一种用于修复有机污染土壤的电动扩散-电加热活化方法与流程

溶液；
11.s2-2、利用外部直流电源为阴极棒和阳极棒供电，并控制电场强度为0.5
‑ꢀ
5.0v/cm，运行时间为30-90天，使na2s2o8溶液在有机污染土壤中进行电动扩 散；
12.s3、电加热活化处理；
13.s3-1、利用外部直流电源为热电偶加热棒供电，利用热电偶加热棒将有机 污染土壤加热至35-55℃，并保持3-15天；
14.s3-2、有机污染土壤加热过程中，na2s2o8溶液中s2o
82-被加热活化，并产 生强氧化性自由基，降解有机污染土壤中的污染物。
15.进一步地，步骤s1-2中，加药井内部套设有pvc管，pvc管周向均匀分 布有多个条形扩散槽，通过设置pvc管，同时在pvc管上设置条形扩散槽， 有利于延长na2s2o8溶液在有机污染土壤中的扩散周期，提高有机污染土壤中 有机物的去除效果。
16.进一步地，步骤s1-1中，有机污染土壤ph调节前，利用去离子水调节有 机污染土壤含水率至15-30wt％；通过调节有机污染土壤含水率，能够提高 na2s2o8溶液在有机污染土壤中的扩散效果，同时提高整个系统的安全性。
17.进一步地，步骤s1-2中，热电偶加热棒预埋完成后，利用沙粒填充热电偶 加热棒与有机污染土壤之间的空隙，通过填充沙粒，有利于提高热电偶加热棒 上热量扩散的均匀性，从而提高有机污染土壤的加热效果。
18.进一步地，步骤s2-2中，na2s2o8溶液电动扩散过程中，首先以0.5-3v/cm 的电场强度运行30-58天，然后以3-5v/cm的电场强度运行5-32天；na2s2o8溶液电动扩散初期，na2s2o8溶液离子浓度大，扩散效果显著；扩散后期随着溶 液离子浓度的间隙扩散速率减缓，通过增加电场强度有助于提高离子扩散速度。
19.进一步地，步骤s2-2中，na2s2o8溶液电动扩散过程中，将各组对应的阴 极棒和阳极棒划分为相互间隔的两组，首先将其中一组阴极棒和阳极棒以0.5
‑ꢀ
3v/cm的电场强度运行30-58天，然后将另外一组阴极棒和阳极棒以3-5v/cm 的电场强度运行5-32天，通过向间隔设置的两组电极之间施加不同的电场强度， 有利于提高na2s2o8溶液扩散的均匀性，从而提高有机污染土壤中有机物去除 的均匀性。
20.进一步地，步骤s2-2中，阴极棒和阳极棒的极性间隔15-28h切换一次， 通过上述操作能够减缓阴极棒和阳极棒的损耗，延长其使用周期。
21.进一步地，步骤s1-1完成后，在污染土壤区域表面均匀铺设厚度为20
‑ꢀ
45cm的黏土层，并压实处理，然后在黏土层表面铺设厚度为5-15cm的水泥砂 浆层，通过在污染土壤区域表面铺设黏土层和水泥砂浆层，能够有效避免土壤 中有机污染物分解过程中溢出，从而避免了二次污染的产生。
22.进一步地，步骤s2-1完成后，向加药井中加入质量浓度为10-30％的nacl 溶液，nacl溶液的加入量为na2s2o8溶液体积的15-25％，nacl溶液作为电解 质在电场中迁移，有利于提高有机污染土壤的导电性，提高电加热活化s2o
82-的效率。
23.进一步地，步骤s2-1中，阴极棒为碳钢管，阳极棒为表面镀铂金涂层的板 状电极。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过电动扩散-电加热活化过 硫酸根离子，实现有机污染物的原位修复，对于土壤生态文明建设有着积极意义， 能够改善环境治理领域发展的不平衡和不充分，满足人民日益增长的美好生活需 要；本发明通过在有
