一种土壤污染修复装置的制作方法

本发明涉及土壤修复技术领域，尤其是涉及一种土壤污染修复装置。

背景技术：

土壤污染物大致可分为无机污染物和有机污染物两大类，现在土壤污染越来越受到人们的重视，对于土壤污染的治理也在不断的进行中，但是现在治理手段较为单一，不能对土壤进行彻底修复；不能消除土壤内的污染物质；没有一种机械能够对土壤进行修复，主要采用人工修复。

中国专利cn108326037a公布了一种土壤污染修复装置，包括底板、桶体、电机、第一齿轮、第二齿轮、中空转轴、筛网、支撑板、安装轴、第三齿轮、内齿圈、中空搅拌杆、喷剂箱、种菌箱、圆盘、活动杆、活塞杆、缸体和活塞，本发明设有电机、第一齿轮、第二齿轮、中空转轴、第三齿轮、安装轴和内齿圈，通过以上部件配合使对土壤的粉碎更加充分均匀，提高了粉碎效率，设有圆盘、活动杆、活塞杆、活塞、缸体、喷剂箱和菌种箱，通过以上部件配合使在粉碎、搅拌的同时，由中空转轴以及中空搅拌杆表面的喷孔喷出，并通过设置两个缸体，交替向桶体内喷入喷剂和种菌溶液，使两者更好地与土壤混合，提高土壤的修复效率。

中国专利cn108188169a公开了一种晃动式土壤污染修复装置，包括底板、箱体、弹簧、第一电机、第一转轴、安装杆、粉碎球、粉碎刀片、转土装置、第二电机、中空轴、中空扇板、双轴电机、第二转轴、搅拌杆、螺纹杆、配重球、土壤修复液箱和水泵，所述转土装置包括第二电机、中空轴和中空扇板，本发明设有第一电机、第一转轴、安装杆、粉碎球和粉碎刀片，通过配合实现多级粉碎，粉碎速度快、效率高，设有土壤修液箱、水泵和转土装置，使落下的土壤都能够被喷洒到土壤修复液，喷洒充分，提高了土壤修复效率，设有双轴电机、螺纹杆、配重球和弹簧，通过配合使箱体内的土壤不断晃动，使土壤与土壤修复液充分混合，进一步提高了土壤修复效率。

中国专利cn108097408a公布了一种移动式可循环土壤污染修复装置，包括修复桶，修复桶侧壁底部通过支架转动连接有滚轮；修复桶左下角设置有开口，开口处连接有进料铲；修复桶右下角设置有出料口；修复桶内轴线位置设置有转轴，转轴左右端分别穿过修复桶左右壁且与修复桶左右壁转动连接，所述转轴侧壁固定安装有若干螺旋叶片和粉碎刀片，修复桶右壁中心处固定设置有电机，电机左端电机轴与转轴右端连接；修复桶底部右侧设置有开口，开口处固定连接有滤网，修复桶底部位于滤网处还固定连接有漏斗。通过设置滤网和漏斗对土壤中的多余的溶液进行过滤收集，避免溶液过多造成二次污染。

中国专利cn206454983u公布了一种土壤污染修复装置，包括箱体和底座；所述箱体包括进料斗、驱动电机、切碎热解腔和种菌腔；所述驱动电机设置在箱体上端中间，驱动电机下端设有旋转轴；所述切碎热解腔内设有热解装置、滤板和粉碎刀片；所述热解装置包括燃气管接头、燃气喷头、燃气室和排气口；所述种菌腔包括振动器、喷剂箱、搅拌杆、洗刷装置、出料管和种菌箱；所述喷剂箱设置在种菌腔左端，喷剂箱下端设有第一放置板，右端设有喷剂管；所述洗刷装置包括刷板、伸缩轴和气缸；所述种菌箱设置在种菌腔右端，种菌箱下端设有第二放置板，种菌箱上设有种菌管；所述底座上设有橡胶层和减震装置。

以上装置均是采用机械结构进行土壤污染修复，存在的共有问题为：1、机械结构复杂，不利于操作，2、对土壤的处理效率很低。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构设置简单、处理效率高、修复效果好的土壤污染修复装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种土壤污染修复装置，为原位修复土壤的装置，所述装置包括电源、冷冻机、注液泵、真空泵、汽水分离器及冻融淋洗单元，

