专利名称：添加剂注入系统和利用该系统注入添加剂的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于采用电动法的土壤净化设备的添加剂注入系统，更具体地涉及这样一种用于采用电动法的土壤净化设备的添加剂注入系统，它能够防止阴极附近的土壤干燥并且通过电动地净化饱和或未饱和的土壤来降低在土壤深层中的二次污染的危险。
背景技术：
通常，由于环境保护的需要，需要对矿区周围的重金属污染的土壤、加油站周围的油污染的土壤以及稻田周围的肥料污染的土壤进行净化。
为了净化土壤，已经提出了使用电动法的净化技术。为了电动净化土壤，首先将一阴极和与该阴极相隔固定距离的一阳极布置在污染的土壤中，并且将添加剂(清洁剂)加到土壤中。之后，当给两个电极施加电流时，由于电渗作用和电解迁移，存在于土壤中的污染物就被收集在阳极中，并且从该阳极析出。
利用电动法的普通净化设备包括多个阴极(阴极腔室)和多个与该阴极相隔固定距离的阳极(阳极腔室)，所述腔室布置在污染的土壤中的预定深度处；电源，该电源用于为阴极和阳极腔室提供电力；供水器，该供水器用于为阴极腔室提供水；析取器，该析取器用于将收集在阳极腔室中的水和污染物析出；以及存储罐，该存储罐用于存储析出的水和污染物。
当对布置于污染的土壤中的阴极腔室和与该阴极腔室间隔固定距离的阳极腔室施加电流时，由于电渗作用和电解迁移，存在于土壤中的污染物(例如重金属)就被收集在阳极中。
之后，将水和适于除去污染物的清洁剂加到污染的土壤中。添加物使得污染物向阳极腔室迁移，从而极大地提高了污染物的清除效率。收集在阳极腔室中的污染物由析取器析出，然后被除去。
然而，当通过施加电力和向阳极腔室供给水和清洁剂而使污染物收集在阳极腔室中时，由于土壤的不均匀结构(细孔)而产生清洁剂的偏流，这降低污染物的清除效率或者使得清洁剂流入土壤的未污染部分。
此外，存在的问题在于，由于污染物与水一起从阴极腔室迁移到阳极腔室，所以阴极腔室可能变得干燥。
发明内容
因此，本发明是鉴于上述问题做出的，并且本发明的一个目的在于提供一种用于利用电动法的土壤净化设备的添加剂注入系统，该系统能够在通过供给清洁剂和水从土壤中去除污染物时，防止过量的清洁剂流入土壤，从而降低了在土壤深层以及土壤的未污染部分中的二次污染的危险。
本发明的另一目的在于提供一种使用该系统注入添加剂的方法。
为完成本发明的上述目的，提供了一种用在利用电动法的土壤净化设备中的添加剂注入系统，用于通过给阴极和阳极施加电力以在土壤中产生电渗和电迁移，从而去除存在于部分土壤中的重金属和有机物质，其中所述阴极和阳极相对地布置于土壤中，并且所述阴极与阳极间隔固定的距离，所述系统包括圆筒形壳体；电极，其从阴极和阳极中选取且位于所述圆筒形壳体中；数个形成在所述圆筒形壳体中的排放口；过滤器，其附着于所述壳体的内表面上；带负电的填充物，其填充在所述壳体中并且围绕所述电极；以及清洁剂，其通过注入喷嘴以这样的方式供给所述填充物，即使得所述清洁剂保持在恒定水平并且通过电渗作用流入到土壤中。
其中，所述过滤器具有高于填充物而低于土壤的渗透系数，并且填充物具有低于土壤的渗透系数。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于将清洁剂注入到土壤中的方法，该方法通过在围绕电极的带负电填充物颗粒之间产生电渗而允许水和所述清洁剂流入土壤。
其中，所述填充物颗粒具有低于土壤的渗透系数。
从如下结合附图的详细描述中将对本发明的上述和其它目的、特征及其它优点有更为清晰的理解，在附图中图1为表示根据本发明的用于利用电动法的土壤净化设备的添加剂注入系统的剖视图；图2为表示本发明的添加剂注入系统在水平位置使用时的状态的剖视图；图3为图2中所示添加剂注入系统的侧剖视图；图4为表示根据本发明一个示例的水分分布变化的曲线图；以及图5为表示使用本发明的添加剂注入系统除去土壤中存在的污染物时重金属浓度变化的曲线图。
具体实施例方式
下面将参考附图对本发明进行更详细地描述。
图1为表示根据本发明的用于利用电动法的土壤净化设备的添加剂注入系统的剖视图。如图1所示，本发明的添加剂注入系统包括由PVC或钢管制成的圆筒形壳体2；数个形成于圆筒形壳体2中的排放口1；附着于壳体2的内表面上的过滤器3；插入到壳体2的中央部分中的电极4；带负电的填充物5(例如，高岭土)，其填充在壳体2中并且围绕电极4；以及清洁剂7(例如，表面活性剂)，其通过注入喷嘴6以这样的方式供给填充物5，即使得清洁剂7保持为恒定水平，其中过滤器3具有高于填充物5而低于土壤的渗透系数，并且填充物5具有低于土壤的渗透系数。
