本发明创造属于环境污治理技术领域，具体涉及一种便携式污染土壤的原位电动修复方法和设备，可以灵活移动、定向控制污染物的流动、二次污染风险小、修复快、处理成本低，尤其可处理低渗透性土壤，克服常见的孔隙堵塞问题，适宜于重金属污染土的处置。
背景技术：
随着经济社会的快速发展，环境污染程度也在不断加深，渗坑土壤环境污染严重，重金属污染物作为其主要污染源，其引发的生态环境破坏及危及人体健康的问题已不容忽视。被污染渗坑多分布在农田之间，为人工开挖，分散分布，污染物在土体中停留时间可长达几十年，迫切需要采取有效的修复技术进行治理。
原位修复技术由于其施工的方便性、经济性和可操控性，在污染土壤的修复中广泛应用。目前常见的土壤原位修复技术有物理修复、化学修复和生物修复的方法。传统的物理修复技术主要有客土法、换土法、深耕翻土、电热修复技术、玻璃化技术等，前三种方法适宜于任何污染土壤的治理，但是仅限于小范围使用，被处置的携带重金属污染物的土壤仍存在二次污染的风险，且规模稍大则远程运输和处置成本太高，不适于大规模推广。电热修复技术利用高频电压对土壤进行加热使污染物从土壤颗粒中解吸出来，但是处理成本太高，仅适用于汞、铯等挥发性重金属污染物的治理。
技术实现要素：
本发明创造的目的在于提供一种便携式污染土壤的原位电动修复方法同时提供了相关设备，能够灵活便捷地实现污染土壤原位修复，并实现二次回收利用。
本发明创造首先提供了一种便携式污染土壤的原位电动修复方法，包括下述步骤：
首先，在污染土壤的合适位置打两个孔，分别作为阴极槽和阳极槽；
第二，在阴极槽和阳极槽内充满电解液并分别放置电极，两个电极分别与电源的正负极连接，使电源、电极和电极之间的污染土壤形成导电通路；在电极之间，于污染土壤和电解液的之间设置离子吸附隔板。
其中，电源对电极施加直流稳压电压，电流自电源正极依次流经阳极槽的电极、电极之间的污染土壤、阴极槽的电极，最后回到电源负极，形成导电通路。
其中，所述离子吸附隔板采用经碳酸钠改性的纳米粉煤灰和纳米零价铁制成。
其中，所述离子吸附隔板外周包覆有滤布。
其中，修复过程中，电压梯度在1-2V·cm-1。
其中，导电通路中设置有电流表。
其中，所述阴极槽和阳极槽中分别设有pH传感器；所述阴极槽和阳极槽中还分别设有pH调节管接头，所述pH传感器通过信号或电路与外接的控制装置连接，所述pH调节管接头通过管路与外接的pH调节液存储装置连接，并在控制装置的控制下向电解液中输入pH调节液。外接控制装置和pH调节液存储装置可以集成于可移动便携式装载设备(装载车、装载架等)中。
其中，所述电极采用石墨电极，所述电解液采用0.1mol/L的磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液；所述电解液的pH调节液，阳极采用15mol/L的氢氧化钠溶液，阴极采用10mol/L的盐酸溶液。
本发明创造还提供了便携式污染土壤的原位电动修复设备，包括可移动装载装置，所述可移动装载装置上装载有液压钻孔机、pH调节液存储箱和输液泵，所述输液泵设置为两个，所述pH调节液存储箱根据需要设置为一个或多个，所述pH调节液存储箱通过管道与所述输液泵连接。
优选的，所述pH调节液存储箱设置为两个，分别与所述输液泵对应连接，所述两个输液泵分别通过管道与所述阴极槽和阳极槽中的pH调节管接头B-2和pH调节管接头A-2连接。
其中，所述液压钻孔机通过位置调节装置装载于可移动装载装置上，所述位置调节装置包括固定底座和用于支撑液压钻孔机的固定块，所述固定底座和固定块之间呈角形设有两个可伸缩支撑杆，所述可伸缩支撑杆的固定端均与所述固定底座铰接，所述可伸缩支撑杆的伸缩端均与所述固定块底部铰接。
其中，所述可移动装载装置上设有控制柜，控制柜通过信号或电路分别与阴极槽和阳极槽中的pH传感器D-2和pH传感器C-2连接，还通过信号或电路分别与输液泵连接。
