连通管阀门10；

2)关闭三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，同时打开其与大气相通的开关；

3)在进行步骤2)的同时，关闭三通气阀II8与大气相通的开关，同时打开其与压缩空气相连的开关。

电极室S2内的淋洗液在气压作用下经连通管9进入电极室S1，实现一次不经过土壤层的淋洗液转移过程。

实施例17：

使用实施例4中的装置，进行淋洗液由电极室S1到电极室S2的淋洗过程(如图17所示)；具体包括以下步骤：

1)关闭上部连通管9上的连通管阀门10；

2)打开电极室S1的三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，同时关闭三通气阀Ⅰ2与大气相通的开关；

3)在进行步骤2)的同时，打开密闭水箱(14)上三通气阀Ⅱ8与大气相通的开关，同时关闭三通气阀Ⅱ8与压缩空气相连的开关。

电极室S1内的淋洗液在压缩空气作用下透过土壤室4内的土壤层进入电极室S2，实现一次淋洗。

通过调节电极室S1内气压的大小，可以调节淋洗液透过土壤层的速度，与电极室内空气体积和升温速度没有关系。

实施例18：

使用实施例4中的装置，进行淋洗液由电极室S2到电极室S1的淋洗过程(如图18所示)；具体包括以下步骤：

1)关闭上部连通管9上的连通管阀门10；

2)关闭电极室S1的三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，同时打开三通气阀Ⅰ2与大气相通的开关；

3)在进行步骤2)的同时，关闭密闭水箱(14)上三通气阀Ⅱ8与大气相通的开关，同时打开三通气阀Ⅱ8与压缩空气相连的开关。

电极室S2内的淋洗液在压缩空气作用下透过土壤室4内的土壤层进入电极室S1，实现一次淋洗。

启动搅拌水泵12，用于打散电极II7与覆滤透水板6之间的沉淀层。

通过调节电极室S2内气压的大小，可以调节淋洗液透过土壤层的速度，与电极室内空气体积和升温速度没有关系。

实施例19：

使用实施例4中的装置，进行淋洗液由电极室S1到电极室S2的流动过程(如图19所示)；具体包括以下步骤：

1)打开上部连通管9的连通管阀门10；

2)打开三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，同时关闭其与大气相通的开关；

3)在进行步骤2)的同时，打开三通气阀Ⅱ8与大气相通的开关，同时关闭其与压缩空气相连的开关。

电极室S1内的淋洗液在气压作用下经连通管9进入电极室S2，实现一次不经过土壤层的淋洗液转移过程。

实施例20：

使用实施例4中的装置，进行淋洗液由电极室S2到电极室S1的流动过程(如图20所示)；具体包括以下步骤：

1)打开上部连通管9的连通管阀门10；

2)关闭三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，同时打开其与大气相通的开关；

3)在进行步骤2)的同时，关闭三通气阀II8与大气相通的开关，同时打开其与压缩空气相连的开关。

电极室S2内的淋洗液在气压作用下经连通管9进入电极室S1，实现一次不经过土壤层的淋洗液转移过程。

实施例21：

使用图1中的装置对该土壤进行修复，其中，Cr(VI)污染土壤的Cr(VI)浓度为250mg/kg；具体包括以下步骤：

1)常温淋洗过程

淋洗液为0.01mol/L的NaCl溶液，电极室S1水深度5cm，土壤层4厚10cm；

1.1)关闭阀门连通管阀门10，打开三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关(其与大气相通的开关保持关闭)，同时打开三通气阀Ⅱ8与大气相通的开关(其与压缩空气相连的开关保持关闭)；

电极室S1内的淋洗液在压缩空气作用下透过土壤层4内的土壤层进入电极室S2，待淋洗液全部穿过土壤层4后，关闭气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，完成一次淋洗。

1.2)打开连通管阀门10，打开三通气阀II8与压缩空气相连的开关(其与大气相通的开关保持关闭)，同时打开三通气阀Ⅰ2与大气相通的开关(其与压缩空气相连的开关保持关闭)，电极室S2内的淋洗液在压缩空气的作用下经连通管9回流至电极室S1，之后关闭气阀II8与压缩空气相连的开关，完成一个淋洗周期。

重复步骤1.1)～1.2)中的操作总共完成3个淋洗周期。

2)电化学淋洗过程

2.1)接通150V直流电源，同时，使电极II7以适当的速度旋转。

所述电极Ⅰ1为阴极，电极II7为阳极，二者均由2mm厚的穿孔铁片制成。

通电的电热效应使得土壤层4的温度逐步升高，当温度达到95℃时，断开电源停止加热。

当温度回落至90℃以下时，重新接通电源开始加热。

如此反复以保持土壤温度在90～95℃之间。

高温可以提高土壤层4中CrO₄^2-离子的解吸率，解吸的CrO₄^2-离子在直流电场作用下通过电迁移作用向阳极方向移动，最终进入阳极室S2。

阳极7上通过电极反应释放出Fe²⁺离子，Fe²⁺离子与步骤1)中淋洗出来的CrO₄^2-离子和通过电迁移作用出来的CrO₄^2-离子反应生成Fe³⁺、Cr³⁺和Cr_xFe_y(OH)_z复合沉淀物，实现对含铬淋洗废水的解毒处理。