机污染场地设置环形分布的阳极电极，可有效降低电场强度 的空间差异，实现过硫酸根离子运送路径在空间上的交叉叠加，促进过硫酸根离 子在低渗透性土壤中的匀化传质，可显著提高土壤修复系统的稳定性与安全性； 过硫酸根离子的匀化传质与高效原位热活化可显著提高低渗透性有机污染土壤 的修复效；通过调节有机污染土壤含水率，能够提高na2s2o8溶液在有机污染土 壤中的扩散效果，同时提高整个系统的安全性；利用沙粒填充热电偶加热棒与有 机污染土壤之间的空隙，通过填充沙粒，有利于提高热电偶加热棒上热量扩散的 均匀性，从而提高有机污染土壤的加热效果；通过向有机污染土壤中施加不同强 度的电场，助于提高离子扩散速度；通过向间隔设置的两组电极之间施加不同的 电场强度，有利于提高na2s2o8溶液扩散的均匀性，从而提高有机污染土壤中有 机物去除的均匀性；通过在污染土壤区域表面铺设黏土层和水泥砂浆层，能够有 效避免土壤中有机污染物分解过程中溢出，从而避免了二次污染的产生；通过向 加药井中添加nacl溶液，nacl溶液作为电解质在电场中迁移，有利于提高有机 污染土壤的导电性，提高电加热活化s2o
82-的效率。
附图说明
25.图1是本发明的框架图；
具体实施方式
26.实施例1：一种用于修复有机污染土壤的电动扩散-电加热活化方法，包括 以下步骤：
27.s1、土壤前处理；
28.s1-1、确定有机污染土壤区域边界，清除污染土壤区域表面杂物，利用 hcl调节有机污染土壤ph至4；
29.s1-2、在有机污染土壤区域中心位置开挖阴极槽，在距离有机污染土壤区 域边界0.5m处开挖阳极槽，按照三角形法在阴极槽与阳极槽之间开挖多个加药 井，同时预埋多个热电偶加热棒，热电偶加热棒和加药井间隔设置，相邻两个 加药井之间间隔2m；阴极槽、阳极槽和加药井的开挖深度均大于有机污染土壤 污染层的深度0.2m；
30.s2、电动扩散处理；
31.s2-1、在步骤s2-1所得阴极槽内间隔0.2m均匀布设多个阴极棒，在阳极 槽内布设多个与阴极棒数量对应一致的阳极棒，向加药井内注入质量浓度为 7g/l的na2s2o8溶液；
32.s2-2、利用外部直流电源为阴极棒和阳极棒供电，并控制电场强度为 0.5v/cm，运行时间为30天，使na2s2o8溶液在有机污染土壤中进行电动扩散；
33.s3、电加热活化处理；
34.s3-1、利用外部直流电源为热电偶加热棒供电，利用热电偶加热棒将有机 污染土壤加热至35℃，并保持3天；
35.s3-2、有机污染土壤加热过程中，na2s2o8溶液中s2o
82-被加热活化，并产 生强氧化性自由基，降解有机污染土壤中的污染物。
36.实施例2：一种用于修复有机污染土壤的电动扩散-电加热活化方法，包括 以下步骤：
37.s1、土壤前处理；
38.s1-1、确定有机污染土壤区域边界，清除污染土壤区域表面杂物，利用去 离子水调节有机污染土壤含水率至15wt％；通过调节有机污染土壤含水率，能 够提高na2s2o8溶液在有机污染土壤中的扩散效果，同时提高整个系统的安全 性；利用hcl调节有机污染土壤ph至5；在污染土壤区域表面均匀铺设厚度为 20cm的黏土层，并压实处理，然后在黏土层表面铺设厚度为5cm的水泥砂浆层， 通过在污染土壤区域表面铺设黏土层和水泥砂浆层，能够有效避免土壤中有机 污染物分解过程中溢出，从而避免了二次污染的产生；
39.s1-2、在有机污染土壤区域中心位置开挖阴极槽，在距离有机污染土壤区 域边界0.9m处开挖阳极槽，按照三角形法在阴极槽与阳极槽之间开挖多个加药 井，同时预埋多个热电偶加热棒，热电偶加热棒和加药井间隔设置，相邻两个 加药井之间间隔4m；阴极槽、阳极槽和加药井的开挖深度均大于有机污染土壤 污染层的深度0.2m；
40.s2、电动扩散处理；
41.s2-1、在步骤s2-1所得阴极槽内间隔0.6m均匀布设多个阴极棒，在阳极 槽内布设多个与阴极棒数量对应一致的阳极棒，向加药井内注入质量浓度为 11g/l的na2s2o8溶液；
42.s2-2、利用外部直流电源为阴极棒和阳极棒供电，并控制电场强度为 3v/cm，运行时间为55天，使na2s2o8溶液在有机污染土壤中进行电动扩散；
43.s3、电加热活化处理；
44.s3-1、利用外部直流电源为热电偶加热棒供电，利用热电偶加热棒将有机 污染土壤加热至18℃，并保持12天；
45.s3-2、机污染土壤加热过程中，na2s2o8溶液中s2o