所述冻融淋洗单元包括两个注液排水板、两个抽液排水板和一个冻结管，两个所述抽液排水板以冻结管为中心对称布设在冻结管外侧，两个所述注液排水板以冻结管为中心对称布设在抽液排水板外侧，所述冷冻机通过管线连接至冻结管，所述注液泵通过管线连接至注液排水板的顶部，所述抽液排水板的顶部经过管线连接至汽水分离器，所述汽水分离器连接至真空泵；

所述两个注液排水板同时作为阳极，所述两个抽液排水板同时作为阴极，位于冻结管同一侧的注液排水板与抽液排水板均通过导线与电源的正负极连接，所述注液排水板与抽液排水板之间形成电极区。

进一步地，还设有若干个温度传感器，所述温度传感器等间距布设在冻结管和注液排水板之间。

进一步地，两个温度传感器之间的距离为2～5cm。

进一步地，所述注液排水板的底端高于抽液排水板的底端0.2～0.5m。

进一步地，相邻的注液排水板和抽液排水板相距0.1～0.2m。

进一步地，所述注液排水板与抽液排水板均为惰性板状导电板，为多孔碳板、石墨板或不锈钢板。

进一步地，所述电源施加0.5-5v的电压。

进一步地，所述土壤污染修复装置的使用方法，包括以下步骤：

根据需要修复场地的土壤污染程度和土壤理化性质选择淋洗液种类及浓度配比，配制淋洗液备用，在修复场地来布设管线和各部件；

通过注液泵向注液排水板匀速注入淋洗液，同时打开冷冻机通过温度传感器观察土壤中0℃等温线的推移，确定冻结锋面的推进速率，然后通过冷冻机调节冻结管温度，使得冻结锋面的迁移速率为0.5～12cm/d；

冻结锋面缓慢移动至超过抽液排水板5～10cm时，停止冷冻机，向冻结管内循环热水融解冻土；

冻土完全融化后，打开真空泵调整真空负压，使得注液速率与抽液速率相同，通过抽液排水板将土壤中的淋出液抽取到地表收集于汽水分离器中，对汽水分离器的淋出液进行回收利用；

打开电源，施加直流电形成电场，利用电场产生的各种动电效应如电泳、电渗等，驱动土壤污染物沿电场方向定向迁移，即富集到抽液排水板，进而可以高效的经由抽液排水板排出；

对土壤进行重金属残余量分析，如果符合土壤环境质量标准，则停止抽吸，污染土壤处理结束；如果不符合土壤环境质量标准，则重复步骤至步骤直至所检测土壤符合土壤环境质量标准。

本发明采用了电动修复的原理。本发明中，将注液排水板与抽液排水板同时作为插入受污染土壤区域的电极，电源接通直流电源后，注液排水板与抽液排水板均带电，利用电场产生的各种动电效应如电泳、电渗等，驱动土壤污染物沿电场方向定向迁移，即污染物富集到抽液排水板，并且注液排水板与抽液排水板之间的水流作用下污染物富集更容易，进而可以高效的经由抽液排水板排出。

本发明中同时还利用土壤淋洗技术，可快速将重金属从土壤中去除，短时间内完成高浓度污染物土壤的治理，工艺简单、修复效率高，而且治理费用相对低廉。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.本发明提供的原位土壤污染修复装置，采用电动修复、人工冻结和竖井淋洗相结合的方式，原位修复粘质重金属污染土壤，无需挖掘污染土壤，原位修复，降低修复费用，解决了目前存在的原位竖井淋洗法，在低渗透性黏土中淋洗效率不高的问题，工艺简单，成本低，有利于推广应用；

2.本发明在竖井淋洗法中加入冻结管，利用人工冻结时未冻土侧水分向冻结锋面迁移和冻融导致土壤渗透性增大的特性，控制土体的温度梯度驱使水分迁移，使淋洗液能够与吸附在土壤颗粒的污染物充分接触，提高淋洗效果；冻融作用破坏土壤颗粒原有结构，使土壤颗粒重新排列，有助于淋洗液与土壤中重金属污染物充分接触，提高淋洗效率；反复冻融能够加大土壤渗透系数，有助于提高淋洗液在粘性土壤中抽吸效率，使得淋洗液更充分接触重金属离子，降低液土比，有利于大面积实施淋洗。

3、本发明将注液排水板与抽液排水板同时作为插入受污染土壤区域的电极，电源接通直流电源后，注液排水板与抽液排水板均带电，利用电场产生的各种动电效应如电泳、电渗等，驱动土壤污染物沿电场方向定向迁移，即污染物富集到抽液排水板，进而可以高效的经由抽液排水板排出。因此，本发明利用电动修复原理，加强了污染物在抽液排水板处的富集效果，进而提高了污染物的去除效果。