位于透水板6和阳极7之间的Cr_xFe_y(OH)_z复合沉淀层在电极II7的搅拌作用下被打散，避免了局部高电阻带的形成。

2.2)观察电流变化情况，当电流出现明显下降时，说明土壤层4内部出现聚焦带，需要在通电的同时进行第一步的淋洗操作以破坏土壤层4中的聚集带。

具体操作为：关闭连通管阀门10，打开三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关(其与大气相通的开关保持关闭)，同时打开三通气阀Ⅱ8与大气相通的开关(其与压缩空气相连的开关保持关闭)。

电极室S1内的淋洗液在压缩空气作用下缓慢透过土壤层4内的土壤层进入电极室S2，破坏土壤层4中的聚焦带，使电流恢复并维持稳定。

当阴极室S1中的淋洗液位低于阴极1时，电路自动断开。

此时，关闭三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关、同时打开其与大气相通的开关，打开阀门10，打开三通气阀Ⅱ8与压缩空气相连的开关(其与大气相通的开关保持关闭)，电极室S2内的淋洗液在压缩空气的作用下经连通管9回流至电极室S1，电路自动接通。

该操作实际上与步骤1)中的淋洗操作相同，只是在此步骤中电源接通了，淋洗与电化学过程同时进行。该阶段持续20min。

3)电化学还原过程

继续保持步骤2)的操作不变，维持土壤温度在90～95℃之间，打开药剂阀3，加入一定量的焦亚硫酸钠溶液或粉剂，同时旋转土壤搅拌桨5，使药剂与土壤层4内的土壤充分混合。

关闭药剂阀3，每隔一定时间用土壤搅拌桨5搅拌一次土壤。该步骤持续120min。

经过以上三个步骤，土壤层4中的Cr(VI)浓度降到3mg/kg，淋洗液中Cr(VI)浓度低于检测限。

实施例22：

使用图4中的装置对铅(Pb)污染土壤进行修复；具体包括以下步骤：

1)常温淋洗过程

淋洗液为0.01mol/L的NaCl溶液，电极室S1水深度5cm，土壤层4厚10cm；

1.1)关闭连通管阀门10，打开三通气阀Ⅰ2与大气相通的开关(其与压缩空气相连的开关保持关闭)，同时打开三通气阀Ⅱ8与压缩空气相连的开关(其与大气相通的开关保持关闭)。

密闭水箱14和电极室S2内的淋洗液在压缩空气作用下透过土壤层4进入电极室S1，同时可旋转土壤搅拌桨5，强化淋洗效果，淋洗液在电极室S1内达到设定水位后，关闭气阀II8与压缩空气相连的开关，之后静置15min，使土壤沉淀，实现一次淋洗。

1.2)打开连通管阀门10，打开三通气阀Ⅱ8与大气相通的开关(其与压缩空气相连的开关保持关闭)，同时打开气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关(其与大气相通的开关保持关闭)，电极室S1内的淋洗液在压缩空气的作用下经连通管9回流至密闭水箱14，完成一个淋洗周期。

重复1.1)～1.2)中的操作总共完成3个淋洗周期。

2)电化学淋洗过程

2.1)接通150V直流电源，电极Ⅰ1为阴极，电极Ⅱ7为阳极，二者均由2mm厚的穿孔铁片制成。

通电的电热效应使得土壤层4的温度逐步升高，同时接通辅助电加热板16，当温度达到95℃时，断开电源停止加热。

当温度回落至90℃以下时，重新接通电源开始加热。如此反复以保持土壤温度在90～95℃之间。

高温可以提高土壤层4中Pb²⁺离子的解吸率，解吸的Pb²⁺离子在直流电场作用下通过电迁移作用向上迁移最终进入阴极室S1。

在阴极室S1内，Pb²⁺离子与阴极1上释放的OH^-离子反应生成Pb(OH)₂沉淀。

在阳极室S2内，电极II7(阳极)上通过电极反应释放出Fe²⁺离子，部分F^e2+离子与OH^-离子(部分OH^-离子在电场作用下透过土壤层4或通过下面描述的淋洗循环进入阳极室S2)在透水板6和阳极7之间反应生成Fe(OH)₂沉淀，搅拌水泵12的冲击搅拌作用可以将沉淀打散，避免了局部高电阻带的形成。