82-被加热活化，并产生 强氧化性自由基，降解有机污染土壤中的污染物。
46.实施例3：一种用于修复有机污染土壤的电动扩散-电加热活化方法，包括 以下步骤：
47.s1、土壤前处理；
48.s1-1、确定有机污染土壤区域边界，清除污染土壤区域表面杂物，利用 hcl调节有机污染土壤ph至6；
49.s1-2、在有机污染土壤区域中心位置开挖阴极槽，在距离有机污染土壤区 域边界1.2m处开挖阳极槽，按照三角形法在阴极槽与阳极槽之间开挖多个加药 井，同时预埋多个热电偶加热棒，热电偶加热棒和加药井间隔设置，相邻两个 加药井之间间隔5m；利用沙粒填充热电偶加热棒与有机污染土壤之间的空隙， 通过填充沙粒，有利于提高热电偶加热棒上热量扩散的均匀性，从而提高有机 污染土壤的加热效果；阴极槽、阳极槽和加药井的开挖深度均大于有机污染土 壤污染层的深度0.2m；加药井内部套设有pvc管，pvc管周向均匀分布有多 个条形扩散槽，通过设置pvc管，同时在pvc管上设置条形扩散槽，有利于 延长na2s2o8溶液在有机污染土壤中的扩散周期，提高有机污染土壤中有机物 的去除效果；
50.s2、电动扩散处理；
51.s2-1、在步骤s2-1所得阴极槽内间隔0.8m均匀布设多个阴极棒，在阳极 槽内布设多个与阴极棒数量对应一致的阳极棒，向加药井内注入质量浓度为 15g/l的na2s2o8溶液；
52.s2-2、利用外部直流电源为阴极棒和阳极棒供电，并控制电场强度为 5.0v/cm，运行时间为90天，使na2s2o8溶液在有机污染土壤中进行电动扩散；
53.s3、电加热活化处理；
54.s3-1、利用外部直流电源为热电偶加热棒供电，利用热电偶加热棒将有机 污染土壤加热至55℃，并保持15天；
55.s3-2、有机污染土壤加热过程中，na2s2o8溶液中s2o
82-被加热活化，并产 生强氧化性自由基，降解有机污染土壤中的污染物。
56.实施例4：一种用于修复有机污染土壤的电动扩散-电加热活化方法，包括 以下步骤：
57.s1、土壤前处理；
58.s1-1、确定有机污染土壤区域边界，清除污染土壤区域表面杂物，利用 hcl调节有机污染土壤ph至4；
59.s1-2、在有机污染土壤区域中心位置开挖阴极槽，在距离有机污染土壤区 域边界0.5m处开挖阳极槽，按照三角形法在阴极槽与阳极槽之间开挖多个加药 井，同时预埋多个热电偶加热棒，热电偶加热棒和加药井间隔设置，相邻两个 加药井之间间隔2m；阴极槽、阳极槽和加药井的开挖深度均大于有机污染土壤 污染层的深度0.2m；
60.s2、电动扩散处理；
61.s2-1、在步骤s2-1所得阴极槽内间隔0.2m均匀布设多个阴极棒，在阳极 槽内布设多个与阴极棒数量对应一致的阳极棒，向加药井内注入质量浓度为 7g/l的na2s2o8溶液；
62.s2-2、将各组对应的阴极棒和阳极棒划分为相互间隔的两组，首先将其中 一组阴极棒和阳极棒以0.5v/cm的电场强度运行30天，然后将另外一组阴极棒 和阳极棒以3v/cm的电场强度运行5天，通过向间隔设置的两组电极之间施加 不同的电场强度，有利于提高na2s2o8溶液扩散的均匀性，从而提高有机污染 土壤中有机物去除的均匀性；使na2s2o8溶液在有机污染土壤中进行电动扩散；
63.s3、电加热活化处理；
64.s3-1、利用外部直流电源为热电偶加热棒供电，利用热电偶加热棒将有机 污染土壤加热至35℃，并保持3天；
65.s3-2、有机污染土壤加热过程中，na2s2o8溶液中s2o
82-被加热活化，并产 生强氧化性自由基，降解有机污染土壤中的污染物。
66.实施例5：一种用于修复有机污染土壤的电动扩散-电加热活化方法，包括 以下步骤：
67.s1、土壤前处理；
68.s1-1、确定有机污染土壤区域边界，清除污染土壤区域表面杂物，利用 hcl调节有机污染土壤ph至6；
