模拟修复岩溶铅锌矿区土壤砷镉天然强化淋洗系统及方法

本发明涉及土壤修复，特别是涉及一种模拟修复岩溶铅锌矿区土壤砷镉天然强化淋洗系统及方法。

背景技术：

1、现有技术中往往采用淋洗的方式对岩溶铅锌矿区土壤进行修复，。天然淋洗是自然修复技术之一，避免了固化稳定化的失效和化学淋洗带来的二次污染问题。但常规的天然淋洗效率较低。微纳米气泡是直径小于50微米的极细微气泡，在水中上升速度慢、停留时间长、溶解效率高，并具备自增氧、带负电荷和富含强氧化性自由基等特性，可以穿透土壤孔隙，对吸附在土壤颗粒表明的重金属实现高效洗脱、并增加对残渣态重金属的分解作用。另外，目前在淋洗修复过程中很难确定影响淋洗修复的关键影响因素的值，例如ph环境、eh环境等，无法确定是否达到最好的修复效果。因此，设计一种基于微纳米气泡的模拟修复岩溶铅锌矿区土壤砷镉天然强化淋洗系统及方法，提升修复模拟土壤中碳酸盐态重金属等污染物的淋洗效率，是十分有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种模拟修复岩溶铅锌矿区土壤砷镉天然强化淋洗系统及方法，结构简单，便于实现，能够模拟岩溶铅锌矿区土壤砷镉及其他有害元素的淋洗修复，为实际土壤修复提供了参考。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种模拟修复岩溶铅锌矿区土壤砷镉天然强化淋洗系统，包括：包括：淋洗液配置模块、淋洗模块、汇流监测模块、污水回收处理模块、电力修复模块、矿区仿真模型及控制系统，所述矿区仿真模型基于污染岩溶铅锌矿区制作，包括岩石清洁区、岩石污染区、土壤清洁区、土壤污染区、地下水清洁区及地下水污染区，所述淋洗模块、电力修复模块及汇流监测模块设置在所述污染区，所述污水回收处理模块设置在所述地下水污染区与所述地下水清洁区之间，所述淋洗液配置模块、淋洗模块、污水回收处理模块、电力修复模块及汇流监测模块电性连接所述控制系统；

4、所述淋洗液配置模块用于配置不同ph、co2、含氧量的微纳米二氧化碳气泡水；

5、所述淋洗模块用于对污染区进行淋洗修复；

6、所述汇流监测模块用于监测污染区不同土壤深度的含氧量、ph、eh、cd2+、as3+、as5+、hco3-、水温以及增强土壤水的流动性；

7、所述污水回收处理模块用于回收污染的地下水；

8、所述电力修复模块用于对回收污染水进行电力修复。

9、可选的，所述淋洗液配置模块包括支撑架、配置箱、放置罐、搅拌电机、搅拌叶片、导流块及导流板，所述支撑架的中心套设所述放置罐，所述支撑架的顶部固定设置所述配置箱，所述配置箱内部设置有微纳米气泡快速发生装置，用于配置淋洗液，所述放置罐的顶部中心设置所述导流块，所述导流块的顶部通过固定架固定设置所述搅拌电机，所述搅拌电机的输出端固定连接有搅拌杆，所述搅拌杆的底端伸入所述放置罐的内部，且所述搅拌杆的底部设置有多组搅拌叶片，所述放置罐的内部的搅拌杆上固定设置有导流板，所述导流块的底部设置有导流管，所述导流管的底部靠近所述导流板，所述配置箱通过第一水泵连接所述导流块，用于将淋洗液输入导流块中，经导流管排放至导流板的顶部，经导流板流动至放置罐的底部，所述放置罐的底部设置有多个第一输出管，所述第一输出管的输出端连接所述冲淋渗透件，所述第一输出管上设置有第一电磁阀，所述第一电磁阀、搅拌电机及第一水泵电性连接所述控制系统。

10、可选的，所述淋洗模块为冲淋渗透件，所述冲淋渗透设置有多个，分别预埋在所述污染区的土壤中，所述冲淋渗透件的地表部分与淋洗液配置模块相连接。

11、可选的，所述冲淋渗透件包括洗淋杆、入埋锥及中空圆锥形渗透件，所述洗淋杆的底部固定设置所述入埋锥，所述洗淋杆上固定套设有多个中空圆锥形渗透件，且所述中空圆锥形渗透件的锥形端朝向所述入埋锥，所述洗淋杆上对应所述中空圆锥形渗透件的内部设置有多组分流冲淋杆，所述中空圆锥形渗透件的锥面上均匀设置有多个渗水孔，用于将淋洗液渗入污染区的土壤中。

12、可选的，所述电力修复模块包括阳极室、阴极室、可控电源模块、prb反应墙及电解液箱体，电力修复模块的一侧设置所述阳极室，另一侧设置所述阴极室，所述阳极室的内部设置有阳极，所述阴极室的内部设置有阴极，所述电力修复模块的一侧设置电解液箱体，所述电解液箱体及阳极室的内部均设置有阳极电解液，所述电解液箱体通过第二水泵连接所述阳极室的内部，所述阳极室的内部通过第三水泵连接污水回收处理模块的多个输水管，所述第三水泵与污水回收处理模块的多个输水管之间设置有第二电磁阀，所述阳极室的内部设置有水位传感器，用于检测阳极电解液的水位，所述阴极室中设置有阴极电解液，所述阳极及阴极分别对应连接所述可控电源模块的正极及负极，所述阴极室靠近所述阳极室的一侧设置所述prb反应墙，所述可控电源模块、水位传感器、第二水泵、第三水泵及第二电磁阀均电性连接所述控制系统。