附图说明

图1为实施例1中土壤污染修复装置结构示意图。

1为电源，2为注液排水板、3为抽液排水板、4为冻结管、5为真空泵、6为汽水分离器、7为冷冻机、8为注液泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

参考图1，一种土壤污染修复装置，为原位修复土壤的装置，装置包括电源1、冷冻机7、注液泵8、真空泵5、汽水分离器6及冻融淋洗单元，冻融淋洗单元包括两个注液排水板2、两个抽液排水板3和一个冻结管4，两个抽液排水板3以冻结管4为中心对称布设在冻结管4外侧，两个注液排水板2以冻结管4为中心对称布设在抽液排水板3外侧，冷冻机7通过管线连接至冻结管4，注液泵8通过管线连接至注液排水板2的顶部，抽液排水板3的顶部经过管线连接至汽水分离器6，汽水分离器6连接至真空泵5；两个注液排水板2同时作为阳极，两个抽液排水板3同时作为阴极，位于冻结管4同一侧的注液排水板2与抽液排水板3均通过导线与电源1的正负极连接，注液排水板2与抽液排水板3之间形成电极区，图1中箭头方向为电流方向，也是水流方向。

其中，还设有若干个温度传感器，温度传感器等间距布设在冻结管4和注液排水板2之间。两个温度传感器之间的距离为2～5cm。

其中，注液排水板2的底端高于抽液排水板3的底端0.2～0.5m。相邻的注液排水板2和抽液排水板3相距0.1～0.2m。注液排水板2与抽液排水板3均为惰性板状导电板，为多孔碳板、石墨板或不锈钢板。电源1施加0.5-5v的电压。

其中，土壤污染修复装置的使用方法，包括以下步骤：

1根据需要修复场地的土壤污染程度和土壤理化性质选择淋洗液种类及浓度配比，配制淋洗液备用，在修复场地来布设管线和各部件；

2通过注液泵向注液排水板匀速注入淋洗液，同时打开冷冻机通过温度传感器观察土壤中0℃等温线的推移，确定冻结锋面的推进速率，然后通过冷冻机调节冻结管温度，使得冻结锋面的迁移速率为0.5～12cm/d；

3冻结锋面缓慢移动至超过抽液排水板5～10cm时，停止冷冻机，向冻结管内循环热水融解冻土；

4冻土完全融化后，打开真空泵调整真空负压，使得注液速率与抽液速率相同，通过抽液排水板将土壤中的淋出液抽取到地表收集于汽水分离器中，对汽水分离器的淋出液进行回收利用；

5打开电源，施加直流电形成电场，利用电场产生的各种动电效应如电泳、电渗等，驱动土壤污染物沿电场方向定向迁移，即富集到抽液排水板，进而可以高效的经由抽液排水板排出；

6对土壤进行重金属残余量分析，如果符合土壤环境质量标准，则停止抽吸，污染土壤处理结束；如果不符合土壤环境质量标准，则重复步骤2至步骤5直至所检测土壤符合土壤环境质量标准。

本发明提供的原位土壤污染修复装置，采用电动修复、人工冻结和竖井淋洗相结合的方式，原位修复粘质重金属污染土壤，无需挖掘污染土壤，原位修复，降低修复费用，解决了目前存在的原位竖井淋洗法，在低渗透性黏土中淋洗效率不高的问题，工艺简单，成本低，有利于推广应用；

本发明在竖井淋洗法中加入冻结管，利用人工冻结时未冻土侧水分向冻结锋面迁移和冻融导致土壤渗透性增大的特性，控制土体的温度梯度驱使水分迁移，使淋洗液能够与吸附在土壤颗粒的污染物充分接触，提高淋洗效果；冻融作用破坏土壤颗粒原有结构，使土壤颗粒重新排列，有助于淋洗液与土壤中重金属污染物充分接触，提高淋洗效率；反复冻融能够加大土壤渗透系数，有助于提高淋洗液在粘性土壤中抽吸效率，使得淋洗液更充分接触重金属离子，降低液土比，有利于大面积实施淋洗。

本发明将注液排水板2与抽液排水板3同时作为插入受污染土壤区域的电极，电源接通直流电源后，注液排水板2与抽液排水板3均带电，利用电场产生的各种动电效应如电泳、电渗等，驱动土壤污染物沿电场方向定向迁移，即污染物富集到抽液排水板3，进而可以高效的经由抽液排水板3排出。因此，本发明利用电动修复原理，加强了污染物在抽液排水板处的富集效果，进而提高了污染物的去除效果。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。