其中，所述可移动装载装置为载重汽车；所述输液泵为大流量蠕动泵。
与现有技术相比，本发明创造的方法更好的解决了污染土壤修复过程中成本高、效率低、易引发二次污染风险的问题，利用离子吸附隔板的吸附，提高土壤原位修复效率并实现重金属的二次回收利用，pH值的监测调节机制严格控制电解液pH值防止引起土壤酸碱化，进一步提高修复效率、缩短工期，适合在大型渗坑污染土修复中进行推广。本发明创造同时还提供的原位电动修复设备，将液压钻孔机、pH调节液存储箱、输液泵、控制柜等修复设备集成在一辆载重设备(汽车)上，可以根据修复地点灵活移动，避免了设备笨重、杂乱的缺点，液压钻孔设备可以灵活方便的在污染场地布置钻孔，不需要借助其他设备，易于施工且工期短，节省人力和物力。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1-2是污染土壤中电极和导电通路的相关布置结构示意图。
图3是原位电动修复设备的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明创造，下面结合具体附图对本发明创造进行进一步的描述。
本发明创造提供的便携式污染土壤的原位电动修复方法，包括下述步骤：
首先，在污染土壤6的合适位置打两个孔，分别作为阴极槽和阳极槽；
第二，在阴极槽和阳极槽内充满电解液4并分别放置电极3，两个电极3分别与电源1的正负极连接，使电源1、电极3和电极3之间的污染土壤形成导电通路；在电极3之间，于污染土壤6和电解液4的之间(或交界处)设置离子吸附隔板5。电极和导电通路的相关布置如图1-2所示。
其中，所述离子吸附隔板5采用下述方法获得：将粉煤灰过0.075mm筛后用去离子水洗涤并在105℃条件下烘干24小时，按照1:3将无水碳酸钠和处理后的粉煤灰进行混合，用马弗炉在800℃条件下煅烧2小时，放入干燥皿中冷却至室温，加入去离子水在80摄氏度下搅拌5小时，再常温搅拌3小时，后在超声中溶解30分钟并进行过滤得到固体，将固体和氢氧根浓度为0.6mol/L的氢氧化钠溶液按照1克固体加入2.5毫升溶液的比例进行混合，超声搅拌溶解2小时，在80℃条件下水热晶化24小时得到混合液，过滤后得到滤渣，用去离子水洗涤至中性，105℃烘干8小时得到纳米粉煤灰，按照纳米粉煤灰和纳米零价铁按照1：1均匀混合后调整含水率为15％，经磨具加压至10Mpa左右保持30分钟，卸载后经105℃烘干8小时即得到。
电源1对电极3施加直流稳压电压，电流自电源1正极依次流经阳极槽的电极、电极之间的污染土壤、阴极槽的电极，最后回到电源1负极，形成导电通路。电解液4能够增强电极3和污染土壤6的接触性，有利于通电电流稳定。在通电电流的电迁移和电渗析作用下，污染土壤中的重金属离子进行定向移动，Cd2+、Ni2+、Pb2+、Cu2+等金属阳离子向阴极槽移动，CrO42-、Cr2O72-、HCrO4-等金属阴离子向阳极槽移动，迁移至离子吸附隔板5时重金属离子可以被吸附在隔板中，通过定期更换或处理(清洗、修复等)离子吸附隔板5可以实现污染土壤中重金属离子的排出和二次回收利用。离子吸附隔板5的设置克服了传统修复方法中采用更换电极和电解液将重金属排出的方式造成的高修复成本问题，因为传统方法更换工程量大、需要配备专门的更换设备、不易进行重金属的二次回收，固更换电极和电解液十分不经济。另外，有研究显示传统修复方法在修复过程中重金属离子并不能被完全迁移到电极中，而是在电极周围的一定距离就聚集，不在运动，故更换电极的处理效果也不好。
其中，所述离子吸附隔板5外周包覆有滤布，滤布孔径可根据需要选取设定，滤布可以连同离子吸附隔板5一同更换和处理，统一回收、集中提取，提高重金属离子的回收和二次利用效果。
其中，修复过程中，控制电压梯度在1-2V·cm-1，能够有效促进重金属离子在离子吸附隔板5处的富集吸附。