13、本发明还提供了一种模拟修复岩溶铅锌矿区土壤砷镉天然强化淋洗方法，应用于上述的模拟修复岩溶铅锌矿区土壤砷镉天然强化淋洗系统，包括如下步骤：

14、步骤1：根据实验要求，搭建矿区仿真模型，将淋洗液配置模块、淋洗模块、汇流监测模块、污水回收处理模块及电力修复模块设置在矿区仿真模型的指定位置；

15、步骤2：通过淋洗液配置模块配置不同ph、co2、含氧量的微纳米二氧化碳气泡水，得到淋洗液配置操作结果；

16、步骤3：通过淋洗模块对矿区仿真模型进行淋洗操作，在淋洗操作过程中，通过汇流监测模块对矿区仿真模型进行汇流监测操作，得到监测操作结果；

17、步骤4：通过污水回收处理模块对矿区仿真模型污染水进行回收操作，得到回收操作结果；

18、步骤5：通过电力修复模块对矿区仿真模型进行电力修复操作，得到电力修复操作结果。

19、可选的，步骤2中，通过淋洗液配置模块进行淋洗液配置操作，得到淋洗液配置操作结果，具体为：

20、通过微纳米气泡水快速发生装置，配置不同ph、co2、含氧量的微纳米二氧化碳气泡水作为淋洗液。

21、可选的，步骤3中，通过淋洗模块对矿区仿真模型进行淋洗操作，在淋洗操作过程中，通过汇流监测模块对矿区仿真模型进行汇流监测操作，得到监测操作结果，具体为：

22、对土壤环境的ph、eh进行调节，并通过第一水泵及第一电磁阀控制淋洗液的出水流量、水压力及水力停留时间，利用不同的淋洗液进行多次淋洗实验，其中，淋洗液经第一水泵注入放置罐中，若需要添加额外添加物，则通过控制系统控制搅拌电机开启，实现充分搅拌，控制系统控制第一电磁阀开启，将放置罐中的淋洗液经第一输出管输入至冲淋渗透件中，通过冲淋杆，经分流冲淋杆排出，经过中空圆锥形渗透件渗入污染区的土壤中，进行淋洗操作，在淋洗操作过程中，控制系统控制汇流监测模块开启，实时监测不同土壤深度的含氧量、ph、eh、cd2+、as3+、as5+、hco3-及水温。

23、可选的，步骤4中，通过污水回收处理模块进行污水回收处理操作，得到回收处理操作结果，具体为：

24、通过回抽竖井回收污染的地下水，并对其进行检测，汇总不同配比淋洗液的检测结果以及汇流监测模块的监测结果，判断不同淋洗液的修复效果，同时根据检测结果采用不同的电解液进行电力修复。

25、可选的，步骤5中，通过电力修复模块对矿区仿真模型进行电力修复操作，得到电力修复操作结果，具体为：

26、在阳极室内注入阳极电解液，在阴极室内注入阴极电解液，控制系统控制可控电源模块开启，污水中带正电荷的离子向阴极移动，带负电的离子向阳极移动，实现富集污水中污染物，其中，富集到阴极的污染物进入prb反应墙进行进一步处理，控制系统控制第三水泵及第二电磁阀开启，水位传感器实时检测阳极电解液的水位，若水位低于预设阈值，则控制系统控制第二水泵开启对阳极室的阳极电解液进行补充，其中，阳极电解液可采用不同的电解液。

27、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的模拟修复岩溶铅锌矿区土壤砷镉天然强化淋洗系统及方法，该系统包括淋洗液配置模块、淋洗模块、汇流监测模块、污水回收处理模块、电力修复模块、矿区仿真模型及控制系统，根据具体实验需求搭建合适的矿区仿真模型进行实验，通过淋洗液配置模块配置不同ph、co2、含氧量的淋洗液，通过淋洗模块对污染区进行淋洗修复，通过汇流监测模块监测污染区不同土壤深度的含氧量、ph、eh、cd2+、as3+、as5+、hco3-及水温以及增强土壤水的流动性，通过污水回收处理模块回收污染的地下水，并对其进行检测，可以判断淋洗效果，通过电力修复模块对污染回收水进行电力修复；该方法包括根据实验要求，搭建矿区仿真模型，将淋洗液配置模块、淋洗模块、汇流监测模块、污水回收处理模块及电力修复模块设置在矿区仿真模型的指定位置，通过淋洗液配置模块进行淋洗液配置操作，得到淋洗液配置操作结果，通过淋洗模块对矿区仿真模型进行淋洗操作，得到淋洗操作结果，通过电力修复模块对矿区仿真模型进行电力修复操作，得到电力修复操作结果，能够模拟岩溶铅锌矿区土壤砷镉等有害元素的淋洗修复，为实际土壤修复提供了参考。