69.s1-2、在有机污染土壤区域中心位置开挖阴极槽，在距离有机污染土壤区 域边界1.2m处开挖阳极槽，按照三角形法在阴极槽与阳极槽之间开挖多个加药 井，同时预埋多个热电偶加热棒，热电偶加热棒和加药井间隔设置，相邻两个 加药井之间间隔5m；阴极槽、阳极槽和加药井的开挖深度均大于有机污染土壤 污染层的深度0.2m；
70.s2、电动扩散处理；
71.s2-1、在步骤s2-1所得阴极槽内间隔0.8m均匀布设多个阴极棒，在阳极 槽内布设多个与阴极棒数量对应一致的阳极棒，向加药井内注入质量浓度为 15g/l的na2s2o8溶液；
72.s2-2、利用外部直流电源为阴极棒和阳极棒供电，将各组对应的阴极棒和 阳极棒划分为相互间隔的两组，首先将其中一组阴极棒和阳极棒以3v/cm的电 场强度运行45天，然后将另外一组阴极棒和阳极棒以5v/cm的电场强度运行 16天，通过向间隔设置的两组电极之间施加不同的电场强度，有利于提高 na2s2o8溶液扩散的均匀性，从而提高有机污染土壤中有机物去除的均匀性，使 na2s2o8溶液在有机污染土壤中进行电动扩散；阴极棒和阳极棒的极性间隔15h 切换一次，通过上述操作能够减缓阴极棒和阳极棒的损耗，延长其使用周期；
73.s3、电加热活化处理；
74.s3-1、利用外部直流电源为热电偶加热棒供电，利用热电偶加热棒将有机 污染土壤加热至55℃，并保持15天；
75.s3-2、机污染土壤加热过程中，na2s2o8溶液中s2o
82-被加热活化，并产生 强氧化性自由基，降解有机污染土壤中的污染物。
76.实施例6：一种用于修复有机污染土壤的电动扩散-电加热活化方法，包括 以下步骤：
77.s1、土壤前处理；
78.s1-1、确定有机污染土壤区域边界，清除污染土壤区域表面杂物，利用 hcl调节有机污染土壤ph至6；
79.s1-2、在有机污染土壤区域中心位置开挖阴极槽，在距离有机污染土壤区 域边界1.2m处开挖阳极槽，按照三角形法在阴极槽与阳极槽之间开挖多个加药 井，同时预埋多个热电偶加热棒，热电偶加热棒和加药井间隔设置，相邻两个 加药井之间间隔5m；阴极槽、阳极槽和加药井的开挖深度均大于有机污染土壤 污染层的深度0.2m；
80.s2、电动扩散处理；
81.s2-1、在步骤s2-1所得阴极槽内间隔0.8m均匀布设多个阴极棒，在阳极 槽内布设多个与阴极棒数量对应一致的阳极棒，向加药井内注入质量浓度为 15g/l的na2s2o8溶液；向加药井中加入质量浓度为10％的nacl溶液，nacl溶 液的加入量为na2s2o8溶液体积的15％，nacl溶液作为电解质在电场中迁移， 有利于提高有机污染土壤的导电性，提高电加热活化s2o
82-的效率；阴极棒为 碳钢管，阳极棒为表面镀铂金涂层的板状电极；
82.s2-2、利用外部直流电源为阴极棒和阳极棒供电，并控制电场强度为 5.0v/cm，运行时间为90天，使na2s2o8溶液在有机污染土壤中进行电动扩散；
83.s3、电加热活化处理；
84.s3-1、利用外部直流电源为热电偶加热棒供电，利用热电偶加热棒将有机 污染土壤加热至55℃，并保持15天；
85.s3-2、有机污染土壤加热过程中，na2s2o8溶液中s2o
82-被加热活化，并产 生强氧化性自由基，降解有机污染土壤中的污染物。
86.实施例7：一种用于修复有机污染土壤的电动扩散-电加热活化方法，包括 以下步骤：
87.s1、土壤前处理；
88.s1-1、确定有机污染土壤区域边界，清除污染土壤区域表面杂物，利用去 离子水调节有机污染土壤含水率至30wt％；通过调节有机污染土壤含水率，能 够提高na2s2o8溶液
在有机污染土壤中的扩散效果，同时提高整个系统的安全 性；利用hcl调节有机污染土壤ph至6；在污染土壤区域表面均匀铺设厚度为 45cm的黏土层，并压实处理，然后在黏土层表面铺设厚度为15cm的水泥砂浆 层，通过在污染土壤区域表面铺设黏土层和水泥砂浆层，能够有效避免土壤中 有机污染物分解过程中溢出，从而避免了二次污染的产生；向加药井中加入质 量浓度为30％的nacl溶液，nacl溶液的加入量为na2s2o8溶液体积的25％， nacl溶液作为电解质在电场中迁移，有利于提高有机污染土壤的导电性，提高 电加热活化s2o