其中，导电通路中设置有电流表2，实时监测修复电流。
其中，所述阴极槽和阳极槽中分别设有pH传感器D-2和pH传感器C-2，用于实时监测电解液4的pH变化并输出检测信号；所述阴极槽和阳极槽中还分别设有pH调节管接头B-2和pH调节管接头A-2，用于向电解液4中补充新鲜的pH调节液，保证修复过程中电解液pH值的稳定。所述pH传感器(D-2、C-2)可以通过信号或电路与外接的控制装置连接，并控制相关零部件对pH进行调节，所述pH调节管接头(B-2、A-2)可以通过管路与外接的pH调节液存储装置连接，并在控制装置的控制下向电解液4中补入pH调节液。外接控制装置和pH调节液存储装置可以集成于便携式装载设备(装载车、装载架等)中，便于管理和维护，在下文中进一步描述。pH值的监测调节机制一方面保证了修复效果，另一方面可以防止阳极因电解产生的氢离子过多的迁移到污染土壤中使土壤酸化、以及阴极因电解产生的氢氧根离子过多的迁移到污染土壤中使土壤碱化；土壤中重金属离子的价态的改变，以六价铬最为明显，在碱性环境下可以被还原成三价铬沉淀在土壤中不在被迁移，影响到修复效果。
其中，所述电极3采用石墨电极，所述电解液4采用0.1mol/L的磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液；所述电解液的pH调节液，阳极采用15mol/L的氢氧化钠溶液，阴极采用10mol/L的盐酸溶液。
本发明创造还提供了便携式污染土壤的原位电动修复设备7(图3)，包括可移动装载装置，所述可移动装载装置上装载有液压钻孔机701、pH调节液存储箱702和输液泵703，所述输液泵703设置为两个，所述pH调节液存储箱702根据需要设置为一个或多个，所述pH调节液存储箱702通过管道与所述输液泵703连接。优选的，所述pH调节液存储箱702设置为两个，分别与所述输液泵703对应连接，所述两个输液泵703分别通过管道与所述阴极槽和阳极槽中的pH调节管接头B-2和pH调节管接头A-2连接(即，一个pH调节液存储箱通过一个输液泵与阴极槽的pH调节管接头B-2连接，另一个pH调节液存储箱通过另一个输液泵与阳极槽的pH调节管接头A-2连接)，实现对阴极槽和阳极槽中pHpH调节液的分别补充调节。
其中，所述液压钻孔机701通过位置调节装置装载于可移动装载装置上，所述位置调节装置包括固定底座705和用于支撑液压钻孔机701的固定块706，所述固定底座705和固定块706之间呈角形设有两个可伸缩支撑杆707，所述可伸缩支撑杆707的固定端均与所述固定底座705铰接，所述可伸缩支撑杆707的伸缩端均与所述固定块706底部铰接。通过调整位置调节装置的两个可伸缩支撑杆707能够实现对液压钻孔机701位置的调整控制，从而在需要的方位进行钻孔，钻好的孔作为阴极槽和/或阳极槽进行污染土壤的原位修复操作。
其中，所述可移动装载装置上还设有控制柜704，所述控制柜作为外接的控制装置，通过信号或电路分别与阴极槽和阳极槽中的pH传感器D-2和pH传感器C-2连接，还通过信号或电路分别与输液泵703连接。所述控制柜704实现了pH调节的自动控制，pH传感器D-2和pH传感器C-2将pH检测信号实时传送至控制柜704，当pH偏离设定值时，控制柜发出信号控制对应的输液泵703启动，将pH调节液自对应的pH调节液存储箱702泵入pH异常的阴极槽或阳极槽中，使pH恢复至正常水平。
其中，所述可移动装载装置优选为载重汽车，能够实现灵活移动，带动液压钻孔机701等方便地到达污染土壤的适合位置进行钻孔。所述输液泵703优选为大流量蠕动泵，能够有力地推进pH调节液的流动进行输送。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。