2.2)观察电流变化情况，当电流出现明显下降时，说明土壤层4内部出现聚焦带；

此时关闭阀门10，打开三通气阀Ⅰ2与大气相通的开关(其与压缩空气相连的开关保持关闭)，同时打开三通气阀II8与压缩空气相连的开关(其与大气相通的开关保持关闭)。

密闭水箱14和电极室S2内的淋洗液在压缩空气作用下透过土壤层4进入电极室S1，通过淋洗过程破坏土壤层4中的聚焦带，使电流恢复并维持稳定。

当阴极室S1中的淋洗液面到达设定高度时，关闭三通气阀Ⅱ8与压缩空气相连的开关，并静置10min，使土壤沉淀。

然后，打开阀门10，打开三通气阀II8与大气相通的开关(其与压缩空气相连的开关保持关闭)，同时打开气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关(其与大气相通的开关保持关闭)，电极室S1内的淋洗液在压缩空气的作用下经连通管9回流至密闭水箱14。

此时，淋洗液中的Pb(OH)₂沉淀被滤料15截留，从淋洗液中分离出来。

该操作实际上与步骤1)的淋洗操作相同，只是在此步骤中电源接通了，淋洗与电化学过程同时进行。

实施例23：

使用图1中的装置对总石油烃污染土壤进行修复；具体包括以下步骤：

1)常温淋洗过程

淋洗液为0.01mol/L的NaCl溶液，电极室S1水深度5cm，土壤层4厚10cm；

1.1)关闭阀门连通管阀门10，打开三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关(其与大气相通的开关保持关闭)，同时打开三通气阀Ⅱ8与大气相通的开关(其与压缩空气相连的开关保持关闭)；

电极室S1内的淋洗液在压缩空气作用下透过土壤层4内的土壤层进入电极室S2，待淋洗液全部穿过土壤层4后，关闭气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关，完成一次淋洗。

1.2)打开连通管阀门10，打开三通气阀II8与压缩空气相连的开关(其与大气相通的开关保持关闭)，同时打开三通气阀Ⅰ2与大气相通的开关(其与压缩空气相连的开关保持关闭)，电极室S2内的淋洗液在压缩空气的作用下经连通管9回流至电极室S1，之后关闭气阀II8与压缩空气相连的开关，完成一个淋洗周期。

重复步骤1.1)～1.2)中的操作总共完成3个淋洗周期。

2)电化学淋洗过程

2.1)接通150V直流电源，同时，使电极II7以适当的速度旋转。

所述电极Ⅰ1为阴极，电极II7为阳极，二者均由2mm厚的穿孔铁片制成。

通电的电热效应使得土壤层4的温度逐步升高，当温度达到95℃时，断开电源停止加热。

当温度回落至90℃以下时，重新接通电源开始加热。

如此反复以保持土壤温度在90～95℃之间。

高温可以提高土壤层4中总石油烃的解吸率，解吸的总石油烃在直流电场作用下通过电迁移作用向阳极方向移动，最终进入阳极室S2。

阳极7上通过电极反应释放出Fe²⁺离子，Fe²⁺离子不与步骤1)中淋洗出来的总石油烃反应。

2.2)观察电流变化情况，当电流出现明显下降时，说明土壤层4内部出现聚焦带，需要在通电的同时进行第一步的淋洗操作以破坏土壤层4中的聚集带。

具体操作为：关闭连通管阀门10，打开三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关(其与大气相通的开关保持关闭)，同时打开三通气阀II8与大气相通的开关(其与压缩空气相连的开关保持关闭)。

电极室S1内的淋洗液在压缩空气作用下缓慢透过土壤层4内的土壤层进入电极室S2，破坏土壤层4中的聚焦带，使电流恢复并维持稳定。

当阴极室S1中的淋洗液位低于阴极1时，电路自动断开。

此时，关闭三通气阀Ⅰ2与压缩空气相连的开关、同时打开其与大气相通的开关，打开阀门10，打开三通气阀II8与压缩空气相连的开关(其与大气相通的开关保持关闭)，电极室S2内的淋洗液在压缩空气的作用下经连通管9回流至电极室S1，电路自动接通。

该操作实际上与步骤1)中的淋洗操作相同，只是在此步骤中电源接通了，淋洗与电化学过程同时进行。该阶段持续20min。

3)电化学还原过程

继续保持步骤2)的操作不变，维持土壤温度在90～95℃之间，打开药剂阀3，加入过氧化氢(H₂O₂)和少量酸调节pH，同时旋转土壤搅拌桨5，使药剂与土壤层4内的土壤充分混合。

关闭药剂阀3，每隔一定时间用土壤搅拌桨5搅拌一次土壤。该步骤持续120min。

过氧化氢与淋洗液中Fe²⁺形成芬顿试剂，通过芬顿反应将淋洗液和土壤4中的总石油烃氧化分解。