82-的效率；
89.s1-2、在有机污染土壤区域中心位置开挖阴极槽，在距离有机污染土壤区 域边界1.2m处开挖阳极槽，按照三角形法在阴极槽与阳极槽之间开挖多个加药 井，同时预埋多个热电偶加热棒，热电偶加热棒和加药井间隔设置，利用沙粒 填充热电偶加热棒与有机污染土壤之间的空隙，通过填充沙粒，有利于提高热 电偶加热棒上热量扩散的均匀性，从而提高有机污染土壤的加热效果；相邻两 个加药井之间间隔5m；阴极槽、阳极槽和加药井的开挖深度均大于有机污染土 壤污染层的深度0.2m；加药井内部套设有pvc管，pvc管周向均匀分布有多 个条形扩散槽，通过设置pvc管，同时在pvc管上设置条形扩散槽，有利于 延长na2s2o8溶液在有机污染土壤中的扩散周期，提高有机污染土壤中有机物 的去除效果；
90.s2、电动扩散处理；
91.s2-1、在步骤s2-1所得阴极槽内间隔0.8m均匀布设多个阴极棒，在阳极 槽内布设多个与阴极棒数量对应一致的阳极棒，向加药井内注入质量浓度为 15g/l的na2s2o8溶液；其中，阴极棒为碳钢管，阳极棒为表面镀铂金涂层的板 状电极；
92.s2-2、利用外部直流电源为阴极棒和阳极棒供电，将各组对应的阴极棒和 阳极棒划分为相互间隔的两组，首先将其中一组阴极棒和阳极棒以3v/cm的电 场强度运行58天，然后将另外一组阴极棒和阳极棒以5v/cm的电场强度运行32天，通过向间隔设置的两组电极之间施加不同的电场强度，有利于提高 na2s2o8溶液扩散的均匀性，从而提高有机污染土壤中有机物去除的均匀性；阴 极棒和阳极棒的极性间隔28h切换一次，通过上述操作能够减缓阴极棒和阳极 棒的损耗，延长其使用周期；使na2s2o8溶液在有机污染土壤中进行电动扩散；
93.s3、电加热活化处理；
94.s3-1、利用外部直流电源为热电偶加热棒供电，利用热电偶加热棒将有机 污染土壤加热至55℃，并保持15天；
95.s3-2、有机污染土壤加热过程中，na2s2o8溶液中s2o
82-被加热活化，并产 生强氧化性自由基，降解有机污染土壤中的污染物。
96.试验例：
97.1、供试土壤来自原南京煤制气厂的典型多环芳烃污染土，该土壤中各污染 物浓度见表1所示：
98.表1供试土壤各污染物浓度
[0099][0100][0101]
2、采集的土壤样品均保存于装有冷冻蓝冰的保温箱中，未寄送前保存于冰 箱内(4℃冷藏条件)；
[0102]
3、分别利用本发明实施例1-7的方法对供试土壤进行处理，修复完成后进 行测定分析，结果如表2所示：
[0103]
表2不同方法对有机污染土壤中污染物去除率的影响
[0104]
[0105][0106]
通过表1数据可知，实施例2与实施例1相比，通过调节有机污染土壤含 水率，能够提高na2s2o8溶液在有机污染土壤中的扩散效果，从而能够有效提 高有机污染土壤中各类污染物的去除率；通过在污染土壤区域表面铺设黏土层 和水泥砂浆层，能够有效避免土壤中有机污染物分解过程中溢出，从而避免了 二次污染的产生；实施例3与实施例1相比，利用沙粒填充热电偶加热棒与有 机污染土壤之间的空隙，有利于提高热电偶加热棒上热量扩散的均匀性，从而 提高有机污染土壤的加热效果，从而提高了过硫酸根离子的活化效果；实施例 4与实施例1相比，通过向有机污染土壤中施加不同强度的电场，助于提高离 子扩散速度；施例5与实施例1相比，通过向间隔设置的两组电极之间施加不 同的电场强度，有利于提高na2s2o8溶液扩散的均匀性，从而提高有机污染土 壤中有机物去除的均匀性；实施例6与实施例1相比，向加药井中加入nacl溶 液，nacl溶液作为电解质在电场中迁移，有利于提高有机污染土壤的导电性， 提高电加热活化s2o
82-的效率；实施例7与实施例1-6相比，由于将各有利条件 进行了综合优化，使得供试土壤中各有机污染物的去除率达到最高。