由于填充物5颗粒与电极4直接接触而产生电渗作用并且填充物5的渗透系数低于(待净化的)土壤，所以本发明的添加剂注入系统能够防止过量的清洁剂7流入土壤。
优选地，形成于壳体2上的排放口1的数量和直径最大化，从而使得清洁剂7和水以最小的阻力容易地从壳体2流出。
当壳体2如图2和3所示制造成水平位置而不是垂直位置时，在将过滤器3附着于壳体2的内表面上之后，清洁剂7从壳体2的顶表面开始占据1/3部分，而填充物5填满壳体2的其余部分并且围绕电极4。
下面说明使用其中安装有所述添加剂注入系统的净化设备来净化土壤的方法。
首先，将阴极(该阴极被壳体2和填充物5包围)和阳极以一固定距离插入到土壤样本中。通过注入喷嘴6将作为清洁剂7的50mM柠檬酸溶液注入到壳体2中。
在柠檬酸溶液填满壳体2以完全覆盖填充物5之后，对阴极和阳极施加50V电压。同时，使位于阳极中的析取器以0.5kg/cm2的负压力操作。污染物(重金属和有机物质)被收集在阳极中，并且通过析取器的作用而被析出。
此时，土壤样本的饱和程度被设置为最佳状态。土壤样本的组成成分如下表1所示。
表1
在将阴极和阳极布置于土壤样本中之后，进行试验。包含于土壤样本中的重金属被除去。结果如图5所示。如图5所示，初始的污染程度测量为37mg/Kg。测量10、20和30天后，在与阴极相距平均距离的位置处测量重金属的浓度。
在该测量35天后，重金属的浓度显著地降低到大约20mg/kg，而与与阴极相距的距离无关。
图4为表示在阴极附近的土壤中水分(％)的分布变化的曲线图。如图4所示，初始水分设置为15％。在测量10天后，阴极附近的土壤一点都没干。在测量35天后，土壤中的水分保持为大约14％。这些结果表明，在防止阴极附近的土壤干燥的方面，利用电渗作用的清洁剂7的注入起到了重要的作用。
从上述可知，根据本发明的用于利用电动法的土壤净化设备的添加剂注入系统能够通过电渗作用防止在通过注入清洁剂从土壤中去除污染物时过量的清洁剂流入土壤，这是由填充在壳体中的带负电填充物而导致的，从而减少了土壤的未污染部分的二次污染的危险。
尽管为了说明的目的已经公开了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员应理解，在不脱离所附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、增加和替换。
权利要求
1.一种添加剂注入系统，其应用于利用电动法的土壤净化设备，用于通过给阴极和阳极施加电力以在土壤中产生电渗和电迁移作用，从而去除存在于部分土壤中的重金属和有机物质，其中所述阴极和阳极相对地布置于土壤中，并且所述阴极与阳极间隔固定的距离，所述系统包括圆筒形壳体；电极，其从所述阴极和阳极中选取且位于所述圆筒形壳体中；数个形成于所述圆筒形壳体中的排放口；过滤器，其附着于所述壳体的内表面上；带负电的填充物，其填充在所述壳体中并且围绕所述电极；以及清洁剂，其通过注入喷嘴以这样一种方式供给所述填充物，即使得所述清洁剂保持在恒定水平并且通过电渗作用流入到土壤中，其中，所述过滤器具有高于所述填充物而低于土壤的渗透系数，并且所述填充物具有低于土壤的渗透系数。
2.一种用于将清洁剂注入到土壤中的方法，该方法通过在围绕电极的带负电的填充物颗粒之间产生电渗作用，以允许水和所述清洁剂流入到土壤中，其中，所述填充物颗粒具有低于土壤的渗透系数。
全文摘要
本发明公开了一种用于添加剂注入系统。该添加剂注入系统包括圆筒形壳体；电极，其从阴极和阳极中选取并且位于圆筒形壳体中；数个形成于圆筒形壳体中的排放口；附着于壳体的内表面上的过滤器；带负电的填充物，其填充在壳体中并且围绕电极；和清洁剂，其通过注入喷嘴供给填充物，其中过滤器具有高于填充物而低于土壤的渗透系数，并且填充物具有低于土壤的渗透系数。该注入系统能够防止阴极附近的土壤干燥并且通过电动净化饱和或未饱和的土壤来降低土壤深层中的二次污染的危险，和能防止在通过供给清洁剂和水来从土壤中去除污染物时过量的清洁剂流入土壤。还公开了一种利用所述系统注入添加剂的方法。
文档编号B09C1/00GK1879981SQ200510077428
公开日2006年12月20日 申请日期2005年6月16日 优先权日2005年6月16日
发明者韩相才, 金修三, 金炳一 申请人:汉阳大学教育基金会